膜交换单元以及具有膜交换单元的系统技术方案

本发明专利技术提供一种膜交换单元，其具有：第一分离膜(51)；经由第一分离膜与第二空间(22)相连接的第一空间(21)；第一路径(25)，其向第一空间(21)供给第一流体(载气)(39)，并利用从第一空间排出的第一流体将从第二空间透过第一分离膜而扩散到第一空间中的化学物质供给至离子检测器；以及设于第一空间中的第一离子化单元(71)。采用本发明专利技术，能够提供污染发生少且能够使离子检测器以高灵敏度动作的前处理系统。本发明专利技术适合用于FAIMS。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜交换单元以及具有膜交换单元的系统
本专利技术涉及一种检测离子的前处理用的膜交换单元。
技术介绍
国际公开WO2012/056709号公报中公开了本专利技术申请人提出的一种具有用于对样本进行分析的单元的系统。该用于进行分析的单元包括以下功能单元，即：对在将样本供给至离子迁移率传感器而得到的测量数据中所包含的二维形式数据中存在的峰值进行检测的功能单元，其中，该二维形式数据表示使第一参数变化、而使其他参数固定时的离子强度，上述离子迁移率传感器用于测量离子化了的化学物质从由至少两个参数控制的电场中通过时的离子强度；基于所检测出的峰值与其他二维形式中存在的峰值之间的连续性和存灭来对检测出的峰值进行分类的功能单元；以及基于所分类的峰值来推测样本中所含有的化学物质的功能单元。作为气相色谱仪的前处理，可使用若干种类的纤维或膜来从固体、液体和气体的样本中提取挥发成分。但是，在要检测极微量成分的情况下，例如，在要使用离子迁移率传感器对ppb或ppt量级的浓度进行检测的情况下，附着在纤维或膜上的污垢(杂质)会妨碍测量。
技术实现思路
本专利技术的一方案的膜交换单元具有：第一分离膜；第一空间，其经由第一分离膜与第二空间相连接；第一路径，其用于向第一空间供给第一流体，并利用自第一空间排出的第一流体将自第二空间透过第一分离膜扩散到第一空间中的化学物质供给离子检测器；以及被设在第一空间中的第一离子化单元。第一流体典型的是气体、即载气。通过在第一空间中设置离子化单元，从而能够将透过第一分离膜到达第一空间的成分(化学物质、分子)离子化。因此，能够利用第一分离膜使特定的成分通过或者将特定的成分排除，并且，能够抑制通过第一分离膜后的成分附着在第一分离膜的表面、用于限定第一空间的壳体内部、进而附着在第一配管系统上。因此，能够抑制污染这样的现象的发生。第一分离膜典型的是能够选择性地使水分(湿分、蒸汽)不透过(进行分离)的气体分离膜(分离透过膜)。透过第一分离膜后的成分实质上不是污染(污物)，而是被供给第二空间的、或存在于第二空间中的第二流体(样本流体)中所含有的物质，是作为检测对象的化学物质。该膜交换单元利用设在第一空间中的离子化单元将通过第一分离膜而从第二空间扩散到第一空间的化学物质离子化。因此，能够抑制作为检测对象的化学物质变为污染物质，并且，通过将作为检测对象的化学物质离子化，能够提高离子检测器中的化学物质的检测灵敏度。污染也可以理解为化学物质由于附着等而导致的传递时间的延迟。该膜交换单元将通过第一分离膜后的化学物质立即离子化，从而对发生化学物质的传递时间延迟的发生进行抑制。因此，膜交换单元在分离气体这样的规定功能的基础上，还能够抑制污染发生，能够抑制化学物质到达离子检测器的时间延迟。因此，能够确保(增加)到达设于膜交换单元下游的离子检测器的化学物质的量，能够提高检测灵敏度。第一离子化单元可以是间接离子化单元，也可以是直接离子化单元。作为间接离子化单元例如是使用了Ni63的单元、使用了电晕放电的单元。作为直接离子化单元例如是包含紫外线发光二极管(UV-LED)、紫外线灯(UVLowpressurelamp)等紫外线源的UV离子化单元。优选的第一离子化单元是使用电晕放电、RF放电等产生大气压等离子体的单元。第一空间是第一流体可流通程度的封闭空间，第二空间可以是开放的也可以是封闭的。也可以具有用于向第二空间供给第二流体、自第二空间排出第二流体的第二路径。这种情况下，膜交换单元优选具有设于第二空间中的第二离子化单元。第二空间是第二流体可流通程度的封闭空间，该第二空间的污染也能够得到抑制。膜交换单元也可以还具有使第二空间与第三空间相连接的第二分离膜、和用于向第三空间供给第三流体、自第三空间排出第三流体的第三配管系统。通过将流入由第一分离膜和第二分离膜包夹的第二空间中的第二流体设为干燥后的特定成分气体例如氮气等非活性气体，从而能够将水分去除而将更低湿度的样本向离子检测器供给。因此，能够抑制水分在离子检测器中妨碍测量或检测。膜交换单元优选具有用于对第一分离膜进行加热和冷却的电热转换元件(帕尔贴元件)。通过使第一分离膜变为低温，从而能够抑制化学物质(分子)向第一空间扩散，能够将化学物质蓄积在第一分离膜中。之后，通过使第一分离膜变为高温，从而能够促进蓄积在第一分离膜中的分子的释放。因此，能够将膜交换单元作为简易的缓冲层利用，能够提高透过膜交换单元的化学物质的浓度。本专利技术的其他方案之一是一种系统，其具有上述记载的膜交换单元和离子检测器。该系统典型的是测量装置，但其可以是包含将化学物质的检测结果作为内容提供信息使用或作为监测危险的信息使用等各种应用程序的系统，也可以是与各种应用程序对应的系统。离子检测器也可以是质量分析器、气相色谱仪等，但优选能够即时检测气体中离子化了的分子的离子迁移率传感器。附图说明图1是表示测量装置的概略结构的框图。图2是表示膜交换单元的概要的框图。图3是表示不同膜交换单元的概要的框图。图4是表示不同膜交换单元的概要的框图。图5是表示湿度不同的样本气体的测量结果的例子。具体实施方式图1中示出用于对样本流体中含有的成分进行检测和测量的装置的概要。该测量装置(测量系统)1包含样本流体2的输入端口3和用于将完成测量后的气体排出的排气端口4。测量装置1还包含：膜交换单元(前处理单元)20，其用于从样本流体2中提取作为测量对象的化学物质、例如挥发成分；离子迁移率传感器10，其为对所提取出的成分29进行检测的离子检测器；气体发生器30，其生成将所提取出的成分29向离子迁移率传感器10运输的载气39；向离子迁移率传感器10吸引载气39的泵单元40；以及质量流量控制装置(质量流量控制器)45，其进行载气39的流量控制。离子迁移率传感器10的一个例子是FAIMS(FAIMS、FieldAsymmetricwaveformIonMobilitySpectrometry(场非对称波形离子迁移谱)、场非对称质量分析仪、或者DIMS、DifferentialIonMobilitySpectrometry(差分式离子迁移谱))。FAIMS(FAIMS技术)中，作为测量对象的化学物质是能够利用配置在FAIMS10上游的离子化单元进行离子化的化合物、组成物、分子、其他生成物。FAIMS利用离子迁移率对于每一种化学物质来说都是独一无二的性质，一边使作为测量对象的离子化了的分子(化学物质)在电场中移动，一边施加差动电压(DV、DispersionVoltage、Vd电压、电场电压、交流电压，以下记作Vf)和补偿电压(CV、CompensationVoltage、补偿电压、直流电压，以下记作Vc)。作为检测目标的离子化了的化学物质在适当控制Vf和Vc的值的情况下到达检测用的电极，从而可被作为电流值检测出来。测量装置1还包含具有对离子迁移率传感器10的通过流量进行控制或对自离子迁移率传感器10得到的测量数据进行分析的功能的器件(嗅觉处理器、OLP、OlfactionProcessor)60。OLP60可以由个人计算机等通用的硬件资源(包含CPU和存储器)实现，也可以以一个集成化的器件(半导体芯片、ASIC(ApplicationSpecificIntegrat本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜交换单元，其中，该膜交换单元具有：第一分离膜；第一空间，其经由所述第一分离膜与第二空间相连接；第一路径，其向所述第一空间供给第一流体，并利用自所述第一空间排出的所述第一流体将自所述第二空间透过所述第一分离膜而扩散到所述第一空间中的化学物质供给至离子检测器；以及第一离子化单元，其设于所述第一空间中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.04 JP 2012-1940891.一种膜交换单元，其中，该膜交换单元具有：第一分离膜；第一空间，其经由所述第一分离膜与第二空间相连接；第一路径，其向所述第一空间供给第一流体，并利用自所述第一空间排出的所述第一流体将自所述第二空间透过所述第一分离膜而扩散到所述第一空间中的化学物质供给至离子检测器；以及第一离子化单元，其设于所述第一空间中。2.如权利要求1所述的膜交换单元，其中，该膜交换单元具有用于向所述第二空间供给第二流体、自所述第二空间排出第二流体的第二路径。3.如权利要求2所述的膜交换单元，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏拉卡斯·斯里达尔·穆尔蒂，
申请(专利权)人：ATONARP株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP