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テーパードエレメント振動微量天秤( TEOM ) は、質量濃度を測定することでエアロゾル粒子をリアルタイムで検出するために使用される機器です。この機器は、エアロゾル粒子がガラス管に付着して慣性が増すと振動周波数が変化する小さな振動ガラス管を使用します。TEOM ベースの機器は、環境空気質の監視用に米国環境保護庁によって承認されており、また、いくつかの呼吸器疾患を予防するために炭鉱労働者の石炭粉塵曝露を監視するために米国鉱山安全衛生局によって承認されています。
手術
TEOM は中空のガラス管を微量天秤として使用します。入ってきた粒子は管の先端にあるフィルターに堆積し、追加された質量によって振動周波数が変化し、電子的に検出されます。要素は定期的に循環して、固有周波数に戻ります。デバイスの入口は、必要なサイズ範囲の粒子のみを進入させます。TEOM デバイスは連続的に動作し、大容量空気サンプラーほど頻繁にフィルターを交換する必要はありません。[1]
機械的なノイズや急激な温度変動は、TEOM装置の動作を妨げる可能性があります。[2]さらに、水滴は粒子の塊と区別できないため、装置は入ってくる空気の温度を調整して水滴を蒸発させるか、[3]乾燥機や湿度センサーを組み込んで測定値を調整する必要があります。[4]理想的な条件下では、TEOMは標準参照法と同等の精度ですが、その感度は都市部の環境モニタリングに使用するには複雑です。[2]
フィルターダイナミック測定システム（FDMS）は、質量の揮発性成分を調整するために使用できます。TEOMは、使用される温度と湿度の条件により、半揮発性粒子に対する感度が低くなります。FDMSを備えたTEOM機器は、ベースサイクルとリファレンスサイクルを交互に実行します。リファレンスサイクルでは、清浄な空気が通過するときにフィルターの質量損失を測定し、ベースサイクル中の質量損失を推定できます。[4] [5]空調システムがTEOM機器と同じ期間にサイクルしないようにすることが重要です。エイリアシングが発生する可能性があるためです。[4]
アプリケーション
TEOMを使用する機器は、米国環境保護庁によって、粗粒子状物質と微細粒子状物質（PM 10、PM 2.5、PMc）の両方の環境空気質モニタリングのための連邦同等法として指定されています。 [2] TEOM機器は、ベータ減衰法や水晶振動子微量天秤（QCM）法よりも高速であり、それらの問題を回避します。[6]
TEOM は、炭鉱の石炭粉塵を計測する連続個人用粉塵モニター (CPDM) の基礎であり、炭鉱の粉塵への曝露から労働者を保護し、黒色肺疾患や進行性大規模線維症を引き起こします。CPDM が導入される前は、フィルターに集められた粉塵粒子を研究室で分析する必要があり、結果が出るまでに数週間の遅れが生じていました。継続的なモニタリングにより、粉塵レベルが曝露限度を超えた場合、鉱山労働者は別の場所に移動したり、活動を変更したりするなどの是正措置を講じることができます。ある研究では、これにより粉塵曝露限度を超えるサンプルが 90% 減少しました。[7] [8] 2016 年 2 月、米国鉱山安全衛生局(MSHA) は、地下炭鉱の作業区域と塵肺症の発症の証拠がある労働者に対して CPDM の使用を義務付けました。[9] 2017 年現在、MSHA によって承認された唯一の CPDM 機器は TEOM を使用しています。[10] [11]
2013年時点では、TEOMはカットオフ粒子サイズが10、2.5、1μmであることと、機器の物理的サイズのため、職場でのナノマテリアルのモニタリングには適していないと考えられていました。 [12]
歴史
TEOMはニューヨーク州アルバニーのRupprecht and Patashnick Co., Inc.が開発した独自の技術で、同社の後継会社（2005年現在）はThermo Fisher Scientificです。[7]「TEOM」は登録商標です。[2]もともとは固定場所の環境粒子質量モニターとして開発され、[7] TEOMエアロゾル検出器は1981年に発売されました。[6]
連続個人粉塵モニターの開発は、もともとルプレヒト・アンド・パタシュニック社によって行われ、その後、米国労働安全衛生研究所との契約に基づき、他の政府、労働、業界団体の意見を取り入れてサーモフィッシャー社によって継続されました。[8] [11]機械に取り付けられた連続粉塵モニターは1997年から利用可能になっています。[3]
参考文献
- ^ 「テーパードエレメント振動マイクロバランス」。クイーンズランド州環境遺産保護局。2017年3月27日。 2017年6月28日閲覧。
- ^ abcd Gilliam, Joseph H.; Hall, Eric S. (2016-07-13). 「国家大気環境基準 (NAAQS) 基準大気汚染物質の測定に使用される基準および同等の方法 - 第 1 巻」。米国環境保護庁。pp. 10、24、32。2017年 6 月28 日閲覧。
- ^ ab 「機械に取り付ける連続呼吸性粉塵モニター」。NIOSH テクノロジーニュース。米国国立労働安全衛生研究所。1997 年 7 月。2017年 6 月 28 日閲覧。
- ^ abc Ray, Alison E.; Vaughn, David L. (2009-09-01). 「粒子状物質の連続測定のための標準操作手順」(PDF)。米国環境保護庁。pp. 1–1、3-1–3-2、6-1–6-2 。 2017年6月28日閲覧。
- ^ Stevenson, John Alexander; Loughlin, Susan C.; Font, Anna; Fuller, Gary W.; MacLeod, Alison; Oliver, Ian W.; Jackson, Ben; Horwell, Claire J .; Thordarson, Thor (2013-05-24). 「アイスランド、グリムスヴォトン火山の2011年5月の噴火による火山灰の英国での監視と堆積」。応用火山学ジャーナル。2 (1 ) . 追加ファイル3：詳細な大気質監視方法。Bibcode ：2013JApV....2....3S。doi ：10.1186/2191-5040-2-3。hdl ： 20.500.11820 /829fa08c-ed1f-40a0-8e76-81b7b4476448。2191-5040 .
- ^ ab Lewis, Charles W. (1981年10月). 「テーパードエレメント振動マイクロバランス：微細エアロゾル質量濃度の短期測定用モニター」.米国環境保護庁. 2017年7月6日閲覧。
- ^ abc Mischler, Steven; Coughanour, Valerie (2017-02-03). 「Continuous Personal Dust Monitor」NIOSH Science Blog . 米国国立労働安全衛生研究所. 2017-06-28閲覧。
- ^ ab 「CPDM は炭鉱労働者の有害粉塵回避に役立つ」。米国国立労働安全衛生研究所。2016 年 12 月 30 日。2017年 6 月 28 日閲覧。
- ^ 「継続的個人粉塵モニター（CPDM）トレーニング」。米国鉱山安全衛生局。 2017年6月28日閲覧。
- ^ 「Continuous Personal Dust Monitors (CPDM) Certification Examination Question Pool」（PDF）米国鉱山健康安全局。2017年6月29日閲覧。
- ^ ab 「炭鉱労働者の石炭粉塵曝露を減らすために設計された新しい個人用粉塵モニター」Thermo Fisher Scientific eNews 2015-03-06 . 2017-06-29閲覧。
- ^ 「ナノマテリアル生産と下流処理プロセスにおける工学的制御の最新戦略」米国国立労働安全衛生研究所。2013年11月。pp.49、57 。 2017年3月5日閲覧。
さらに読む
- Patashnick, H.; Meyer, M.; Rogers, B. (2002). 「テーパードエレメント振動マイクロバランス技術」。鉱山換気。Taylor & Francis。pp. 625– 631。doi :10.1201 / 9781439833742。ISBN 9789058093875。