薬物検知装置
【課題】尿中の多様な薬物を迅速に、かつ、高感度に分析を行うための薬物検知装置を提供する。
【解決手段】質量分析部８と、液体試料１を入れるための試料容器２と、試料容器２を加熱するための試料加熱部３とを含む質量分析装置を用い、試料容器２は、液体試料１の上方にガスを通過させるための空間部１０１を有し、試料容器２には、試料容器２に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管１０４と空間部１０１の試料ガスを質量分析部８に送るための試料ガス導入配管５とを接続する。
【解決手段】質量分析部８と、液体試料１を入れるための試料容器２と、試料容器２を加熱するための試料加熱部３とを含む質量分析装置を用い、試料容器２は、液体試料１の上方にガスを通過させるための空間部１０１を有し、試料容器２には、試料容器２に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管１０４と空間部１０１の試料ガスを質量分析部８に送るための試料ガス導入配管５とを接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下では、ガスクロマトグラフをＧＣ（Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ）、ガスクロマトグラフと質量分析計とを結合した装置をＧＣ／ＭＳ（Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ ／ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、大気圧化学イオン化をＡＰＣＩ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、化学イオン化をＣＩ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、電子イオン化をＥＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）とそれぞれ略記する。
【０００３】
覚せい剤、麻薬などの違法薬物の現場捜査における検知としては、免疫法などを利用した試薬キットが用いられている。試薬キットによる検査法の場合、構造が似ている物質で偽陽性が出ることがあり、より検知精度が高くて簡便な検知方法が求められている。
【０００４】
特許文献１には、尿を封入した密閉容器中のヘッドスペースガスをＧＣに導入し、尿中覚せい剤を分析する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、試料ガスをＧＣカラムで分離し、ＧＣカラム出口をＡＰＣＩイオン源のイオン分子反応領域に設け、高感度化を図る構成について記載がある。
【０００６】
特許文献３には、薬物を含む液体サンプルを布に滴下し、布を上下の加熱ヒーターで挟み込み液体試料を気化させ、イオントラップ型質量分析計で分析する手法について記載がある。
【０００７】
非特許文献３には、覚せい剤成分は、炭酸カリウムの溶解熱及び液性（アルカリ性）により、尿中から揮発して気相（ヘッドスペース）へ移行することが記載されている。また、非特許文献３には、呈色反応以外にも、各種の違法薬物に対するモノクローナル抗体を用い、抗原抗体反応を利用した予試験用の試薬キットが記載されている。
【０００８】
特許文献４には、呈色反応による判定を用いて、取扱いが簡易で迅速な検知を可能とする覚せい剤の予試験キットが開示されている。
【０００９】
非特許文献４には、大麻の呈色試験、コカインの定性試験における呈色反応の利用及びあへんの予試験における呈色試験に関する記載がある。
【００１０】
特許文献５には、呈色反応を利用するあへんの検出方法および検出キットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平４−１８４２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−８６００２号公報
【特許文献３】特開２００８−５１５２０号公報
【特許文献４】実用新案登録第３１５６５５３号公報
【特許文献５】特公平８−２７２７５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．、５２、２１２ （１９７０）
【非特許文献２】Ｊ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．、４４、１３００ （２００９）
【非特許文献３】捜査のための法科学 第二部 ＜法工学・法化学＞ 令文社、ｐｐ．２７２〜２７８
【非特許文献４】薬毒物試験法と注解２００６ −分析・毒性・対処法− 東京化学同人、ｐｐ．１３１〜１４５、ｐｐ．１７５〜１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に開示されている方法を用いて、ヘッドスペースのガスをシリンジで吸入し、質量分析装置のイオン源導入配管にシリンジ内ガスを吐出させると、シリンジ内で測定対象物が吸着し、マスクロマトグラムのピークがブロードになったり、実質的な感度が下がったりする点で改善の余地がある。
【００１４】
また、特許文献３には、尿中の夾雑成分が加熱により測定対象物と同時に分析部に導入され、イオン化が阻害されて感度低下が起こる場合の対応について開示されていない。
【００１５】
特許文献４に記載されている予試験キットは、覚せい剤の判定は色調見本を元にするものであり、捜査現場における車内等の空間では色の見間違いを起こす可能性がある。
【００１６】
非特許文献３に記載されている各種の検査用キットは、判定を捜査員の目視によるものとしていることが多く、誤判定する問題がある。また、抗原抗体反応によると試料中の風邪薬の成分と交差反応を起こすことがあり、正確な判定が難しい場合もある。
【００１７】
また、大麻試料、コカイン、あへんなどの呈色反応は、目視での確認となるため、判定が困難であり、判定を誤ることがある。また、呈色分析のための試料の抽出・精製操作は煩雑である。
【００１８】
非特許文献４に記載されている大麻試料の分析においては、試料から薬物の成分をメタノールなどの有機溶媒を用いて抽出する。さらに、液−液抽出などの操作を繰り返して、大麻中の幻覚成分（取締り対象の成分）を分離精製する必要がある。
【００１９】
非特許文献４に記載されているあへんのＧＣ／ＭＳ分析を行う場合には、アヘンアルカロイド類の抽出操作を行った後、誘導体化して分析を行い、メコン酸、コデイン及びモルヒネの誘導体を検出できるが、誘導体化のための操作が煩雑である。
【００２０】
特許文献５に記載されているあへんの検出は、試料の水溶性及び呈色反応で判定する必要がある。
【００２１】
非特許文献４及び特許文献５に記載されている大麻、コカイン及びあへんの試料の調製方法は、それぞれ異なる。
【００２２】
本発明の目的は、尿中の多様な薬物を迅速に、かつ、高感度に分析を行うための薬物検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の質量分析装置は、イオン化部と、質量分析部と、試料を入れるための試料容器と、前記試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、前記試料容器には、気相である空間部を設けるとともに、前記試料容器に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管と前記空間部の試料ガスを前記イオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続してあり、前記イオン化部は、前記試料ガスのイオンを生成し、前記質量分析部は、前記イオンの質量分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例の質量分析装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のイオン化部を示す詳細構成図である。
【図３】薬物の質量スペクトル（公知例）を示すグラフである。
【図４】図１の質量分析装置の変形例を示す構成図である。
【図５Ａ】実施例の質量分析装置による薬物（Ｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｂ】実施例の質量分析装置による薬物（Ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｃ】実施例の質量分析装置による薬物（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＤＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｄ】実施例の質量分析装置による薬物（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＤＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図６】他の実施例に係る質量分析装置を示す概略構成図である。
【図７】図６の質量分析装置により夾雑物と測定対象物とを分離して検出するための方式を説明するグラフである。
【図８Ａ】実施例の質量分析装置による尿試料中の薬物（１ｐｐｍ）のマススペクトルである。
【図８Ｂ】実施例の質量分析装置による尿試料中の薬物（０．１ｐｐｍ）のマススペクトルである。
【図９Ａ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｂ】実施例の質量分析装置による薬物（ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｃ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＤＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｄ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＤＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｅ】実施例の質量分析装置による薬物（ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図１０】実施例の質量分析装置による大麻のマススペクトルである。
【図１１】実施例の質量分析装置によるコカインのマススペクトルである。
【図１２】実施例の質量分析装置によるあへんのマススペクトルである。
【図１３】図４の質量分析装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、ガス中揮発成分を分析する質量分析装置に関する。特に、尿中の違法薬物を分析する質量分析装置に関する。
【００２７】
本発明においては、ヘッドスペースガスを大気圧化学イオン化部（ＡＰＣＩ部）に連続的に導入する。
【００２８】
シリンジを使った注入法の場合、数〜１０μＬを数秒間で注入するのに対し（信号がピーク形状となる）、連続して測定対象ガスを導入するため、数分程度安定した信号強度が得られる。
【００２９】
サンプルとして使用する尿の量は、高々数ｍＬ〜数十ｍＬ（ミリリットル）であるため、容器内のヘッドスペース容量も数ｍＬ〜数十ｍＬである。一方、ＡＰＣＩの放電部に必要なガス流量は数百ｍＬ／分であるため、ヘッドスペースガスを数百ｍＬ／分の流量でイオン化部に流入させると、測定対象成分が希釈されてしまい、測定感度が低下してしまう。
【００３０】
そこで、ヘッドスペースガスを数ｍＬ／分程度の流量でイオン化部に導入し、放電に必要なガスは別系統で導入する。
【００３１】
また、別の導入方式として、細管に尿試料を注入・吸着しておき、その細管内を上記と同様、数ｍＬ／分程度の流量でＨｅを流してイオン化部へ導入する。このとき、試料吸着部を加熱し、かつ、時間をかけて昇温するようにすると、揮発性の違いにより尿中の夾雑物と測定対象物が時間的に分離されて揮発し、夾雑物によるイオン化の阻害を受けることなく、感度良く分析することができる。
【００３２】
以下、本発明の一実施形態に係る質量分析装置及び質量分析方法について説明する。
【００３３】
前記質量分析装置は、イオン化部と、質量分析部と、液体試料を入れるための試料容器と、試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、試料容器は、液体試料の上方にガスを通過させるための空間部を有し、試料容器には、試料容器にガスを導入するためのガス導入配管と空間部のガスをイオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続されている。そして、イオン化部で生成された空間部のガスのイオンの質量分析を行うようになっている。
【００３４】
前記質量分析装置において、ガス導入配管の下流端部は、試料を含む液体の中に入るように配置されている。
【００３５】
前記質量分析装置において、同伴ガス導入配管の下流端部は、空間部に配置されている。
【００３６】
前記質量分析装置において、試料ガス導入配管の上流端部は、空間部に配置されている。
【００３７】
前記質量分析装置は、試料の温度を経時的に変化させるために試料加熱部の発熱量を制御する温度制御部を有する。
【００３８】
前記質量分析装置において、温度制御部は、試料の温度を段階的に上昇させる。
【００３９】
前記質量分析装置において、温度制御部は、単位時間当たりの温度上昇率を設定して液体吸着部の温度を上昇させる。
【００４０】
前記質量分析装置は、試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部である。
【００４１】
前記質量分析装置において、液体試料は、尿を含む。
【００４２】
前記質量分析装置において、試料は固体であり、試料を溶解するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管を備えている。
【００４３】
前記質量分析方法は、試料容器に試料を入れ、試料容器の内部に同伴ガスを導入し、試料に含まれる複数種類の成分を気化し、これらの成分と同伴ガスとを混合して試料ガスとし、試料ガスの質量分析を行うものである。
【００４４】
前記質量分析方法においては、試料ガスのイオンを生成し、質量分析を行う。
【００４５】
前記質量分析方法においては、試料の温度を一定にして試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４６】
前記質量分析方法において、試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部である。
【００４７】
前記質量分析方法においては、試料容器を加熱し、試料の温度を経時的に変化させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４８】
前記質量分析方法においては、試料の温度を段階的に上昇させて試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４９】
前記質量分析方法においては、試料の温度の単位時間当たりの温度上昇率を設定し、試料の温度を上昇させて試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５０】
前記質量分析方法は、液体吸着部に液体試料を吸着させ、液体吸着部を加熱し、液体吸着部の温度を経時的に変化させ、液体試料に含まれる複数種類の成分を分離して気化して質量分析部に送るものである。
【００５１】
前記質量分析方法においては、液体吸着部の温度を段階的に上昇させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５２】
前記質量分析方法においては、液体吸着部の温度の単位時間当たりの温度上昇率を設定し、液体吸着部の温度を上昇させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５３】
前記質量分析方法において、液体試料は、尿を含み、液体試料に含まれる薬物及び薬物の代謝物を測定対象とする。
【００５４】
前記質量分析方法においては、液体試料にアルカリ性試薬を添加する。
【００５５】
前記質量分析方法においては、液体試料にアルカリ性水溶液を添加する。
【００５６】
前記質量分析方法においては、液体試料に蒸留水を添加して希釈する。
【００５７】
前記質量分析方法において、液体試料は、固体試料にアルカリ性水溶液又は蒸留水を添加して調製する。
【００５８】
前記質量分析方法においては、試料を含む液体を６０〜１６０℃に加熱し、その液体から発生した気体を質量分析部に送る。
【００５９】
以下、実施例を用いて詳しく説明する。
【実施例１】
【００６０】
図１は、実施例の質量分析装置を示す概略構成図である。
【００６１】
本図において、質量分析装置は、尿試料１（液体試料）を入れるためのバイアル瓶２（試料容器）、試料ガス導入配管５、イオン化部６及び質量分析部８を接続した構成を有する。イオン化部６には、放電用ガス導入配管７が接続されている。
【００６２】
バイアル瓶２には、ガスボンベ４からガス導入配管１０４を介してガスを導入するようになっている。このガスは、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等が好ましい。クリーンなガスが好ましいが、大気でも構わない。ガスは、連続的に導入することができる。
【００６３】
バイアル瓶２に尿試料１を入れる際は、バイアル瓶２の上部にヘッドスペース１０１（空間部）を設けるようにし、ガス導入配管１０４の下流端部１０２が尿試料１の中に入れるようにするとともに、試料ガス導入配管５の上流端部１０３がヘッドスペース１０１に位置するようにする。
【００６４】
バイアル瓶２に入れられた尿試料１は、加熱ヒーター３（試料加熱部）によって４０〜８０℃に加熱される。ガスボンベ４から数ｍＬ〜数十ｍＬ／分程度のガスをバイアル瓶２の中に導入し、ヘッドスペース１０１のガスを押し出してイオン化部６に導入する。
【００６５】
バイアル瓶２の中のヘッドスペースガス１０１をイオン化部６に導入する試料ガス導入配管５は、尿試料１の吸着を防ぐため、２００〜２５０℃程度に加熱するのが好ましい。また、ある程度の流速を確保するため、内径φ０．２〜１ｍｍ程度のキャピラリ配管を使うのがよい。
【００６６】
イオン化部６には、ＡＰＣＩのような分子イオン又はそのプロトン付加体を生成できるものを用いるのが好ましい。ガス分析に通常用いられるＥＩイオン化の場合、一部の違法薬物のフラグメントパターンが一致してしまい、分別が困難である。また、迅速に分析するためにＧＣカラムによる分離を行わないため、多様な成分が同時にイオン化部６に導入される。このため、ＥＩの場合は、スペクトルが複雑になってしまう。
【００６７】
分子イオンＭ＋又はそのプロトン付加体（Ｍ＋Ｈ）＋が生成するＡＰＣＩは、フラグメントが単純で多様な成分中から目的の測定対象成分を検出する場合に向いている。ＡＰＣＩの他に、ＣＩやＤＡＲＴＴＭ（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）などのイオン化方法も用いることもできる。
【００６８】
ここでは、ＡＰＣＩを用いた例について記載する。
【００６９】
また、本実施例においては、尿の場合について記載するが、唾液及び血液にも適用可能である。
【００７０】
図２は、図１のイオン化部を示す詳細構成図である。
【００７１】
本図において、イオン化部６と質量分析部８とは、イオン取込細孔１３を介して接続されている。イオン化部６には、試料ガス導入配管５、放電用ガス導入配管７及び排気管２０１が接続されている。放電用ガス２０２（Ａｉｒ）は、放電用ガス導入配管７からイオン化部６に導入され、排気管２０１から排気されるようになっている。
【００７２】
ＡＰＣＩは、針電極９に数ｋＶの電圧を印加し、針先に生じるコロナ放電でガス中分子をイオン化する方法である。安定なイオン化を保つためには、数百ｍＬ〜数Ｌ／分の放電用ガスが必要であり、ヘッドスペースガスを導入するための試料ガス導入配管５とは別系統の放電用ガス導入配管７から放電用ガス２０２（Ａｉｒ）を導入する。
【００７３】
違法薬物がイオン化されるプロセスは次の通りである。
【００７４】
違法薬物は、アミン系の物質が多く、正イオンで感度良くイオン化できる。
【００７５】
まず、コロナ放電領域１１においてＡｉｒ中の窒素が下記反応式（１）又は（２）に示す反応により、１次イオン（Ｎ２＋あるいはＮ４＋）に変化する（非特許文献１を参照）。
【００７６】
【化１】
【００７７】
【化２】
引出電極１０には、約２ｍｍφの１次イオン導入細孔２０３が設けてあり、生成した１次イオンが電界によりイオン−分子反応領域１２に導入される。
【００７８】
イオン−分子反応領域１２においては、コロナ放電領域１１で生成した１次イオンと、ヘッドスペースガスに含まれる測定対象物とが反応（イオン−分子反応）し、試料ガスのイオン（２次イオン：試料イオン）が生成される。薬物の場合は、主に（Ｍ＋Ｈ）＋としてプロトンが付加された２次イオンとなる。
【００７９】
ここで、ヘッドスペースガス（試料ガス）は、試料ガス導入配管５から直接イオン−分子反応領域１２に直接導入されるため、放電用ガス２０２で希釈されずに効率よくイオン化される。また、ヘッドスペースガス及び放電用ガス２０２は、連続的に供給することができる。
【００８０】
生成された２次イオンは、イオン取込細孔１３を介して質量分析部８に導入され、検出器で検出される。
【００８１】
用いる質量分析法については、四重極型質量分析計、イオントラップ型質量分析計、飛行時間型質量分析計、フーリエ変換型質量分析計など各質量分析装置の他、イオンモビリティ型分析計なども用いることができる。
【００８２】
以下では、質量分析装置を用いる場合を例に説明する。
【００８３】
尿中成分には、多様な夾雑物が存在するため、タンデム質量分析を用いた測定が好ましい。
【００８４】
図１においては、バイアル瓶２のヘッドスペースガス１０１を導入するために、ガス導入配管１０４の下流端部１０２を尿試料１の中に入れ、バブリングして導入している。しかし、尿試料１の中にガスを導入してバブリングを行うと、泡が液面に発生したり、液が飛沫となってガスに混合される飛沫同伴が発生したりするため、ヘッドスペース１０１における尿中薬物の濃度が安定しなくなる場合がある。これを防止するため、下流端部１０２を尿試料１の中に入れずにガスを導入するようにしてもよい。
【００８５】
図４は、ガス導入配管１０４の下流端部１０２を尿試料１の中に入れない例を示したものである。
【００８６】
本図に示す構成によれば、ガスボンベ４からのガスがヘッドスペース１０１に直接導入されるため、飛沫や泡の発生がなく、尿試料１から揮発する薬物がヘッドスペース１０１のガスに混合される。このため、ヘッドスペース１０１の薬物濃度が安定するようになる。
【００８７】
図１及び４に示す質量分析装置において、バイアル瓶２に封入された尿試料１の温度は、加熱ヒーター３（試料加熱部）により、段階的に上昇させてもよいし、所定の加熱時間（加熱期間）において単位時間当たりの温度変化率（温度上昇率）を設定して上昇させてもよい。ここで、加熱時間の開始時は、測定開始時から一定時間後としてもよいし、所定の温度に達するまで他の条件（別の昇温速度）で加熱した後としてもよい。これらの温度を自動的に制御するための温度制御部を本実施例の質量分析装置に設置してもよい。
【００８８】
図３は、大気圧化学イオン化で測定した質量スペクトルの例（非特許文献２より抜粋）を示したものである。
【００８９】
左側のスペクトルは、ＭＳ／ＭＳ前のスペクトルであり、各薬物について（Ｍ＋Ｈ）＋が主要なピークとして検出されている。右側のスペクトルは（Ｍ＋Ｈ）＋をプレカーサーイオンとして取得したＭＳ／ＭＳスペクトルである。
【００９０】
このように、プレカーサーイオンを選択し、ＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることにより、測定対象薬物を区別して検出することができる。
【００９１】
図５Ａ〜５Ｄは、尿中薬物を図１及び２に示す質量分析装置で測定した結果を示したものである。
【００９２】
水及び人体尿（Ａ及びＢ）にＭＡ（Ｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）、ＡＰ（Ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）、ＭＤＡ（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）及びＭＤＭＡ（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）を１ｐｐｍ添加したものを試料溶液とし、この試料溶液２ｍＬを用いて測定した。図中の矢印は、Ｈｅガスを導入開始したタイミングを示したものである。溶液は、バイアル瓶２の中に封入して６０℃に加熱し、導入用のガスにはＨｅを用い、流量は４ｍＬ／分として測定を行った。
【００９３】
図５Ａ〜５Ｄから、４種類すべての薬剤の場合に、Ｈｅの導入開始と同時に信号強度が増大し、検出されていることがわかる。一方、違法薬物を添加していないブランクサンプルの場合は、信号強度が増加せず検出されていないことがわかる。
【００９４】
図５Ａ〜５Ｄに示したように、図１及び２に示す質量分析装置を用いれば、数十分程度の間、測定対象成分（尿中薬物）を含むヘッドスペースガスがイオン源内に導入される。すなわち、測定対象成分（尿中薬物）を含むヘッドスペースガスと１次イオンとが混合される。
【００９５】
このため、瞬間的に信号が検出されるシリンジを用いたＧＣによるヘッドスペース分析に比べて、次のような利点がある。
【００９６】
（１）複数の測定点で信号を確認でき、誤報（測定ミス）の低下に繋がる。
【００９７】
（２）タンデム質量分析あるいは複数の薬物を測定対象とする場合に、十分な質量分析時間が確保できる。
【００９８】
さらに、シリンジを用いた場合、シリンジ内に測定対象成分が吸着されてしまう懸念があるが、本実施例によれば、導入配管は、２００〜２５０℃程度に加熱されるため、吸着による感度低下が殆ど無い。
【００９９】
一方、特許文献３にあるような、尿試料を布に滴下した後、上下からヒーターで挟み込んで試料を加熱・気化する方式の場合、多様な夾雑物も同時にイオン化されてしまい、測定対象薬物のイオン化反応が抑制されて感度が低下してしまう。
【０１００】
これに対して、本実施例によれば、４０〜８０℃に加熱した液体試料から揮発したヘッドスペースガスのみをイオン源に導入しているため、イオン源に導入される尿中の夾雑物は、４０〜８０℃の温度でヘッドスペース中に揮発した成分に限られ、濃度・種類ともに少なくなる。
【０１０１】
以上の作用により、本実施例によれば、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【実施例２】
【０１０２】
特許文献３に記載されている方式において、加熱する温度を４０〜８０℃にすると、揮発する夾雑物も減るが、滴下する試料量が数十〜数百マイクロリットルと少ないため、目的とする測定対象薬物の揮発量も大きく減る。このため、イオン源に導入するガスに含まれる測定対象薬物の濃度が減って検出が難しくなる。
【０１０３】
図６に示す実施例は、この課題を解決するためのものである。すなわち、図６は、液体試料を直接加熱する方式の構成例を示すものである。
【０１０４】
本図においては、図１のバイアル瓶２（試料容器）に対応するものとして液体試料を吸着させる液体吸着部１５を用いる。液体吸着部１５の入口にはガス導入配管６０１が接続してあり、液体吸着部１５の出口には試料ガス導入配管５が接続してある。出口側は、図１と同様に試料ガス導入配管５をキャピラリ配管としてイオン化部６（イオン源）に繋ぐ。液体吸着部１５には、尿試料を１〜数十μＬ供給して含浸させる。
【０１０５】
液体吸着部１５には、ＴＥＮＡＸ（登録商標） ＴＡ（Ｂｕｃｈｅｍ ＢＶ社製）など固体表面に試料分子を吸着・保持する物質を詰めておく。液体吸着部１５の温度は、ヒーター６０２（試料加熱部）により、ステップ状に昇温あるいは時間と共に所定の昇温速度で上昇させる。すなわち、液体吸着部１５の温度は、ヒーター６０２（試料加熱部）により、段階的に上昇させてもよいし、所定の加熱時間（加熱期間）において単位時間当たりの温度変化率（温度上昇率）を設定して上昇させてもよい。ここで、加熱時間の開始時は、測定開始時から一定時間後としてもよいし、所定の温度に達するまで他の条件（別の昇温速度）で加熱した後としてもよい。
【０１０６】
なお、図示していないが、ヒーター６０２の発熱量を制御するために温度制御部を設置することが望ましい。
【０１０７】
本実施例においては、液体吸着部１５に多孔体の一種を用いたが、これに限定されるものではなく、布、グラスファイバー、カーボンファイバーなどの繊維状の部材を用いてもよい。
【０１０８】
図７は、夾雑物と測定対象物とを分離して測定することを示すグラフである。
【０１０９】
本図に示すように、測定対象薬物の沸点（又は液体吸着部から脱離がピークとなる温度）と夾雑物の沸点（又は液体吸着部から脱離がピークとなる温度）との差異により、薬物と夾雑物とが分離され、夾雑物によるイオン化の阻害を受けることなく、薬物を感度良く測定することができる。すなわち、本図においては、夾雑物Ａの沸点と夾雑物Ｂの沸点との間の温度を沸点とする測定対象薬物があった場合、その測定対象薬物が独立した濃度ピークを示すため、夾雑物と分けて検出することができる。
【０１１０】
図１に示すヘッドスペースガスを分析する方法においても、例えばバイアルの温度を４０℃から８０℃に経時的に昇温させ、夾雑物と分離しながら分析することも可能である。
【０１１１】
以上より、本実施例の場合も、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【実施例３】
【０１１２】
実施例１および実施例２に記載の方式において、尿中の夾雑成分の阻害を低減できるが、尿の個体差によっては、阻害の影響を除去しきれないことも考えられる。
【０１１３】
図８Ａ及び図８Ｂは、図４の構成を有する質量分析装置を用いて、尿試料およびその尿試料を蒸留水で希釈したものを試料として分析した結果を示したものである。横軸に質量ｍと電荷ｚとの比であるｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１１４】
図８Ａは、試料容器に０．３ｇの炭酸カリウムを量り取っておき、上記の尿試料０．５ｍＬを注加した後、密栓し、８０℃にて５分間加熱し、前記質量分析装置で分析した結果を示したマススペクトルである。
【０１１５】
この場合、尿試料は、６０％炭酸カリウムのアルカリ性溶液となっている。
【０１１６】
分析しようとしている薬物は、覚せい剤や合成麻薬であり、分子中に窒素原子を含むアミン系の物質であることは既に述べた。
【０１１７】
覚せい剤及びフェネチルアミン系の合成麻薬は、炭酸カリウムを含むアルカリ性水溶液中で遊離体となる。この遊離体は揮発性物質である。
【０１１８】
図８Ａは、尿中に４種類の薬物（ＭＡ、ＡＰ、ＭＤＭＡ及びＭＤＡ）を各１ｐｐｍ含む試料の分析結果（マススペクトル）を示したものである。
【０１１９】
図８Ｂは、図８Ａと同様の尿試料を蒸留水で１０倍希釈した後、図８Ａと同様に０．５ｍＬ採取した試料を分析した結果（マススペクトル）である。
【０１２０】
同じ分析時間のマススペクトルにおいて、図８Ａにおいては、ＡＰ及びＭＤＡのプロトン付加分子の信号強度が低いが、図８Ｂにおいては、４種全てのプロトン付加分子が明瞭に検出された。
【０１２１】
図９Ａ〜９Ｄは、ＭＳ／ＭＳ分析後のフラグメントイオンからマスクロマトグラムを取得した結果を示したものである。横軸に分析時間をとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１２２】
それぞれの薬物について、ブランク測定（６０％炭酸カリウム水溶液）、１ｐｐｍ（尿中）、０．１ｐｐｍ（尿中）及び０．１ｐｐｍ（尿中に１ｐｐｍで薬物を含む試料を蒸留水で１０倍希釈）のマスクロマトグラムを示した。
【０１２３】
全ての薬物について分析開始直後からクロマトグラムが立ち上がり、それぞれが検出されていることが確認できた。
【０１２４】
ここで、図８Ａの結果（１ｐｐｍ）においては、４種類の薬物を十分に検出し、各種薬物のＭＳ／ＭＳ分析後、スペクトルパターンから物質の判定を行うことが可能であった。
【０１２５】
ただし、図９Ａ〜９Ｄの結果から、ＡＰ及びＭＤＡの検出ピークが得られる時刻は、ＭＡ及びＭＤＭＡの検出ピークが得られる時刻と比較して、後になり、かつ、検出感度は、ＭＡ及びＭＤＭＡと比較して低くなった。
【０１２６】
また、図１および図２の質量分析装置において、夾雑成分の影響を低減して分析する場合、４種類を同時に分析する場合は、検出される時間に差異が生じる。
【０１２７】
この現象は尿中の夾雑成分による検出阻害であると考えられる。また、物質ごとの物性（沸点・蒸気圧）によるものであり、互いの気化が拮抗していることも考えられる。
【０１２８】
図９Ａ〜９Ｄにおいては、希釈なしの１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムと、希釈して０．１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムとを比較すると、ＡＰ及びＭＤＡについては、後者（０．１ｐｐｍ）の方が、信号強度が最大となる時刻が早くなったことを示している。
【０１２９】
この結果から、蒸留水で尿試料を希釈することで、尿中の夾雑成分の影響が緩和され、４種類の薬物を迅速に検知しやすくなったといえる。
【０１３０】
図９Ｅは、希釈なしの１ｐｐｍを分析した場合、希釈して０．１ｐｐｍを分析した場合、及び、希釈して０．０１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムをＡＰについて示した結果である。横軸に分析時間をとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１３１】
ＡＰは、蒸留水で１００倍希釈した場合（０．０１ｐｐｍ）においても検出された。
【０１３２】
一般的に、分析においては試料を希釈すると、検出感度が低下することは当然起こりうるが、本方式においては、ＡＰ及びＭＤＡの検出感度が改善され、尿中の４種類の違法薬物を同時に迅速に分析可能となった。
【０１３３】
ここで、蒸留水で１０倍希釈した場合、ＭＡ及びＭＤＭＡの信号強度は１ｐｐｍと比較して低下するが、検知するには十分な感度が得られている。
【０１３４】
したがって、薬物を含む尿を蒸留水で１０倍程度まで希釈しても、４種類の違法薬物の検出を迅速かつ簡易に行うことが可能であることが示された。
【０１３５】
薬物検知の目的においては、４種類の薬物全てを１分以内に検知し、判定が可能であった。
【０１３６】
本実施例の別方法として、尿試料を先に８０％炭酸カリウム水溶液等のアルカリ性水溶液で希釈してもよい。
【０１３７】
この場合、０．２５０ｍＬの尿試料と、０．２５０ｍＬの８０％炭酸カリウム水溶液とを混合すると、炭酸カリウム濃度は４０％となるが、炭酸カリウムの分析試料溶液中の濃度は３０〜６０％が望ましい。
【０１３８】
また、加熱温度は、８０℃にて２〜５分間とすることで良好な結果が得られた。
【０１３９】
さらにいえば、炭酸カリウム水溶液を試料に添加する方法は、覚せい剤や麻薬の粉末・錠剤試料にも適用することも可能である。
【０１４０】
覚せい剤の粉末（結晶など）適量を試料溶液へ移し取り、さらに炭酸カリウム水溶液を添加し、密栓後、静かに振とうするなどして溶解し、加熱後、分析すればよい。
【実施例４】
【０１４１】
図１０は、大麻試料を分析した結果を示したものである。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１４２】
大麻樹脂の粉末試料１ｍｇに対し、８０％炭酸カリウム水溶液を１ｍＬ添加し、１５０℃に５分間加熱して、分析を行った結果のマススペクトルである。
【０１４３】
ここで、ｍ／ｚ ３１１のピークは、カンナビノール（Ｃａｎｎａｂｉｎｏｌ：ＣＢＮ）を示すものであり、ｍ／ｚ ３１５のピークは、Δ９−テトラヒドロカンナビノール（Δ９−Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｃａｎｎａｂｉｎｏｌ：Δ９−ＴＨＣ）またはカンナビジオール（Ｃａｎｎａｂｉｄｉｏｌ：ＣＢＤ）のプロトン付加分子のイオンを示すものである。
【０１４４】
上記の３種類の物質は、大麻特有に含まれる幻覚成分であり、Δ９−ＴＨＣは、麻薬に指定されている取締り対象物質である。
【０１４５】
これらを検出することにより、分析した試料が大麻であることを判定することができる。
【０１４６】
従来、大麻の分析においては、メタノールなどの有機溶媒で試料から薬物の成分を抽出する（非特許文献４）。
【０１４７】
さらに、液−液抽出などの操作を繰り返すことにより、大麻中の幻覚成分を分離精製する必要がある。
【０１４８】
本実施例においては、上述した操作なしに、簡易な分析が可能であった。
【０１４９】
また、大麻試料においては、アルカリ性水溶液ではなく、蒸留水の添加によっても検出が可能であったため、炭酸カリウム水溶液ではなく蒸留水を添加し、加熱後に分析してもよい。蒸留水を用いた場合も大麻試料１ｍｇに対し、蒸留水１ｍＬを添加することで良好な結果が得られた。
【実施例５】
【０１５０】
図１１は、コカイン試料を分析した結果である。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１５１】
本実施例においては、試料瓶内に炭酸カリウム水溶液を０．１ｇ量り取っておき、コカイン水溶液（５０μｇ／ｍＬ）２００μＬを注加し、密栓後、８０℃に５分間加熱して、分析を行った。
【０１５２】
従来の方法においては、呈色反応が採用されており（非特許文献４）、簡易な分析方法はこれまで実施されていなかった。
【０１５３】
本図は、コカイン水溶液に炭酸カリウムを少量加えてアルカリ性とし、加熱することにより、簡易にヘッドスペース分析が可能であることを示した結果である。
【０１５４】
また、コカイン水溶液ではなく、コカインの粉末を炭酸カリウム水溶液中に溶解し、分析することも可能であった。
【０１５５】
この場合、炭酸カリウム水溶液の最終濃度は３０〜８０％が望ましい。
【０１５６】
また、加熱する場合は、８０℃で十分な検出が可能であったが、６０〜１６０℃の範囲、もしくは指定の温度に徐々に昇温させるなどの手法を用いてもよい。
【実施例６】
【０１５７】
図１２は、あへん試料を分析した結果である。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１５８】
本図は、あへん試料１０ｍｇを試料容器に量り取り、８０％炭酸カリウム水溶液２００μＬを添加し、密栓後、１５０℃にて５分間加熱後、ヘッドスペース分析を行った結果である。
【０１５９】
本図から、あへんに特有のメコニン、コデイン及びテバインを検出し、あへんの検知が可能であることが示された。
【０１６０】
上記のうち、メコニンは、あへん特有の成分である。
【０１６１】
また、コデイン及びテバインは、アヘンアルカロイドの一種であり、単一の物質でも取締り対象の規制物質（麻薬）に指定されている。
【０１６２】
従来、あへんの検知においては、アヘンアルカロイドと呼ばれる麻薬成分を対象に分析が行われてきた。
【０１６３】
ここで、アヘンアルカロイドとは、モルヒネやコデインなどの違法薬物成分を示す（非特許文献４）。
【０１６４】
これに対し、本実施例において説明する薬物検知装置の目的は、迅速な薬物の検知であり、あへんを証明する物質が得られればよい。
【０１６５】
本実施例においては、あへんに特有のメコニン、コデイン及びテバインを検出し、ＣＩＤ分析後のスペクトルパターンから、分析した物質を特定し、あへんの検知が可能であることが示された。
【０１６６】
したがって、呈色反応のための抽出・精製操作や、ＧＣ／ＭＳ分析のための誘導体化反応などの煩雑な操作が不要であり、簡易で迅速な分析が可能となった。
【０１６７】
実施例３〜６に示す通り、尿中の覚せい剤および麻薬、並びに固体試料（粉末、結晶及び錠剤）について簡易で迅速な分析が可能となった。
【０１６８】
さらにいえば、炭酸カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いれば、全ての分析試料について、試料容器内で混合し、加熱する共通の手法により、分析、検知及び判定を行うことが可能となった。
【０１６９】
実施例３〜６においては、アルカリ性水溶液の溶質として炭酸カリウムを用いたが、これ以外の溶質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。アルカリ性水溶液のｐＨは１１以上が望ましい。アルカリ性水溶液の溶質の濃度は、３０〜８０％が望ましく、３０〜６０％が更に望ましい。
【０１７０】
図１３は、固体試料を溶解あるいは気化を促進するための構成を有する試料容器を示したものである。
【０１７１】
本図においては、バイアル瓶２には、固体試料１３０１を溶解するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管１３０２が設けてある。また、バイアル瓶２の内部には、磁力によって回転するスターラ１３０３（マグネチックスターラ）を設けてある。
【０１７２】
固体試料１３０１を溶解する場合、バイアル瓶２に固体試料１３０１を封入し、液注入管１３０２からアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入し、スターラ１３０３を回転させることによりバイアル瓶２の内部の液を撹拌し、固体試料１３０１を溶解する。液の撹拌は、加熱ヒーター３によって液を加熱しながら行うこともできる。
【０１７３】
以下、本発明の効果について更に説明する。
【０１７４】
本発明によれば、物質の質量数と、ＭＳ／ＭＳ分析によるスペクトルパターンとから、測定した成分そのものを判定可能であるため、判定を確実にすることができる。
【０１７５】
また、尿試料の場合は、予め試料容器に少量の炭酸カリウムを量りとっておき、尿試料を加えるだけで尿中覚せい剤の分析が可能であり、加熱することで更なる検出感度の向上が望める。
【０１７６】
また、覚せい剤や麻薬の固体試料（粉末、結晶、錠剤など）の場合も、煩雑な抽出・精製の操作がなく、炭酸カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を添加し、試料容器内で混合する方法で検出が可能である。すなわち、尿中に溶け込んだ違法薬物、及び紛末、錠剤などの固体状の違法薬物を簡易に、かつ、迅速に分析することができる。
【０１７７】
また、大麻については、呈色反応のための３種類の試薬を必要としない。コカインについても、呈色反応のための３種類の試薬を必要としない。あへんについても、呈色反応のための試薬を必要とせず、アヘンアルカロイド類の抽出・精製の操作がなく、誘導体化などのステップなしに検出が可能となる。
【０１７８】
さらに、大麻、コカイン及びあへんの３種類の試料について調製方法が同じである。
【符号の説明】
【０１７９】
１：尿試料、２：バイアル瓶、３：加熱ヒーター、４：ガスボンベ、５：試料ガス導入配管、６：イオン化部、７：放電用ガス導入配管、８：質量分析部、９：針電極、１０：引出電極、１１：コロナ放電領域、１２：イオン−分子反応領域、１３：イオン取込細孔、１５：液体吸着部、１０１：ヘッドスペース、１０２：下流端部、１０３：上流端部、１０４：ガス導入配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下では、ガスクロマトグラフをＧＣ（Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ）、ガスクロマトグラフと質量分析計とを結合した装置をＧＣ／ＭＳ（Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ ／ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、大気圧化学イオン化をＡＰＣＩ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、化学イオン化をＣＩ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、電子イオン化をＥＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）とそれぞれ略記する。
【０００３】
覚せい剤、麻薬などの違法薬物の現場捜査における検知としては、免疫法などを利用した試薬キットが用いられている。試薬キットによる検査法の場合、構造が似ている物質で偽陽性が出ることがあり、より検知精度が高くて簡便な検知方法が求められている。
【０００４】
特許文献１には、尿を封入した密閉容器中のヘッドスペースガスをＧＣに導入し、尿中覚せい剤を分析する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、試料ガスをＧＣカラムで分離し、ＧＣカラム出口をＡＰＣＩイオン源のイオン分子反応領域に設け、高感度化を図る構成について記載がある。
【０００６】
特許文献３には、薬物を含む液体サンプルを布に滴下し、布を上下の加熱ヒーターで挟み込み液体試料を気化させ、イオントラップ型質量分析計で分析する手法について記載がある。
【０００７】
非特許文献３には、覚せい剤成分は、炭酸カリウムの溶解熱及び液性（アルカリ性）により、尿中から揮発して気相（ヘッドスペース）へ移行することが記載されている。また、非特許文献３には、呈色反応以外にも、各種の違法薬物に対するモノクローナル抗体を用い、抗原抗体反応を利用した予試験用の試薬キットが記載されている。
【０００８】
特許文献４には、呈色反応による判定を用いて、取扱いが簡易で迅速な検知を可能とする覚せい剤の予試験キットが開示されている。
【０００９】
非特許文献４には、大麻の呈色試験、コカインの定性試験における呈色反応の利用及びあへんの予試験における呈色試験に関する記載がある。
【００１０】
特許文献５には、呈色反応を利用するあへんの検出方法および検出キットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平４−１８４２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−８６００２号公報
【特許文献３】特開２００８−５１５２０号公報
【特許文献４】実用新案登録第３１５６５５３号公報
【特許文献５】特公平８−２７２７５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ．、５２、２１２ （１９７０）
【非特許文献２】Ｊ． Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．、４４、１３００ （２００９）
【非特許文献３】捜査のための法科学 第二部 ＜法工学・法化学＞ 令文社、ｐｐ．２７２〜２７８
【非特許文献４】薬毒物試験法と注解２００６ −分析・毒性・対処法− 東京化学同人、ｐｐ．１３１〜１４５、ｐｐ．１７５〜１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に開示されている方法を用いて、ヘッドスペースのガスをシリンジで吸入し、質量分析装置のイオン源導入配管にシリンジ内ガスを吐出させると、シリンジ内で測定対象物が吸着し、マスクロマトグラムのピークがブロードになったり、実質的な感度が下がったりする点で改善の余地がある。
【００１４】
また、特許文献３には、尿中の夾雑成分が加熱により測定対象物と同時に分析部に導入され、イオン化が阻害されて感度低下が起こる場合の対応について開示されていない。
【００１５】
特許文献４に記載されている予試験キットは、覚せい剤の判定は色調見本を元にするものであり、捜査現場における車内等の空間では色の見間違いを起こす可能性がある。
【００１６】
非特許文献３に記載されている各種の検査用キットは、判定を捜査員の目視によるものとしていることが多く、誤判定する問題がある。また、抗原抗体反応によると試料中の風邪薬の成分と交差反応を起こすことがあり、正確な判定が難しい場合もある。
【００１７】
また、大麻試料、コカイン、あへんなどの呈色反応は、目視での確認となるため、判定が困難であり、判定を誤ることがある。また、呈色分析のための試料の抽出・精製操作は煩雑である。
【００１８】
非特許文献４に記載されている大麻試料の分析においては、試料から薬物の成分をメタノールなどの有機溶媒を用いて抽出する。さらに、液−液抽出などの操作を繰り返して、大麻中の幻覚成分（取締り対象の成分）を分離精製する必要がある。
【００１９】
非特許文献４に記載されているあへんのＧＣ／ＭＳ分析を行う場合には、アヘンアルカロイド類の抽出操作を行った後、誘導体化して分析を行い、メコン酸、コデイン及びモルヒネの誘導体を検出できるが、誘導体化のための操作が煩雑である。
【００２０】
特許文献５に記載されているあへんの検出は、試料の水溶性及び呈色反応で判定する必要がある。
【００２１】
非特許文献４及び特許文献５に記載されている大麻、コカイン及びあへんの試料の調製方法は、それぞれ異なる。
【００２２】
本発明の目的は、尿中の多様な薬物を迅速に、かつ、高感度に分析を行うための薬物検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の質量分析装置は、イオン化部と、質量分析部と、試料を入れるための試料容器と、前記試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、前記試料容器には、気相である空間部を設けるとともに、前記試料容器に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管と前記空間部の試料ガスを前記イオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続してあり、前記イオン化部は、前記試料ガスのイオンを生成し、前記質量分析部は、前記イオンの質量分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例の質量分析装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のイオン化部を示す詳細構成図である。
【図３】薬物の質量スペクトル（公知例）を示すグラフである。
【図４】図１の質量分析装置の変形例を示す構成図である。
【図５Ａ】実施例の質量分析装置による薬物（Ｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｂ】実施例の質量分析装置による薬物（Ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｃ】実施例の質量分析装置による薬物（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＤＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図５Ｄ】実施例の質量分析装置による薬物（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ：ＭＤＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図６】他の実施例に係る質量分析装置を示す概略構成図である。
【図７】図６の質量分析装置により夾雑物と測定対象物とを分離して検出するための方式を説明するグラフである。
【図８Ａ】実施例の質量分析装置による尿試料中の薬物（１ｐｐｍ）のマススペクトルである。
【図８Ｂ】実施例の質量分析装置による尿試料中の薬物（０．１ｐｐｍ）のマススペクトルである。
【図９Ａ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｂ】実施例の質量分析装置による薬物（ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｃ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＤＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｄ】実施例の質量分析装置による薬物（ＭＤＭＡ）の測定結果を示すグラフである。
【図９Ｅ】実施例の質量分析装置による薬物（ＡＰ）の測定結果を示すグラフである。
【図１０】実施例の質量分析装置による大麻のマススペクトルである。
【図１１】実施例の質量分析装置によるコカインのマススペクトルである。
【図１２】実施例の質量分析装置によるあへんのマススペクトルである。
【図１３】図４の質量分析装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、ガス中揮発成分を分析する質量分析装置に関する。特に、尿中の違法薬物を分析する質量分析装置に関する。
【００２７】
本発明においては、ヘッドスペースガスを大気圧化学イオン化部（ＡＰＣＩ部）に連続的に導入する。
【００２８】
シリンジを使った注入法の場合、数〜１０μＬを数秒間で注入するのに対し（信号がピーク形状となる）、連続して測定対象ガスを導入するため、数分程度安定した信号強度が得られる。
【００２９】
サンプルとして使用する尿の量は、高々数ｍＬ〜数十ｍＬ（ミリリットル）であるため、容器内のヘッドスペース容量も数ｍＬ〜数十ｍＬである。一方、ＡＰＣＩの放電部に必要なガス流量は数百ｍＬ／分であるため、ヘッドスペースガスを数百ｍＬ／分の流量でイオン化部に流入させると、測定対象成分が希釈されてしまい、測定感度が低下してしまう。
【００３０】
そこで、ヘッドスペースガスを数ｍＬ／分程度の流量でイオン化部に導入し、放電に必要なガスは別系統で導入する。
【００３１】
また、別の導入方式として、細管に尿試料を注入・吸着しておき、その細管内を上記と同様、数ｍＬ／分程度の流量でＨｅを流してイオン化部へ導入する。このとき、試料吸着部を加熱し、かつ、時間をかけて昇温するようにすると、揮発性の違いにより尿中の夾雑物と測定対象物が時間的に分離されて揮発し、夾雑物によるイオン化の阻害を受けることなく、感度良く分析することができる。
【００３２】
以下、本発明の一実施形態に係る質量分析装置及び質量分析方法について説明する。
【００３３】
前記質量分析装置は、イオン化部と、質量分析部と、液体試料を入れるための試料容器と、試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、試料容器は、液体試料の上方にガスを通過させるための空間部を有し、試料容器には、試料容器にガスを導入するためのガス導入配管と空間部のガスをイオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続されている。そして、イオン化部で生成された空間部のガスのイオンの質量分析を行うようになっている。
【００３４】
前記質量分析装置において、ガス導入配管の下流端部は、試料を含む液体の中に入るように配置されている。
【００３５】
前記質量分析装置において、同伴ガス導入配管の下流端部は、空間部に配置されている。
【００３６】
前記質量分析装置において、試料ガス導入配管の上流端部は、空間部に配置されている。
【００３７】
前記質量分析装置は、試料の温度を経時的に変化させるために試料加熱部の発熱量を制御する温度制御部を有する。
【００３８】
前記質量分析装置において、温度制御部は、試料の温度を段階的に上昇させる。
【００３９】
前記質量分析装置において、温度制御部は、単位時間当たりの温度上昇率を設定して液体吸着部の温度を上昇させる。
【００４０】
前記質量分析装置は、試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部である。
【００４１】
前記質量分析装置において、液体試料は、尿を含む。
【００４２】
前記質量分析装置において、試料は固体であり、試料を溶解するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管を備えている。
【００４３】
前記質量分析方法は、試料容器に試料を入れ、試料容器の内部に同伴ガスを導入し、試料に含まれる複数種類の成分を気化し、これらの成分と同伴ガスとを混合して試料ガスとし、試料ガスの質量分析を行うものである。
【００４４】
前記質量分析方法においては、試料ガスのイオンを生成し、質量分析を行う。
【００４５】
前記質量分析方法においては、試料の温度を一定にして試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４６】
前記質量分析方法において、試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部である。
【００４７】
前記質量分析方法においては、試料容器を加熱し、試料の温度を経時的に変化させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４８】
前記質量分析方法においては、試料の温度を段階的に上昇させて試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００４９】
前記質量分析方法においては、試料の温度の単位時間当たりの温度上昇率を設定し、試料の温度を上昇させて試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５０】
前記質量分析方法は、液体吸着部に液体試料を吸着させ、液体吸着部を加熱し、液体吸着部の温度を経時的に変化させ、液体試料に含まれる複数種類の成分を分離して気化して質量分析部に送るものである。
【００５１】
前記質量分析方法においては、液体吸着部の温度を段階的に上昇させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５２】
前記質量分析方法においては、液体吸着部の温度の単位時間当たりの温度上昇率を設定し、液体吸着部の温度を上昇させて液体試料に含まれる複数種類の成分を気化する。
【００５３】
前記質量分析方法において、液体試料は、尿を含み、液体試料に含まれる薬物及び薬物の代謝物を測定対象とする。
【００５４】
前記質量分析方法においては、液体試料にアルカリ性試薬を添加する。
【００５５】
前記質量分析方法においては、液体試料にアルカリ性水溶液を添加する。
【００５６】
前記質量分析方法においては、液体試料に蒸留水を添加して希釈する。
【００５７】
前記質量分析方法において、液体試料は、固体試料にアルカリ性水溶液又は蒸留水を添加して調製する。
【００５８】
前記質量分析方法においては、試料を含む液体を６０〜１６０℃に加熱し、その液体から発生した気体を質量分析部に送る。
【００５９】
以下、実施例を用いて詳しく説明する。
【実施例１】
【００６０】
図１は、実施例の質量分析装置を示す概略構成図である。
【００６１】
本図において、質量分析装置は、尿試料１（液体試料）を入れるためのバイアル瓶２（試料容器）、試料ガス導入配管５、イオン化部６及び質量分析部８を接続した構成を有する。イオン化部６には、放電用ガス導入配管７が接続されている。
【００６２】
バイアル瓶２には、ガスボンベ４からガス導入配管１０４を介してガスを導入するようになっている。このガスは、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等が好ましい。クリーンなガスが好ましいが、大気でも構わない。ガスは、連続的に導入することができる。
【００６３】
バイアル瓶２に尿試料１を入れる際は、バイアル瓶２の上部にヘッドスペース１０１（空間部）を設けるようにし、ガス導入配管１０４の下流端部１０２が尿試料１の中に入れるようにするとともに、試料ガス導入配管５の上流端部１０３がヘッドスペース１０１に位置するようにする。
【００６４】
バイアル瓶２に入れられた尿試料１は、加熱ヒーター３（試料加熱部）によって４０〜８０℃に加熱される。ガスボンベ４から数ｍＬ〜数十ｍＬ／分程度のガスをバイアル瓶２の中に導入し、ヘッドスペース１０１のガスを押し出してイオン化部６に導入する。
【００６５】
バイアル瓶２の中のヘッドスペースガス１０１をイオン化部６に導入する試料ガス導入配管５は、尿試料１の吸着を防ぐため、２００〜２５０℃程度に加熱するのが好ましい。また、ある程度の流速を確保するため、内径φ０．２〜１ｍｍ程度のキャピラリ配管を使うのがよい。
【００６６】
イオン化部６には、ＡＰＣＩのような分子イオン又はそのプロトン付加体を生成できるものを用いるのが好ましい。ガス分析に通常用いられるＥＩイオン化の場合、一部の違法薬物のフラグメントパターンが一致してしまい、分別が困難である。また、迅速に分析するためにＧＣカラムによる分離を行わないため、多様な成分が同時にイオン化部６に導入される。このため、ＥＩの場合は、スペクトルが複雑になってしまう。
【００６７】
分子イオンＭ＋又はそのプロトン付加体（Ｍ＋Ｈ）＋が生成するＡＰＣＩは、フラグメントが単純で多様な成分中から目的の測定対象成分を検出する場合に向いている。ＡＰＣＩの他に、ＣＩやＤＡＲＴＴＭ（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）などのイオン化方法も用いることもできる。
【００６８】
ここでは、ＡＰＣＩを用いた例について記載する。
【００６９】
また、本実施例においては、尿の場合について記載するが、唾液及び血液にも適用可能である。
【００７０】
図２は、図１のイオン化部を示す詳細構成図である。
【００７１】
本図において、イオン化部６と質量分析部８とは、イオン取込細孔１３を介して接続されている。イオン化部６には、試料ガス導入配管５、放電用ガス導入配管７及び排気管２０１が接続されている。放電用ガス２０２（Ａｉｒ）は、放電用ガス導入配管７からイオン化部６に導入され、排気管２０１から排気されるようになっている。
【００７２】
ＡＰＣＩは、針電極９に数ｋＶの電圧を印加し、針先に生じるコロナ放電でガス中分子をイオン化する方法である。安定なイオン化を保つためには、数百ｍＬ〜数Ｌ／分の放電用ガスが必要であり、ヘッドスペースガスを導入するための試料ガス導入配管５とは別系統の放電用ガス導入配管７から放電用ガス２０２（Ａｉｒ）を導入する。
【００７３】
違法薬物がイオン化されるプロセスは次の通りである。
【００７４】
違法薬物は、アミン系の物質が多く、正イオンで感度良くイオン化できる。
【００７５】
まず、コロナ放電領域１１においてＡｉｒ中の窒素が下記反応式（１）又は（２）に示す反応により、１次イオン（Ｎ２＋あるいはＮ４＋）に変化する（非特許文献１を参照）。
【００７６】
【化１】
【００７７】
【化２】
引出電極１０には、約２ｍｍφの１次イオン導入細孔２０３が設けてあり、生成した１次イオンが電界によりイオン−分子反応領域１２に導入される。
【００７８】
イオン−分子反応領域１２においては、コロナ放電領域１１で生成した１次イオンと、ヘッドスペースガスに含まれる測定対象物とが反応（イオン−分子反応）し、試料ガスのイオン（２次イオン：試料イオン）が生成される。薬物の場合は、主に（Ｍ＋Ｈ）＋としてプロトンが付加された２次イオンとなる。
【００７９】
ここで、ヘッドスペースガス（試料ガス）は、試料ガス導入配管５から直接イオン−分子反応領域１２に直接導入されるため、放電用ガス２０２で希釈されずに効率よくイオン化される。また、ヘッドスペースガス及び放電用ガス２０２は、連続的に供給することができる。
【００８０】
生成された２次イオンは、イオン取込細孔１３を介して質量分析部８に導入され、検出器で検出される。
【００８１】
用いる質量分析法については、四重極型質量分析計、イオントラップ型質量分析計、飛行時間型質量分析計、フーリエ変換型質量分析計など各質量分析装置の他、イオンモビリティ型分析計なども用いることができる。
【００８２】
以下では、質量分析装置を用いる場合を例に説明する。
【００８３】
尿中成分には、多様な夾雑物が存在するため、タンデム質量分析を用いた測定が好ましい。
【００８４】
図１においては、バイアル瓶２のヘッドスペースガス１０１を導入するために、ガス導入配管１０４の下流端部１０２を尿試料１の中に入れ、バブリングして導入している。しかし、尿試料１の中にガスを導入してバブリングを行うと、泡が液面に発生したり、液が飛沫となってガスに混合される飛沫同伴が発生したりするため、ヘッドスペース１０１における尿中薬物の濃度が安定しなくなる場合がある。これを防止するため、下流端部１０２を尿試料１の中に入れずにガスを導入するようにしてもよい。
【００８５】
図４は、ガス導入配管１０４の下流端部１０２を尿試料１の中に入れない例を示したものである。
【００８６】
本図に示す構成によれば、ガスボンベ４からのガスがヘッドスペース１０１に直接導入されるため、飛沫や泡の発生がなく、尿試料１から揮発する薬物がヘッドスペース１０１のガスに混合される。このため、ヘッドスペース１０１の薬物濃度が安定するようになる。
【００８７】
図１及び４に示す質量分析装置において、バイアル瓶２に封入された尿試料１の温度は、加熱ヒーター３（試料加熱部）により、段階的に上昇させてもよいし、所定の加熱時間（加熱期間）において単位時間当たりの温度変化率（温度上昇率）を設定して上昇させてもよい。ここで、加熱時間の開始時は、測定開始時から一定時間後としてもよいし、所定の温度に達するまで他の条件（別の昇温速度）で加熱した後としてもよい。これらの温度を自動的に制御するための温度制御部を本実施例の質量分析装置に設置してもよい。
【００８８】
図３は、大気圧化学イオン化で測定した質量スペクトルの例（非特許文献２より抜粋）を示したものである。
【００８９】
左側のスペクトルは、ＭＳ／ＭＳ前のスペクトルであり、各薬物について（Ｍ＋Ｈ）＋が主要なピークとして検出されている。右側のスペクトルは（Ｍ＋Ｈ）＋をプレカーサーイオンとして取得したＭＳ／ＭＳスペクトルである。
【００９０】
このように、プレカーサーイオンを選択し、ＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることにより、測定対象薬物を区別して検出することができる。
【００９１】
図５Ａ〜５Ｄは、尿中薬物を図１及び２に示す質量分析装置で測定した結果を示したものである。
【００９２】
水及び人体尿（Ａ及びＢ）にＭＡ（Ｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）、ＡＰ（Ａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）、ＭＤＡ（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）及びＭＤＭＡ（３、４−Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｍｅｔｈａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ）を１ｐｐｍ添加したものを試料溶液とし、この試料溶液２ｍＬを用いて測定した。図中の矢印は、Ｈｅガスを導入開始したタイミングを示したものである。溶液は、バイアル瓶２の中に封入して６０℃に加熱し、導入用のガスにはＨｅを用い、流量は４ｍＬ／分として測定を行った。
【００９３】
図５Ａ〜５Ｄから、４種類すべての薬剤の場合に、Ｈｅの導入開始と同時に信号強度が増大し、検出されていることがわかる。一方、違法薬物を添加していないブランクサンプルの場合は、信号強度が増加せず検出されていないことがわかる。
【００９４】
図５Ａ〜５Ｄに示したように、図１及び２に示す質量分析装置を用いれば、数十分程度の間、測定対象成分（尿中薬物）を含むヘッドスペースガスがイオン源内に導入される。すなわち、測定対象成分（尿中薬物）を含むヘッドスペースガスと１次イオンとが混合される。
【００９５】
このため、瞬間的に信号が検出されるシリンジを用いたＧＣによるヘッドスペース分析に比べて、次のような利点がある。
【００９６】
（１）複数の測定点で信号を確認でき、誤報（測定ミス）の低下に繋がる。
【００９７】
（２）タンデム質量分析あるいは複数の薬物を測定対象とする場合に、十分な質量分析時間が確保できる。
【００９８】
さらに、シリンジを用いた場合、シリンジ内に測定対象成分が吸着されてしまう懸念があるが、本実施例によれば、導入配管は、２００〜２５０℃程度に加熱されるため、吸着による感度低下が殆ど無い。
【００９９】
一方、特許文献３にあるような、尿試料を布に滴下した後、上下からヒーターで挟み込んで試料を加熱・気化する方式の場合、多様な夾雑物も同時にイオン化されてしまい、測定対象薬物のイオン化反応が抑制されて感度が低下してしまう。
【０１００】
これに対して、本実施例によれば、４０〜８０℃に加熱した液体試料から揮発したヘッドスペースガスのみをイオン源に導入しているため、イオン源に導入される尿中の夾雑物は、４０〜８０℃の温度でヘッドスペース中に揮発した成分に限られ、濃度・種類ともに少なくなる。
【０１０１】
以上の作用により、本実施例によれば、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【実施例２】
【０１０２】
特許文献３に記載されている方式において、加熱する温度を４０〜８０℃にすると、揮発する夾雑物も減るが、滴下する試料量が数十〜数百マイクロリットルと少ないため、目的とする測定対象薬物の揮発量も大きく減る。このため、イオン源に導入するガスに含まれる測定対象薬物の濃度が減って検出が難しくなる。
【０１０３】
図６に示す実施例は、この課題を解決するためのものである。すなわち、図６は、液体試料を直接加熱する方式の構成例を示すものである。
【０１０４】
本図においては、図１のバイアル瓶２（試料容器）に対応するものとして液体試料を吸着させる液体吸着部１５を用いる。液体吸着部１５の入口にはガス導入配管６０１が接続してあり、液体吸着部１５の出口には試料ガス導入配管５が接続してある。出口側は、図１と同様に試料ガス導入配管５をキャピラリ配管としてイオン化部６（イオン源）に繋ぐ。液体吸着部１５には、尿試料を１〜数十μＬ供給して含浸させる。
【０１０５】
液体吸着部１５には、ＴＥＮＡＸ（登録商標） ＴＡ（Ｂｕｃｈｅｍ ＢＶ社製）など固体表面に試料分子を吸着・保持する物質を詰めておく。液体吸着部１５の温度は、ヒーター６０２（試料加熱部）により、ステップ状に昇温あるいは時間と共に所定の昇温速度で上昇させる。すなわち、液体吸着部１５の温度は、ヒーター６０２（試料加熱部）により、段階的に上昇させてもよいし、所定の加熱時間（加熱期間）において単位時間当たりの温度変化率（温度上昇率）を設定して上昇させてもよい。ここで、加熱時間の開始時は、測定開始時から一定時間後としてもよいし、所定の温度に達するまで他の条件（別の昇温速度）で加熱した後としてもよい。
【０１０６】
なお、図示していないが、ヒーター６０２の発熱量を制御するために温度制御部を設置することが望ましい。
【０１０７】
本実施例においては、液体吸着部１５に多孔体の一種を用いたが、これに限定されるものではなく、布、グラスファイバー、カーボンファイバーなどの繊維状の部材を用いてもよい。
【０１０８】
図７は、夾雑物と測定対象物とを分離して測定することを示すグラフである。
【０１０９】
本図に示すように、測定対象薬物の沸点（又は液体吸着部から脱離がピークとなる温度）と夾雑物の沸点（又は液体吸着部から脱離がピークとなる温度）との差異により、薬物と夾雑物とが分離され、夾雑物によるイオン化の阻害を受けることなく、薬物を感度良く測定することができる。すなわち、本図においては、夾雑物Ａの沸点と夾雑物Ｂの沸点との間の温度を沸点とする測定対象薬物があった場合、その測定対象薬物が独立した濃度ピークを示すため、夾雑物と分けて検出することができる。
【０１１０】
図１に示すヘッドスペースガスを分析する方法においても、例えばバイアルの温度を４０℃から８０℃に経時的に昇温させ、夾雑物と分離しながら分析することも可能である。
【０１１１】
以上より、本実施例の場合も、尿中の多様な薬物を迅速かつ高感度に分析を行うことが可能となる。
【実施例３】
【０１１２】
実施例１および実施例２に記載の方式において、尿中の夾雑成分の阻害を低減できるが、尿の個体差によっては、阻害の影響を除去しきれないことも考えられる。
【０１１３】
図８Ａ及び図８Ｂは、図４の構成を有する質量分析装置を用いて、尿試料およびその尿試料を蒸留水で希釈したものを試料として分析した結果を示したものである。横軸に質量ｍと電荷ｚとの比であるｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１１４】
図８Ａは、試料容器に０．３ｇの炭酸カリウムを量り取っておき、上記の尿試料０．５ｍＬを注加した後、密栓し、８０℃にて５分間加熱し、前記質量分析装置で分析した結果を示したマススペクトルである。
【０１１５】
この場合、尿試料は、６０％炭酸カリウムのアルカリ性溶液となっている。
【０１１６】
分析しようとしている薬物は、覚せい剤や合成麻薬であり、分子中に窒素原子を含むアミン系の物質であることは既に述べた。
【０１１７】
覚せい剤及びフェネチルアミン系の合成麻薬は、炭酸カリウムを含むアルカリ性水溶液中で遊離体となる。この遊離体は揮発性物質である。
【０１１８】
図８Ａは、尿中に４種類の薬物（ＭＡ、ＡＰ、ＭＤＭＡ及びＭＤＡ）を各１ｐｐｍ含む試料の分析結果（マススペクトル）を示したものである。
【０１１９】
図８Ｂは、図８Ａと同様の尿試料を蒸留水で１０倍希釈した後、図８Ａと同様に０．５ｍＬ採取した試料を分析した結果（マススペクトル）である。
【０１２０】
同じ分析時間のマススペクトルにおいて、図８Ａにおいては、ＡＰ及びＭＤＡのプロトン付加分子の信号強度が低いが、図８Ｂにおいては、４種全てのプロトン付加分子が明瞭に検出された。
【０１２１】
図９Ａ〜９Ｄは、ＭＳ／ＭＳ分析後のフラグメントイオンからマスクロマトグラムを取得した結果を示したものである。横軸に分析時間をとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１２２】
それぞれの薬物について、ブランク測定（６０％炭酸カリウム水溶液）、１ｐｐｍ（尿中）、０．１ｐｐｍ（尿中）及び０．１ｐｐｍ（尿中に１ｐｐｍで薬物を含む試料を蒸留水で１０倍希釈）のマスクロマトグラムを示した。
【０１２３】
全ての薬物について分析開始直後からクロマトグラムが立ち上がり、それぞれが検出されていることが確認できた。
【０１２４】
ここで、図８Ａの結果（１ｐｐｍ）においては、４種類の薬物を十分に検出し、各種薬物のＭＳ／ＭＳ分析後、スペクトルパターンから物質の判定を行うことが可能であった。
【０１２５】
ただし、図９Ａ〜９Ｄの結果から、ＡＰ及びＭＤＡの検出ピークが得られる時刻は、ＭＡ及びＭＤＭＡの検出ピークが得られる時刻と比較して、後になり、かつ、検出感度は、ＭＡ及びＭＤＭＡと比較して低くなった。
【０１２６】
また、図１および図２の質量分析装置において、夾雑成分の影響を低減して分析する場合、４種類を同時に分析する場合は、検出される時間に差異が生じる。
【０１２７】
この現象は尿中の夾雑成分による検出阻害であると考えられる。また、物質ごとの物性（沸点・蒸気圧）によるものであり、互いの気化が拮抗していることも考えられる。
【０１２８】
図９Ａ〜９Ｄにおいては、希釈なしの１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムと、希釈して０．１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムとを比較すると、ＡＰ及びＭＤＡについては、後者（０．１ｐｐｍ）の方が、信号強度が最大となる時刻が早くなったことを示している。
【０１２９】
この結果から、蒸留水で尿試料を希釈することで、尿中の夾雑成分の影響が緩和され、４種類の薬物を迅速に検知しやすくなったといえる。
【０１３０】
図９Ｅは、希釈なしの１ｐｐｍを分析した場合、希釈して０．１ｐｐｍを分析した場合、及び、希釈して０．０１ｐｐｍを分析した場合のマスクロマトグラムをＡＰについて示した結果である。横軸に分析時間をとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１３１】
ＡＰは、蒸留水で１００倍希釈した場合（０．０１ｐｐｍ）においても検出された。
【０１３２】
一般的に、分析においては試料を希釈すると、検出感度が低下することは当然起こりうるが、本方式においては、ＡＰ及びＭＤＡの検出感度が改善され、尿中の４種類の違法薬物を同時に迅速に分析可能となった。
【０１３３】
ここで、蒸留水で１０倍希釈した場合、ＭＡ及びＭＤＭＡの信号強度は１ｐｐｍと比較して低下するが、検知するには十分な感度が得られている。
【０１３４】
したがって、薬物を含む尿を蒸留水で１０倍程度まで希釈しても、４種類の違法薬物の検出を迅速かつ簡易に行うことが可能であることが示された。
【０１３５】
薬物検知の目的においては、４種類の薬物全てを１分以内に検知し、判定が可能であった。
【０１３６】
本実施例の別方法として、尿試料を先に８０％炭酸カリウム水溶液等のアルカリ性水溶液で希釈してもよい。
【０１３７】
この場合、０．２５０ｍＬの尿試料と、０．２５０ｍＬの８０％炭酸カリウム水溶液とを混合すると、炭酸カリウム濃度は４０％となるが、炭酸カリウムの分析試料溶液中の濃度は３０〜６０％が望ましい。
【０１３８】
また、加熱温度は、８０℃にて２〜５分間とすることで良好な結果が得られた。
【０１３９】
さらにいえば、炭酸カリウム水溶液を試料に添加する方法は、覚せい剤や麻薬の粉末・錠剤試料にも適用することも可能である。
【０１４０】
覚せい剤の粉末（結晶など）適量を試料溶液へ移し取り、さらに炭酸カリウム水溶液を添加し、密栓後、静かに振とうするなどして溶解し、加熱後、分析すればよい。
【実施例４】
【０１４１】
図１０は、大麻試料を分析した結果を示したものである。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１４２】
大麻樹脂の粉末試料１ｍｇに対し、８０％炭酸カリウム水溶液を１ｍＬ添加し、１５０℃に５分間加熱して、分析を行った結果のマススペクトルである。
【０１４３】
ここで、ｍ／ｚ ３１１のピークは、カンナビノール（Ｃａｎｎａｂｉｎｏｌ：ＣＢＮ）を示すものであり、ｍ／ｚ ３１５のピークは、Δ９−テトラヒドロカンナビノール（Δ９−Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｃａｎｎａｂｉｎｏｌ：Δ９−ＴＨＣ）またはカンナビジオール（Ｃａｎｎａｂｉｄｉｏｌ：ＣＢＤ）のプロトン付加分子のイオンを示すものである。
【０１４４】
上記の３種類の物質は、大麻特有に含まれる幻覚成分であり、Δ９−ＴＨＣは、麻薬に指定されている取締り対象物質である。
【０１４５】
これらを検出することにより、分析した試料が大麻であることを判定することができる。
【０１４６】
従来、大麻の分析においては、メタノールなどの有機溶媒で試料から薬物の成分を抽出する（非特許文献４）。
【０１４７】
さらに、液−液抽出などの操作を繰り返すことにより、大麻中の幻覚成分を分離精製する必要がある。
【０１４８】
本実施例においては、上述した操作なしに、簡易な分析が可能であった。
【０１４９】
また、大麻試料においては、アルカリ性水溶液ではなく、蒸留水の添加によっても検出が可能であったため、炭酸カリウム水溶液ではなく蒸留水を添加し、加熱後に分析してもよい。蒸留水を用いた場合も大麻試料１ｍｇに対し、蒸留水１ｍＬを添加することで良好な結果が得られた。
【実施例５】
【０１５０】
図１１は、コカイン試料を分析した結果である。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１５１】
本実施例においては、試料瓶内に炭酸カリウム水溶液を０．１ｇ量り取っておき、コカイン水溶液（５０μｇ／ｍＬ）２００μＬを注加し、密栓後、８０℃に５分間加熱して、分析を行った。
【０１５２】
従来の方法においては、呈色反応が採用されており（非特許文献４）、簡易な分析方法はこれまで実施されていなかった。
【０１５３】
本図は、コカイン水溶液に炭酸カリウムを少量加えてアルカリ性とし、加熱することにより、簡易にヘッドスペース分析が可能であることを示した結果である。
【０１５４】
また、コカイン水溶液ではなく、コカインの粉末を炭酸カリウム水溶液中に溶解し、分析することも可能であった。
【０１５５】
この場合、炭酸カリウム水溶液の最終濃度は３０〜８０％が望ましい。
【０１５６】
また、加熱する場合は、８０℃で十分な検出が可能であったが、６０〜１６０℃の範囲、もしくは指定の温度に徐々に昇温させるなどの手法を用いてもよい。
【実施例６】
【０１５７】
図１２は、あへん試料を分析した結果である。横軸にｍ／ｚをとり、縦軸に信号強度をとっている。
【０１５８】
本図は、あへん試料１０ｍｇを試料容器に量り取り、８０％炭酸カリウム水溶液２００μＬを添加し、密栓後、１５０℃にて５分間加熱後、ヘッドスペース分析を行った結果である。
【０１５９】
本図から、あへんに特有のメコニン、コデイン及びテバインを検出し、あへんの検知が可能であることが示された。
【０１６０】
上記のうち、メコニンは、あへん特有の成分である。
【０１６１】
また、コデイン及びテバインは、アヘンアルカロイドの一種であり、単一の物質でも取締り対象の規制物質（麻薬）に指定されている。
【０１６２】
従来、あへんの検知においては、アヘンアルカロイドと呼ばれる麻薬成分を対象に分析が行われてきた。
【０１６３】
ここで、アヘンアルカロイドとは、モルヒネやコデインなどの違法薬物成分を示す（非特許文献４）。
【０１６４】
これに対し、本実施例において説明する薬物検知装置の目的は、迅速な薬物の検知であり、あへんを証明する物質が得られればよい。
【０１６５】
本実施例においては、あへんに特有のメコニン、コデイン及びテバインを検出し、ＣＩＤ分析後のスペクトルパターンから、分析した物質を特定し、あへんの検知が可能であることが示された。
【０１６６】
したがって、呈色反応のための抽出・精製操作や、ＧＣ／ＭＳ分析のための誘導体化反応などの煩雑な操作が不要であり、簡易で迅速な分析が可能となった。
【０１６７】
実施例３〜６に示す通り、尿中の覚せい剤および麻薬、並びに固体試料（粉末、結晶及び錠剤）について簡易で迅速な分析が可能となった。
【０１６８】
さらにいえば、炭酸カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を用いれば、全ての分析試料について、試料容器内で混合し、加熱する共通の手法により、分析、検知及び判定を行うことが可能となった。
【０１６９】
実施例３〜６においては、アルカリ性水溶液の溶質として炭酸カリウムを用いたが、これ以外の溶質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。アルカリ性水溶液のｐＨは１１以上が望ましい。アルカリ性水溶液の溶質の濃度は、３０〜８０％が望ましく、３０〜６０％が更に望ましい。
【０１７０】
図１３は、固体試料を溶解あるいは気化を促進するための構成を有する試料容器を示したものである。
【０１７１】
本図においては、バイアル瓶２には、固体試料１３０１を溶解するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管１３０２が設けてある。また、バイアル瓶２の内部には、磁力によって回転するスターラ１３０３（マグネチックスターラ）を設けてある。
【０１７２】
固体試料１３０１を溶解する場合、バイアル瓶２に固体試料１３０１を封入し、液注入管１３０２からアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入し、スターラ１３０３を回転させることによりバイアル瓶２の内部の液を撹拌し、固体試料１３０１を溶解する。液の撹拌は、加熱ヒーター３によって液を加熱しながら行うこともできる。
【０１７３】
以下、本発明の効果について更に説明する。
【０１７４】
本発明によれば、物質の質量数と、ＭＳ／ＭＳ分析によるスペクトルパターンとから、測定した成分そのものを判定可能であるため、判定を確実にすることができる。
【０１７５】
また、尿試料の場合は、予め試料容器に少量の炭酸カリウムを量りとっておき、尿試料を加えるだけで尿中覚せい剤の分析が可能であり、加熱することで更なる検出感度の向上が望める。
【０１７６】
また、覚せい剤や麻薬の固体試料（粉末、結晶、錠剤など）の場合も、煩雑な抽出・精製の操作がなく、炭酸カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を添加し、試料容器内で混合する方法で検出が可能である。すなわち、尿中に溶け込んだ違法薬物、及び紛末、錠剤などの固体状の違法薬物を簡易に、かつ、迅速に分析することができる。
【０１７７】
また、大麻については、呈色反応のための３種類の試薬を必要としない。コカインについても、呈色反応のための３種類の試薬を必要としない。あへんについても、呈色反応のための試薬を必要とせず、アヘンアルカロイド類の抽出・精製の操作がなく、誘導体化などのステップなしに検出が可能となる。
【０１７８】
さらに、大麻、コカイン及びあへんの３種類の試料について調製方法が同じである。
【符号の説明】
【０１７９】
１：尿試料、２：バイアル瓶、３：加熱ヒーター、４：ガスボンベ、５：試料ガス導入配管、６：イオン化部、７：放電用ガス導入配管、８：質量分析部、９：針電極、１０：引出電極、１１：コロナ放電領域、１２：イオン−分子反応領域、１３：イオン取込細孔、１５：液体吸着部、１０１：ヘッドスペース、１０２：下流端部、１０３：上流端部、１０４：ガス導入配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化部と、質量分析部と、試料を入れるための試料容器と、前記試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、前記試料容器には、気相である空間部を設けるとともに、前記試料容器に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管と前記空間部の試料ガスを前記イオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続してあり、前記イオン化部は、前記試料ガスのイオンを生成し、前記質量分析部は、前記イオンの質量分析を行うことを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記同伴ガス導入配管の下流端部は、前記試料を含む液体の中に入るように配置されていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記同伴ガス導入配管の下流端部は、前記空間部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記試料ガス導入配管の上流端部は、前記空間部に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記試料の温度を経時的に変化させるために前記試料加熱部の発熱量を制御する温度制御部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記温度制御部は、前記試料の温度を段階的に上昇させることを特徴とする請求項５記載の質量分析装置。
【請求項７】
前記試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部であることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記液体試料は、尿を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記試料は固体であり、前記試料を溶解あるいは気化を促進するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項１０】
試料容器に試料を入れ、前記試料容器の内部に同伴ガスを導入し、前記試料に含まれる複数種類の成分を気化し、前記成分と前記同伴ガスとを混合して試料ガスとし、前記試料ガスの質量分析を行うことを特徴とする質量分析方法。
【請求項１１】
前記試料ガスのイオンを生成し、質量分析を行うことを特徴とする請求項１０記載の質量分析方法。
【請求項１２】
前記試料の温度を一定にして前記成分を気化することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の質量分析方法。
【請求項１３】
前記試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１４】
前記試料容器を加熱し、前記試料の温度を経時的に変化させて前記成分を気化することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１５】
前記試料の温度を段階的に上昇させて前記成分を気化することを特徴とする請求項１４記載の質量分析方法。
【請求項１６】
前記液体試料は、尿を含み、前記液体試料に含まれる薬物及び前記薬物の代謝物を測定対象とすることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１７】
前記液体試料にアルカリ性試薬を添加することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１８】
前記液体試料に蒸留水を添加して希釈することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１９】
前記液体試料は、固体試料にアルカリ性水溶液又は蒸留水を添加して調製することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項２０】
前記試料を含む液体を６０〜１６０℃に加熱し、前記液体から発生した気体を前記質量分析部に送ることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１】
イオン化部と、質量分析部と、試料を入れるための試料容器と、前記試料容器を加熱するための試料加熱部とを含み、前記試料容器には、気相である空間部を設けるとともに、前記試料容器に同伴ガスを導入するための同伴ガス導入配管と前記空間部の試料ガスを前記イオン化部に送るための試料ガス導入配管とが接続してあり、前記イオン化部は、前記試料ガスのイオンを生成し、前記質量分析部は、前記イオンの質量分析を行うことを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記同伴ガス導入配管の下流端部は、前記試料を含む液体の中に入るように配置されていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記同伴ガス導入配管の下流端部は、前記空間部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記試料ガス導入配管の上流端部は、前記空間部に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記試料の温度を経時的に変化させるために前記試料加熱部の発熱量を制御する温度制御部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記温度制御部は、前記試料の温度を段階的に上昇させることを特徴とする請求項５記載の質量分析装置。
【請求項７】
前記試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部であることを特徴とする請求項１記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記液体試料は、尿を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記試料は固体であり、前記試料を溶解あるいは気化を促進するためのアルカリ性水溶液又は蒸留水を注入するための液注入管を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の質量分析装置。
【請求項１０】
試料容器に試料を入れ、前記試料容器の内部に同伴ガスを導入し、前記試料に含まれる複数種類の成分を気化し、前記成分と前記同伴ガスとを混合して試料ガスとし、前記試料ガスの質量分析を行うことを特徴とする質量分析方法。
【請求項１１】
前記試料ガスのイオンを生成し、質量分析を行うことを特徴とする請求項１０記載の質量分析方法。
【請求項１２】
前記試料の温度を一定にして前記成分を気化することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の質量分析方法。
【請求項１３】
前記試料容器は、液体試料を吸着させるための液体吸着部であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１４】
前記試料容器を加熱し、前記試料の温度を経時的に変化させて前記成分を気化することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１５】
前記試料の温度を段階的に上昇させて前記成分を気化することを特徴とする請求項１４記載の質量分析方法。
【請求項１６】
前記液体試料は、尿を含み、前記液体試料に含まれる薬物及び前記薬物の代謝物を測定対象とすることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１７】
前記液体試料にアルカリ性試薬を添加することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１８】
前記液体試料に蒸留水を添加して希釈することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項１９】
前記液体試料は、固体試料にアルカリ性水溶液又は蒸留水を添加して調製することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【請求項２０】
前記試料を含む液体を６０〜１６０℃に加熱し、前記液体から発生した気体を前記質量分析部に送ることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の質量分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６９５１６（Ｐ２０１２−６９５１６Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２０７４（Ｐ２０１１−１８２０７４）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（５９２０８３９１５）警察庁科学警察研究所長 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（５９２０８３９１５）警察庁科学警察研究所長 (23)
【Ｆターム（参考）】
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