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スタートレックのトリコーダーが実現?

mhattaによる 2007年03月09日 6時00分の掲載
これなんだ部門より。
スタートレック サイエンス モバイル

Anonymous Coward 曰く、

スタートレックに出てくる携帯用小型探知装置のトリコーダー。 このトリコーダーに似た機能を持つ携帯機器が開発されたらしい。 この正体は、米Purdue大学の研究者が開発した脱離エレクトロスプレー・イオン化ソースを搭載した質量分析器で、 重量は約9kg。 この分析器では、イオン化した水蒸気のスプレーがスキャンした物体に含まれている物質も捕捉し、質量分析器の イオン・トラップへ試料を運ぶ。そして、コンピュータが化合物に含まれる元素の質量を測定し、装置のデータベースに 保存してあるパターンと照合する。このすべての処理は1秒以内に完了するとのことだ。 9kgで携帯というのはナニな気がするが、物質の化学組成が簡単に分かるガジェットというのはかなり楽しそうだ。

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  • いわゆる質量分析装置（Mass spectrometer: MS，マス）の一種です．
    MSは通常試料の導入部，分析部，検出部からなっており，導入部で何とか帯電分子を作って，
    分析部で特定の質量のみ取り出し，検出部で検出されるシグナルの強度からその質量の分子が
    どのぐらいいるのかを測定します．

    導入部は，例えば一番簡単なものは真空中でサンプルにレーザーをぶち当てて気化した分子の
    うち帯電しているもののみを電圧で加速(レーザー蒸発．ただし分子がバラバラになったものも
    混ざってくる)とか，真空中でサンプルに電子線をあてて直接イオン化とか，マトリクスに
    混ぜてレーザーを照射・マトリクスがエネルギーを吸収して蒸発する際に一緒に分子も飛ぶ
    （MALDI：2002年のノーベル化学賞．マイルドに飛ばせるので分子の分解が少ない）とかが
    あります．今回のもので用いられているDESIはエレクトロスプレー(ESI)の一種で，物体表面に
    帯電した溶液を噴霧，物体上の微量の分子が溶け込んだ溶媒がクーロン反発で細かくなりながら
    飛び出してくるものを真空の分析部に導入します．エレクトロスプレー系は非常にマイルドに
    飛ばせるので，MALDI同様壊れやすいサンプル(生体分子など)の同定に向いています．また
    サンプル導入部が大気圧なので，真空に持ち込みにくいサンプル内の分子も測定できます．
    #単なるESIは，サンプルの溶けた溶媒を細いノズルに導入し高電圧をかけるとクーロン反発で
    #ノズルの先から微細飛沫となって飛んで行くものを導入します．

    以下，今回の例で何が使われているのか書かれていませんが一般的なMSの話として．

    分析部は飛んできたイオンを質量によって分離します．たとえば加速電圧を一定にして長距離を
    飛ばすと，質量/電荷(m/z)が小さな分子ほど早く加速されるので，到達時間によって質量が
    分析できます(Time-of-Flight型: TOF-MS)．他にも上下を磁石で挟んでそこに加速した
    イオンを飛ばすとローレンツ力で曲がるのを利用し，加速電圧もしくは印加磁場を変えながら
    イオンを飛ばすことで特定のm/zの分子のみが検出器に到達するようにしたり，4重極電極
    (Quadrapole:ちょっと説明しにくいんで検索してください)を使って特定のm/zのイオン以外を
    はじき出す方法(QMS．8重極を用いるものもあるが実はそれほど変わらない)，イオントラップと
    呼ばれる電場でイオンを閉じ込める部位を作ってそこに蓄積したのち，特定のm/zのみはじき出す
    手法(QMSと似た手法です)などがあります．

    検出部は，一番単純には光電子倍増管と同じようなものを使います．十分加速した分子をぶつけて，
    出てくる電子を加速->衝突を繰り返すことで増幅，最終的に電流としてモニタします．

    MSで直接わかるのは分子（もしくはそのフラグメント）の分子量だけです．
    #ただある程度軽いものなら，結構細かく分離します．たとえば12C1H2と14Nは前者が
    #m=14.016で後者がm=14.003なので分解能の高い場合には分離可能です．
    さらにはこれが同位体の存在により同じ分子でもいくつにもスプリットし，大きな分子ではところ
    どころ結合が切れた娘イオンやら他価イオンやらがかぶってきます．これが数々の分子を含む溶液
    ではその溶液中の飛んで行く全物質について重なってくるので，混合溶液だと大変なことになります．
    ですので，今回のような特定のいくつかの物質の有無を検出したいという場合には，あらかじめ
    ターゲットとする分子（爆発物とか，麻薬とか，特定の疾患で出てくる物質とか？）のスペクトルを
    用意しておいて，パターンマッチ的に探すという感じの分析になるかと思います．
    原理的には未知物質の（ある程度の）同定も可能ですが，そこまで手間暇をかけるんならポータブルで
    ある必要がありませんし，分解能も高い装置（つまりデカイ）がほしいところですから．

  • 初期型だもの (スコア:3, すばらしい洞察)

    oyajismel (32045) : 2007年03月09日 7時12分 (#1122991) 日記
    たぶん、TOSの初期に出てくる肩掛け型の医療トリコーダーを意識したんですよｗ。＞9kgで携帯 #実際携帯電話も初期の肩掛け型はかなりの重量じゃ有りませんでしたっけ？

  • 教育効果が期待できる? (スコア:2, すばらしい洞察)

    koshian (6999) : 2007年03月09日 7時34分 (#1122999) ホームページ 日記
    昨今身の回りのものが複雑化して、子供たちが分解して中身を調べるような余地が無い、というような見解がblogなどで示されることがあります。
    こういう機械を日常的に持ち歩いてると、簡単にどれが何でできてるのか調べられて、そこから原理への興味を持ってくれそうな気がして期待してしまいます。

    というかおもしろそうなのでぜひ俺が欲しいのですが。

  • 空目 (スコア:1, おもしろおかしい)

    Anonymous Coward : 2007年03月09日 9時51分 (#1123052)
    栗コーダーが今度はスタートレックをやったのかと。

    # ぽーぺー♪

  • トリコーダーというのですか (スコア:1, 興味深い)

    Anonymous Coward : 2007年03月09日 13時21分 (#1123165)
    原語の英語版でしか観たことがないので、ずっとトライコーダーだと思っていたのですが、日本語の吹き替えではトリコーダーと言っているのですか。

    シェイクスピアの原語もクリンゴン語だとずっと思ってました。

    # To be or not to be
  • つま先にスチールのガードが入っているブーツを買わなければならないのです。
    --
    gWaeiという俺のGPL和英辞書プログラム [sourceforge.net]を試して下さい

  • 原文では Portable (スコア:1)

    seeds (20964) : 2007年03月09日 22時45分 (#1123529)
    日本語の記事の方では「携帯」となっていますが、原文では「portable」ですね。
    携帯と訳すと、日本の携帯電話のニュアンスがどうしても強くなってしまう気がしますね。 （間違いではないですけれど）
    9Kgなので「持ち運びの出来る」くらいの方が良い感じがしますよね。

    ## 「たしかに移動は出来るけど……」と云われた、Macintosh Portableを持っているのでID（笑）
    --
    /* Seeds */
  • 空間の歪みを検出できるものですかね。
    残留放射能とか
    大気の組成は他の星に行く予定がないので保留

    秋葉原で役に立ちますよきっと。地下にあるお店に行くときは特に。(さすがに放射能はないと思うけど)

  • 現実歪曲空間 [wikipedia.org]を検出出来れば影響を受けないようになるのでしょうか？
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