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論文

高感度ガス分析装置の真空リーク対策

平塚 一; 秦野 歳久; 阿部 哲也

平成23年度機器・分析技術研究会報告, p.64 - 65, 2011/09

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

四重極形質量分析計を使った微量ガスの分析技術の開発を進め、高感度ガス分析装置(ブレスマス)を実用化した。ブレスマスは、大気圧のガス成分を短時間に計ることを可能としたガス分析装置であり、工業,農業,醸造,医療,畜産及び漁業などのさまざまな分野での活用が期待できる発展性を備えたガス分析装置である。これまでに多くの分野のガス測定・分析を行い、有用なデータを得てきたが、一方では計測結果に悪影響を与える複数の真空漏れ(真空リーク)も経験し、その都度、対策を行ってきた。高温状態で、繰り返し測定を行うブレスマスは、真空の質(測定動作時のバックグランドガス圧力及び成分組成)に変化のないことが必須条件である。真空リーク探しは、ヘリウムガスによる吹きかけ法やフード法によって行った。主な真空リーク箇所は、配管などの溶接部、フランジシール部のキズ、シール面の荒れ、ハーメチックシール部などである。対策として、シール面の精密仕上げ、継手の切断、突合溶接部の最適構造化及び溶接専用バルブを使用したことや面仕上げや切断にあたっては油脂を使用しない切断・仕上方法を用いることで良好な真空性能を得ることができた。

論文

迅速・高感度測定をめざしたガス分析装置の開発と質量スペクトルの整形

秦野 歳久; 平塚 一; 阿部 哲也

Journal of the Vacuum Society of Japan, 54(9), p.474 - 477, 2011/09

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

高精度なガス分析を行うとき、圧力や温度などの測定環境を一定常状態にしなければならない技術課題を要することがある。真空排気装置では圧力-排気曲線が排気時定数によって一義的に決定されるということに着目し、排気過程で得られる測定質量スペクトルを圧力一定の場合に対応するように整形することが可能である。本研究はその整形質量スペクトルを分析用質量スペクトルとして用いることの可否について検討評価した。測定は、試料ガスを1回だけ間欠注入して質量分析計で測定する。そのときの試料ガス圧が指数関数に則って低下するため、測定質量スペクトルは数学的処理により初期の試料ガス圧で一定にした場合に相当するように整形することができる。窒素,酸素,アルゴン,二酸化炭素を測定した場合の整形質量スペクトルとアメリカ国立標準技術研究所(NIST)の質量スペクトルのデータベースとの比較を行い、整形質量スペクトルがガス分析用質量スペクトルとして十分使用できることを確認した。

論文

QMSを用いた呼気ガス及び皮膚排泄ガス分析技術の開発

平塚 一; 阿部 哲也; 根本 正博; 長谷川 浩一; 新井 貴; 秦野 歳久

平成18年度機器・分析技術研究会報告, p.163 - 166, 2006/09

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

QMS(四重極質量分析計)によるガス分析技術をヒトが吐き出す呼気分析に応用し、ヒトの健康状態を知る技術の開発を進めている。ヒトの皮膚から排泄されるガスを特殊なガス捕集袋に採取し、ガス組成を測定する方法を新たに考案した。これまでに、呼気ガス及び皮膚排泄ガスの二酸化炭素,酸素及びアルコール成分等の含有割合の計測に成功しており、本技術によって、ヒトの健康状態をその場で把握できるものと期待される。

口頭

四重極形質量分析計を用いた呼気ガス測定技術の開発

平塚 一; 秦野 歳久; 長谷川 浩一; 阿部 哲也

no journal, , 

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

大気圧ガスの成分と組成を短時間で測定できることは新たな技術開発シーズを提供する。例えば、呼気分析による医療診断,環境ガスや農水産物の高度安全管理などさまざまな分野への摘要が期待される。質量分析計は試料ガスを高真空のもとでイオン化し、これを電磁的に分離して検出する装置である。大気圧ガスを高感度高精度で測定するには高真空を短時間で作り出し、さらに繰り返しガスを注入しても安定な高真空維持が必要である。通常の質量分析計では、ターボ分子ポンプを備えても分析には多量の試料ガスが必要となり、微量ガスの測定ができない欠点がある。開発したガス測定装置は質量分析計本体に加え、差動排気装置,ガス微調整機構を付加し、微量ガスの測定を可能とした。装置構成は、四重極形質量分析計,真空排気ポンプ,電離真空計等からなる。配管類は残留ガスを低減するため常時加熱維持する。0.1ml程度のガスを使用した1パルスの場合、ガス導入後、5$$times$$10$$^{-2}$$Paまで上昇し、1分後1$$times$$10$$^{-5}$$Pa以下の高真空を維持する。ガス測定装置ではアルゴンガスを0.1ppm以下で測定できた。呼気分析は一度サンプルバッグに呼気を捕集し、注射器により呼気ガスを吸引して装置に導入する。結果はアルゴン基準として規格化する。一例として、前夜飲酒したヒトのジョギング前後の結果を比較すると、体外への排出酸素量が少なく、二酸化炭素量が多いことが明らかとなり、アルコール成分も検出された。本報告では装置や結果など呼気ガス測定技術の開発について報告する。

口頭

QMSガス測定装置による菩提もと酒の日本酒成分分析技術の開発

平塚 一; 長谷川 浩一; 秦野 歳久; 阿部 哲也; 竹中 信吾; 住原 則也*

no journal, , 

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

日本酒のルーツとされる菩提もと清酒造りが行われている。この醸造法は生米を使用することを特徴とするが、その成分ガスをヒトの味覚以外に評価する方法がなかった。そこで、四重極形質量分析計(QMS)を用いたガス測定装置に、菩提もと清酒の成分ガス(酸臭などの香気成分や有機酸成分ガス等)を導入し、各質量電界比ごとのシグナル強度を測定した。その結果、水分,二酸化炭素,イソミルアルコール,カプリル酸エチル,酢酸イソアミル,コハク酸,リンゴ酸,カプロン酸エチルなど特徴ある成分ガス量を半定量的に測定することができた。

口頭

QMSガス分析装置による各種ガス分析技術の開発

平塚 一; 秦野 歳久; 長谷川 浩一; 阿部 哲也

no journal, , 

特願 H16-234010   開放特許情報データベース   公報

応用真空工学技術に基づいて開発されたQMS(Quadrupole Mass Spectrometer;四重極形質量分析計)ガス分析装置は、先端的基礎科学研究や産業界への活用が期待されている。本装置を用いて、ヒトの呼気や皮膚排泄ガスを測定・分析して健康状態を知る手法,室町時代の復元古代清酒の香り成分から古代日本酒の特徴等を知る手法などへ応用できる微量成分ガスの高感度大気圧測定・解析技術の開発を行った。その結果、呼気や皮膚排泄ガスの測定・分析では酸素,二酸化炭素などのほか、アルコール成分量も明確に検知でき、ヒトの日常生活の相違をガス成分で知ることができた。また、復元古代清酒の香り成分ガスの測定・分析では苦味,甘味,旨味,酸味などの成分のほか、有機酸類が測定できた。このように種々のガス成分を定量的に比較できるガス捕集方法,ガス測定・解析技術の開発ができた。

特許

高感度ガス分析装置

廣木 成治; 秦野 歳久; 丹澤 貞光; 阿部 哲也

not registered

特願 H16-234010  公開特許公報  特許公報

【課題】大気等に含まれる微量ガスを定量するガス分析装置において,対象ガスの検出感度と測定精度を高めること。 【解決手段】大気等に含まれる微量ガスを繰返し高感度で定量することができるガス分析装置であって,被測定ガスをパルス的に流すためのガス流路と,真空排気装置付四極子型質量分析計と,前記ガス流路の中間から被測定ガスの一部を前記四極子型質量分析計のイオン源に流入させるためのオリフィスとから構成し,被測定ガスの流れのパルス形状を繰返し再現できるようにするとともに,水蒸気等の吸着性ガスが前記四極子型質量分析計の管壁や電極に吸着するのを防いで,対象ガスの検出感度と測定精度を大幅に改善した装置を提供する。

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