JP6720911B2 - 機能性繊維の評価装置 - Google Patents

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Description

本発明は、機能性繊維の評価装置に関する。
近年、繊維構造物を化学的又は物理的に加工して本来ない機能を持たせた機能性繊維が市場に流通しており、特に、消臭、脱臭、吸着等の機能を付与したものが注目されている。そして、それらの機能評価するために、様々な方法がとられている。
例えば、特許文献1には、pH指示薬及び臭気形成物質を含有する臭気確認用試薬を繊維構造物に吹き付けることにより、消臭効果を確認する消臭効果確認方法が開示されている。また、特許文献2には、試料室内の気体を循環させる流路中に、二酸化炭素に反応して発色する発色装置を設け、当該発色装置の色の変化を視覚的に確認することが可能な消臭試験機が開示されている。
特開2010−112841号公報 特開2007−064709号公報
しかしながら、上記特許文献1の消臭効果確認方法では、試薬が染み込みにくい繊維構造物に対しては消臭効果を確認することが困難である。更に、繊維上のpH変化を見ることによる確認方法なので、対象の気体が消臭されたのか否かを直接判定することはできない。上記特許文献2の消臭試験機では、装置が大がかりとなり、また、一つの試薬に対し、対象となる気体を密閉空間にて循環させる構成のため、繰り返し検査を実施したい場合(例えば、複数の試薬に対する反応を見たい場合)には、容易に対応することができなかった。
そこで、本発明の目的は、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる機能性繊維の評価装置を提供する。
本発明の機能性繊維の評価装置は、機能性繊維における機能の良否を評価する、機能性繊維の評価装置であって、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料を収容する試料収容部と、所定の気体粒子と反応して呈色する試薬を収容する試薬収容部と、試料収容部と試料収容部の外気とを連通し、外気側に第一開口部を有する外気導入路と、試料収容部と試薬収容部とを連通し、試薬収容部側に第二開口部を有する通気路と、試薬が試薬収容部から通気路を介して試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構と、試料収容部又は通気路に設けられ、評価対象となる機能性繊維を配置する配置部と、を備える。
この構成の機能性繊維の評価装置では、試料収容部の少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されているので、簡易な構成かつ作業者の手で試料収容部を押さえる(凹ます)だけの簡易な作業で、試料収容部の気体を試薬収容部へ送り込むことができる。また、試薬が通気路から試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構を備えているので、試料収容部への加圧を解いた場合であっても試薬が試料収容部に逆流することを防止できる。したがって、試料収容部の加圧を解く度に通気路の第二開口部を試薬収容部から取り出す作業を省略できる。この結果、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。
本発明の機能性繊維の評価装置では、試薬が液状試薬であり、通気路における第二開口部が液状試薬の中に配置されていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、気体粒子と試薬との反応を早めることができ、評価を迅速に行うことができる。また、この機能性繊維の評価装置では、液体の試薬が逆流することが防止されるので、繰り返し検査が実施される場合の効果が大きい。
本発明の機能性繊維の評価装置では、外気導入路における第一開口部以外の一部と、通気路における第二開口部以外の一部とは、一本の管として共有されていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合に、外気導入路から吸入された外気が通気路を流れるので、通気路内を新鮮な外気でリフレッシュすることができる。したがって、繰り返し検査を行う場合であっても、精度高く検査を実施することができる。
この構成の機能性繊維の評価装置では、逆流防止機構は、外気導入路における第一開口部に設けられると共に、試料収容部における気体粒子を含む気体が試薬収容部に移動する際に閉鎖する逆止弁であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合には、外気導入路から外気が吸入されて、試料収容部が陰圧になることが防止される。したがって、作業者の手が試料収容部への加圧を解いた場合であっても、試薬が通気路から試料収容部に移動することを防止できる。
本発明の機能性繊維の評価装置では、配置部は、通気路を遮ぎるように機能性繊維を配置可能に、通気路に設けられていてもよい。この機能性繊維の評価装置では、容易にワンパス試験を実施することが可能になる。
この構成の機能性繊維の評価装置では、気体粒子が塩基性物質又は酸性物質であり、試薬がpH指示薬であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、機能性繊維における塩基性物質又は酸性物質に対する分解性能又は吸着性能を確認することが容易になる。
本発明の機能性繊維の評価装置では、気体粒子が臭気粒子であり、機能が消臭機能であってもよい。この機能性繊維の評価装置では、機能性繊維における消臭性能を確認することが容易になる。
本発明によれば、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。
一実施形態に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。 図1の機能性繊維の評価装置の動作を説明する説明図である。 図1の機能性繊維の評価装置の動作を説明する説明図である。 変形例1に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。 変形例2に係る機能性繊維の評価装置の構成図である。
以下、図面を参照して一実施形態に係る機能性繊維の評価装置1について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
機能性繊維の評価装置1(以下、「評価装置1」と称する。)は、機能性繊維における機能の良否を評価する評価装置である。図1に示されるように、評価装置1は、試料収容部10と、通気路20と、試薬収容部30と、外気導入路40と、逆流防止機構50と、配置部60と、を備えている。
試料収容部10は、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料Sを収容する。本実施形態では、塩基性物質のアンモニアガス(気体粒子)を徐放する試料Sを収容する。試料収容部10は、弾性変形可能な材料から形成され、試料Sを収容する空間Aを形成する本体部11と、本体部11によって形成される空間Aを密閉する蓋部13と、を有している。
本体部11を形成する素材は弾性変形すれば特に限定しないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ABS、アクリル、フッ素、シリコーン、又はエポキシ等によって形成することができる。ここで、本体部11を形成する素材は、容易な検査を実現するために、手の握力(例えば、20〜60kgwの握力)により弾性変形可能(例えば、1mm〜100mm)であることが好ましい。本実施形態では、本体部11全体が弾性変形可能な材料により形成されているが、例えば、側面の一部等、少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されていればよい。蓋部13は、後述する通気路20の一部を挿通可能に設けられている。
通気路20は、試料収容部10と試薬収容部30とを連通する管である。通気路20は、試料収容部10側に設けられる開口部20aと、試薬収容部30側に設けられる開口部(第二開口部)20bと、を有し、試料収容部10と試薬収容部30とを連通している。通気路20における一方の開口部20bは、試料収容部10の本体部11によって形成される空間Aに配置されている。通気路20における一方の開口部20bは、試薬収容部30に収容される液状試薬Rの中に配置されている。通気路20における開口部20aと開口部20bとの間には分岐部27が設けられており、分岐部27よりも試料収容部10側の第一管路部21と、分岐部27よりも試薬収容部30側の第二管路部23と、を有している。通気路20は、特に限定はされないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ABS、アクリル、フッ素、シリコーン、又はエポキシ等の材料により形成されており、可撓性を有している。
試薬収容部30は、所定の気体粒子と反応して呈色する液状試薬Rを収容する。試薬収容部30は、開口部31aを有する本体部31を有する容器である。本実施形態では、開口部31aを有する例を挙げて説明したが、蓋部を有し、密閉空間を形成可能な容器であってもよい。本実施形態では、液状試薬RのpH指示薬を用いている。pH指示薬の例には、フェノールフタレイン、ブロモチモールブルー、パラニトロフェノール、リトマス、メチルレッド、ブロムクレゾールグリーン、メチルオレンジ、チモールブルー等が含まれる。上述したとおり、通気路20における開口部20bは、液状試薬Rの中に配置されている。
外気導入路40は、試料収容部10と試料収容部10の外気とを連通する。外気導入路40は、試料収容部10側に設けられる開口部40aと、試料収容部10の外気側に設けられる開口部(第一開口部)40bと、開口部40aと開口部40bの間の管部41と、を有することにより、試料収容部10と試料収容部10の外気とを連通する。本実施形態では、外気導入路40における開口部40b以外の一部(管部41及び開口部40b)と、通気路20における開口部20b以外の一部(開口部20b、第一管路部21、分岐部27、及び第二管路部23)とは、一本の管として共有されている。
逆流防止機構50は、液状試薬Rが通気路20を介して試料収容部10に移動することを防止する。逆流防止機構50は、外気導入路40における開口部40bに設けられる。逆流防止機構50は、作業者の手によって試料収容部10が加圧され(凹まされ)、試料収容部10における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部30に送り出される際に閉鎖し、作業者の手による試料収容部10への加圧が解かれ、試料収容部10に気体が吸引される際に開放される逆止弁である。
配置部60は、試料収容部10又は通気路20に設けられ、評価対象となる機能性繊維Wを配置する部分である。本実施形態では、配置部60は、試料収容部10に設けられており、機能性繊維Wを配置可能な空間Aである。機能性繊維Wは、試料Sに直接接触しないように配置される。なお、配置部60は、機能性繊維Wを試料Sに直接接触させないような、機能性繊維Wを載置可能な架台等として構成されてもよい。
なお、機能性繊維Wは、繊維構造体に、例えば消臭、脱臭、吸着等の機能が付与されることにより製造される。当該繊維構造体の例には、例えば、糸、綿類、織編物、不織布(抄紙物を含む)、これらを用いた二次製品等が含まれる。また、繊維構造体を構成する繊維には、例えば、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維、無機繊維、及び、これらの複合繊維等が含まれる。合成繊維の例には、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、及びポリイミド等が含まれる。半合成繊維の例には、アセテート、ジアセテート、トリアセテート等が含まれる。再生繊維の例には、ポリノジック、レーヨン、リヨセル、及びキュプラ等が含まれる。天然繊維の例には、綿、麻、絹及び毛等が含まれる。無機繊維の例には、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、及びボロン繊維等が含まれる。
次に、図2及び図3を参照しながら、上述した構成の評価装置1を使用する方法について説明する。ここでは、ポリエステル加工糸により形成される織物に消臭機能を付与した繊維構造体(以下、「機能性繊維W」として説明する。)における消臭機能の良否を評価する場合を例に挙げて説明する。
最初に、上述の評価装置1が準備される。すなわち、試料収容部10と、通気路20と、試薬収容部30と、外気導入路40と、逆流防止機構50と、が準備され、評価装置1として組み立てられる(図1参照)。次に、試料収容部10の蓋部13が外され、試料Sと、評価対象となる機能性繊維Wが投入される。試料Sは、臭気ガス(臭気粒子)発生源としてのアンモニア水を含む脱脂綿等である。試料Sと機能性繊維Wとは直接接触しないように試料収容部10に投入される。続いて、蓋部13を装着することにより空間Aが密閉され、通気路20の一方の開口部20bが、試薬収容部30に収容された液状試薬Rの中に配置される。液状試薬Rは、フェノールフタレイン溶液であり、試薬収容部30に収容した段階で無色透明である。
次に、試料収容部10の中に試料Sと機能性繊維Wとが投入されてから所定時間放置される。その後、図2に示されるように、作業者の手によって試料収容部10の本体部11の一部が加圧され(凹まされ)、空間Aに存在する気体が試料収容部10から排出される。試料収容部10から排出された気体は通気路20を通り、試薬収容部30に収容された液状試薬Rの中に排出される。
ここで、液状試薬Rに排出された気体の中に臭気ガスとしてのアンモニアガスが含まれていなければ、フェノールフタレイン溶液が無色透明のまま変化しない。このことは、試料Sから放出されるアンモニアガスが、機能性繊維Wによって十分に吸着され、試料収容部10から排出される気体には、アンモニアガスが含まれていないことを示している。すなわち、機能性繊維Wが良好な消臭機能を有していることを示している。これに対し、液状試薬Rに排出された気体の中にアンモニアガスが含まれていれば、フェノールフタレイン溶液が赤色に呈色する。このことは、機能性繊維Wによって、アンモニアガスが十分に吸着されず、試料収容部10から排出される気体にアンモニアガスが含まれていることを示している。
ここで、図3に示されるように、作業者の手によって試料収容部10の本体部11への加圧が解かれると、凹まされていた本体部11の形状が元の形状に戻される。このとき、本体部11によって形成される空間Aが陰圧となり、通気路20中の気体が吸引されるが、このタイミングで逆流防止機構50としての逆止弁が開放されるので、試料収容部10には外気が取り込まれる。これにより、通気路20において分岐部27よりも試薬収容部30側にある気体が、試料収容部10に吸引される(取り込まれる)ことが防止される。すなわち、試薬収容部30に収容された液状試薬Rが試料収容部10に逆流することが防止される。
なお、評価装置1では、作業者の手による試料収容部10の本体部11の加圧と当該加圧の開放とが繰り返し実施されることによって、液状試薬Rの呈色を促進させることが行われてもよい。また、上記加圧と加圧の開放とが繰り返されるタイミングで、異なる種類の試薬が収容された試薬収容部30へ交換が実施されてもよい。
上記実施形態の機能性繊維Wの評価装置1では、試料収容部10の本体部11が手の握力により弾性変形可能な材料によって形成されているので、簡易な構成かつ作業者の手で試料収容部10の本体部11が押される(凹まされる)だけの簡易な作業で、試料収容部10の気体を試薬収容部30へ送り込むことができる。また、液状試薬Rが通気路20から試料収容部10に移動することを防止する逆流防止機構50を備えているので、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Rが試料収容部10に逆流することを防止できる。したがって、試料収容部10の本体部11から加圧を解く度に通気路20の開口部20bを試薬収容部30の液状試薬Rから引き上げる作業を省略できる。この結果、簡易な構成かつ容易に検査を繰り返すことができる。なお、手の握力により弾性変形可能な本体部11は、本体部11を形成する素材の種類、及び/又は、本体部11の厚み等を適宜選択することによって形成することができる。
上記実施形態では、通気路20における開口部20bが液状試薬Rの中に配置されているので、所定の気体粒子と液状試薬Rとの反応を早めることができ、評価を迅速に行うことができる。また、この評価装置1では、液状試薬Rが試料収容部10に逆流することが防止されるので、繰り返し検査が実施される場合には、特に簡便に検査を繰り返すことができる。
上記実施形態では、外気導入路40における開口部40b以外の一部と、通気路20における開口部20b以外の一部とが一本の管として共有されている。このため、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を解いた場合には、外気導入路40から吸入された外気が通気路20を流れるので、通気路20内を新鮮な外気でリフレッシュすることができる。したがって、繰り返し検査を行う場合であっても、精度高く検査を実施することができる。
上記実施形態では、試料収容部10における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部30に移動する際に閉鎖する逆流防止機構50としての逆止弁が設けられている。このため、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を開放した場合であっても、外気導入路40から外気が吸入されて、試料収容部10が陰圧になることが防止される。すなわち、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Rが通気路20から試料収容部10に移動することを防止できる。
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(変形例1)
上記実施形態では、外気導入路40における開口部40b以外の一部と、通気路20における開口部20b以外の一部とが一本の管として共有されている例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、図4に示されるように、変形例1に係る評価装置200における外気導入路240は、試料収容部10側に設けられる開口部240aと、試料収容部10の外気側に設けられる開口部(第一開口部)240bと、開口部240aと開口部240bの間の管部241と、を有することにより、試料収容部10と試料収容部10の外気とを連通する点は変わりないが、通気路220とは完全に独立している。
同様に、通気路220も、試料収容部10側に設けられる開口部220aと、試薬収容部30側に設けられる開口部(第二開口部)220bと、を有し、試料収容部10と試薬収容部30とを連通している点で変わりはないが、外気導入路240とは完全に独立している。すなわち、通気路20には、外気導入路240の一部を形成するために分岐部が設けられることはなく、一方の開口部220aから他方の開口部220bにまで延びる一本の管として形成される。
この構成の評価装置200であっても、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を解いた場合には、外気導入路240から吸入された外気が直接試料収容部10に吸入される。また、評価装置1と同様に、外気導入路240の開口部240bには、試料収容部10における所定の気体粒子を含む気体が試薬収容部30に移動する際に閉鎖する逆流防止機構50としての逆止弁が設けられている。このため、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を開放した場合であっても、外気導入路240から外気が吸入されて、試料収容部10が陰圧になることが防止される。すなわち、作業者の手が試料収容部10の本体部11への加圧を開放した場合であっても、液状試薬Rが通気路220から試料収容部10に移動することを防止できる。
(変形例2)
上記実施形態では、図1に示されるように、機能性繊維Wを配置する配置部60が試料収容部10に配置される例を挙げて説明したがこれに限定されない。例えば、図5に示されるように、変形例に係る評価装置300では、配置部360は、通気路20に配置されてもよい。この場合であっても、上記の評価装置1,200と同様の効果を得ることができる。なお、通気路20は、配置部360への機能性繊維Wの配置を容易にするために、配置部360が設けられる部分に互いに着脱可能な着脱部が設けられてもよい。
また、配置部360は、配置部360に配置された機能性繊維Wによって通気路20が遮られるように、通気路20に設けられていてもよい。このように配置部360が設けられる場合には、いわゆるワンパス試験に対応することが可能になる。
(その他の変形例)
上記実施形態では、消臭機能が付与された機能性繊維Wを評価する際に、上述の評価装置1,200,300が用いられる例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、吸加熱機能又は分解機能を評価する際に、上述の評価装置1,200,300が用いられてもよい。吸加熱機能を評価する際には、試薬収容部30に収容される試薬Rとして、例えば、サーモインク(登録商標)等、特定の温度になると変色する示温材、特に液状示温材を用いることができる。また、分解機能を評価する際には、試薬収容部30に収容される試薬Rとして、例えば、各種分解生成物に対して反応する指示薬、特に液状指示薬を用いることができる。当該指示薬は、例えば分解生成物が二酸化炭素の場合、水酸化カルシウム水溶液を用いることができる。
上記実施形態では、作業者が試料収容部10の本体部11の一部を加圧して凹ませる例を挙げて説明したが、例えば、本体部11の一部を加圧可能な加圧機構によって凹まされてもよい。また、試料収容部10の空間Aに存在する気体を送出するポンプ、ピストン等の送出機構を更に備え、当該送出機構によって空間Aから気体が送出されてもよい。
上記実施形態では、塩基性物質の気体粒子を放出する試料としてアンモニアを例に挙げて説明したが、アンモニア以外の塩基性の気体粒子を放出する試料の例には、トリメチルアミン、イソプロピルアミン、又はピリジン等が挙げられる。また、酸性物質の気体粒子を放出する試料の例には、酢酸、イソ吉草酸、硫化鉄と希塩酸の混合物等が挙げられる。
1,200,300…評価装置、10…試料収容部、11…本体部、20,220…通気路、20a,220a…開口部、20b,220b…開口部(第二開口部)、21…第一管路部、23…第二管路部、27…分岐部、30…試薬収容部、40,240…外気導入路、40a,240a…開口部、40b,240b…開口部(第一開口部)、50…逆流防止機構、60,360…配置部、A…空間、R…試薬、S…試料、W…機能性繊維。

Claims (7)

  1. 機能性繊維における機能の良否を評価する、機能性繊維の評価装置であって、
    少なくとも一部が弾性変形可能な材料によって形成されており、所定の気体粒子を放出する試料を収容する試料収容部と、
    前記所定の気体粒子と反応して呈色する試薬を収容する試薬収容部と、
    前記試料収容部と前記試料収容部の外気とを連通し、前記外気側に第一開口部を有する外気導入路と、
    前記試料収容部と前記試薬収容部とを連通し、前記試薬収容部側に第二開口部を有する通気路と、
    前記試薬が前記試薬収容部から前記通気路を介して前記試料収容部に移動することを防止する逆流防止機構と、
    前記試料収容部又は前記通気路に設けられ、評価対象となる前記機能性繊維を配置する配置部と、
    を備える、機能性繊維の評価装置。
  2. 前記試薬が液状試薬であり、前記通気路における前記第二開口部が前記液状試薬の中に配置されている、請求項1記載の機能性繊維の評価装置。
  3. 前記外気導入路における前記第一開口部以外の一部と、前記通気路における前記第二開口部以外の一部とは、一本の管として共有されている、請求項1又は2記載の機能性繊維の評価装置。
  4. 前記逆流防止機構は、前記外気導入路における前記第一開口部に設けられると共に、前記試料収容部における前記気体粒子を含む気体が前記試薬収容部に移動する際に閉鎖する逆止弁である、請求項1〜3の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
  5. 前記配置部は、前記通気路を遮ぎるように前記機能性繊維を配置可能に、前記通気路に設けられている、請求項1〜4の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
  6. 前記気体粒子が塩基性物質又は酸性物質であり、前記試薬がpH指示薬である、請求項1〜5の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
  7. 前記気体粒子が臭気粒子であり、前記機能が消臭機能である、請求項1〜6の何れか一項記載の機能性繊維の評価装置。
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