特許 6854812 サンプリング装置及び方法

(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】6854812

(24)【登録日】2021年3月18日

(45)【発行日】2021年4月7日

(54)【発明の名称】サンプリング装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20210329BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20210329BHJP

   G01N 27/622 20210101ALI20210329BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20210329BHJP

   G01N 1/02 20060101ALI20210329BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/22 A

   G01N27/62 F

   G01N27/62 101

   G01N1/00 101R

   G01N1/02 A

   G01N1/22 B

【請求項の数】27

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-516513(P2018-516513)

(86)(22)【出願日】2016年9月30日

(65)【公表番号】特表2018-535401(P2018-535401A)

(43)【公表日】2018年11月29日

(86)【国際出願番号】GB2016053056

(87)【国際公開番号】WO2017055871

(87)【国際公開日】20170406

【審査請求日】2019年9月26日

(31)【優先権主張番号】1517314.9

(32)【優先日】2015年9月30日

(33)【優先権主張国】GB

(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】100174023

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 怜愛

(74)【代理人】

【識別番号】100177426

【弁理士】

【氏名又は名称】粟野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】オリバー カークビー

(72)【発明者】

【氏名】アラステア クラーク

(72)【発明者】

【氏名】ブルース アレック コリン グラント

【審査官】 北条 弥作子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第０１／０２７５８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５１８０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９７／０１４０３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２２７０７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１４−５２６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１４３４２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００〜 １／４４

Ｇ０１Ｎ２７／６２

Ｇ０１Ｎ１５／０６

Ｈ０１Ｊ４９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアロゾルを検出する分析装置にサンプルを供給する検出器入口であって、
前記分析装置によってサンプリングすべきガス状流体のフローを吸入する吸入口と、
混合領域と、
前記ガス状流体フローの第１部分を前記吸入口から前記混合領域に搬送する第１導管と、
前記ガス状流体フローの第２部分を前記吸入口から前記混合領域に搬送する第２導管と、
前記第１部分を第２部分よりも多く加熱するよう構成されたヒータと、
を備え、前記検出器入口は、前記混合領域で前記第１部分を前記第２部分と合流させるよう構成されており、
前記ヒータは、前記ガス状流体フローの前記第１部分を加熱して、前記混合領域で前記ガス状流体フローの前記第２部分内に搬送されるエアロゾルを気化するよう選択された温度にするよう構成されている、検出器入口。

【請求項2】

請求項１記載の検出器入口において、前記ガス状流体フローの前記第１部分からの少なくとも幾らかの粒子を除去するよう構成されたフィルタを備える、検出器入口。

【請求項3】

請求項１又は２記載の検出器入口において、前記ヒータは、前記混合領域における前記ガス状流体の温度が１００℃〜４００℃の範囲内となるよう構成されている、検出器入口。

【請求項4】

請求項１〜３のうちいずれか一項記載の検出器入口において、前記混合領域からの蒸気サンプルを収集するよう、サンプリング入口が構成されている、検出器入口。

【請求項5】

請求項４記載の検出器入口において、前記第１導管及び前記第２導管のうち少なくとも一方は、前記混合領域周りにガス状流体の循環フローを生ずるよう構成されている、検出器入口。

【請求項6】

請求項５記載の検出器入口において、前記第１導管及び前記第２導管のうち少なくとも一方は、前記循環フローが前記サンプリング入口を取り囲むよう構成されている、検出器入口。

【請求項7】

請求項１〜６のうちいずれか一項記載の検出器入口において、前記ヒータは前記第１導管に配置されている、検出器入口。

【請求項8】

請求項２記載の検出器入口において、前記フィルタは、０.５ミクロンより大きい粒径を有する粒子の通過を阻止するよう構成されている、検出器入口。

【請求項9】

請求項１〜８のうちいずれか一項記載の検出器入口において、前記ガス状流体の吸入フローにおける感知した温度に基づいて前記ヒータを制御するよう構成されているコントローラを備える、検出器入口。

【請求項10】

請求項１〜９のうちいずれか一項記載の検出器入口において、さらに、前記混合領域におけるサンプリング容積部からの前記ガス状流体のサンプルを収集し、かつ前記サンプルを前記分析装置に供給するよう構成されているサンプリング入口を備え、前記サンプリング容積部における前記ガス状流体は粒子を含むものである、検出器入口。

【請求項11】

請求項１０記載の検出器入口において、前記混合領域は、前記サンプリング容積部及び前記サンプリング入口を有するプレナム内に配置し、また前記検出器入口は、
前記サンプリング入口を取り囲む前記プレナム周りに前記ガス状流体の循環フローを生ずるよう構成されたフロー導向器であって、前記サンプリング容積部に進入することなく前記サンプリング入口を通り越して搬送される粒子の相対的比率を増加させるよう、前記流体によって搬送される前記粒子の空間的分布を変化させる、該フロー導向器を備える、検出器入口。

【請求項12】

請求項１１記載の検出器入口において、前記フロー導向器は前記プレナムの湾曲壁を有し、前記湾曲壁は、前記循環フローが前記湾曲壁の内面に追従するよう構成されている、検出器入口。

【請求項13】

請求項１２記載の検出器入口において、前記フローによって搬送される粒子の前記空間的分布を変化させることは、前記プレナムの前記湾曲壁からの距離とともに前記粒子の相対比率を減少させることを含む、検出器入口。

【請求項14】

請求項１１〜１３のうちいずれか一項記載の検出器入口において、前記プレナムは、前記ガス状流体フローをフロー方向に導くよう配置し、また前記循環フローが前記フロー方向に整列する回転軸線周りに循環するよう構成されている、検出器入口。

【請求項15】

請求項１４記載の検出器入口において、前記プレナムはシリンダから成るものとし、前記回転軸線は前記シリンダの長手方向軸線に整列するものである、検出器入口。

【請求項16】

請求項１５記載の検出器入口において、前記フロー導向器は、前記プレナムへのフロー入口及び前記プレナムからのフロー出口を有し、また前記フロー出口は、前記シリンダの長手方向軸線の方向から離間する、検出器入口。

【請求項17】

請求項１１記載の検出器入口において、前記フロー導向器は、前記プレナム内で螺旋状経路に整列する構体を有し、例えば、前記構体は前記プレナムの壁におけるフィン又は溝を有する、検出器入口。

【請求項18】

請求項１１記載の検出器入口において、前記プレナムは、前記流体フローをフロー方向に導き、前記循環フローが前記フロー方向に交差する回転軸線周りに循環するよう構成されている、検出器入口。

【請求項19】

請求項１８記載の検出器入口において、前記フロー導向器は、前記プレナムへのフロー入口及び前記プレナムからのフロー出口を有し、前記フロー出口は、前記フロー入口から前記プレナムへのフロー方向に交差する方向にフローを搬送する向きに整列されている、検出器入口。

【請求項20】

請求項１９記載の検出器入口において、前記フロー出口は、前記フロー出口を通過するフローが前記フロー入口を通過するフローよりも遅くなり、例えば、前記フロー入口は前記フロー出口よりも小さい断面を有するものである、検出器入口。

【請求項21】

請求項１１記載の検出器入口において、前記フロー導向器は、前記循環フロー生ずるよう構成されたムーバーを有し、ここで前記ムーバーは、例えば、前記プレナムの壁の内面周りにガス状流体のジェットを吹き込むよう構成されている、検出器入口。

【請求項22】

関心対象物質を検出する分析装置と、請求項１１〜２１のうちいずれか一項記載の検出器入口であって、前記分析装置にガス状流体のサンプルを供給するよう構成された該検出器入口とを備える検出器。

【請求項23】

関心対象物質を検出することができるよう、フロー内に搬送されるエアロゾルを気化することによりガス状流体フローを準備する方法であって、
ガス状流体フローを採取して該フローの第１部分を加熱するステップと、
前記フローの前記第１部分を前記フローの第２部分と混合し、それにより前記フローの第２部分を加熱し、それにより前記フローの前記第２部分内に搬送されたエアロゾルを気化するステップと
を備える、方法。

【請求項24】

請求項２３記載の方法において、前記方法は、前記フローの前記第１部分を第１導管に通過させるステップと、前記フローの前記第２部分を前記第１導管とは別個の第２導管に通過させるステップを含み、前記フローの前記第１部分は前記第１導管内で加熱される、方法。

【請求項25】

請求項２４記載の方法において、ガス状流体を検出器入口の吸入口に吸入するステップと、前記ガス状流体の前記第１部分を前記ガス状流体の前記第２部分から分離するステップと、及び前記第１部分を前記第１導管に通過させ、かつ前記第２部分を前記第２導管に通過させて、前記第１部分及び前記第２部分が合流する混合領域に前記ガス状流体を供給するステップとを備える、方法。

【請求項26】

請求項２４又は２５記載の方法において、さらに、前記ガス状流体の前記第１部分をフィルタ処理して少なくとも幾分かの粒子を除去するステップを備える、方法。

【請求項27】

請求項２３〜２５のうちいずれか一項記載の方法において、前記第２部分を前記第１部分に混合することによって前記第２部分が搬送するエアロゾルを気化するステップを備える、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は検出方法及び装置に関し、またより具体的には、検出器用のサンプルを採取するための方法及び装置に関し、さらにより具体的には、例えばイオン移動度分光分析装置（Ion mobility spectrometer）及び質量分光分析装置（mass spectrometer）のような分光分析に基づく検出器のために蒸気サンプルを採取する方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この分野において、ガス状流体で搬送し得るエアロゾルを気化する方法及び装置が提供される。ガス状流体は、エアロゾル、蒸気及び粒子を含み得る。この分野において、そのガス状流体を加熱してエアロゾルを気化する方法が提供される。これら方法及び装置は、分光分析、例えばイオン移動度分光分析及び質量分光分析に特別な用途を見出すことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

幾つかの検出器は、分析装置で空気のようなガス状流体の流れを検出器入口内に「吸入」し、その空気をサンプリングし、関心対象物質を検出することによって動作する。その吸入空気の流れは、ピンホール、毛細管又は薄膜入口のようなサンプリング入口を用いて検出器入口からサンプリングすることができる。幾つかの分析装置、及びとくに、幾つかのイオン移動度分光分析装置は、蒸気及びガスの分析用に適合するようにされている。このような分析装置は、関心対象物質、例えば爆発物、麻薬物及び化学兵器の薬物を検出するよう構成することができる。検出の感度、及びこのような検出器の信頼性は、したがって、重要な問題となり得る。

【0004】

幾つかの関心対象物質はエアロゾルを含むことがあり得る。蒸気又はガスと比べると、エアロゾルは、ガスに懸濁した固体又は液体の粒子を含む。物質が温度で低蒸気圧を有する場合、蒸気の存在に依存する検出器は、その物質を含むエアロゾルを検出することはできない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の態様及び実施形態は特許請求の範囲に記載し、また関連する技術的問題に対処することを目的とする。

【0006】

本発明の実施形態を以下に単に例として添付図面につき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】検出器に接続した検出器入口を示す。

【図2】図１の検出器入口の実施例を示す。

【図3】図１の検出器入口の実施例を示す。

【図4】図１、図２及び図３に示した検出器入口に使用するのに適した流体導管の説明図を示す。

【図5】図１、図２及び図３に示した検出器入口に接続したイオン移動度分光分析装置の概略的断面図を示す。

【図6】本明細書に記載の検出器入口に使用することができるプレナムを通過する部分の平面図を示す。

【図7】図６に示すプレナムの断面図を示す。

【図8】図６及び図７のプレナムを通過するガス状流体フローが搬送する粒子の分布を示す。

【図9】本明細書に記載の検出器入口に使用することができるプレナムを通過する部分の平面図を示す。

【図10】円筒形フロー通路を有する検出器入口の概略図を示す。

【図11】図１０のラインＢに沿う粒子の空間的分布を示す。

【図12】図１０のラインＢにおける図１０の検出器入口の断面図を示す。

【図13】図６の検出器入口を有する検出器の実施例を示す。

【図14】図１０の検出器入口を有する検出器の実施例を示す。

【図15】図６の検出器入口を有する検出器の他の実施例を示す。

【図16】図１０の検出器入口を有する検出器の他の実施例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面において、同様の参照符号は同様の素子を示すのに使用する。

【0009】

本発明の実施形態は、関心対象物質を検出する検出器にサンプルを供給するための検出器に関する。質量分光分析装置及びイオン移動度分光分析装置のような検出器は、蒸気をイオン化し、また次にその蒸気から発生したイオンを分析して関心対象物質を検出するよう構成することができる。このような検出器は、検査すべき環境からのガス状流体のフローを吸入し、また次にこのフローからサンプルを取得するよう構成することができる。この後、サンプルを検査して関心対象物質の存在を検出することができる。ガス状流体は、空気、蒸気及びエアロゾル、例えば流体に懸濁した固体又は液体の粒子のようなガスを含み得る。

【0010】

本発明の実施形態は、吸入フローの一部を残りのフロー部分よりも多く加熱し、またこの後吸入フローの加熱された一部を残りのフロー部分と混合して、残りのフロー部分によって搬送されるエアロゾルを気化することに関する。次に、サンプル蒸気が、混合かつ加熱されたガス状流体フローから取り込まれ、また検出器に供給される。

【0011】

図１は、環境からガス状流体のサンプルを採取するための２つのポートを有する吸入口を備える検出器入口１を示す。検出器入口は、さらに、第１ポートを検出器入口の混合領域に接続する第１導管２を備える。第２導管４は第２ポートを混合領域６に接続する。したがって、第１導管及び第２導管は、ガス状流体フローの環境から検出器入口の混合領域への別個の経路を提供する。例えば、これら導管は、検出器入口の吸入ポートから混合領域への、並列的な（必ずしも幾何学的に平行ではなく代替的であるという意味における）個別の流体経路を提供する。したがって、検出器入口の吸入ポートに引き込まれるガス状流体フローの第１部分は、第１導管を経由して流動することによって混合領域に達することができ、またフローの第２部分は第２導管を経由して流動することによって混合領域に達することができる。このフローの第１部分及び第２部分は、このようにして混合領域に到達する際に再合流することができる。

【0012】

検出器入口は、さらに、ヒータ１８を備える。このヒータ１８は、ガス状流体フローの第１部分１４を加熱し、ガス状流体フローの第１部分１４がガス状流体フローの第２部分１６よりも多く加熱される。例えば、ヒータは第１導管内に配置し、例えば少なくとも部分的に第１導管内側に、例えば第１導管から混合領域への出口に配置することができる。幾つかのこのような実施例において、第１導管における１つ又はそれ以上の内壁部分がヒータを有することができる。ヒータは、フィラメントヒータのような抵抗ヒータ、例えば、メンブレインヒータとすることができる。ヒータの例としては、赤外線光源もある。

【0013】

図１に示す検出器入口は、随意であるがフィルタを備えることができる。フィルタを設ける場合、フィルタはガス状流体フローの第１部分によって搬送される少なくとも幾分かの粒子が通過するのを阻止するよう配置する。例えば、フィルタは、吸入口とヒータとの間で第１導管に配置することができる。第２導管は第１導管よりも幅を広く、例えば、より大きいフロー断面積を有するようにすることができる。混合領域６において、ガス状流体の第１部分を第２導管４によって搬送されるガス状流体フローの第２部分と混合する。

【0014】

検出器入口は、さらに、排出口１２と、及びファン又はポンプのようなムーバーとを備えることができる。ムーバーを設けるとき、ムーバーは、吸入口から検出器入口経由で流出口に至るガス状流体フローを生ずるよう配置することができる。ピンホール開孔のようなサンプリング入口８を検出器入口に配置し、流出口と第１部分からの出口との間におけるガス状流体フローのサンプルを採取する。例えば、サンプリング入口は、混合領域６からのサンプルを採取するよう配置することができる。サンプリング入口は、検出器入口からサンプルを取り込み、またこれら取込みサンプルを検出器に供給して、ガス状流体フローによって搬送される関心対象物質を検出することができる。

【0015】

図に示す検出器入口は、検出器による分析のためのエアロゾルを準備するよう動作することができ、検出器はそのエアロゾルが関心対象物質を含むか否かを検出する。したがって、動作にあたり、ガス状流体フローは、検出器入口内に取り込まれ、また２つの部分に分けられる。フローの第１部分は第１導管に沿って通過することができ、またフローの第２部分は第２導管に沿って通過することができる。フローの第１部分は、フローの第２部分よりも多く加熱することができ、これにより第２部分よりも熱くなる。フローの第１部分の温度は、選択された関心対象物質を気化するに十分な熱さとなるようにすることができる。例えば、フローの第１部分は、少なくとも１５０℃、例えば少なくとも２００℃、例えば少なくとも４００℃の温度まで加熱することができる。この後、ガス状流体フローの第１部分をフローの第２部分と混合し、この第２部分を加熱する。サンプルの第１部分は十分に加熱し、この加熱は、混合領域における温度がフローの第２部分に搬送される選択した関心対象物質のエアロゾルを少なくとも部分的に気化するのに十分熱いものとなるように行う。例えば、ヒータの動作は、混合領域におけるフローの温度が少なくとも１５０℃、例えば少なくとも２００℃となるように行う。

【0016】

サンプルは、混合かつ加熱されたフローからサンプリング入口によって取り込み、また検出器に供給する。例えば、サンプリング入口は、フローの温度がフローの第１部分をフローの第２部分に混合することに起因して上昇する領域における混合（再合流）したフローから取り込むよう動作することができる。

【0017】

図１に示す実施形態は２つの吸入ポートを有するものとして説明したが、幾つかの実施形態において、検出器入口は、第１導管及び第２導管によって混合領域に結合される単独の共通吸入口を備えることができる。

【0018】

１つのこのような実施例を図２に示す。図２に示すように、検出器入口は、ガス状流体の第１部分をガス状流体の第２部分から分離し、また第１部分を第１導管に通過させる配置する。フローの第１部分はその後に混合領域で第２部分と再合流することができる。第２部分と第１部分とのこの混合は、第２部分によって搬送されるエアロゾルを気化することができる。

【0019】

流体フローの２つの部分を再合流させる様態は、フローにおける２つの部分の混合さえも促進するよう選択することができる。例えば、第１部分はノズルを用いて第２部分に供給することができる。これらノズルは加熱された流体のジェットを生ずるよう配置することができる。例えば、加熱流体フローの第１部分はフローの第２部分よりも速い速度を有することができる。このことは、ガス状流体フローの第１部分を第１導管に沿って移動させるための付加的ムーバー（例えば、ポンプ、ブロワ又はファン）を設けることによって達成することができる。

【0020】

混合を促進する他のやり方は、フローの第１部分をフローの第２部分とは異なる方向に移動させるものであり得る。例えば、フローの第２部分に交差する方向に設けることができる。とくに、非線形的（例えば、丸い）断面のフロー通路の場合、循環又は螺旋状フローを混合領域に確立することができる。

【0021】

このように動作することができる検出器入口の一実施例を図３に示す。図３に示す検出器入口において、検出器入口は漏斗状部分５を有する。この漏斗状部分はベース及び頂点を有し、漏斗のベースは漏斗の頂点よりも幅が広い。漏斗のベースは漏斗壁によって漏斗の頂点に連結する。第１導管２は漏斗の一方の側面に配置し、また第２部分は漏斗のベースから漏斗の軸線に沿って延在させ、第２導管からの流体が漏斗の軸線に沿って流動するようにする。第１導管からの流体フローが第２導管からの流体フローと混合する混合領域６は漏斗の頂点に位置する。

【0022】

流体フローが第１導管から漏斗状部分内へと漏斗に進入するとき、漏斗壁は流体を第１導管から漏斗の軸線周りの循環経路に導向させる。第１導管から漏斗内に受け入れられる流体は漏斗の軸線を目指して混合領域に向かって流動し、かつ漏斗の頂点に向かって流動するとき漏斗の軸線周りに循環する。第１導管からの循環フローは混合領域６で第２導管からの流体と混合する。第１導管由来の循環経路で流動する加熱された流体と第２導管からの流体との混合は、第２導管からの流体に搬送されるエアロゾルを気化することができ、また混合した流体の循環フローを誘発する。この循環して加熱された流体は、次に図１及び図２につき上述したように、混合領域からサンプリング入口に向かって通過する。

【0023】

上述したいかなる実施形態においても、サンプリング入口８は混合領域からの蒸気サンプルを収集するよう構成することができる。すなわち、サンプリング入口は、フローの２つの部分を混合することで温度が上昇させられるガス状流体フローの領域からサンプルを収集することができる。例えば、サンプリング入口８は、フローの第１部分及びフローの第２部分が混合するポイントの下流５０ｍｍ未満の位置に配置することができる。例えば３０ｍｍ未満、例えば２０ｍｍ未満、例えば１０ｍｍ未満の位置に配置することができる。

【0024】

上述したように、第１導管及び第２導管のうち少なくとも一方は、混合領域周りでガス状流体の循環フローを生ずるよう構成することができる。循環フローはサンプリング入口８の周りを回ることができる。循環フローは、ノズルを用いて、及び／又は図３につき説明したような漏斗状構体を用いて生ずるようにすることができる。

【0025】

このような実施形態は、ガス状流体フローがサンプリング入口８を詰まらせる又は入口経由で検出器に搬送されて検出器を汚染又は損傷させるおそれがある粒子を含んでいるとき、特別な有用性があり得る。

【0026】

図６は、混合領域が検出器入口のプレナムに配置されている検出器入口の実施例を示す。サンプリング入口８はプレナム５７のサンプリング容積部５２からサンプルを取り込むよう配置される。図６に示すように、検出器入口は、プレナム５７を巡るガス状流体の循環フローを生じてサンプリング入口８を取り囲むよう構成したプレナム５７の湾曲壁のようなフロー導向器５１を備える。この循環フローは遠心効果を生じ、これにより流体によって搬送される粒子の空間的分布を変化させることができ、したがって、より多くの粒子はサンプリング容積部５２に運ばれるよりもプレナム５７の壁に近いところに運ばれる。しかし、蒸気はプレナム５７に拡散し、またサンプリング容積部５２に拡散することができる。このことはサンプリング容積部５２に進入することなくサンプリング入口８を通り越して搬送される粒子の相対的比率を増加させることができる。

【0027】

図６は、フロー入口５４、フロー出口５６及びプレナム５７を備える検出器入口１の一部を示す。プレナム５７へのフロー入口５４は、図１、図２、図３のいずれにも関して上述した第１導管及び第２導管の双方からの流出部によって設けることができる。図６に示すように、プレナム５７は、内面５９を有する湾曲壁を備える。上述したように、ピンホールのようなサンプリング入口８は、プレナム５７におけるサンプリング容積部５２からサンプルを採取するよう配置される。

【0028】

図７は図６の検出器入口の断面図を示す。図７からは、サンプリング入口８をプレナム５７の中心領域からガス状流体のサンプルを収集するよう構成できることが分かる。例えば、図６において、プレナム５７は、吸入したフローの経路が図面の平面に整列する平面図で示される。この図において、プレナム５７は、丸みがある形状、例えば円形の形状を有する。サンプリング入口８は、この丸みがある形状のプレナム５７の中央に配置することができる、又はプレナム５７の壁から均等に離れた位置に配置することができる。

【0029】

図６に示すフロー入口５４及びフロー出口５６は異なる方向に整列する。フロー入口５４及びフロー出口５６は双方ともにプレナム５７に接合し、したがって、この実施例において、このプレナム５７は、検出器入口１を通過する流体の経路における湾曲部に存在する。プレナム５７において、ガス状流体のフローは、ガス状流体がフロー入口５４からプレナム５７を経てフロー出口５６に流れるとき方向転換を受ける。

【0030】

図１、図２又は図３に示す検出器入口はフィルタを備えることができる。このフィルタはガス状流体フローの第１部分によって搬送される少なくとも幾分かの粒子が通過するのを阻止するよう配置する。例えば、フィルタは、吸入口とヒータとの間で第１導管に配置することができる。ガス状流体フローの第１部分はフローによって搬送される粒子の少なくとも幾分かを除去するようフィルタ処理することができる。

【0031】

プレナム５７は、壁の内面５９によって区切られる内側容積部を有する。図示のように、壁の内面は湾曲し、例えば、壁内面５９の曲率は、フロー入口５４からフロー出口５６への吸入フローの経路に湾曲部を生ずるよう構成することができる。図７に示すように、プレナム５７のフロー断面はフロー入口５４のフロー断面よりも大きい。この状況において、フロー断面は、ガス状流体のフロー方向に交差する方向の面積を意味する。例えば、プレナム５７は、フロー入口５４がプレナム５７に合流するフロー経路の拡開を生ずることができる。このことは、ガス状流体がプレナム５７に進入するときにガス状流体のフローを遅くするよう作用し得る。図７の図示において、フロー出口５６は、フロー出口５６よりも大きいフロー断面を有する平面で示す。このことは、フロー出口５６においてプレナム５７から流出するガス状流体により遅いフロー速度を付与する１つの方法である。出口でフロー速度をより遅くすることは、プレナム５７を巡る循環フローの生成を促すことができる。

【0032】

上述したように、フロー入口５４は、ガス状流体をプレナム５７に導き入れるよう構成する。プレナム５７は、プレナム５７によってサンプリング入口８の一方の側を通り越して設けられる湾曲部の外側周りの第１フロー経路と、及びサンプル入口８の他方の側を通り越して設けられる湾曲部５８の内側周りの第２フロー経路とを有する。このようにして、プレナム５７の中央に又はその近傍にサンプリング入口８を位置決めすることによって、サンプリング入口８を取り囲む流体の循環フローを誘導することができる。この循環フローは、流体が搬送する粒子の空間的分布を変化させて、サンプリング入口８がサンプルを採取するサンプリング容積部５２に進入することなくサンプリング入口８を通り越して搬送される粒子の相対的比率を増加させることができる。フロー出口５６は、ガス状流体がフロー入口５４から流入するよりも遅い速度でガス状流体のフローがプレナム５７から流出するよう構成することができる。例えば、フロー出口５６は、より広いフロー断面にして、フロー出口を経由するガス状流体の体積流量率がフロー入口を経由するのと同一体積流量率と同一であるが、より遅い線速度（例えば、より少ない流量に対向するより低い速度）で流れることができるようにする。このことは、ガス状流体が湾曲部５８の内側でサンプリング入口８を通り越して戻るよう流れる傾向を増長することができる。例えば、流体がプレナム５７内に流入することができるこのような実施形態において、フローは流入後にサンプリング入口８における一方の側の周りに湾曲し、フロー出口５６における遅く流れる流体によってフロー出口５６に全面的に進入するのを阻止され、また少なくとも部分的にサンプリング入口８の他方の側でサンプリング入口８を通り越して戻るよう流れることによってプレナム５７を循環する。このことは、プレナム５７を通過するフロー方向に交差する軸線周りに循環する循環フローを生ずることができる。

【0033】

図６の装置の動作において、ガス状流体のフローは、吸入されてフ第１導管及び第２導管を通過する。フローの第１部分はフローの第２部分よりも多く加熱されてから、これら２つの導管からの流出が混合され、この混合は、例えばプレナム５７に流入することによって行う（上述したように、第１導管及び第２導管はフロー入口５４経由でプレナムへのフローを生ずることができる）。この混合かつ加熱されたフローはプレナム５７を経由してフロー出口５６に流動する。プレナム５７は、吸入されたガス状流体におけるこのフローの方向を変化させる、例えば、フロー入口５４からのフロー方向を曲げる。この曲げの外側は、湾曲するプレナム５７の壁によって生ずる。このことは吸入された流体のフロー方向を変化させ、また流体がプレナム５７を経て流れるとき流体フローをサンプリング入口８の周りに曲げる。流体がフロー出口５６に達するとき、幾らかのガス状流体はフロー出口５６を経てプレナム５７から退出するが、幾らかのガス状流体は、フロー出口５６を通り越して流れにおける渦流のように湾曲部５８の内側でサンプリング入口８の他方の側を通り越して戻る方向に案内され、プレナム５７に留まる。サンプリング入口８を通り越して戻る方向に流れて再びフロー入口５４に復帰したとき、この逆流フローは、フロー入口５４でプレナム５７に到達する他のフローに再合流することができる。これと同一のサイクルが再開して、この再合流フローのうち幾分かが再循環するとともに、幾分かは出口４から退出する。したがって、ガス状流体フローのうち少なくとも一部に関して、このような実施形態は、一定断面の真直ぐなパイプに沿う同一フローと比較すると、サンプリング入口８周りにおけるガス状流体の滞留時間を増大させることができる。

【0034】

したがって、流体の少なくとも一部分は、プレナム５７内周りでサンプリング入口８を包囲する湾曲した、例えば少なくとも部分的に円形のフロー経路を流れてからフロー出口５６からプレナム５７を抜け出ることができる。この循環フローは、入口及び出口を通過するガス状流体のバルクフロー方向に交差する、例えば直交する回転軸線の周りに循環することが図７から分かる。

【0035】

この循環フローは、サンプリング入口８周りの遠心効果をもたらすことができ、この遠心効果は、フローが搬送する粒子をプレナム５７の壁に向けて、例えば、サンプリング入口８から遠ざかる移動をさせようとする。このことは、循環フローの回転軸線に向かう領域であって、ガス状流体における粒子比率がガス状流体フロー他の領域、例えば、プレナム５７の壁により近接する流体フロー領域に比べて低減される領域を生ずる。しかし、フローによって搬送される蒸気は、プレナム５７周りに自由に拡散し、この低減領域内に留まる。したがって、本発明方法は、この低減領域からガス状流体のサンプルを収集して、サンプリング入口８を詰まらせる又はこのサンプリング入口に進入して検出器を汚染することがあり得る粒子の数を減らすステップを備える。

【0036】

図６に示したラインＡ及びサンプリング容積部５２に沿う粒子の分布を図８におけるプロットグラフで示す。図８に示すように、粒子の数（例えば、単位容積当たりの数）は壁の表面からの距離の関数として減少する。例えば、粒子の数は、サンプリング容積部５２に向かうにつれて、また湾曲部の内側５８から離れるにつれて低下する。上述したように、遠心効果が粒子をプレナム５７の壁に向う方向に移動させ、またこの運動はサンプリング容積部５２に向かう壁からの距離とともに粒子の数を変化させる。図８に示す粒子分布は、壁の表面とサンプリング容積部５２との間における領域に比べて湾曲部の内側５８とサンプリング容積部５２との間における領域の方が粒子の数がより少ないことを示す。粒子理論に固執したくはないが、壁の表面とサンプリング容積部５２との間における流体の一部が湾曲部の内側５８とサンプリング容積部５２との間における領域に通過し、したがって、湾曲部の内側５８とサンプリング容積部５２との間における流体はより大きい遠心効果を受けており、またひいては、より少ない粒子を含むことになり得る。しかし、このような分布は単なる例であることを理解されたい。

【0037】

壁の曲率は、粒子が検出器入口１の内面に衝突するのを減らすよう選択することができる。例えば、壁の曲率半径は、流体フローに対して滑らかな経路を付与するよう壁の異なる部分で相違させることができる。例えば、壁のフロー入口５４に隣接する第１部分及び壁のフロー出口５６に隣接する第２部分の双方は、壁における第１部分を第２部分に接合する部分よりも大きい曲率半径にする。この曲率半径変化は、吸入ガス状流体のフロー方向に緩やかな変化をもたらす。このことは、ガス状流体によって搬送される粒子及びエアロゾルがプレナムの壁に衝突しまた堆積する傾向を減少することができる。

【0038】

図９は、図６につき上述したような検出器入口の実施例を示す。しかし、この図９においては、フロー入口５４はフロー出口５６と同一向きに整列する。フロー出口５６は、しかし、フロー入口５４からはオフセットしている。図９に示す実施例に関しては、フロー出口５６は、フロー入口５４から側方に、例えば、流体フローの方向に交差する方向に離間する。この実施例において、流体の少なくとも一部分はサンプリング入口８を取り囲むプレナム５７周りの円として流動してから、フロー入口５４に平行な方向にフロー出口５６を経由してプレナム５７から退出することができる。図９に示す実施例において、フロー出口５６は、プレナム５７のフロー入口５４とは反対側に配置する。したがって、ガス状流体は、フロー入口５４からプレナム５７に流入するのと同一方向にフロー出口５６を経由してプレナム５７から流出することができる。しかし、他の実施形態において、フロー出口５６はプレナム５７のフロー入口５４と同一側に配置することもできる。例えば、プレナム５７はＵ字屈曲の曲げ部に配置することができる。これら及び他の実施例は、ガス状流体フローの方向に交差する軸線周りに回転する循環フローを生ずる。

【0039】

検出器入口の他の構成も設けることができる。プレナム５７内における流体の循環フローはフロー方向に整列する軸線周りに循環することもできる。このことは図３につき上述した漏斗状構成によって得ることができる。他の構成も使用することができる。例えば、フローの第１部分をフローの第２部分に混合を生ずるプレナム５７は、流体がシリンダに沿って流動できるよう構成した該シリンダのような導管又はフロー通路を有することができる。

【0040】

このような構成において、循環フローの回転軸線は、フロー通路の長手方向軸線に整列し得る。このような１つの実施例を図１０に示す。

【0041】

図１０に示す実施例において、第１導管及び第２導管からの加熱された流体が混合される混合領域をフロー通路に配置する。フロー通路７２は、ガス状流体のフロー方向に平行な軸線周りに回転する循環フローを生ずるよう構成する。上述したように、循環フローは、フロー内粒子の空間的分布に変化をもたらし、フロー通路７２の壁７０に近づくにつれて比較的より多くの粒子がフローに搬送される。粒子数はフロー通路７２の壁７０からの距離の関数としても減少する。

【0042】

より詳細には、図１０は、フロー通路７２、フロー入口６４、第１フロー出口６６、及び第２フロー出口６８を備える検出器入口を示す。フロー通路７２は、壁７０と、フロー通路７２の壁７０の内面に配列したフィン６２の形式であるフロー導向器と、サンプリング容積部７４と、及びサンプリング入口８とを有する。図１２は、図１０のマークＢを付けたラインにおけるフロー通路７２の断面を示す。

【0043】

図１０及び図１２に示す実施例において、フロー通路７２は、材料ブロックを切削しまた材料で囲まれるチャンネル、又はパイプ若しくはチューブのような導管から構成する。フロー通路７２はバルクフロー方向を画定する。フロー入口６４はこのフロー通路７２の一部を構成する。第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８は、フロー通路７２に沿ってフロー入口６４から離間し、通路の管体軸線から遠ざかる方向に延在する。例えば、フロー出口６６、６８はフロー通路７２から分岐することができる。例えば、フロー通路７２に対して角度をなすよう配置することができる。これらフロー出口はフロー通路７２に対して交差する（例えば、直交する）よう配列するが、幾つかの実施形態において、フロー通路７２の方向に少なくとも部分的に整列することができる。例えば、フロー通路７２及びフロー出口は、Ｙ字状に配列することができる。図１０に示す実施例において、第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８は管体から異なる方向に延在することができ、例えば、第１フロー出口６６は、第２フロー出口６８によって搬送される流体フローとは反対方向にガス状流体フローを搬送するよう配列することができる。

【0044】

図１０において、フロー導向器は、フロー通路７２の内壁７０から突出するフィン６２を有する。フィン６２は、フロー通路７２の周りにかつフロー通路に沿うねじ山のような螺旋状経路に整列することができる。フロー導向器として作用するため、このフィン（又はこれらフィン）６２は、フロー通路７２を流動する流体の少なくとも一部分の経路に存在する。図示の実施例において、フロー導向器はフロー通路７２の壁７０に結合した２つのフィン６２の形式とする。単独のフィン又はそれより多い数のフィン６２を使用することもできる。フィン６２は、フロー通路に沿う螺旋状（例えば、コルク栓抜き状）経路の少なくとも一部分に整列する薄く細長い構体を有する限り、連続的である必要はない。このフィン６２は、螺旋軸線がフロー通路７２に整列する螺旋状経路に沿ってフロー通路の内壁によって担持することができ、例えば、螺旋状経路はフロー通路７２と同軸状にすることができる。フィン６２は、フロー通路７２の壁７０に固着することができ、例えば、フロー通路７２にはフィン６２を一体に形成することができる。フィン６２はフロー通路７２の壁７０から少なくとも１０ミクロン突出することができる。

【0045】

フロー通路７２はフロー入口６４からサンプルを受け入れるよう構成する。フロー通路７２の壁７０の内面におけるフィン６２は、流体のフロー方向を変化させ、フロー通路７２のバルクフロー方向に整列する回転軸線を有する循環フロー６３で流体が流動するよう構成する。サンプリング入口８はサンプリング容積部７４からサンプルを採取するよう配列し、例えば、図１０に示すように、サンプリング入口８は、サンプリング容積部７４の中心に配置することができる。

【0046】

図１２は図１０のフロー通路７２の断面図を示す。図１２は、フロー通路７２に同軸状であり、また流体２０のフローによって取り囲まれるサンプリング容積部を示す。フロー経路６３は、図１０及び図１２において、壁７０の内面を流動しかつフィン６２で反時計方向に導かれる流体の循環フローにより示す。

【0047】

動作にあたり、ガス状流体はフロー入口６４から吸入され、フロー通路７２を経由して第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８から流出する。フロー通路７２の内壁７０から突出するフロー導向器は、フロー通路におけるガス状流体フローの方向を変化させる。流体がフロー通路に沿って移動するとき、方向変化が流体に回転を付与し、これにより例えば、銃身に沿って移動する銃弾に回転運動を誘導する銃身旋条痕のように、流体フローはフロー通路の軸線を取り囲む。ガス状流体は、フロー通路の軸線周りに回転し続けるとともに、第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８に向かって移動する。この後、ガス状流体は第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８を経由してフロー通路から退出する。

【0048】

図１０及び図１２に示す循環流体フロー経路６３はフロー通路に沿うフロー方向に対応する軸線を有する螺旋状フロー経路である。このフロー経路は、フィン６２の配列によって付与することができる。付加的に、又は代替的に第１導管（図１参照）及び第２導管のうち少なくとも一方からのガス状流体のフローは、例えば、ジェット又はノズルを用いてフロー通路７２でこのような経路６３に沿って導向させることができる。図１０及び図１２に示す構成において、フィン６２は、フロー通路の表面に配列され、フロー通路の軸線に同軸状の軸線を有する螺旋パターンを形成するよう指向性を与えられる。したがって、流体は、フィン６２の指向性に追随してフロー通路７２に沿う螺旋状経路で導向される。図１０及び図１２に示す実施例において、フィンは、流体フローに対して反時計方向の螺旋をなすよう配列され、したがって、流体がフロー通路に沿って流動するとき、流体フィンは流体を反時計方向に回転させる。

【0049】

フロー通路における流体の循環フローは、流体が搬送する粒子の空間的分布を変化させることができる。上述したように、循環フローは、粒子をフロー通路７２の壁に向けて移動させる循環フローの遠心効果により、サンプリング容積部７４に進入することなくサンプリング入口８を通り越して搬送される粒子の相対的比率を増加させることができる。壁に向かう粒子の運動は、サンプリング容積部における粒子比率をより低下させ、したがって、サンプリング容積部における蒸気の比率を増加させる。

【0050】

図１０に示す実施例において、流体循環フローの性質はフィン６２の配列によって決定される。例えば、フロー通路７２の所定長さあたりフロー通路７２の軸線周りを流体が回転する回数は、フロー通路７２の壁７０におけるフィン６２の位置によって決定される。フロー通路７２の長さに沿うより多くの回転数を有するフィン配列、例えば、より小さいピッチの螺旋となるよう配列されるフィンによれば、ガス状流体がフロー通路の長さに沿って移動するとき、フロー通路の軸線周りにより多くの回転サイクルを流体にもたらすことができる。

【0051】

ラインＢ及びサンプリング容積部７４に沿う粒子の分布を図１１におけるプロットグラフで示す。図１１に示すように、粒子の数はフロー通路の壁７０からサンプリング入口に至るまで減少する。上述したように、遠心効果が粒子を壁７０に向って移動させ、またこのことがフロー通路７２の軸線付近に位置するサンプリング容積部７４における粒子の数を減少させる。

【0052】

サンプリング入口８は検出器入口１に接続し、またサンプリング入口８周りのサンプリング容積部７４，５２から流体のサンプルを収集し得るようにする。サンプラー（図示せず）は、サンプリング容積部７４，５２よりも少量の選択された流体量をサンプリング入口８から吸引して分析装置にサンプルを供給するよう構成する。サンプラーは、蒸気をサンプリング容積部７４、５２からサンプリング入口８を経由して分析装置に送給するよう構成された電気機械的アクチュエータ、例えばソレノイド駆動アクチュエータ及び／又は機械的ポンプを備えることができる。

【0053】

図４に示すように、幾つかの実施例において、第１導管は、フィルタ５０及びヒータ１８の双方を有することができる。流体は、導管内に流入し、ポートからフィルタ５０を経由してヒータ１８に向かって流動する。この後、流体はヒータを経由して検出器入口に移行する。フィルタは、フィラメントのグリッド又は入り組んだニットのようなメッシュから構成することができる。このようなフィルタは、少なくとも０.５ミクロンの粒径を有する粒子の通過を阻止するよう構成することができる。

【0054】

ガス状流体フローの加熱された第１部分は、混合領域６内に流入し、またガス状流体フローの第２部分と混合して混合流体の温度をガス状流体フローの第２部分の温度よりも上昇させる。この混合は、図１０に示すフロー通路７２で生ずることができる。フィン６２の他に付加的に、又はフィン６２に代わるものとして、フローの第１部分及びフローの第２部分のうち一方又は双方は、フロー通路７２の壁７０周りの循環フローを生ずるよう選択された方向にフロー通路７２内に供給することができる。例えば、フローの一方又は他方の部分は、対角線方向（例えば、フロー通路７２の軸線に対して角度をなす方向）に、円筒形とすることができるフロー通路７２の内壁７０に沿って供給することができる。したがって、フローは、通路に沿うバルクフロー方向に整列する軸線周りに循環して、通路に沿う螺旋状のものとなり得る。

【0055】

上述したように、第１導管及び第２導管はガス状流体フローをフロー通路７２に供給することができる。フローの第１部分が加熱されるため、フローの第２部分における温度上昇はガス状流体フローの第２部分によって搬送されるエアロゾルの気化をもたらす。フロー通路７２（又は場合によってはプレナム５７）周りの循環フローは２つの目的に供する。一方では、サンプリング容積部７４の領域におけるガス状流体の滞留（ドウェル）時間を少なくとも限界まで増大させ、また他方では、サンプリング入口８を取り囲む際に遠心効果を生じてサンプリング入口８の汚染又は詰まりを回避するよう作用することができる。

【0056】

図１に示す実施例において、ヒータ１８はフィラメントヒータとし、第１導管２におけるフィラメントヒータを通過するガス状流体フローを加熱するよう構成する。他の種類のヒータを使用することもできる。ガス状流体の気化温度はガス状流体の組成に基づく。例えば、より低い温度で気化する化学物質を含む流体は、ガス状流体におけるエアロゾルから蒸気を発生するため混合領域６の温度がより低い温度であることを必要とする。混合領域における温度は、ガス状流体フローの第１部分における流率及び／又はガス状流体フローの第１部分における温度を変化させることによって制御することができる。

【0057】

一実施例において、コントローラをヒータ１８に接続してヒータの加熱電力を制御し、ガス状流体フローの第１部分における温度を変化させるようにする。コントローラは、さらに、第１導管における流体の流率を制御するよう構成することもできる。流率を変化させることは、流体がヒータに接触する時間量を変化させてガス状流体の温度を変化させ、また第１導管から混合領域に進入する流体量を変化させる。第１導管から混合領域に進入する流体量を増加させることは、第１導管からの流体における第２導管からの流体に対する比率を増加させ、また混合領域の流体温度を上昇させる。

【0058】

図５は分光分析装置（spectrometer）２８を有する装置２２を示す。分光分析装置２８は図１の検出器入口１に接続する。

【0059】

図５において、分光分析装置２８は、サンプリング入口８により検出器入口１に接続したイオン移動度分光分析装置と、及びサンプルがイオン化され得る反応領域４６とを備える。サンプリング入口８は、入口から分光分析装置２８へのサンプルを採取するよう動作することができる。

【0060】

図５に示すように、ゲート電極アセンブリ４２は反応領域４６をドリフトチャンバ３６から分離することができる。ドリフトチャンバ３６は、ゲート電極アセンブリ４２側とは反対側のドリフトチャンバ３６の端部近傍に、検出器３０有する。ドリフトチャンバ３６は、さらに、ドリフトガス入口３２と、ドリフトチャンバ３６に沿って検出器３０からゲート４２に向かうドリフトガスのフローを生ずるよう配置されたドリフトガス出口４０とを有する。

【0061】

サンプリング入口８は、入口１から分光分析装置２８の反応領域４６への空気をサンプリングするよう動作することができる。反応領域４６は、サンプルをイオン化するイオン化装置４４を有する。図５に示す実施例において、イオン化装置４４は、電極から構成なるコロナ放電イオン化装置を有することができる。

【0062】

ドリフトチャンバ３６は、ドリフトチャンバ３６に沿って電界を付与し、ドリフトガスのフローに抗してイオンを検出器３０に向けて移動させるためのドリフト電極３８，３４を有することができる。

【0063】

一実施例において、コントローラ２４は、入口から選択した時間的期間中に少なくとも１つの初期サンプルを採取するようサンプリング入口８を制御し、また初期サンプルを分析して残留物が存在するかの検査するよう構成する。この検査基づいてコントローラ２４は、選択した時間的期間を長くしたり又は短縮したりすることができる。

【0064】

図１３はサンプリング入口８を介して検出器入口５１に接続した検出器８６を示し、また図１４はサンプリング入口８を介して検出器入口６０に接続した検出器８６を示す。検出器８６は、サンプリング入口８を介して流体のサンプルを採取するよう構成したサンプラー８２と、及び分析装置８４とを有する。

【0065】

分析装置８４は、サンプリング入口８から受け入れたサンプルを分析する、例えば、サンプルにおける関心対象の１つ又はそれ以上の化学物質を決定するよう構成する。図１３及び図１４に示す分析装置８４は質量分析装置を有する。質量分析装置は、イオン化装置と、イオン加速器と、ビーム合焦器と、磁石と、及び蒸気のサンプルに対して質量分光分析を行うよう構成されたファラデー捕集器とを有することができる。

【0066】

図１３及び図１４に示すように、コントローラ８０を接続して、分析装置、フロー供給器及びサンプラー８２を制御する。コントローラ８０は、プロセッサ、及び検出器８６を動作させる命令を記憶するメモリを有することができる。

【0067】

図１５及び図１６は、分析装置がイオン移動度分光分析装置９０を有する検出器８６を示すが、それ以外は図１３及び図１４に示す装置と同一である。図１５のイオン移動度分光分析装置９０はサンプリング入口８によって検出器入口５１に接続する。サンプラー８２は、サンプリング入口８から流体のサンプルを採取し、またイオン移動度分光分析装置９０に供給するよう構成される。図１３及び図１４の実施例と同様に、コントローラ８０は、プロセッサ、及び検出器８６を動作させる命令を記憶するメモリを有することができる。さらに、図１３及び図１４の実施例と同様に、サンプラー８２は、蒸気をサンプリング容積部５２、７４（図６、図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２に示すような）からサンプリング入口８を経由して分析装置に送給するよう構成された電気機械的アクチュエータ、例えばソレノイド駆動アクチュエータ及び／又は機械的ポンプを備えることができる。

【0068】

ゲート電極アセンブリ９６は反応領域５８をドリフトチャンバ１０４から分離することができる。ゲート電極アセンブリ９６は、ブラッドベリー-ニールセン・ゲート又はティンダル-パウエル・ゲートを生ずるよう配列することができる少なくとも２つの電極のアセンブリを有することができる。ドリフトチャンバ１０４は、ゲート電極アセンブリ９６側とは反対側のドリフトチャンバ１０４の端部近傍に、イオンを検出するためのコレクタ９８を有することができる。ドリフトチャンバは、さらに、ドリフトガス入口１０６と、ドリフトチャンバ１０４に沿ってイオンコレクタ９８からゲート９６に向かうドリフトガスのフローを生ずるよう配置されたドリフトガス出口１０８とを有する。サンプラー８２はコントローラ８０によって動作して、サンプリング容積部５２，７４（図６、図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２に示すような）からサンプリング入口８経由で流体を採取することができる。サンプラー８２は、さらに、採取したサンプルを分光分析装置６８の反応領域１０２に供給するよう動作することができる。図１５及び図１６に示す反応領域は、サンプルをイオン化するイオン化装置１００を有する。イオン化装置１００は、コロナ放電イオン化装置から構成することができる。ドリフトチャンバ１０４は、ドリフトチャンバ１０４に沿って電界を付与し、ドリフトガスのフローに抗してイオンをコレクタ９８に向けて移動させるためのドリフト電極９２，９４を有することができる。

【0069】

図１５及び図１６の装置は２つのドリフト電極９２，９４を有するものとして示すが、幾つかの実施形態は、２つよりも多いドリフト電極を有することができる。

【0070】

上述したように、本発明検出器入口は、塵埃及び汚染物質が行き渡っている厳しい環境内で使用できる可搬式デバイスに特別な用途を見出している。これら検出器入口は、図１３及び図１４の質量分光分析装置、及び図１５及び図１６のイオン移動度分光分析装置のような種々の分析装置、他の種類のアナライザ、分光分析装置及び／又はクロマトグラフィ装置に使用することができる。さらに、検出器入口５１、６０は異なる構成を有することができる。

【0071】

上述した幾つかの実施例において、フロー検出器は、単独フロー入口及び単独フロー出口を有する。他の実施例において、フロー検出器は、1つより多いフロー入口及び１つより多いフロー出口を有することができる。一実施例において、フロー検出器は、フロー入口の数よりも多い数のフロー出口を有する。これら入口及び出口のフロー断面積は、フロー出口の総フロー断面積がフロー入口の総フロー断面積よりも大きくなるよう選択することができる。

【0072】

上述した実施例において、フロー検出器の表面は、流体に循環フローを誘発するよう流体フローを導向させる。フロー検出器は、さらに、付加的流体をフローに導向させて循環フローを生成するよう構成した付加的流体経路を有することができる。この付加的流体経路は、流体をフロー導向器に導入してガス状流体の循環フローを生成するよう流体のフロー経路を変化させるよう配列した１つ又はそれ以上の流体ジェットを有することができる。

【0073】

図１０及び図１２に示す実施例において、フィン６２はフロー通路７２の壁７０に螺旋状構成をなすよう配置し、流体フローがフロー通路７２に沿って螺旋状経路に存在するようにする。フィン６２は螺旋状パターン以外のパターンで表面に配置して、流体のフロー通路７２に沿う螺旋状でない循環運動を誘発することができ、例えば、フィン６２に少なくとも部分的にテーパを付け、例えば、円錐状スパイラルにすることができる。フィン６２は流体を反時計方向に導向させるよう配列するが、フィン６２は、さらに、流体が時計方向螺旋状経路で流動するよう時計方向螺旋状パターンで配列することができる。

【0074】

図１０及び図１２に示す実施例において、フィン６２はフロー通路７２の壁７０に配列する。螺旋状パターンは螺旋の長さに沿って均一ピッチを有することができる。螺旋は、フロー通路７２の少なくとも一部、例えば、フロー通路７２の全部に沿って延在することができる。螺旋状フィン６２のピッチは、さらに、フロー通路７２の長さに沿って変化させることができ、例えば、フィン６２のピッチは、フロー通路７２の一部分で減少させ、これにより循環フローは、流体がフロー通路７２の所定長さに対してフロー通路７２の軸線周りにより多くの回転を受けるものとなるようにすることができる。

【0075】

図１０及び図１２に示す実施例において、フロー導向器は、フロー通路７２の壁７０から突出するフィン６２を有する。フロー導向器は、さらに、流体を循環経路に導向させるようフロー通路７２の壁７０に設けた溝を有することができ、例えば、溝は、フロー通路７２の壁７０における、例えば、ナットにおけるねじ山のような窪み領域とすることができる。

【0076】

図１０及び図１２に示す実施例において、フィンはフロー通路７０の壁７０から突出する。フィンは、さらに、フロー通路の他の部分から突出することもでき、例えば、フィンは、フロー入口及び／又はフロー出口からフロー通路内に突入することができる。

【0077】

図１０及び図１２に示す実施例において、第１フロー出口６６及び第２フロー出口６８はフロー通路７２を横切るよう配置する。第１フロー出口６６及び／又は第２フロー出口６８はフロー方向に少なくとも部分的に整列することもでき、例えば、第１フロー出口６６及び／又は第２フロー出口６８はフロー通路７２に対して４５゜の角度をなす向きに指向させることができる。

【0078】

図１０及び図１２に示す実施例において、フロー通路７２は２０ｍｍ未満の幅とすることができる。フロー通路は、例えば１０ｍｍ未満の幅、例えば５ｍｍ未満の幅、例えば２ｍｍ未満の幅、例えば１.５ｍｍ未満の幅、例えば０.７５ｍｍ未満の幅、例えば０.５ｍｍ未満の幅、例えば０.４ｍｍ未満の幅、例えば０.３ｍｍ未満の幅、例えば０.２ｍｍ未満の幅、例えば０.１ｍｍ未満の幅とすることができる。

【0079】

図１０及び図１２に示す実施例において、フロー通路７２は、少なくとも１０ミクロンの幅、例えば少なくとも０.１ｍｍの幅とすることができる。フロー通路は、例えば少なくとも０.２ｍｍの幅、例えば少なくとも０.３ｍｍの幅、例えば少なくとも０.４ｍｍの幅、例えば少なくとも０.５ｍｍの幅、例えば少なくとも０.７５ｍｍの幅、例えば少なくとも１ｍｍの幅、例えば少なくとも１.５ｍｍの幅、例えば少なくとも２ｍｍの幅、例えば少なくとも５ｍｍの幅とすることができる。

【0080】

検出器入口は、さらに、ガス状流体を循環フロー周りに移動させるムーバーを備えることができる。このムーバーは、ジェットのようなガス状流体の付加的フローをフロー通路７２又はプレナム５７の壁７０の内面周りに吹き込むよう構成することができる。

【0081】

検出器入口は、さらに、プレナム５７内のガス状流体を加熱するヒータを備えることができる。このヒータは、流体フロー、例えばガス状流体を加熱してフローが搬送するエアロゾルを気化するよう構成することができる。一実施例において、ヒータはフロー入口、フロー通路７２及び／又はプレナム５７に位置決めすることができる。ヒータは、フィラメントヒータのような抵抗ヒータ、例えば、メンブレインヒータとすることができる。ヒータの例としては、赤外線光源もある。

【0082】

図６及び図９に示す実施例において、フロー入口５４はフロー出口５６よりも小さいフロー断面積を有する。さらに、フロー入口５４はフロー出口５６と同一のフロー断面積を有することもできる。幾つかの実施例において、フロー入口はフロー出口５６よりも大きいフロー断面積を有することができる。

【0083】

図６及び図９に示す実施例において、循環フローはバルクフロー方向に交差する回転軸線周りに循環する。循環フローは、さらに、循環フローはバルクフロー方向に交差する以外の、例えばバルクフロー方向に整列する回転軸線周りに循環することができる。

【0084】

本明細書に記載の検出器入口は、ホース又はパイプのような導管の構成として説明する。しかし、上述したように、チャネル、及び材料ブロックに切削して材料によって囲まれるプレナム５７によって設けることもできる。このような実施形態において、本明細書に記載のフロー通路７２及び入口は円形断面を有していないことがあり得る。

【0085】

さらに、当然のことながら、本発明の任意な態様として説明及び規定した様々な特徴の特別な組合せも独立的に実装及び／又は供給及び／又は使用することができる。他の実施例及び変更例も本発明明細書の記載背景から当業者には明らかであろう。

【0086】

上述の実施例において、第１導管及び第２導管からのガス状流体フローは、検出器入口に沿ってサンプリング入口８を通り越して排出口１２に至る流体フローを誘導する。検出器に沿うガス状流体フローは、空気ムーバーによって誘導する、例えば、ポンプ、ファン、又はベローズのような入口に空気フローを引き込むのに適した任意のデバイスによって誘導することもできる。第１導管２及び第２導管４は、それぞれ材料ブロックを切削しまた材料で囲まれるチャンネルによって設けることができ、例えば、管状フロー経路を得るため、これら導管は、パイプ若しくはチューブ、例えば、ホースによって設けることもできる。

【符号の説明】

【0087】

１ 検出器入口
２ 第１導管
４ 第２導管
５ 漏斗状部分
６ 混合領域
８ サンプリング入口
１２ 排出口
１４ フローの第１部分
１６ フローの第２部分
１８ ヒータ
２０ 流体
２２ 装置
２４ コントローラ
２８ 分光分析装置
３０ 検出器
３２ ドリフトガス入口
３４ ドリフト電極
３６ ドリフトチャンバ
３８ ドリフト電極
４０ ドリフトガス出口
４２ ゲート電極アセンブリ
４４ イオン化装置
４６ 反応領域
５０ フィルタ
５１ フロー導向器
５２ サンプリング容積部
５４ フロー入口
５６ フロー出口
５７ プレナム
５８ 湾曲部の内側
５９ 湾曲壁の内面
６０ 検出器入口
６２ フィン
６３ 循環フロー
６４ フロー入口
６６ 第１フロー出口
６８ 第２フロー出口
７０ 壁
７２ フロー通路
７４ サンプリング容積部
８０ コントローラ
８２ サンプラー
８４ 分析装置
８６ 検出器
９０ イオン移動度分光分析装置
９２ ドリフト電極
９４ ドリフト電極
９６ ゲート電極アセンブリ
９８ コレクタ
１００ イオン化装置
１０２ 反応領域
１０４ ドリフトチャンバ
１０６ ドリフトガス入口
１０８ ドリフトガス出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】