特表 2024-542662 空気中のＶＯＣ、ＳＶＯＣ、および／またはＰＦＡＳ化学物質の収集のための拡散ガスサンプリングのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】空気中のＶＯＣ、ＳＶＯＣ、および／またはＰＦＡＳ化学物質の収集のための拡散ガスサンプリングのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/04 20060101AFI20241108BHJP

   G01N 30/08 20060101ALI20241108BHJP

   G01N 30/06 20060101ALI20241108BHJP

   G01N 1/22 20060101ALI20241108BHJP

   G01N 30/88 20060101ALN20241108BHJP

【ＦＩ】

G01N30/04 A

G01N30/08 G

G01N30/06 G

G01N1/22 L

G01N30/88 X

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024532320

(86)(22)【出願日】2022-11-29

(85)【翻訳文提出日】2024-07-17

(86)【国際出願番号】 US2022080593

(87)【国際公開番号】W WO2023097335

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】63/264,651

(32)【優先日】2021-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518320904

【氏名又は名称】エンテック インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カーディン， ダニエル ビー．

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA01

2G052AA03

2G052AB11

2G052AB22

2G052AD02

2G052AD22

2G052AD42

2G052DA27

2G052EB01

2G052EB11

2G052ED01

2G052ED06

2G052ED10

2G052FC06

2G052GA27

2G052HC22

2G052JA09

2G052JA11

(57)【要約】

拡散サンプリング装置は、屋内および屋外の空気中の化学物質の定量測定に使用される。サンプリング装置は、バイアルの内側の底部に吸着剤を含むバイアルが含まれる。サンプリング装置は、サンプリング場所へ移送する前に熱真空洗浄されることができ、および吸着剤は、揮発性または半揮発性化合物（ＶＯＣまたはＳＶＯＣ）のいずれかを収集できるように選択される。拡散サンプリング期間（１時間から１か月）の後、バイアルが閉じられて、収集されたサンプルは分析のために実験室に移送される。熱真空抽出フォーカス技術を使用して、収集されたサンプルは、キャピラリベースのＧＣＭＳへのスプリットまたはスプリットレス注入用の第２の吸着剤を含むＧＣＭＳ互換性の前濃縮装置に迅速に送られる。サンプラの準備や分析中に溶媒は使用されず、数千種類の化学物質について周囲空気または屋内空気の監視に必要な検出限界を達成できる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイアルの内面にコートされた接着面を含む第１の吸着剤を備えたバイアルを含むサンプリング装置を使用して、拡散サンプリングプロセスで空気サンプルを収集することであって、前記第１の吸着剤が前記バイアルの前記内面に結合され、前記サンプリング装置が熱脱着および溶媒抽出と互換性がある、空気サンプルを収集することと、
前記サンプリング装置に取り付けられた不活性キャップを使用して前記サンプリング装置をシールすることと、
熱脱着または溶媒抽出を使用して、前記空気サンプルの１つ以上の化合物を化学分析用のガスクロマトグラフに送ることと、を含む方法。

【請求項2】

前記サンプリング装置は、前記第１の吸着剤の前記接着面に結合された第２の吸着剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記空気サンプルを収集することと、前記サンプリング装置をシールすることとの後に、
前記サンプリング装置をキャビティ内に配置された第３の吸着剤を含む前濃縮装置に結合することであって、前記キャビティの開口部を前記サンプリング装置の開口部に結合することを含む、前記サンプリング装置を前濃縮装置に結合することと、
前記第１の吸着剤に前記第３の吸着剤よりも多くの熱が加えられるように、ヒータを使用して、前記第１の吸着剤に熱を加えることと、
前記第１の吸着剤に前記熱を加えながら、前記空気サンプルの前記１つ以上の化合物を前記第１の吸着剤から前記第３の吸着剤に拡散的に移動させることと、をさらに含む請求項１に記載の方法。

【請求項4】

熱脱着を使用して前記空気サンプルの前記１つ以上の化合物を化学分析のために前記ガスクロマトグラフに送ることが、前記第３の吸着剤を熱脱着することを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記前濃縮装置のバルブを使用して閉鎖系を形成するよう、前記サンプリング装置と前濃縮装置とをシールすることをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記前濃縮装置と前記サンプリング装置とが結合されている間に、前記前濃縮装置のバルブに結合された真空源を使用して、前記前濃縮装置と前記サンプリング装置とを真空に引くことをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項7】

前記サンプリング装置を前記前濃縮装置に結合することは、前記前濃縮装置の周囲の真空スリーブを使用して、前記サンプリング装置と前濃縮装置とを結合することを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項8】

前記サンプリング装置および前記前濃縮装置が真空下で閉鎖系を形成している間に、前記熱が前記第１の吸着剤に加えられる、請求項３に記載の方法。

【請求項9】

前記拡散サンプリングプロセスで前記空気サンプルを収集する前に、
前記サンプリング装置をマニホールドに結合することと、
前記サンプリング装置が前記マニホールドに結合されている間に、
前記第１の吸着剤に熱を加えながら、前記マニホールドを通して前記サンプリング装置内を真空に引くことと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

バイアルの内面に結合された第１の吸着剤を有する前記バイアルを含むサンプリング装置であって、前記第１の吸着剤は接着面を含み、前記サンプリング装置は熱脱着または溶媒抽出後にガスクロマトグラフによる化学分析のために空気サンプルを拡散収集するように構成され、前記サンプリング装置は熱脱着および溶媒抽出と互換性がある、前記サンプリング装置と、
前記サンプリング装置に結合して前記サンプリング装置をシールするように構成された不活性キャップと、
を含むシステム。

【請求項11】

前記サンプリング装置は、前記第１の吸着剤の前記接着面に結合された第２の吸着剤をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

キャビティ内に配置された第３の吸着剤を含む前濃縮装置であって、前記サンプリング装置の開口部に位置する前記キャビティの開口部を有する前記サンプリング装置に結合された、前記前濃縮装置と、
前記第１の吸着剤に前記第３の吸着剤よりも多くの熱を加えるように構成されたヒータと、をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

前記前濃縮装置はバルブをさらに備え、前記バルブが閉じられ、前記サンプリング装置が前記前濃縮装置に結合されている間、前記システムは閉鎖系である、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

真空源をさらに備え、前記前濃縮装置はバルブをさらに備え、前記真空源が前記前濃縮装置の前記バルブに結合されている間に、前記真空源は前記前濃縮装置および前記サンプリング装置内に真空を引くように構成されている、請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

真空スリーブをさらに備え、前記前濃縮装置が前記サンプリング装置に結合されている間に、前記前濃縮装置が前記真空スリーブの内側に配置される、請求項１２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年１１月２９日に提出された米国特許仮出願番号６３／２６４，６５１の利益を主張するものであり、その開示内容は、全ての目的のために参照により全体が明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、ガスサンプルの収集、より具体的には、屋内および屋外の環境で拡散バイアルサンプラを使用した空気のサンプリングに関する。

【背景技術】

【0003】

軽い揮発性化合物から重い準揮発性化合物までを含む有機化学物質は、吸着剤を含むチューブまたはカートリッジを通してサンプルを積極的に吸引するか、真空容器の遮断バルブを開いて真空によりサンプルを容器内に吸引することによって収集できる。どちらの場合も、サンプリングを実行するために必要な機器は高価であり、かつ化学物質が時間の経過とともに集まり平均濃度を決定する長時間の統合サンプリングを実行する機能は複雑になる可能性があり、およびコストが大幅に増加する可能性がある。真空キャニスタは揮発性の範囲の化合物の収集に人気があるが、より重い半揮発性（ＳＶＯＣ）の範囲の化合物の回収には効果がなく、かつこれらのキャニスタのコストと入口を統合する時間も高額になる可能性がある。ＰＦＡＳ化合物（パーフルオロアルキル物質）は、軽いＶＯＣから重いＳＶＯＣの範囲にわたる揮発性の範囲を持つ有毒で発がん性のある化合物であり、かつその多くはＶＯＣやＳＶＯＣに使用されるものと同じサンプリングおよび分析技術を使用して分析できるため、この説明の目的のため、明細書ではＶＯＣおよびＳＶＯＣに言及する場合、ＰＦＡＳ化合物も含まれるものと理解される。ＳＶＯＣと同様に、それらは、酸性、塩基性、または中性になる可能性があり、標準ｐＨ７．０ではイオン性になる可能性がある。真空キャニスタによるサンプリングで回収されなかったＳＶＯＣおよびＰＦＡＳ（パーフルオロアルキル物質）化合物は、ＶＯＣよりもさらに毒性が強い可能性があり、かつしばしば人間の内分泌系に悪影響を及ぼし、健康に影響を及ぼし、さらには癌などの命に関わる病気につながることもある。ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）またはＸＡＤ－２樹脂を含むカートリッジを通して空気を吸引するＳＶＯＣ／ＰＦＡＳサンプリング装置は、より軽いＶＯＣ化合物を保持せず、かつ溶媒抽出してからブローダウンして抽出物を濃縮する必要があり、これには時間がかかり、高価な設備と実験室スペースが必要になるほか、それら自身には長期間にわたって吸入すると危険な溶剤を必要する場合もある。最後に、１つ以上の吸着剤床を含む熱脱着（ＴＤ）チューブは、空気中のさまざまな化学物質を収集するために使用されているが、現場でチューブを通過する空気の量を測定するために使用されるポンプによって体積測定エラーが発生する可能性があるため、サンプラ間の一貫性が低い場合があり、また、アクティブサンプリング中のＴＤチューブは「チャネリング効果」の影響を受ける可能性があり、チャネリング効果により、前回の熱脱着およびベーキングイベントから冷却されたときに吸着剤に生じた隙間を空気がより速く通過する可能性がある。繰り返しになるが、これらのチューブとその現場サンプリングのコンポーネントは高価になる可能性があり、かつ適切に使用するには高度な専門知識が必要である。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、ガスサンプルの収集、より具体的には、屋内および屋外の環境で拡散バイアルサンプラを使用した空気のサンプリングに関する。ガラスバイアルは、底面にコーティングされた薄くて熱的に安定したポリマー材料を有するように調製されており、この材料に任意の数の吸着剤を塗布して底面の吸着特性を変更できる。１５から２００メッシュの固体吸着剤は、多くのポリマーフィルムに容易に接着し、かつ、シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン－ＰＤＭＳ）から構成されるこれらのフィルムは、有機化学物質またはＰＦＡＳ化学物質を生成する分解をしないため、酸素やオゾンにさらされても化学的バックグラウンドに追加されることはない。熱真空洗浄プロセスを使用して、ポリマーベースと適用された吸着剤を含むバイアルを洗浄して、バイアル内のＶＯＣ／ＳＶＯＣ／ＰＦＡＳ化学物質のバックグラウンドを除去し、その後、分析用の空気サンプルを収集するために使用するサンプリング場所に移動できるまでバイアルにキャップをする。サンプリング場所では、バイアルが開かれ、一定時間、空気がバイアル内に拡散し、また、同じサイズ（ＩＤと高さ）のバイアルを使用すると、非常に広範囲の化合物の拡散／収集速度を測定できる。現場での収集後、「拡散バイアルサンプラ」またはＤＶＳは、収集された化合物の定量分析のためにＧＣＭＳまたはＧＣＭＳＭＳに簡単に接続できる二次吸着剤を含むチューブへの熱真空抽出プロセスを使用して分析するために実験室に戻される。この技術により、サンプリングプロセスが大幅に簡素化され、サンプラの準備や分析の際に溶媒が使用されなくなり、動的サンプリング技術によって生じる不一致が排除され、かつ空気中で収集および分析できるＧＣ対応化合物の数が増え、毒性化学物質、内分泌かく乱物質、発がん性があることが知られている化合物も含まれるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1A】図１Ａから１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従うＤＶＳサンプラの一例である。

【図1B】図１Ａから１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従うＤＶＳサンプラの一例である。

【0006】

【図2】図２は、本開示のいくつかの実施形態に従うＤＶＳサンプラから化学物質を除去するために使用されるクリーンアップ技術を示す。

【0007】

【図3A】図３Ａから３Ｃは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用してサンプリング位置で空気を収集する方法の例を示す。

【図3B】図３Ａから３Ｃは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用してサンプリング位置で空気を収集する方法の例を示す。

【図3C】図３Ａから３Ｃは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用してサンプリング位置で空気を収集する方法の例を示す。

【0008】

【図4A】図４Ａから４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用して収集されたサンプルを、分析のためにキャピラリＧＣＭＳに導入するための二次フォーカスデバイスに移送する例を示す。

【図4B】図４Ａから４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用して収集されたサンプルを、分析のためにキャピラリＧＣＭＳに導入するための二次フォーカスデバイスに移送する例を示す。

【図4C】図４Ａから４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用して収集されたサンプルを、分析のためにキャピラリＧＣＭＳに導入するための二次フォーカスデバイスに移送する例を示す。

【図4D】図４Ａから４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラを使用して収集されたサンプルを、分析のためにキャピラリＧＣＭＳに導入するための二次フォーカスデバイスに移送する例を示す。

【0009】

【図5】図５は、本開示のいくつかの実施形態に従う、分析をするために、吸着ペンをキャピラリベースのＧＣＭＳまたはＧＣＭＳＭＳ化学分析装置に最終的に脱着する例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の説明では、本明細書の一部を形成し、実施され得る具体的な例を例示することによって示される添付図面を参照する。他の例を使用することができ、本開示の例の範囲から逸脱することなく、構造的変更を行うことができることを理解されたい。

【0011】

本開示は、ガスサンプルの収集、より具体的には、屋内および屋外の環境で拡散バイアルサンプラを使用した空気のサンプリングに関する。ガラスバイアルは、底面にコーティングされた薄くて熱的に安定したポリマー材料を有するように調製されており、この材料に任意の数の吸着剤を塗布して底面の吸着特性を変更できる。１５から２００メッシュの固体吸着剤は、多くのポリマーフィルムに容易に接着し、かつ、シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン－ＰＤＭＳ）から構成されるこれらのフィルムは、有機化学物質またはＰＦＡＳ化学物質を生成する分解をしないため、酸素やオゾンにさらされても化学的バックグラウンドに追加されることはない。熱真空洗浄プロセスを使用して、ポリマーベースと適用された吸着剤を含むバイアルを洗浄して、バイアル内のＶＯＣ／ＳＶＯＣ／ＰＦＡＳ化学物質のバックグラウンドを除去し、その後、分析用の空気サンプルを収集するために使用するサンプリング場所に移動できるまでバイアルにキャップをする。サンプリング場所では、バイアルが開かれ、一定時間、空気がバイアル内に拡散し、また、同じサイズ（ＩＤと高さ）のバイアルを使用すると、非常に広範囲の化合物の拡散／収集速度を測定できる。現場での収集後、「拡散バイアルサンプラ」またはＤＶＳは、収集された化合物の定量分析のためにＧＣＭＳまたはＧＣＭＳＭＳに簡単に接続できる二次吸着剤を含むチューブへの熱真空抽出プロセスを使用して分析するために実験室に戻される。この技術により、サンプリングプロセスが大幅に簡素化され、サンプラの準備や分析の際に溶媒が使用されなくなり、動的サンプリング技術によって生じる不一致が排除され、かつ空気中で収集および分析できるＧＣ対応化合物の数が増え、毒性化学物質、内分泌かく乱物質、発がん性があることが知られている化合物も含まれるようになる。

【0012】

拡散空気サンプリングは、ポンプや真空装置を使用せずに、吸着剤を屋内または屋外の空気サンプルに受動的にさらし、化合物を吸着剤上に拡散させるプロセスである。いくつかの実施形態では、サンプリング装置の形状が適切に選択されて、装置間で実質的に一貫している場合、収集速度は、任意の対象化合物に対して実質的に一定になる。拡散サンプラは動的サンプラよりも大幅に安価で、現場での使用に必要な専門知識も少なくて済む。ＵＳ ＥＰＡメソッド３２５では、サンプリング中に入口を下に向けた状態で垂直に配置された１／４インチのＯＤ×５ｍｍチューブを使用して、化合物が拡散して吸着剤に入るようにするが、チューブの入口が小さいため、より大きなＳＶＯＣ化合物がチューブ内に移行する速度が制限され、感度が低下する可能性がある。また、多くのＳＶＯＣおよびＰＦＡＳ化合物は、拡散速度が数千倍も低い空気中の粒子に付着しているため、重力の影響で沈降する傾向があるため、サンプリング中に収集されない可能性があり、一方、個々の分子は、比較的短い空気柱上の重力による大きな影響を受けない。落下する粉塵を収集するためにこれらの熱脱着装置を逆さまに使用すると、収集チューブが汚染される可能性があり、また、脱着時にこれらの粉塵粒子がＧＣＭＳまたはＧＣＭＳＭＳ分析装置に移行し、本来は気相化学物質のみを受け入れるように設計されているこれらの分析装置が汚染される可能性がある。より大きなサイズの形状を含むサンプラを使用すると、捕捉された化合物を実験室で回収することが困難になる可能性があり、これは、これらのサンプリング装置では、通常、より大きな断面積のデバイスでは維持されない特定の線速度を必要とする「フロースルー」熱脱着が必要になるためである。バッジやラジアルサンプラなどの断面が大きい拡散サンプラは、通常、収集された化合物を回収するために溶媒抽出される。しかしながら、収集吸着剤が溶媒抽出されると、多くの場合、サンプルのごく一部だけがＧＣまたはＧＣＭＳに注入されて分析される。結果として生じる希釈度は５０，０００：１にも達することがあり、一般にｐｐｍ範囲の化合物に対する感度は大幅に制限される。しかし、多くの場合、ｐｐｂ範囲、かつしばしば、ｐｐｔ範囲の測定が必要であり、特に長期的ながんリスクや人体の正常なホルモン系を乱す可能性のある化学物質を監視する場合には、ｐｐｂ範囲、かつしばしば、ｐｐｔ範囲の測定が必要である。

【0013】

本開示の実施形態には、安価で使いやすく、長期の時間積分サンプリングを実行して、平均濃度（真のリスク因子の決定）を決定でき、かつ空気中の粒子に事前に吸着されているものであってもＶＯＣ／ＳＶＯＣ／ＰＦＡＳ化合物の感度を最大化できるサンプリング装置が含まれる。例えば、拡散バイアルサンプラ（ＤＶＳ）には、バイアルの底にポリマー層や追加の吸着剤が入ったガラスバイアルが含まれる。サンプリング前に溶媒やフロースルーガスを使用して吸着剤を調整するのではなく、ＤＶＳサンプラを真空に接続して、吸着剤を高温（例えば１００から３００℃）に加熱して吸着剤内の化合物を放出し、熱調整中にサンプラを継続的にポンプダウンする真空ポンプに化合物を移送する。

【0014】

いくつかの実施形態では、空気中の化合物を収集するために、事前に洗浄されたＤＶＳサンプラをサンプリング場所に持ち込み、キャップを一定期間取り外した後、キャップを再び取り付けて分析のために実験室に戻す。ＤＶＳサンプラを風の強い場所に設置する場合は、ＤＶＳサンプラの上部にスクリーンを設置して対流サンプリングを阻止し、例えば、化合物がバイアルの入口から吸着剤まで標準速度で拡散するようにすることができる。風が強い場所や空気の動きが激しい場所でのサンプリングをさらに簡素化するために、隔離蓋の下に保持されるＤＶＳの上部に恒久的なスクリーンを追加することもできる。あるいは、ＤＶＳサンプラは、屋外に設置したときに空気の激しい動きを排除する役割を果たすボックスまたは場所に配置することもできる。屋内の空気の場合、ＤＶＳサンプラは窓から離れた場所、または強制空気流（通気口、ファンなど）から離れた場所に設置できるため、吸気スクリーンやその他の対流防止策が不要になる。一定のバイアル形状（例えば、２０ｍＬ×１．０８インチＯＤ、２インチ高さ）を使用することで、異なるＤＶＳサンプラ間で拡散速度を一定にすることができる。

【0015】

いくつかの実施形態では、ＤＶＳサンプラには、捕捉する対象となる化合物に応じてさまざまな吸着剤を含めることができる。例えば、空気中のＶＯＣを収集するにはＤＶＳサンプラで強力な吸着剤を使用することができ、また、ＳＶＯＣを収集するにはＤＶＳサンプラで弱い吸着剤を使用できる。例えば、ほとんどのＵＳ ＥＰＡメソッドで使用されるカラムは、分析する化合物の沸点範囲に基づいているため、通常は、より重いＳＶＯＣ（ＰＦＡＳ）化合物を分析するには薄膜カラムを使用し、より軽いＶＯＣ（ＰＦＡＳ）化合物を分離して分析するには、より厚い膜のＧＣカラムを選択する。したがって、ＶＯＣからＳＶＯＣまでをカバーするように、２つまたは３つの別々のＤＶＳサンプラを使用することは、実験室分析の観点からは理にかなっており、現在の環境ＧＣＭＳ方法との一貫性を実現する。他の吸着剤収集方法と同様に、ＶＶＯＣ（高揮発性有機化合物）の回収は難しい場合があり、最も軽い化合物の場合は真空キャニスタまたはその他の技術が必要になる可能性があるが、ＧＣ対応の最も重い化合物から、室温から沸点の範囲の化合物にはＤＶＳサンプラを検討できる。熱抽出や脱着を実行できる他のサンプラとは異なり、ＤＶＳは、サンプル収集後に少量の溶媒をバイアルに追加して、ＬＣ注入するために溶媒のアリコートをバイアルに移すことで、ＬＣＭＳ／ＬＣＭＳＭＳ収集デバイスとしても使用できる。バイアルの底にある非常に薄い吸着剤の層により、化合物を溶媒に迅速かつ効率的に移送することができ、かつ溶媒によってｐＨを調節して、ＤＶＳサンプラで酸または塩基を回収することもできる。

【0016】

ＧＣ分析（例えば、ＧＣＭＳ、ＧＣＭＳＭＳ）を実行する場合、ＤＶＳサンプリング装置は、「Ｆｌａｓｈ－ＶＡＳＥ」またはフラッシュ真空支援吸着剤抽出と呼ばれる新しい実験室サンプル準備技術を活用する。Ｆｌａｓｈ－ＶＡＳＥは、吸着剤を含むチューブ（例えば、吸着剤ペン）をバイアルの上部に配置し、ペン／バイアルアセンブリを真空にしてからバイアルを加熱し、化合物をガス相および吸着剤ペンに「フラッシュ」することによって、固体マトリックス内のＶＯＣからＳＶＯＣまでの化学物質を吸着剤を含むチューブに移す技術である。Ｆｌａｓｈ－ＶＡＳＥプロセスは手動で実行することも、自動サンプラで実行することもでき、自動サンプラでは、いつくかの実施形態では、２本の吸着ペンだけでＤＶＳサンプラのトレイ全体を分析できる。自動サンプラの実行例では、１つの吸着ペンが次のＤＶＳサンプラでＦｌａｓｈ－ＶＡＳＥ抽出を実行している間に、もう１つのペンが前のＤＶＳサンプルを分析のためにＧＣＭＳに脱着している。いくつかの実施形態では、ＧＣＭＳへのサンプルの脱着は、必要な感度に応じて、スプリットモードまたはスプリットレスモードのいずれかで実行できる。ＤＶＳサンプラへのサンプル収集と、吸着ペンでのＦｌａｓｈ－ＶＡＳＥ移送はどちらも拡散プロセスを使用して行われるため、チャネリング効果が回避され、現場で個別に収集された熱脱着チューブに比べて一貫性が大幅に向上する。

【0017】

特に、ＤＶＳサンプラは、周囲空気や屋内空気中に何千種類も存在する半揮発性の範囲の化合物を分析する最も簡単で、おそらく最も正確な方法である。これらの化合物を確実かつ費用対効果の高い方法で収集できないため、屋内と屋外の空気中のこれらの危険な化学物質を監視する機関の能力が制限されている。さらに、１週間や１か月のような、単一のＤＶＳサンプラで長期間のサンプリングを実行する機能により、これらのＳＶＯＣの平均濃度を決定し、長期にわたる慢性的な暴露によって生じる疾患の可能性を評価できる。ＤＶＳサンプラは、現在使用されている他のサンプリング装置の利点をすべて備えており、欠点がまったくないため、Ｆｌａｓｈ－ＶＡＳＥ抽出およびＧＣＭＳ分析と組み合わせると、将来的にこのすべてが変わる可能性がある。

【0018】

図１Ａから１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラ１００の一例である。例示のＤＶＳサンプラ１００は、バイアル１０２、蓋１０４、キャップ１０５、Ｏ－リング２０７、第１の吸着剤１０６、および第２の吸着剤１０８を含む。いくつかの実施形態では、ＤＶＳサンプラ１００は、図１Ａから１Ｂに示されている第２の吸着剤１０８を省略して、バイアル１０２、蓋１０４、キャップ１０５、および第１の吸着剤１０６を含む。いくつかの実施形態では、第２の吸着剤１０８は、第１の吸着剤１０６よりも強い吸着剤であり、第１の吸着剤１０６は、状況によっては弱い吸着剤として作用する可能性がある。いくつかの実施形態では、Ｃ１４より軽いＶＯＣおよび／またはＳＶＯＣを収集するときに、より強力な第２の吸着剤１０８が使用される。いくつかの実施形態では、Ｃ１４以上のＶＯＣおよび／またはＳＶＯＣ、ならびにＳＶＯＣおよびＰＦＡＳを含む粒子を収集する場合、より強力な吸着剤１０８は省略されてもよい。第２の吸着剤１０８を追加すると、より軽いＶＯＣの収集に役立つが、１０８を省略すると、より重いＳＶＯＣ／ＰＦＡＳの収集が可能になり、かつ熱抽出後および再利用前の次の熱調整の前に、粉塵を洗い流しやすくなる。

【0019】

図１Ａから１Ｂに示すように、吸着剤１０６および／または１０８は、バイアル１０２の底部の内面に配置される。第２の吸着剤１０８が使用される場合、第２の吸着剤１０８はバイアル上の第１の吸着剤１０６に「付着」するようにされる。例えば、第１の吸着剤１０６にはポリマー層（例えば、ＰＤＭＳ、ポリジメチルシロキサン）が含まれる。例えば、第１の吸着剤１０６は、バイアル１０２の内部の底部に塗布される。いくつかの実施形態では、第１の吸着剤１０６をバイアル１０２の内部の底部に事前に塗布し、続いて第２の吸着剤１０８の吸着剤材料にさらしてもよい。いくつかの実施形態では、第２の吸着剤１０８は、バイアル１０２の内部の底部に第１の吸着剤１０６を含むバイアルに添加される溶媒希釈コーティング材料（ポリマー）層に混合され、溶媒が蒸発して、第２の吸着剤１０８が第１の吸着剤１０６を介してバイアル１０２の底部に結合したままとする。いずれの場合も、第２の吸着剤１０ は、バイアル１０２の底部の層に配置され、例えば、バイアル１０２の上部から底部までの拡散経路が、１つのサンプラから次のサンプラまで一貫しているようにする。したがって、さまざまなバイアル形状を使用できるが、例えば、形状を選択し、特定のバイアル形状の相対的なサンプリング速度（拡散吸収速度）を決定すると、一貫したサンプリングと分析に有利になる。場合によっては、複数の小さなバイアルを含む「パッケージ」が分離され、かつグループとして開封され、抽出前に酸と塩基の化合物を含むように１つ以上のバイアルのｐＨ調整を行い、軽化合物から重化合物までを収集して、ユニバーサルサンプルパックを作成する。

【0020】

いくつかの実施形態では、第２の吸着剤１０８は第１の吸着剤１０６よりも弱い。この状況では、比較的強力な吸着剤がポリマー混合物に添加されて第１の吸着剤１０６が形成され、これがバイアル１０２の底部の内面に塗布され得る。第１の吸着剤１０６のキャリア溶媒が除去され、ポリマーおよび追加されたより強力な吸着剤がバイアル１０２の底部に結合したままになると、第２の吸着剤１０８を第１の吸着剤１０６の上に散布することができる。このように吸着剤１０６および１０８を配置すると、より重い化合物を、より強力な第１の吸着剤１０６から大幅に遠ざけることができ、それによって、さらに広範囲のＶＯＣ、例えば３０から８０℃で沸騰し、次に８０から２４０℃で沸騰する化合物、さらにはおそらくより重い化合物を１回の分析で回収できるようになる。

【0021】

個人衛生モニタリング中に着用されるバッジと比較して、バイアルの入口から吸着剤までの距離が長いため、ＤＶＳサンプラの取り込み速度は、例えば個人衛生モニタリングのバッジの取り込み速度よりも遅くなる可能性がある。しかしながら、サンプルの分析は熱脱着によって行われるため、ＧＣＭＳに到達する最終量は、溶媒抽出とＧＣ注入中の分割を使用して通常は２０００：１または最大５０，０００：１に希釈されるため、バッジでサンプリングした量の０．００２から０．０５％と比較して、サンプリングした量の５から１００％になる可能性がある。ＤＶＳサンプラのサンプリング速度を低くすると、入口周辺の局所環境が適切にパージされず、サンプラの入口周辺の空気の濃度や圧力が低下する飢餓状態を解消できるという利点がある。言い換えると、サンプラの入口の空気がすでに抽出されている場合は、２度目に抽出することはできないため、抽出された空気は、化学物質がサンプラによって空気から吸着される速度の５から１０倍の速度で移動して、飢餓現象を回避する必要がある。したがって、より遅いサンプリング速度と分析中のはるかに高いサンプル回収率の組み合わせは、従来の職場監視バッジによって提供されるものよりもはるかに優れたソリューションであり、特にサンプリング装置上の十分な空気流量を信頼できない室内空気質（ＩＡＱ）の判定に優れている。さらに、バッジの上のプラスチック製の囲いにより粉塵が収集媒体まで通過できないため、バッジは粉塵に結合した化学物質を収集できない。粒子に結合していないＳＶＯＣであっても、収集媒体に拡散せずにプラスチックバッジの囲いに付着して、失われる可能性がある。ＤＶＳサンプラでは、サンプリングプロセスを可能にするために蓋／キャップが取り外されると、空気と収集媒体の間にそのような障壁がなくなる。

【0022】

ＤＶＳサンプラ１００には、洗浄後や実験室への輸送および実験室からの輸送中に、サンプラを隔離するための不活性で非吸着性／非吸収性の蓋１０４が含まれている。図１Ａから１Ｂに示されているように、蓋１０４とそのシーリングＯ－リング１０７は、キャップ１０５のネジを使用してバイアル１０２の上部にしっかりと押し付けられ、およびこの組み合わせにより、漏れのないシールが保証され、サンプラ１００の環境からの有機化合物が第２の吸着剤１０８および／または第１の吸着剤１０６に収集されることなく、サンプリング場所への輸送中およびサンプリング場所からの輸送中にＶＯＣ／ＳＶＯＣ／ＰＦＡＳが収集されるのを防ぐ。いくつかの実施形態では、キャップ１０５およびバイアル１０２には、キャップ１０５とのシール形成を容易にするためのねじ山が含まれている。蓋はシールするために小さなＯ－リング１０７を使用するが、それ以外はステンレス鋼やセラミックコーティングされたステンレス鋼などの非吸収性、非吸着性の材料である。状況によっては、現場サンプリング中に保管の連鎖を維持し、適切なデータ整合性を確保するために、サンプラ１００にバーコードまたはその他の追跡技術のラベルを貼ることができる。マルチポジションバイアルキャリアは、輸送中およびサンプリング中にバイアルを保持し、実験室でバイアルが熱または液体抽出されるまで、各バイアルを追跡するためにも使用でき、例えば、これには、１から４つのポジションが含まれる。

【0023】

図２は、本開示のいくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラ１００から化学物質を除去するために使用されるクリーンアップ技術を示す。図２には、ＤＶＳサンプラ１００、ヒータ２０２、およびマニホールド２０４が含まれている。図２に示すように、マニホールド２０４には、真空ポンプ２１０への接続２１２が含まれる。

【0024】

状況によっては、サンプラ１００を現場に配置する前、またはサンプラ１００から残留化学物質を除去することが望ましいその他の時点で、クリーンアップ技術が実行される。クリーンアップ技術は、サンプリング後に実験室で化学物質を回収するために使用される技術に類似しており、図４Ａから４Ｄを参照して以下で詳しく説明する。図２の例では、クリーンアップ中に、ＤＶＳサンプラ１００は、分析のためのサンプル回収中よりも高い真空と温度に長時間さらされ、次の現場のサンプリングイベント中に追加されるもの以外はサンプラ１００に実質的に何も残らないようにする。

【0025】

ヒータ２０２（例えば、オーブンやブロックヒータ）はバイアル内の吸着剤を加熱するために使用され、非加熱マニホールド２０４はサンプラ１００の上部にＯ－リングシールを作製する。図２に示すように、Ｏ－リング２０６（例えば、シリコンまたはＦＫＭ）を使用してサンプラ１００の上部をシールして、多数のＤＶＳサンプラ１００を同時に洗浄できるように配置することができる。例えば、１０、２０、３０、またはそれ以上のサンプラ１００を同時に洗浄することができる。

【0026】

いくつかの実施形態では、ヒータ２０２は、サンプラ１００の上部部分よりもサンプラ１００の下部部分に多くの熱を加えることができる。いくつかの実施形態では、ヒータ２０２はバイアル１０２に均一にまたは実質的に均一に熱を加える。サンプラ１００、特に第１の吸着剤１０６および／またはオプションの第２の吸着剤１０８が配置されているサンプラ１００の底部を加熱することにより（図１Ａから１Ｂを参照）、吸着剤１０６および／または１０８内の化学物質の親和性をほぼゼロにまで低減することができ、化学物質が真空ライン２０８を通じてガス放出され、ポンプ２１０に排出される。周囲の大気圧に比べて強い真空（例えば、１Ｔｏｒｒ以上）により、例えば数ポンドのシール力が生成され、洗浄中にＤＶＳサンプラ１００がマニホールド２０４にシールされたままになる。いくつかの実施形態では、サンプラ１００を洗浄した後で、真空状態のまま、マニホールド２０４を持ち上げて、すべてのサンプラ１００をヒータ２０２から取り外し、室温トレイに移して急速に冷却することができる。いくつかの実施形態では、マニホールド２０４を介して窒素をサンプラ１００に導入して、サンプラ１００をマニホールド２０４から解放することができる。高純度窒素をマニホールド２０４に導入することにより、ＤＶＳサンプラ１００はマニホールド２０４から排出され、キャップ１０５と不活性ライナーで素早くシールできるようになる。いくつかの実施形態では、ライナーはシロナイトコーティングされたステンレス鋼とシールを形成するためのＯ－リングで作られている。これらのライナーとＯ－リングは、加熱された真空バイアルまたはチャンバー内で洗浄できる。

【0027】

いくつかの実施形態では、不活性ライナー、Ｏ－リング、および／またはＤＶＳサンプラ１００は、熱真空洗浄システムを使用して洗浄して再利用することができる。例えば、熱真空洗浄システムには、バイアル、給水装置、１つ以上のヒータ、真空源、および洗浄対象の部品にさまざまな流体（例えば、蒸気、窒素）を送るための複数の移送ラインが含まれ得る。いくつかの実施形態では、真空洗浄システムを使用した洗浄には、バイアルに１つ以上の部品を配置し、部品を脱イオン水ですすぎ、部品を蒸気洗浄し、部品を真空洗浄し、その後、洗浄システムの環境内の空気による汚染を回避しながら窒素を適用して真空を解除することが含まれ得る。

【0028】

図３Ａから３Ｃは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラ１００を使用してサンプリング位置で空気を収集する方法の例を示している。以下でより詳しく説明するように、サンプラ１００の環境における空気の移動の速度と一貫性、および塵埃および塵埃に吸着された重い化合物の収集が望ましいかどうかに応じて、サンプリング中に、ＤＶＳサンプラ１００は、図３Ａに示すように直立させて配置することも、図３Ｂに示すように逆さまに配置することも、図３Ｃに示すように横向きに配置することもできる。いくつかの実施形態では、ＤＶＳサンプラ１００は拡散サンプリングプロセスで使用される。

【0029】

サンプラ１００上の空気の移動速度がかなり遅い状況では、図１Ａから１Ｂに示す隔離蓋１０４とキャップ１０５を単に取り外すことが、周囲の空気をサンプラ１００に取り込むことでサンプリングプロセスを開始する。例えば、屋内空気のモニタリングの場合、サンプリング期間を１から３０日とすると、サンプリング期間中のその場所の空気の代表的なサンプリングが提供される。空気の動きが激しい領域でサンプリングを行う場合、例えば、スクリーン３０２をサンプラ１００の上部に追加して対流サンプリングを排除することができ、対流サンプリングが発生すると、吸収率が未知の量まで増加する。例えば、屋内の空気の場合、ＤＶＳサンプラ１００を強制換気口や開いた窓から離れた場所に配置すれば、これは問題になりない。場合によっては、サンプリングレートを遅くする必要がある場合があり、これは、図３Ａから３Ｃのスクリーン３０２の位置、またはサンプラ１００の開口部よりも小さい開口部を持つ図１Ａから１Ｂの蓋１０４の位置に第２の蓋を追加することによって行うことができる。これは、サンプリング時間が非常に長い場合、または空気中の有機物含有量が多い環境でのみ必要になる場合がある。その他の場合では、最大２００：１のスプリット注入を使用すると、ＧＣ／ＧＣＭＳに送られるサンプルの量を減らすことができるため、これはＧＣカラムまたはＭＳ（ＭＳＭＳ）検出器に到達するサンプルの量を最適化するもう１つの方法である。

【0030】

状況によっては、これらの化合物の拡散があらゆる方向にランダムに発生するため、サンプラ１００の向きが気相分子の取り込み速度にほとんど影響を与えないことがある。しかしながら、図３Ａのように、サンプラ１００の開口部３０４が上を向くように配置した場合、空気中の粒子に付着した重い化学物質のサンプリング速度ははるかに速くなる。例えば、これらの化学物質は簡単に吸入され、体内に吸収される可能性が非常に高いため、空気をサンプリングして分析する際には、通常、これらの粒子に結合した化学物質も含めることが重要である。しかし、図３Ｂのように、サンプラ１００の開口部３０４が下を向いている場合、つまりＤＶＳサンプラが、おそらく天井付近の何らかのサポートから吊り下げられている場合、粒子の導入ははるかに少なくなり、潜在的には１０倍かそれ以下になる可能性がある。ガス相中のそれらではなく粒子上のこれらの化合物の濃度を測定したい場合は、図３Ａに示すように、１つを上に向けて、図３Ｂに示すように、もう１つを下に向けて、２つのＤＶＳサンプラ１００をサンプリング位置に配置するとよい。しかしながら、状況によっては、どの化合物が存在するかを判断することが目的であり、屋内の空気中の塵埃が場所によって統計的に類似している可能性があることを考慮すると、図３Ａに示すように、サンプラ１００の開口部３０４を上に向けてサンプルを収集することが、特定の化学物質の濃度が他の場所よりも高い場所を特定するために重要であり、また、容易に吸入され、かつ人間の体内に吸収される可能性のある空気中の汚染物質を含めるためにも重要である。中間粒子の収集方向として、図３Ｃに示すように水平に配置されたサンプラ１００が考えられる。１時間から１か月の期間にわたってサンプルを収集した後、例えば、分析のために実験室に返却するため、サンプラ１００にキャップをする（例えば、図１Ａから１Ｂに示す蓋１０４とキャップ１０５を使用）。

【0031】

図４Ａから４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、ＤＶＳサンプラ１００を使用して収集されたサンプルを、分析のためにキャピラリＧＣＭＳに導入するために二次フォーカスデバイス４００に移送する例を示している。図４Ａから４Ｄに示すように、フォーカスデバイス４００は、吸着剤４０６を含むキャビティへの開口部４０３、チャネル４０５、バルブ４０８、脱着ポート４１０、およびシール４１２を備えた本体４０１を含む。図４Ａから４Ｄに示すサンプル移送プロセス中、ＤＶＳサンプラ１００はヒータ４１４内に配置され、かつ真空スリーブ４０２によってフォーカスデバイス４００に結合されており、これについては、以下でさらに詳しく説明する。

【0032】

ＧＣ分析の場合、ＤＶＳサンプラ１００のワークアップは、溶媒を使用した抽出と、それに続く分析前に溶媒抽出物を濃縮するためのブローダウンプロセスを必要とするポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）カートリッジまたはＸＡＤ－２チューブのワークアップとは大きく異なる。ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）カートリッジまたはＸＡＤ－２チューブの実装は非常に高価になる可能性があり、ほとんどの屋内環境にはまったく適合せず、サンプルワークアップ中に大量の溶媒を使用することは、化学者と周囲の環境の両方にとって健康上の懸念であると考えられている。

【0033】

図４Ａから４Ｄでは、ＤＶＳサンプラ１００が真空スリーブ４０２に取り付けられており、これによって吸着装置４００（吸着ペン）が取り付けられ、吸着ペン４００の上部４０４を通して真空が生成される。例えば、サンプル移送プロセスの一部（例えば、開始時）では、ＤＶＳサンプラ１００がヒータ４１４で加熱されている間に、吸着ペン４００の上部にあるバルブ４０８を介してシステムに真空を適用することができる。いくつかの実施形態では、真空源は、チャネル４０５、吸着剤４０６、および開口部４０３などの吸着ペン４００を介してＤＶＳサンプラ１００に流体的に結合できる。ＤＶＳサンプラと吸着ペン４００に真空が引き込まれると、真空源を取り外すか、真空源を非アクティブ化することで、真空排出プロセスを停止できる。例えば、真空源が取り外された場合でも、吸着ペン４００のシール４１２とバルブ４０８によって、閉鎖系内の真空を維持できる。真空引き中または真空引き後に、ヒータ４１４は、例えばＤＶＳサンプラ１００に熱を加えることができる。いくつかの実施形態では、ヒータの位置により、吸着剤ペン４００内の吸着剤４０６は、ＤＶＳサンプラ１００内の吸着剤１０６および／または１０８よりも低い温度に保たれ、ヒータは、吸着剤ペン４００内の吸着剤４０６より、ＤＶＳサンプラ１００内の吸着剤１０６および／または１０８により多くの熱を加える。

【0034】

図４Ｃは、いくつかの実施形態に従う、サンプル移送中のＤＶＳサンプラ１００のクローズアップ図である。図４Ｃに示すように、ＤＶＳサンプラ１００は、バイアル１０２の内面に第１の吸着剤１０６と第２の吸着剤１０８とを含む。図４Ａから４Ｂに示すサンプル移送中、図４Ｃに示す例では、１つ以上の化合物が第１の吸着剤１０６および第２の吸着剤１０８から吸着剤ペン４００内の吸着剤４０６に移送される。

【0035】

図４Ｄは、いくつかの実施形態に従う、サンプル移送中のＤＶＳサンプラ１００のクローズアップ図である。図４Ｄに示すように、ＤＶＳサンプラ１００は、バイアル１０２の内面に第１の吸着剤１０６を含んでおり、第２の吸着剤１０８を含んでいない。図４Ａから４Ｂに示すサンプル移送中、図４Ｄに示す例では、１つ以上の化合物が、第１の吸着剤１０６から、またはＤＶＳサンプラ１００内で収集された粒子から、吸着剤ペン４００内の吸着剤４０６に移送される。

【0036】

真空状態を作り出し、その後真空ポンプを吸着剤ペン４００から取り外すか、真空ポンプを吸着剤ペン４００から取り外さずに真空ポンプをオフにして真空に引くことを解除すると、ＤＶＳサンプラ１００内の吸着剤１０６および／または１０８を加熱しながら吸着剤ペン内の吸着剤４０６を冷却状態に維持することで、熱脱着対応化合物のすべてまたは実質的にすべて（例えば、＞９５％）をＤＶＳサンプラ１００から吸着剤ペン４００に３から１０分または３から５分という非常に短い時間で非常に迅速に移送する閉鎖系が得られる。例えば、ＤＶＳサンプラ１００の吸着剤１０６および／または１０８に保持された化合物は、真空下でＤＶＳサンプラ１００の吸着剤１０６および／または１０８から吸着剤ペン４００の吸着剤４０６に拡散的に移送することができる。いくつかの実施形態では、真空を引くことにより、吸着剤１０６および／または１０８から吸着剤４０６への化合物の拡散速度が増加または最大化される。このように、化合物をＤＶＳサンプラ１００から吸着剤ペン４００に拡散的に移送すると、チャネリング（例えば、化合物の動的移送中にキャリア流体の流れによって化合物が吸着剤４０６にさらに「押し込まれる」）が軽減されるため、ＧＣＭＳ分析中の化合物の回収率が向上し、かつこの技術で分析できる化合物の範囲が広がるため、有利である。例えば、吸着剤４０６を加熱せずに吸着剤１０６および／または１０８を加熱すると、高温の吸着剤に長時間さらすことができない熱的に不安定な化合物のサンプリングが可能になる。ＤＶＳサンプラ１００で使用される吸着剤１０６および／または１０８は主に疎水性であるため、水分の収集は最小限に抑えられ、ＧＣＭＳでの応答の減衰は予想されない。短い移送期間の後、ＤＶＳサンプラ１００／吸着ペン４００アセンブリは室温トレイに短時間移動し、そこで吸着ペン４００を取り外してスリーブ内に隔離し、ＧＣＭＳ分析を待つ。多くのＳＶＯＣ／ＰＦＡＳ化合物は塩として粒子に結合しており、かつそれ自体は完全に非揮発性である。しかしながら、ＤＶＳ媒体のｐＨは、脱着直前に酸性度を高めたり、または塩基性度を高めたりすることができるため、一方では酸性／中性化合物として分類される化合物を回収することができ、また、他方では塩基性に分類される化合物（アミン、アミドなど）を脱プロトン化して中性非イオン性形態にすることができ、熱脱着を使用して回収および分析することができる。このｐＨ変化を実現するには、例えば、適切な強度のクエン酸やＮＨ４ＯＨ、またはその他のｐＨ調整溶液などを使用して、適切な溶液を１マイクロリットル追加するだけで十分である。

【0037】

図５は、本開示のいくつかの実施形態に従う、分析をするために、吸着ペン４００をキャピラリベースのＧＣＭＳまたはＧＣＭＳＭＳ化学分析装置５００に最終的に脱着する例を示している。図５に示すように、化学分析装置５００は、熱脱着装置５０１、キャリア流体供給装置５０６、圧力コントローラ５０８、バルブ５１０ａから５１０ｄ、スプリットコントローラ５１２、プレカラム５０４、ジャンクション５１４、ＧＣカラム５０２、および検出器５１６を含む。吸着ペン４００は、熱脱着装置５０１に挿入されて、例えば脱着温度（例えば、１００から５００℃）まで加熱される。いくつかの実施形態では、吸着ペン４００を予熱した後、吸着ペン４００は、バルブ５１０ａから５１０ｄの１つ以上を使用して脱着することができる。例えば、キャリア流体は、供給装置５０６からバルブ５１０ｂを通り、脱着ポート４１０を介して吸着ペン４００に流れ込むことができ、および化合物の少なくとも一部がプレカラム５０４に移送され得る。いくつかの実施形態では、バルブ５１０ｃおよび／またはバルブ５１０ｄを開いてスプリット注入を実行することができる。いくつかの実施形態では、プレカラム５０４への移送中にバルブ５１０ｃおよび５１０ｄを閉じて、スプリットレス注入を実行することができる。いくつかの実施形態では、化合物は、ジャンクション５１４を介してプレカラム５０４からＧＣカラム５０２に移送されることができる。バルブ５１０ｄを使用してスプリット注入を実行する場合、いくつかの実施形態では、サンプルの一部がバルブ５１０ｄおよびスプリットコントロール５１２を介してシステムから排出され、かつサンプルの一部がＧＣカラム５０２に進む。いくつかの実施形態では、サンプルがＧＣカラム５０２に移されると、キャリア流体がバルブ５１０ａを介して導入され、サンプルとキャリア流体のＧＣカラム５０２から検出器５０２への流れを制御して、サンプルの化学分析を行うことができる。いくつかの実施形態では、検出器５０２は質量分析計である。分析後、いくつかの実施形態では、吸着ペン４００をベークアウト温度（例えば、１００から５００℃）まで加熱して、バルブ５１０ａおよび５１０ｃを開いて吸着ペン４００から残りの化合物を除去し、吸着ペン４００をその後の分析で再利用できるようにすることができる。

【0038】

分析装置５００の設計により、おそらくサンプルの１から１０％のみがＧＣカラム５０２に移送されるスプリット注入、または吸着ペン４００の脱着中に対象の化合物を保持するプレカラム５０４が選択されるスプリットレス技術のいずれかが可能になる。短期間のサンプリング（１から８時間）を実行する場合、場合によっては、スプリットレス注入が必要になることがあるが、より長いサンプリング時間の場合、スプリットレス注入を使用すると、ｐｐｔ範囲の化合物でもＧＣＭＳに過負荷がかかる可能性があるため、このような場合には１０：１または最大２００：１のスプリット注入が必要になることがある。しかしながら、濃度がＰＰＭ範囲になる可能性がある産業環境でのエリアまたは個人のモニタリングにＤＶＳサンプラを使用する場合は、１から８時間のサンプリングでもカラムの過負荷を防ぐためにスプリット注入が必要になる場合があり、または、前述のように、ＤＶＳサンプラ１００の開口部に小さなサンプリング穴のある蓋を使用してサンプリング速度を遅くすることができる。図５に示すシステム５００への吸着ペン４００の配送は、レールベースの自動サンプラを使用して自動化することができ、各トレイに３０本の吸着ペン４００（合計２４０本のペン）が含まれる最大８つのトレイを管理して、生産ラボ環境での大幅なラボスループットを実現する。あるいは、いくつかの実施形態では、ＤＶＳから吸着ペンへの移送時間が３から１０分、または３から５分と短いため、２本の吸着ペンだけで１００本以上のバイアルを分析でき、これは、一方のペンをＧＣＭＳ分析で分析し、もう一方の吸着ペンで次のＤＶＳサンプルを収集し、２本の吸着ペンデバイスを使用してすべてのサンプルが分析されるまで交互に行うことで自動化される。図４Ａから４Ｄを参照して上で説明したＤＶＳサンプラ１００から吸着ペン４００への移送の拡散特性により、化学物質は吸着ペン４００の吸着剤４０６の奥深くまで「流れ」ない（チャネリング効果）ため、ＧＣＭＳ５００への脱着後、吸着ペン４００に残っているレベルは通常１０，０００分の１未満であり、そのため、再利用前に吸着ペン４００を別途ベークアウトする必要がない。このことからも、この技術は、例えば正確な結果を保証するために高品質の機器ブランクを達成する必要がある高生産実験室用であると考えられる。いくつかの実施形態では、ＤＶＳサンプラ１００は、液体クロマトグラフィー分離および１つまたは複数の段階の質量分析検出（ＬＣＭＳ、ＬＣＭＳＭＳ）による分析用のサンプルを収集することもできる。このような場合、ポリマーフィルムから化合物を抽出するために少量の溶媒が追加され、この場合、ＧＣに適合しないこれらの化合物は一般に蒸気圧が低いため、第１の吸着剤１０６のみを備え、かつ追加の第２の吸着剤１０８を備えていないＤＶＳサンプラ１００を使用できる。この場合、ＬＣ対応化合物の液相への移行は非常に容易に起こり、かつ多くのＬＣ対応溶媒は極性が高すぎて、ＤＶＳサンプラ１００の底部をコーティングするために使用される一般的な（ＰＤＭＳおよびその他）ポリマーを溶解できないため、サンプラを複数回使用できるようになる。低ｐＨ、高ｐＨ、またはｐＨ調整されていない溶媒をポリマー層にさらすと、ＬＣＭＳ／ＬＣＭＳＭＳシステムへの自動注入のため溶媒はバイアルに移され得る。その後、サンプラは水で洗浄され、真空熱調整されて、新しいサンプルを収集するために現場に送られる。このプロセスは、ＤＶＳを交換する前に何十回も発生する可能性がある。

【0039】

新しいサンプラは、屋外の空気、職場の空気、特に屋内の空気質の調査中に、ＶＯＣからＳＶＯＣまでを測定するためのシンプルでありながら定量的で感度の高い技術を提供することができる。サンプラは、発がん性により一般の人々だけでなく、妊婦や生後数年間の子供にも危険因子となる多くの化合物の時間加重平均濃度を正確に測定できる。屋内空気中に含まれる化学物質の多くは内分泌かく乱物質であり、胎児や青少年の発育に影響を及ぼし、過去数十年間に増加している自閉症やその他の障害を引き起こす可能性があり、これは、環境中のこれらの内分泌かく乱物質のレベルの上昇が原因である可能性がある。多くの研究者は、食物、空気、水、および衣類内の化学物質への曝露がこれらの発達障害の原因であると信じており、かつ屋内空気の質を監視するための改良された装置を疫学的研究と組み合わせて使用することで、これらの障害やその他の障害の原因となる可能性が高い化学物質を突き止めることができる可能性がある。

【0040】

ＤＶＳサンプラは、病院、オフィスビル、車内、学校、および他の場所の空気の監視など、他の空気質の決定にも使用できる。これらの安価なサンプラは、建物内で増殖しているものではなく、屋外で発生した可能性のある胞子を探すだけでなく、建物内で増殖しているカビの存在を示す微生物ＶＯＣを探すために使用できる。カビの胞子は壁の中に閉じ込められる可能性があり、現在の測定技術では不可視であるが、微生物のＶＯＣは壁を透過し、屋内環境のどこにでも設置されたＤＶＳサンプラを使用して検出される。この技術を使用すれば、潜水艦の空気も理想的に監視でき、宇宙ステーションの低重力または無重力の場所の空気も監視できる。この低コストでありながら非常に効果的なデバイスを使用すると、民間航空機や軍用航空機の客室内の空気の質も監視できる。

【0041】

いくつかの実施形態は、バイアルの内面にコートされた接着面を含む第１の吸着剤を備えたバイアルを含むサンプリング装置を使用して、拡散サンプリングプロセスで空気サンプルを収集することであって、前記第１の吸着剤が前記バイアルの前記内面に結合され、前記サンプリング装置が熱脱着および溶媒抽出と互換性がある、空気サンプルを収集することと、前記サンプリング装置に取り付けられた不活性キャップを使用して前記サンプリング装置をシールすることと、熱脱着または溶媒抽出を使用して、前記空気サンプルの１つ以上の化合物を化学分析用のガスクロマトグラフに送ることと、を含む方法に関する。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記サンプリング装置は、前記第１の吸着剤の前記接着面に結合された第２の吸着剤をさらに含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記方法は、前記空気サンプルを収集することと、前記サンプリング装置をシールすることとの後に、前記サンプリング装置をキャビティ内に配置された第３の吸着剤を含む前濃縮装置に結合することであって、前記キャビティの開口部を前記サンプリング装置の開口部に結合することを含む、前記サンプリング装置を前濃縮装置に結合することと、前記第１の吸着剤に前記第３の吸着剤よりも多くの熱が加えられるように、ヒータを使用して、前記第１の吸着剤に熱を加えることと、前記第１の吸着剤に前記熱を加えながら、前記空気サンプルの前記１つ以上の化合物を前記第１の吸着剤から前記第３の吸着剤に拡散的に移動させることと、をさらに含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、熱脱着を使用して前記空気サンプルの前記１つ以上の化合物を化学分析のために前記ガスクロマトグラフに送ることが、前記第３の吸着剤を熱脱着することを含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記方法は、前記前濃縮装置のバルブを使用して閉鎖系を形成するよう、前記サンプリング装置と前濃縮装置とをシールすることをさらに含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記方法は、前記前濃縮装置と前記サンプリング装置とが結合されている間に、前記前濃縮装置のバルブに結合された真空源を使用して、前記前濃縮装置と前記サンプリング装置とを真空に引くことをさらに含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記サンプリング装置を前記前濃縮装置に結合することは、前記前濃縮装置の周囲の真空スリーブを使用して、前記サンプリング装置と前濃縮装置とを結合することを含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記サンプリング装置および前記前濃縮装置が真空下で閉鎖系を形成している間に、前記熱が前記第１の吸着剤に加えられる。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記方法は、前記拡散サンプリングプロセスで前記空気サンプルを収集する前に、前記サンプリング装置をマニホールドに結合することと、前記サンプリング装置が前記マニホールドに結合されている間に、前記第１の吸着剤に熱を加えながら、前記マニホールドを通して前記サンプリング装置内を真空に引くことと、を含む。

【0042】

いくつかの実施形態は、バイアルの内面に結合された第１の吸着剤を有する前記バイアルを含むサンプリング装置であって、前記第１の吸着剤は接着面を含み、前記サンプリング装置は熱脱着または溶媒抽出後にガスクロマトグラフによる化学分析のために空気サンプルを拡散収集するように構成され、前記サンプリング装置は熱脱着および溶媒抽出と互換性がある、前記サンプリング装置と、前記サンプリング装置に結合して前記サンプリング装置をシールするように構成された不活性キャップと、を含むシステムに関する。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記サンプリング装置は、前記第１の吸着剤の前記接着面に結合された第２の吸着剤をさらに含む。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記システムは、キャビティ内に配置された第３の吸着剤を含む前濃縮装置であって、前記サンプリング装置の開口部に位置する前記キャビティの開口部を有する前記サンプリング装置に結合された、前記前濃縮装置と、前記第１の吸着剤に前記第３の吸着剤よりも多くの熱を加えるように構成されたヒータと、をさらに備える。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記前濃縮装置はバルブをさらに備え、前記バルブが閉じられ、前記サンプリング装置が前記前濃縮装置に結合されている間、前記システムは閉鎖系である。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記システムは真空源をさらに備え、前記前濃縮装置はバルブをさらに備え、前記真空源が前記前濃縮装置の前記バルブに結合されている間に、前記真空源は前記前濃縮装置および前記サンプリング装置内に真空を引くように構成されている。さらに、または代替的に、いくつかの実施形態では、前記システムは真空スリーブをさらに備え、前記前濃縮装置が前記サンプリング装置に結合されている間に、前記前濃縮装置が前記真空スリーブの内側に配置される。

【0043】

添付の図面を参照して実施例を完全に説明してきたが、様々な変更および修正が当業者には明らかとなることに留意されたい。かかる変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の実施例の範囲内に含まれるものとして理解されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【国際調査報告】