1: 2016/07/15(金) 21:25:20.31 ID:CAP_USER
【プレスリリース】名刺でもできる画期的な質量分析法の開発に成功 - 日本の研究.com
https://research-er.jp/articles/view/48324
https://research-er.jp/img/article/20160714/20160714184058.png


概要

1.国立研究開発法人物質・材料研究機構若手国際研究センター(ICYS)の柴弘太ICYS-MANA研究員と、国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)ナノメカニカルセンサグループの吉川元起グループリーダーは、従来法とは全く異なる質量分析法の開発に成功しました。これは、紙切れの端を手で持ち、そこに一定流量の気体を吹き当てたときに生じる変形量(たわみ)が、気体の分子量によって変わることを利用したもので、気体の分子量を大気中でリアルタイムに測定することが可能になります。一見当たり前にも思えるこの原理は、これまで全く報告されておらず、従来よりも極めて小型で安価な質量分析装置を実現する画期的な発見と考えられます。

2.質量分析とは、物質の分子量を調べる手法で、田中耕一博士のノーベル賞受賞でも話題となりました。従来、気体の分子量を測定するためには、まず真空中で、気体分子に電子を衝突させるなどして分子をイオン化し、そこに電場や磁場をかけて、分子量に応じて飛ぶ方向が変わることを利用して気体分子量の測定を行います。この基本原理は、最初の質量分析器が20世紀初頭に開発されて以来、田中博士の研究を含め現在に至るまで本質的に変わっていません。これを利用すると、気体の分子量を精密に測定することが可能ですが、原理的に「真空」や「イオン化」が必要であるため、装置の小型化が困難でした。

3.今回、研究グループは、従来の質量分析器とは全く異なる原理を発見し、この原理に基づいて、真空やイオン化を用いることなく、簡便に大気中でリアルタイムに気体分子量が測定できる新たな質量分析法を開発しました。その原理とは、気体分子が片方を固定された構造物に当たるとき、気体分子の重さに応じて構造物のたわみ方が異なるというものです。実際に、シリコン製のマイクロカンチレバー1)や紙製の名刺を用いて、そこに気体を吹き当てたときに生じる変形量(たわみ)が、気体の分子量によって異なることを実験的に確認しました。下図では、手で持った名刺に対して気体を当てるだけで、そのたわみから分子量が決定できることを示しています。このたわみと気体分子量との関係について、流体力学・熱力学・構造力学を融合することで定式化に成功し、理論的にもこの原理が正しいことを証明しました。これを元に、本手法を「流体熱力学質量分析(Aero-Thermo-Dynamic Mass Analysis, AMA)」と命名しました。

4.今後、この成果に基づいて、携帯可能な小型質量分析デバイスを作製し、健康管理、環境モニタリング、防災など一般社会への応用のほか、ガスクロマトグラフィー2)との融合や、工場でのプロセス管理など、産業界への展開も推進していきます。

5.本研究は、科学研究費補助金若手研究(A)(課題番号:23685017)、公益財団法人東電記念財団研究助成(基礎研究、No. 13-005)の研究の一環として行われました。6.本研究成果は、Scientific Reports誌オンライン版に2016年7月14日(現地時間)に掲載されます。

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引用元: 【分析技術】名刺でもできる画期的な質量分析法の開発に成功 [無断転載禁止]©2ch.net

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3: 2016/07/15(金) 21:35:51.93 ID:GBp6QA8j
うむ。で、まず気体をどうやって個別に分離するんだね?

19: 2016/07/16(土) 00:44:50.13 ID:GCGZ4lun
>>3
ガスクロ使うって書いてあるじゃん

4: 2016/07/15(金) 21:36:35.82 ID:GBp6QA8j
一休さんの屏風の中の虎みたいな話なの?

5: 2016/07/15(金) 21:38:10.56 ID:QA9Q4LX5
気体の種類や、流れの速さも正確に測定できればGPSいらない?

軍事転用されたら妨害効かない誘導兵器が誕生する罠。

6: 2016/07/15(金) 21:40:03.99 ID:f83vT6yk
結局、真空にして1種類の分子ガスのみが存在するようにしないと、
何を見てるのかわからなくなりそうだなw

8: 2016/07/15(金) 22:12:46.26 ID:aJ6Bt8ml
ノーベル賞ものじゃないか

9: 2016/07/15(金) 23:00:30.00 ID:S/aI6cA/
同時に衝突するなんかありえない
なら分子一個ずつ測定できるな

10: 2016/07/15(金) 23:04:04.83 ID:rgkDQ0Uw
これは気体できるね

11: 2016/07/15(金) 23:11:26.19 ID:UrqE9olD
>>10
(´・ω・`)、、、

なかなか面白い方法だなぁ
にしても簡単に純度の高い気体にできるモノじゃないと意味なさそうね

34: 2016/07/16(土) 05:13:13.19 ID:moMSKc3K
>>10
まったくでガス!

12: 2016/07/15(金) 23:15:29.48 ID:d4ODgOdG
一定流量って簡単に出来るん?
電子だって定電流源は簡単ではないだろ。

14: 2016/07/15(金) 23:28:51.52 ID:yccckiKI
一見あたりまえのこと…って自分で書いてるけどしっかり定式化したのがえらいねぇ

で…ガス流量計の原理ってなに?
あの球が浮くやつ

15: 2016/07/16(土) 00:26:46.57 ID:pGZuF097
眼圧測定器と一緒だね。
めん玉の表面に圧縮空気を吹き付けて眼球表面のひずみで眼圧を調べる。

16: 2016/07/16(土) 00:34:18.56 ID:rsnL7YMs
研究センターの名称から推測をど派手に広げると
極小ナノサイズの棒にあたった1分子の歪を電気的なパルスとして捕らえ
その度数分布から既存の分子を消去していって
最後に残ったピークの分子量が求めるものだと判断するのかな。

17: 2016/07/16(土) 00:41:23.56 ID:GCGZ4lun
AFMで培われたカンチレバー技術が役立つのかな

21: 2016/07/16(土) 00:49:37.49 ID:MhvqYkGa
すげーーーーーーー

お手軽質量分析機器ができるのかw

10万円くらいなるかな。

22: 2016/07/16(土) 00:56:45.17 ID:MhvqYkGa
混合物(A、B、C)
これを
ガスクロで A とBとCにわけて
それぞれの、たわみ量を測定すれば(たわみの時間もわかれば定量も可能?)
わかるってわけか・・・

38: 2016/07/16(土) 10:55:53.56 ID:e1SuD7ta
>>22
そんな手間かけるよりさっさとイオン化して質量分析したほうが楽だって

50: 2016/07/17(日) 17:21:29.01 ID:Sgs+eADC
>>38
どこでも計測できるのが味噌なんだろ 

23: 2016/07/16(土) 00:57:26.39 ID:jS8hhunF
計測器は定期的に校正するもんだけどどうやるのやら

24: 2016/07/16(土) 00:58:41.73 ID:MhvqYkGa
標準混合物 で校正すればいいんじゃね?

27: 2016/07/16(土) 01:05:51.36 ID:jS8hhunF
>>24
計算式にふいんき(大気圧や気温)や
センサーの温度、湿度、気圧特性なんかがはいっているとめんどくさそう
被測定物の気流速度の校正も必要なような

25: 2016/07/16(土) 00:59:29.69 ID:jS8hhunF
酸素ボンベにちゃんと酸素が、空気ボンベにちゃんと空気が入っているか
みたいな日常の簡便な監視装置としてはとても有用かもしれない

26: 2016/07/16(土) 01:00:13.33 ID:D7LOnCPK
今出した屁が臭いかどうか名刺でわかるのか

28: 2016/07/16(土) 01:07:55.19 ID:jS8hhunF
>>26
そうだね
ただし既知の気体の混合物であるという制限が付くけど

36: 2016/07/16(土) 08:08:37.62 ID:+XPSyC1c
営業担当が名刺出して
おもむろに、分析するのですね
お疲れ様です・・

45: 2016/07/16(土) 14:38:07.20 ID:jyNrRBVd
仮に、ナノ・スケールの「名刺」を使うとしても、どこの位置に当たるかとか、当たる角度とかでも
端子の歪みは変わってきそうだし、物質の密度が高いとブラウン運動の影響とかもあるだろうから
真空で電界中を分子が飛んで行くようにはできんよね

46: 2016/07/17(日) 00:11:29.89 ID:ax1ncpeH
>>45
そういう細かいことを気にしなくて良いように
現実の名刺サイズのをつかって被測定気体を大量に空気中に放出して測定するのが
この研究の良いところ

13: 2016/07/15(金) 23:17:28.19 ID:+p5b8bcz
すごいな目に見えるレベルの差が出るのか
良い発想だ