パルスパワー技術による化学発光方式一酸化窒素計測器のミニチュア化

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研究目的一酸化窒素(NO)は近年、肺高血圧症や低酸素血症の治療薬および喘息の発作指標として用いられるようになっている。しかし、既存の計測器はその寸法および重量、消費電力の面においてポータブルでは扱えないのが現状である。本研究では化学発光方式のNO計測に対する信頼性並びに乾式の簡便な取り扱いを踏襲した、ポータブル化学発光方式一酸化窒素計測装置の実用化を目指し、NO計測にて使用する光電子増倍管(PMT)の特性調査とオゾン発生のためのパルス電源の構築を行った。研究方法一酸化窒素とオゾンの化学発光を、発光波長領域にある赤外発光ダイオードで模擬し、PMT(浜松ホトニクス社製)の特性を調査した。測定容器内を遮光し、赤外発光ダイオードを一定の出力で発光させ、パルス電圧駆動時のPMTの出力を測定した。次にオゾン発生のための高電圧パルス電源の設計・製作を行った。研究成果電圧出力型と電流出力型PMTを比較すると、波形の安定している電流出力型PMTの使用が最良との結果を得た。PMTのパルス駆動特性においてパルス幅150msにて行った結果、電圧印加直後およそ25msの遅れ時間を経て、突入電流の影響によりスパイク電圧が発生した後、発光強度・制御電圧に応じた電圧に安定する。パルス駆動にて使用するには、遅れ時間、突入電流の影響を考慮する必要がある。オゾン発生のための高電圧パルス電源には、本システムのミニチュア化に向け、半導体を使用したマルクス発生器を採用する。マルクス発生器に適した半導体スイッチ(BJT:Bipolar Junction Transistor)をスイッチング特性試験により選定した。充電電圧150V、充電キャパシタ段数14段で構築し、電圧2kVのパルス電源を設計・製作した。この製作したマルクス発生器を沿面放電電極にてオゾンが発生したのを確認した。NO計測器の小型化に有効であることがわかった。