JP4595157B2 - 紫外線測定用チップ、紫外線センサー及び紫外線測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線量を測定するために、全光線を受光する第１反応室と紫外線をカットした光を受光する第２反応室が設けられた紫外線測定用チップ、及びこの紫外線測定用チップを装着して電気化学的に紫外線量を算出する紫外線センサーと、さらに電気化学的に紫外線量を算出する紫外線測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４００〜７７０ｎｍの範囲の光はいわゆる可視光線と呼ばれ、人間の目で見える光線である。このうちもっとも波長の短い４００ｎｍ付近の光は紫の光であり、この紫に近接するさらに波長の短い光を紫外線と称している。この紫外線にも３種類存在する。１つめはＵＶ−Ａ波であり、波長が３２０〜４００ｎｍで、表皮を透過して一部直接真皮まで襲う性質を有している。しわや、たるみの原因になるものである。２つめは波長が２９０〜３２０ｎｍであって、ＵＶ−Ｂ波と呼ばれ、表皮でさえぎられて、皮膚癌やしみ、ソバカスの原因になり、人間の皮膚にもっとも強い影響を与えるものである。３つめは２９０ｎｍ以下の波長を有すものでＵＶ−Ｃ波と呼ばれ、オゾン層でほとんど吸収されるが、遺伝子に影響を与え、皮膚癌を引き起こすものである。可視光線のなかでもっとも波長の長い光は７６０ｎｍ付近に存在する赤の光であって、この７６０ｎｍを超えると赤を超えた光ということで赤外線と呼ばれる。このうち７６０ｎｍ近傍の波長の短い赤外線は近赤外線と呼ばれ、波長の長い５０〜１０００μｍの赤外線は遠赤外線と呼ばれている。これは暖房などに利用され、人間にもっとも吸収され易いエネルギー波である。
【０００３】
以上説明した光の中でもっとも有害な光は紫外線である。紫外線は上述した通り皮膚に影響を及ぼすが、これには皮膚組織に病変を与えるような重大な影響はもちろん、日常発生するような軽い影響もある。すなわち、肌にあるメラノサイト（色素形成細胞）に紫外線を浴びさせるとメラニン色素を作り出し、肌が黒くなったり、シミ，ソバカスをつくってしまう。これに対し、病変を与えるような重大な影響の筆頭は、紫外線が皮膚細胞の核内にある遺伝子を傷つけ発癌させることである。通常は一部の遺伝子が傷ついても、これを治す酵素が働き修復されるが、大量の被曝で強い日焼けや傷が形成されると、酵素による修復が十分に行われなくなり、細胞が突然変異を起こし、癌を発症する可能性がきわめて高くなる。
【０００４】
ところで、近年、安定で優れた冷媒ということでずっと多用されてきたフロンガスが、十分な検討をされることなく大気内に放出されてきたため、地球の大気をつつむオゾン層が破壊されるという事態が発生している。オゾン層は地球に降り注ぐ紫外線を遮断し生物を守る重要な役割を果たしているが、このオゾン層が破壊されたため地表に届く紫外線の量が増加し、皮膚癌が多発し、生物に大きな影響が出るようになってきている。日本国内での皮膚癌の発症率は、１９６０年，１９７０年代には約１０万人に１人の割合であったが、現在は約１０万人当り５人程度に増えている。ただ、この割合は、豪州の１０万人当り８００人、米国の１０万人当り２５０人といった割合に比べると格段に少ないが、確実に増えてきているといえる。そして、オゾンが１％減少すると紫外線は２％増加し、皮膚癌患者は３〜５％程度増えるという報告もある（市橋正光、“医療ルネッサンス”、読売新聞、［ｏｎｌｉｎｅ］、（平成１２年３月３日検索）、＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ３．ｙｏｍｉｕｒｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｅｄｉｃａｓｌ／ｌｉｆｅ／９６１１２９０１．ｈｔｍ＞）。
【０００５】
ところで、全国の２４大学病院を対象に、１９７０年代と１９８０年代の皮膚科外来患者のうち、皮膚癌患者の占める割合が調査された。この２つの年代を比較すると、１９８０年代の皮膚癌患者の方が、表皮の最下層に並ぶ基底細胞癌で１７％増加し、皮膚の前癌症状で、肌に赤や黒のまだらやただれができる日光角化症が８４％増加したという報告がなされている。従って、子供等が日中に屋外で思いっきり遊ぶことは成長のための重要なファクターであるが、スポーツやレクリエーション等で長時間遊んで日光を多量に浴びる場合逆効果で、長そでシャツを着たり、日焼け止めのクリームを塗る等の紫外線対策が必要なことが分かる。とくに、ごく少量の紫外線でも極度の日焼けを起こす色素性乾皮症患者は、紫外線障害を受けた遺伝子を修復する酵素システムに遺伝的欠陥があるため、通常人の１０００倍から２０００倍も発癌するおそれがあり、紫外線対策はとくに念入りに行われなければならない。
【０００６】
この紫外線対策がいかに重要かということを示す実験が神戸大学の市橋正光教授によって行われている。実験というのは、色素性乾皮症に罹った４歳と２歳の姉妹の患者に、日焼け止めクリームを塗ること、帽子を被ることなどの紫外線対策を徹底的に指導し、その後の紫外線の影響を遮断することで、それまで無防備に過ごした２人の２年の差がどれだけ発癌に影響するかということを追跡したものである。結果として２人はいずれも発癌したが、姉は１３歳で発癌し、妹は２３歳で発癌するに至った。すなわち、姉は幼児時代に紫外線を無防備に２年間多く浴びたために、１０年も早く発癌したことになる。紫外線からの保護がいかに重要かがを示す事実である。しかも、紫外線は皮膚の免疫機構にも悪影響を与える。動物実験では、紫外線照射で全身の免疫力が低下し、感染症に罹りやすくなることが実証されている。
【０００７】
免疫力が低下すると、癌細胞が発生してもこれを排除することができない。米国のある研究では、皮膚がうっすらと赤くなる程度の紫外線量を基準にして、これの４倍程度の紫外線を浴びた場合、普通の人で４０％、皮膚癌患者は９５％の人が免疫力が正常にはたらかなかったと報告されている。
【０００８】
ところで、欧米では一般に日焼けは危険であるとの意識が浸透しているが、日本の皮膚癌患者は高齢者が大半であって、発病するまでに若年の人間より時間がかかることが多く、一般に日本では紫外線に対する認識が甘いといわれている。しかし、オゾン層が破壊され始めている現代、自分たちには無関係なことと悠長に構えている訳にはいかない。
【０００９】
このオゾン層は、地球に降り注ぐ強い紫外線の作用で成層圏の酸素（Ｏ₂）がオゾン（Ｏ₃）に変化させられ、濃度を高めた大気の層である。このような反応が起こることで太陽の光に含まれている有害なＵＶ−Ｃ等の紫外線をカットし、地表の生物の生命を守っている。しかし、既に述べたように、この二、三十年間、冷媒や、半導体等の洗浄液としてフロンガスが多用され、しかも、それが環境への影響を十分検討することなく大気中に放出され続けてきたため、フロンガス中の塩素が成層圏において紫外線を受けて遊離し、これがオゾン層のオゾンと反応して、さらに酸素とＣＬＯに分解するようになったからだといわれている。このようにしてオゾンの濃度が低下すると、オゾン層にはもう有害な紫外線を遮断する力がなく、紫外線はそのまま日常的に地表にまで到達し、生物は知らず知らずのうちに多量の紫外線を浴び、生命維持に大きな影響がでることになった。
【００１０】
従って、日常生活の中でどれくらい紫外線を浴びているのか、その受光量を実測する必要性が今ほど高まったことはかってない。こうした事態を受けて、環境庁と気象庁も１９９３年から東京で紫外線のモニタリングを開始している。しかし、従来紫外線測定のための測定装置は数少ないものであった。
【００１１】
そこで、従来の紫外線測定装置にどのような装置があったかについて説明する。その代表的なものにブリューワ分光光度計がある。このブリューワ分光光度計は、ＵＶ−Ｂ紫外線を０．５ｎｍ刻みの波長で高精度に分光観測できる特性をもつものである。しかし、ブリューワ分光光度計は少し安定性に欠け、厳密な保守管理を行わなければならないものである。また、このほかの紫外線測定装置として、太陽光にさらしたとき色が徐々に白から青に変化していくＵＶセンサーがある。色の変化を見て紫外線量を判断するものである。この他、電気科学的に紫外線を測定する紫外線強度センサーもある（特開平９−３０４１７７号公報）。この紫外線強度センサーは、光照射部にその一端が設置される石英ファイバーをもち、この石英ファイバーによって導かれた光から紫外線成分だけを取り出すＵＶバンドパスフィルターと、この紫外線成分の強度を測定する光強度センサーが設けられた側光部を備えており、この側光部からの紫外線強度信号に基づいて紫外線強度を表示する表示部を備えた強度計本体から構成されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のブリューワ分光光度計は、高精度ではあるが、やや安定性に欠けるため厳密な保守管理が要求され、点検や較正をきわめて頻繁に行わなければならないものであった。その上、コストが高く、持ち運びできないものであり、専門家でなければ使いこなせず、一般人が日常浴びる照射量を測るのに適した測定装置とはいえないものであった。
【００１３】
次に、ＵＶセンサーは、単純な色変化を見て判断するため精度が悪く、とくに個人的な感覚に依存するため測定結果の評価に個人差が大きいという問題があった。
【００１４】
さらに、従来の紫外線強度センサーでは、その時点、時点の強度しか計れず、一日通して浴びた累積した紫外線量を測ることはできないものであった。同時に、このセンサーは構造も複雑で、持ち運びするのが困難なものであった。
【００１５】
そこで、このような問題点を解決するために本発明は、小量の試薬で測定でき、コンパクトで扱い易く、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定できる紫外線測定用チップを提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定する紫外線センサーを提供することを目的とする。
【００１７】
そして、本発明は、小量の試薬で、簡単に測定でき、受光時間の長さによらず、精度が高い紫外線量を測定できる紫外線測定方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の紫外線測定用チップは、全光線受光量検出部と紫外線カット受光量検出部とを備えた紫外線測定用チップであって、前記全光線受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第１光透過窓が設けられた第１反応室と、前記第１光透過窓に設けられた全光線透過板と、前記第１反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第１作用電極と第１対極と第１比較電極が設けられ、前記紫外線カット受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第２光透過窓が設けられた第２反応室と、前記第２光透過窓に設けられた紫外線カット透過板と、前記第２反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第２作用電極と第２対極と第２比較電極が設けられており、前記第１作用電極，前記第１対極，前記第１比較電極，前記第２作用電極，前記第２対極，前記第２比較電極とそれぞれ電気的に接続された複数の端子を備えていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、小量の試薬で測定でき、コンパクトで扱い易く、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定できる。
【００２０】
また、本発明の紫外線センサーは、上記の紫外線測定用チップを挿入し、前記端子のそれぞれと電気的に接続できるコネクタ端子が設けられた測定用チップ挿入部を備え、前記紫外線測定用チップを挿入したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加できる第１電源と、前記第２作用電極と前記第２対極間に電圧を印加できる第２電源とを有し、前記第１作用電極と前記第１比較電極間の電位を掃引するとともに、前記第２作用電極と前記第２比較電極間の電位を掃引する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部とを有し、前記第１検出部と前記第２検出部で検知された電流値の差から紫外線量を算出する演算部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
これにより、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００２２】
さらに、本発明の紫外線測定方法は、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に全光線を照射するとともに、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に紫外線をカットした光を照射し、全光線を照射した共存電解液と紫外線をカットした光を照射した共存電解液をそれぞれボルタンメトリーし、還元電流値の差をとることにより紫外線量を算出することを特徴とする。
【００２３】
これにより、小量の試薬で、簡単に測定でき、受光時間の長さによらず、精度が高い紫外線量を測定できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る紫外線測定用チップは、全光線受光量検出部と紫外線カット受光量検出部とを備えた紫外線測定用チップであって、前記全光線受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第１光透過窓が設けられた第１反応室と、前記第１光透過窓に設けられた全光線透過板と、前記第１反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第１作用電極と第１対極と第１比較電極が設けられ、前記紫外線カット受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第２光透過窓が設けられた第２反応室と、前記第２光透過窓に設けられた紫外線カット透過板と、前記第２反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第２作用電極と第２対極と第２比較電極が設けられており、前記第１作用電極，前記第１対極，前記第１比較電極，前記第２作用電極，前記第２対極，前記第２比較電極とそれぞれ電気的に接続された複数の端子を備えていることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００２５】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記全光線透過板が石英ガラスを含んでいることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、他の周波数の光を遮断することなく、紫外線を９９％以上透過させ、安価である。
【００２６】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記紫外線カット透過板が紫外線カットフィルターを備えたことを特徴とする紫外線測定用チップであるから、他の周波数の光を遮断することなく、紫外線のみをカットできる。
【００２７】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記第１作用電極と第２作用電極がそれぞれ炭素，ガラス状炭素，金の中から選ばれた１以上の材料から構成されていることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、電流値を安定して測定できる。
【００２８】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記第１対極と前記第２対極がそれぞれ耐食性導電体から構成されていることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、劣化もなく、安定して測定できる。
【００２９】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記耐食性導電体が白金，ステンレス，白金含有合金，炭素の中から選ばれた１以上の材料から構成されていることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、劣化がほとんどなく、安定した測定ができる。
【００３０】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、前記第１比較電極と前記第２比較電極がそれぞれ金または炭素から構成されていることを特徴とする紫外線測定用チップであるから、比較電極が単純で安価になる。
【００３１】
また本発明に係る紫外線センサーは、上記の紫外線測定用チップを挿入し、前記端子のそれぞれと電気的に接続できるコネクタ端子が設けられた測定用チップ挿入部を備え、前記紫外線測定用チップを挿入したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加できる第１電源と、前記第２作用電極と前記第２対極間に電圧を印加できる第２電源とを有し、前記第１作用電極と前記第１比較電極間の電位を掃引するとともに、前記第２作用電極と前記第２比較電極間の電位を掃引する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部とを有し、前記第１検出部と前記第２検出部で検知された電流値の差から紫外線量を算出する演算部を備えたことを特徴とする紫外線センサーであるから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００３２】
また本発明に係る紫外線センサーは、上記の紫外線測定用チップを挿入し、前記端子のそれぞれと電気的に接続できるコネクタ端子が設けられた測定用チップ挿入部を備え、前記紫外線測定用チップを挿入したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加できる第１電源と、前記第２作用電極と前記第２対極間に電圧を印加できる第２電源とを有し、前記第１作用電極と前記第１比較電極間を前記第１比較電極を基準にして所定の電位に制御するとともに、前記第２作用電極と前記第２比較電極間を前記第２比較電極を基準にして所定の電位に制御する制御部と、前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部とを有し、前記第１検出部と前記第２検出部で検知された電流値の差から紫外線量を算出する演算部を備えたことを特徴とする紫外線センサーであるから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、制御部がより簡単であり、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００３３】
さらに本発明に係る紫外線センサーは、前記第２電源が前記第１電源であることを特徴とする紫外線センサーであるから、電源回路がコンパクトになる。
【００３４】
さらに本発明に係る紫外線センサーは、前記制御部が１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓの掃引速度で掃引することを特徴とする紫外線センサーであるから、電流のプレピーク値を精度良く測定できる。
【００３５】
また本発明に係る紫外線測定方法は、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に全光線を照射するとともに、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に紫外線をカットした光を照射し、全光線を照射した共存電解液と紫外線をカットした光を照射した共存電解液をそれぞれボルタンメトリーし、還元電流値の差をとることにより紫外線量を算出することを特徴とする紫外線測定方法であるから、小量の試薬で、簡単に測定でき、精度が高い紫外線量を測定できる。
【００３６】
また本発明に係る紫外線測定方法は、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に全光線を照射するとともに、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に紫外線をカットした光を照射し、全光線を照射した共存電解液と紫外線をカットした光を照射した共存電解液をそれぞれクロノアンペロメトリーし、還元電流値の差をとることにより紫外線量を算出することを特徴とする紫外線測定方法であるから、小量の試薬で、さらに簡単且つ迅速に測定でき、精度が高い紫外線量を測定できる。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図６を用いて説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である紫外線センサーと紫外線測定用チップについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１における紫外線センサーの概略外観図である。図１において、１は本体、２は測定値を紫外線量に換算して表示する表示部、３は測定を開始するためのスタート・ストップボタン、４は記憶データを呼び出したり各種モードを切り替えるモード切り替えボタン、５は電源を入切する電源ボタン、６は後述する紫外線測定用チップ（以下、測定チップ）Ｃによって紫外線を受光した後、この測定チップＣを挿入して電気的接続を行い紫外線量を測定する測定チップ挿入部である。測定チップ挿入部６の内部には、測定チップＣの端子と接続が可能なコネクタ端子（図示しない）が設けられている。
【００３９】
図２は本発明の実施の形態１における紫外線センサーの紫外線測定用チップの説明図である。７は第１作用電極用パターン、７′は第２作用電極用パターン、８は第１対極用パターン、８′は第２対極用パターン、９は第１比較電極用パターン、９′は第２比較電極用パターン、１０は第１作用電極、１０′は第２作用電極、１１は第１対極、１１′は第２対極、１２は第１比較電極、１２′は第２比較電極である。７ｔ1は第１作用電極用の端子、７ｔ2は第２作用電極用の端子、８ｔ1は第１対極用の端子、８ｔ2は第２対極用の端子、９ｔ1は第１比較電極用の端子、９ｔ2は第２比較電極用の端子である。１５は基板である。
【００４０】
第１作用電極用パターン７は、樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを基板１５にスクリーン印刷で薄く帯状に印刷して薄膜化したものである。第１作用電極用パターン７は第１作用電極１０に接続される。第１作用電極１０は、グラッシーカーボンと呼ばれる炭素電極，ＰＦＣと呼ばれるプラスチックフォームを１０００℃〜２０００℃で焼結した炭素材料、あるいは金を蒸着またはスパッタリングなどして形成した薄膜で構成される。第２作用電極１０′もまったく同様に構成するのが適当である。しかし、このように第１作用電極１０と第１作用電極用パターン７を別材料で構成するのでなく、第１作用電極用パターン７といっしょに通電性カーボンペーストでスクリーン印刷して薄膜として一体成形するのが、工程を減らし、コストを低減できて望ましい。第２作用電極１０′に関しても第１作用電極１０と同様に一体成形するのが適当である。
【００４１】
次に、第１対極用パターン８は、樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを基板１５にスクリーン印刷で薄く帯状に印刷して薄膜化したものである。第１対極用パターン８は第１対極１１に接続される。第１対極１１は白金，黒鉛，金，ステンレス，アルミニウムその他の導電性材料から構成される。第２対極１１′もまったく同様に構成するのが適当である。第１作用電極１０と第１作用電極用パターン７との関係と同様に、第１対極１１も第１対極用パターン８と別材料で構成するのでなく、第１対極用パターン８といっしょに通電性カーボンペーストで一体形成するのが、工程が減り、コストも低減されるので適当である。第２対極１１′に関しても第１対極１１と同様に一体成形するのが適当である。
【００４２】
さらに、第１比較電極用パターン９は、樹脂バインダーを含有させた通電性カーボンペーストを基板１５にスクリーン印刷で薄く帯状に印刷して薄膜化したものである。第１比較電極パターン９は第１比較電極１２に接続される。この第１比較電極１２はグラッシーカーボンと呼ばれる炭素電極，ＰＦＣと呼ばれるプラスチックフォームを１０００℃〜２０００℃で焼結した炭素材料、あるいは金を蒸着またはスパッタリングなどして形成した薄膜で構成される。これらは第２比較電極用パターン９′と第２比較電極１２′でも同様である。
【００４３】
なお、第１作用電極用の端子７ｔ1、第１対極用の端子８ｔ1、第１比較電極用の端子９ｔ1、第２作用電極用の端子７ｔ2、第２対極用の端子８ｔ2、第２比較電極用の端子９ｔ2を、白金，金，ステンレスその他の導電性材料でつくって強化しておくのが、コネクタの接触強度を高め、電気的にも抵抗少ない接続が可能になり、望ましい。
【００４４】
続いて、図２において、１３は第１光透過窓、１３′は第２光透過窓、１４は第１反応室、１４′は第２反応室、１６は全光線透過板、１６′は紫外線カット透過板である。第１反応室１４の表面には全光線を透過する第１光透過窓１３が開口され、この第１光透過窓１３には全光線透過板１６が取り付けられている。同じく、第２反応室１４′の表面には紫外線だけをカットした光が透過する第２光透過窓１３′が開口され、この第２光透過窓１３に紫外線カット透過板１６′が取り付けられている。
【００４５】
この第１反応室１４内には、第１作用電極１０、第１対極１１、第１比較電極１２が互いに非接触の状態で並べられ、それぞれが第１作用電極用パターン７、第１対極用パターン８、第１比較電極用パターン９によって外部に導き出される。この導き出された第１作用電極用パターン７、第１対極用パターン８、第１比較電極用パターン９の端部は、第１作用電極用の端子７ｔ1、第１対極用の端子８ｔ1、第１比較電極用の端子９ｔ1となっており、測定チップ挿入部６に装着されたとき電気的に接続される。第１作用電極１０、第１対極１１、第１比較電極１２の各電極部分と、第１作用電極用の端子７ｔ1、第１対極用の端子８ｔ1、第１比較電極用の端子９ｔ1の各端子部分を除き、第１作用電極用パターン７、第１対極用パターン８、第１比較電極用パターン９の表面は絶縁材料で被覆されている。
【００４６】
同様に、第２反応室１４′内には、第２作用電極１０′、第２対極１１′、第２比較電極１２′が互いに非接触の状態で並べられ、それぞれが第２作用電極用パターン７′、第２対極用パターン８′、第２比較電極用パターン９′によって外部に導き出される。この導き出された第２作用電極用パターン７′、第２対極用パターン８′、第２比較電極用パターン９′の端部は、第２作用電極用の端子７ｔ2、第２対極用の端子８ｔ2、第２比較電極用の端子９ｔ2となっており、測定チップ挿入部６に装着されたとき電気的に接続される。第２作用電極１０′、第２対極１１′、第２比較電極１２′の各電極部分と、第２作用電極用の端子７ｔ2、第２対極用の端子８ｔ2、第２比較電極用の端子９ｔ2の各端子部分を除き、第２作用電極用パターン７′、第２対極用パターン８′、第２比較電極用パターン９′の表面は絶縁材料で被覆されている。
【００４７】
そして、本実施の形態１においては、第１作用電極用パターン７、第１対極用パターン８、第１比較電極用パターン９、第２作用電極用パターン７′、第２対極用パターン８′、第２比較電極用パターン９′はいずれも平行に引き出されており、端部となる第１作用電極用の端子７ｔ1、第１対極用の端子８ｔ1、第１比較電極用の端子９ｔ1、第２作用電極用の端子７ｔ2、第２対極用の端子８ｔ2、第２比較電極用の端子９ｔ2も略等ピッチで平行に設けられている。これによりコンパクト化が可能で、測定用チップ挿入部６内のコネクタ端子と電気的に接続される。
【００４８】
ところで、本実施の形態１の第１反応室１４と第２反応室１４′内には、光の受光量を電気化学的に測定するための共存電解液Ａと共存電解液Ａ′がそれぞれ収容されている。この共存電解液Ａと共存電解液Ａ′は同一成分であり、いずれもキノンをエタノールやイソプロピルアルコールなどの有機溶媒に溶解したもので、さらに塩化ナトリウムや塩化リチウムなどの電解質を添加している。使用されるキノンの例をあげると、ｐ−ベンゾキノン，３−メチル−ｐ−ベンゾキノン、ｏ−ベンゾキノン、ジフェノキノン、ナフトキノン、アントラキノン、ベンゼンアゾヒドロキノン、さらにこれらキノンの誘導体等がある。キノン類まで含むものである。実施の形態１においては、共存電解液Ａ，Ａ′の組成として、具体的には３−メチル−ｐ−ベンゾキノン２０ｍＭと、塩化ナトリウム１５０ｍＭを、エタノールと水の混合比率８対２の溶媒に溶解して作製したものを利用している。
【００４９】
共存電解液Ａが収容される第１反応室１４には全光線透過板１６が取り付けられている。この全光線透過板１６は紫外線透過率９９％の石英ガラス、ダイヤモンド、塩化ナトリウム単結晶、チタニアなどが適当である。また、共存電解液Ａ′が収容される第２反応室１４′には紫外線カット透過板１６′が取り付けられている。この紫外線カット透過板１６′は紫外線を９０％以上遮断し、赤外線等の他の光線は透過させる透明の塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂等の樹脂か、もしくは通常のガラスの表面に軟質ビニールフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリエステルフィルムなどの特殊処理を施した紫外線カットフィルターを施したものである。
【００５０】
このように、第１反応室１４には、第１光透過窓１３が設けられ、さらに全光線透過板１６が嵌め込まれており、内部に共存電解液Ａが収容されている。そして、この共存電解液Ａには第１作用電極１０、第１対極１１、第１比較電極１２が非接触の状態で浸漬されている。これらで本実施の形態１の測定チップＣの全光線受光量検出部Ａを構成している。また、第２反応室１４′には、第２光透過窓１３′が設けられ、さらに紫外線カット透過板１６′が嵌め込まれており、内部に共存電解液Ａ′が収容されている。そして、この共存電解液Ａ′には第２作用電極１０′、第２対極１１′、第２較電極１２′が非接触の状態で浸漬されている。これらで本実施の形態１の測定チップＣの紫外線カット受光量検出部Ｂを構成している。
【００５１】
なお、測定チップＣは、紫外線の影響を除いてキノンへの影響を同一にするため、全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂを接近させ、２つ極近傍に並べて設けてある。共存電解液Ａ，Ａ′は紫外線を除いてキノンの劣化度を共通にするため、全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂとを構成する電極材料、電極用パターン材料等を同一にし、且つ同じ成分で環境が同一条件の共存電解液を用いるのが適当である。
【００５２】
次いで、本実施の形態１の測定チップＣで紫外線量を検出できる理由を以下説明する。図３は、キノン含有の共存電解液への光の照射時間とキノン還元電流のピーク値の関係を示すグラフである。キノンは３−メチル−ｐ−ベンゾキノンで、照射した光は３０Ｗ／ｍ²の紫外線と全光線に当る日光である。このときの測定条件は、作用電極と比較電極はグラッシーカーボン、対極は白金で構成し、作用電極の面積３．２ｍｍ²、共存電解液は３−メチル−ｐ−ベンゾキノン２０ｍＭ、塩化ナトリウム１５０ｍＭ、エタノールと水の混合比率８：２を混合したものであり、比較電極電位を基準に作用電極が掃引電位となるように作用電極と対極間に電圧を印加し、掃引速度１００ｍＶ／秒で掃引して３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電位においてピークをもつ還元電流を得たものである。なお、後述するように、掃引するのでなく所定の電圧を印加してファラデー電流を測定して還元電流値を得るのでもよい。図３に示すとおり、紫外線を受光した場合も、日光をすべて受光した場合も、受光時間が増加するとキノン還元電流のピーク値は低下していく。従って、予め強度が分かっている紫外線を測定チップに照射して、これによって３−メチル−ｐ−ベンゾキノンを減少させた共存電解液を電気化学的に測定し、受光時間と紫外線の強度を変量にして、検量線を作成しておけば、３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの量を測定するだけで測定チップが受光した紫外線の量を測定できることになる。
【００５３】
しかし、キノンの劣化に影響を及ぼすのは光ばかりではない。周囲の温度など、光以外の因子もキノンの劣化に大きな影響を与える。そこで、本発明においては、上述したとおり紫外線だけを遮断した共存電解液と、紫外線を遮断せず残りのすべてにおいて同一の条件を与えた共存電解液をシリアルに２つほぼ同時に測定するようにしている。紫外線以外では両者全く同一の条件であるから、キノンの量を２つの共存電解液で測定すれば、紫外線を当てた側の共存電解液において余分に減少したキノンの量が紫外線の受光量に比例していることになる。このように、紫外線を遮断して測定した共存電解液と、すべての光を透過させて測定した共存電解液の差をとって、紫外線の影響によるキノンの減少量を求め、予め測定しておいた紫外線の検量線と比較することで、紫外線の受光量を検出できるものである。なお、以上説明したことから分かるとおり、本発明の紫外線測定方法によれば紫外線の受光量が時間に比例して正確に測定できるため、従来のブリューワ分光光度計ができなかった１日分の紫外線の受光量といった長時間の受光量を正確に測定できる特徴がある。
【００５４】
ところで、紫外線が紫外線カット透過板１６′によってどの程度遮断されるかは、紫外線カット透過板１６′の材質による。そこで遮断率が低い材質の場合は、この紫外線カット透過板１６′で紫外線を遮断した場合と全光線透過板１６でこれを透過させた場合の還元電流値の差をとり、遮断率、すなわち紫外線カット透過板１６′の材質に応じ、１００％遮断した場合に換算するのが適当である。
【００５５】
本実施の形態１においては、全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂの共存電解液Ａ，Ａ′は上述した同一成分の溶液を使用し、キノンとして３−メチル−ｐ−ベンゾキノンを採用しており、全光線受光量検出部Ａでは、表面に設けられた全光線透過板１６が紫外線を含む全光線を透過するため、透過した紫外線によって３−メチル−ｐ−ハイドロキシベンゾキノンとなって３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの量が減少する。これとともに、他の光線（例えば赤外線など）や周囲の温度等によっても同様の変化を起こしてさらにその量を減らす。これに対し、紫外線カット受光量検出部Ｂでは、紫外線カット透過板１６′が紫外線をカットするため、３−メチル−ｐ−ベンゾキノンに対する紫外線の影響が断たれ、３−メチル−ｐ−ベンゾキノンは紫外線以外の条件の影響で３−メチル−ｐ−ハイドロキシベンゾキノンに変化して減少する。すなわち、両者の差は紫外線による３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの減少のみとなる。
【００５６】
３−メチル−ｐ−ベンゾキノンが減少すると、第１作用電極１０と第２作用電極１０′に３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電位を印加したとき、第１作用電極１０と第２作用電極１０′近傍で３−メチル−ｐ−ベンゾキノンがプロトンを奪って流れる還元電流がそれぞれ減少する。全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂで測定した３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電流値の差を算出すれば、この差は紫外線由来の還元電流値の差となる。そして、紫外線を受光する時間と、紫外線の強度ごとに予め検量しておいた３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの減少量を示す検量線との比較を行うことで紫外線の受光量を測定するものである。もし、紫外線カット透過板１６′が１００％紫外線をカットできない場合は、紫外線カット透過板１６′の遮断率に応じて補正する。例えば、９０％の遮断率なら１．０３倍する。
【００５７】
ところで、本実施の形態１においては、還元電流を測定するために第１作用電極１０と第２作用電極１０′の電位を掃引している。しかし、掃引する以外の別のタイプの電圧印加方法も有効である。そこで、掃引する方法を含め、この２つの印加方法についてもう少し詳細に説明する。
【００５８】
１つめの印加方法は、既に述べ実施の形態１でも使用した方法で、第１対極１１または第２対極１１′を、第１比較電極１２または第２比較電極１２′に対して、例えば＋８００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲で掃引する方法である。掃引する電圧範囲は溶存酸素の影響を受けないようにするために選択されたものであるが、各電極の種類やキノンの種類によっても変化するので注意が必要である。この方法はボルタンメトリーと呼ばれる。図４はボルタンメトリーを行ったときに現れる還元電流の説明図である。図４に示すように、ボルタンメトリーした場合、掃引の結果得られた電位−還元電流曲線（ボルタモグラム）の中に現れる還元電流のピーク値を測定する。なお、掃引速度としては電極反応を電子移動律速とするために１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓとするのが適当である。
【００５９】
２つめの印加方法は、第１対極１１または第２対極１１′を、第１比較電極１２または第２比較電極１２′に対して３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電位をパルス状またはステップ状に印加する方法である。キノンの種類にもよるが、おおむね紫外線の吸収との関係から−２００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲となるようなキノンを選ぶのが適当である。この電圧範囲は溶存酸素の影響を受けない範囲である。なお、第１作用電極１０または第２作用電極１０′が上記したような炭素材料とは別の材料になるとこの範囲は若干変動する。この印加方法はクロノアンペロメトリーと呼ばれる。クロノアンペロメトリーを行うと、第１作用電極１０または第２作用電極１０′表面に電気二重層が形成され、電極近傍でキノンがアニオン化して溶媒よりプロトンを奪う現象が発生する。本実施の形態１では３−メチル−ｐ−ベンゾキノンが用いられているから、電子の移動により還元され、ヒドロ化して３−メチル−ｐ−ヒドロキシベンゾキノンとなる。このとき急激に流れる還元電流はファラデー電流と呼ばれ、これが３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの量に比例するから、このファラデー電流値を測定することで逆に３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの量が測定できるものである。図５はクロノアンペロメトリーを行ったときに現れるファラデー電流の説明図である。
【００６０】
本実施の形態１における紫外線センサーと測定チップは、以上説明した電気化学的方法で還元電流値の測定を行って、紫外線の量を算出し、表示部に紫外線照射量を表示するものであるが、その具体的な制御回路と操作について説明する。
【００６１】
まず、紫外線受光量を測定するため測定チップＣを身体の一部に取り付け、全光線受光量検出部Ａの第１光透過窓１３と紫外線カット受光量検出部Ｂの第２光透過窓１３′を太陽の方向に向けるようにする。一定時間日光を浴びた後、測定チップＣを身体から取り外し、本体１の測定チップ挿入部６に挿入する。これにより各電極と本体１内の制御回路が電気的に接続される。そこで、電源ボタン５を押して、紫外線センサーを起動させる。さらに、測定を開始するためにスタートボタン３を押す。図６は本実施の形態１における紫外線センサーの制御回路図である。図６において、３５は表示部２の１つであるＬＣＤ、３６は紫外線センサーを制御する制御部であって、マイクロコンピューターから構成され、メモリを備えている。制御部３６は測定チップＣの各電極に所定の電位を与える制御を行うとともにＬＣＤ３５も制御し、後述の演算部４８に全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂのそれぞれで測定された還元電流のピーク値から紫外線量を算出させるものである。
【００６２】
スタートボタン３と電源ボタン５が押されたら、制御部３６は対応する回路内のスイッチをＯＮし、紫外線センサーは動作可能になる。そして、制御部３６はまず全光線受光量検出部Ａに受光量の検出を開始させ、これが終了した時点に、紫外線カット受光量検出部Ｂに紫外線がカットされた光の受光量を検出するように指令する。
【００６３】
３７は第１比較電極１２，第２比較電極１２′や、第１対極１１，第２対極１１′に所定の電位を印加するために制御部３６が出力したデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーター、３８は第１対極１１または第２対極１１′に所定の電位を印加するオペアンプ、３９は第１比較電極１２と第２比較電極１２′への出力を切り替えるリレー、４０は第１対極１１と第２対極１１′への出力を切り替えるリレーである。また、４１は第１作用電極１０，第２作用電極１０′に還元電流を測定するための所定の電位を印加するために制御部３６が出力したデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーター、４３は第１作用電極１０，第２作用電極１０′に還元電流を測定するための所定の電位を印加するオペアンプ、４４は第１作用電極１０と第１対極１１間，第２作用電極１０′と第２対極１１′間を流れる電流を測定するための抵抗、４５は第１作用電極１０と第２作用電極１０′とを切り替えるためのリレーである。４６は抵抗４４の両端で発生した降下電圧を入力され、オペアンプにより構成された差動増幅回路により増幅して出力する電圧増幅部、４７は電圧増幅部４６で増幅された降下電圧をデータ化して制御部３６に入力するＡ／Ｄコンバーターである。抵抗４４と電圧増幅部４６が実施の形態１の検知部である。本実施の形態１においては、リレー３９，４０，４５を切り替えることにより、第１作用電極１０と第１対極１１間を流れる電流を検知する第１検知部と、第２作用電極１０′と第２対極１１′間を流れる電流を検知する第２検知部とを兼用することができ、回路が簡略化されている。同様に、本実施の形態１ではＤ／Ａコンバーター３７，４１の出力電圧は制御部３６からのデータにより可変にできるので、第１作用電極１０と第１対極１１間，第２作用電極１０′と第２対極１１′間の電圧を等電圧だけではなく別の電圧とすることができる。制御部３６は検知したデータを第１作用電極１０と第１対極１１間，第２作用電極１０′と第２対極１１′間を流れる電流値として内部のメモリに記憶する。４８は演算部で、全光線受光量検出部Ａと紫外線カット受光量検出部Ｂのそれぞれで測定した還元電流値の差をとり、メモリされている紫外線の検量線データと比較して、内挿して紫外線の受光量を算出する。
【００６４】
続いて、本実施の形態１の制御回路がどのように動作するのか説明する。測定チップＣを、本体１の測定チップ挿入部６に挿入し、電源ボタン５を押して起動させる。さらに、測定を開始するためにスタートボタン３を押すと、制御部３６は対応する制御回路の各スイッチをＯＮし、紫外線センサーを動作可能にする。次いで、制御部３６は全光線受光量検出部Ａに受光量の検出を開始させるように指令する。紫外線を含んだ全光線（日光）による３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電流値を測定するため、制御部３６は第１対極１１、第１作用電極、第１比較電極１２に通電する必要から、リレー４０をＡ′接点側、リレー３９をＡ′′′接点側に接続し、リレー４５をＡ″側に接続する。その後、制御部３６は第１比較電極１２に対するデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーター３７でアナログ化してオペアンプ３８に入力する。オペアンプ３８はイマジナリショートを利用して第１比較電極をデータどおり基準の電圧になるように第１対極１１に印加する電位を制御する。同時に、制御部３６は第１作用電極１０に対するデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーターでアナログ化してオペアンプ４３に入力する。オペアンプ４３は電流を検出するための抵抗４４で電圧降下が起こり、出力側の第１作用電極１０の電位に変化がでるのを防止するため、ホロアとなっている。これにより第１作用電極１０はデータどおりに所定の電位に制御される。
【００６５】
実施の形態１では、全光線受光量検出部Ａの光照射量を検出するためボルタンメトリーするから、制御部３６は第１作用電極１０の電位を、１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓの掃引速度、＋８００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲で掃引する。第１対極１１には、第１作用電極１０を第１比較電極１２の電位を基準にしたとき、掃引する所定の電位になるような電位がオペアンプ３８のイマジナリショートにより印加される。このとき第１作用電極１０を流れる還元電流値は抵抗４４による電圧降下で検出され、電圧増幅部４６で増幅してからＡ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力される。制御部３６は電流値のデータの中でボルタモグラムを構成するデータの中で、ピーク値となるデータを選択してメモリする。このデータが全光線受光量検出部Ａの３−メチル−ｐ−ベンゾキノンに対する劣化データである。
【００６６】
続いて、制御部３６は、紫外線カット受光量検出部Ｂに紫外線をカットされた光の受光量を検出するように指令する。紫外線カット受光量検出部Ｂにより受光量を検出する場合も、以上説明した全光線受光量検出部Ａによる検出と同様である。紫外線をカットした光線による３−メチル−ｐ−ベンゾキノンの還元電流を測定するため、制御部３６は第２対極１１′、第２作用電極１０′、第２比較電極１２′に通電する必要から、リレー４０をＢ′接点側、リレー３９をＢ′′′接点側に接続し、リレー４５をＢ″側に接続する。その後、制御部３６は第２比較電極１２′に対するデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーター３７でアナログ化してオペアンプ３８に入力する。オペアンプ３８はイマジナリショートを利用して第２比較電極をデータどおり基準の電圧になるように第２対極１１′に印加する電位を制御する。また、制御部３６は第２作用電極１０′に対するデータをメモリから読み出し、Ｄ／Ａコンバーターでアナログ化してオペアンプ４３に入力する。オペアンプ４３は電流を検出するための抵抗４４で電圧降下が起こり、出力側の第２作用電極１０′の電位に変化がでるのを防止するため、ホロアとなっている。これにより第２作用電極１０′はデータどおりに所定の電位に制御される。制御部３６は第２作用電極１０′の電位を、１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓの掃引速度、＋８００ｍＶ〜−１０００ｍＶの範囲で掃引する。第２対極１１′には、第２作用電極１０′を第２比較電極１２′の電位を基準にしたとき、掃引電位になるような電位がオペアンプ３８のイマジナリショートにより印加される。このとき第２作用電極１０′を流れる還元電流値は抵抗４４による電圧降下で検出され、電圧増幅部４６で増幅してからＡ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力される。制御部３６は電流値のデータの中でボルタモグラムを構成するデータの中で、ピーク値となるデータを選択してメモリする。このデータが紫外線カット受光量検出部Ｂの３−メチル−ｐ−ベンゾキノンに対する劣化データである。
【００６７】
制御部３６が、全光線受光量検出部Ａの３−メチル−ｐ−ベンゾキノンに対する劣化データと、全光線受光量検出部Ａの３−メチル−ｐ−ベンゾキノンに対する劣化データを得ると、演算部４８がメモリされている紫外線の検量線と比較することにより、紫外線の受光量を算出するものである。
【００６８】
ところで、以上説明した実施の形態１は、制御部３６が紫外線量をボルタンメトリーすることによって還元電流のピーク値を求めているが、上述のクロノアンペロメトリーすることでファラデー電流を測定して紫外線の受光量を算出することもできる。この場合、制御部３６はリレー４０をＡ′接点、リレー４５をＡ″接点、リレー３９をＡ′′′接点に設定し、第１作用電極１０にパルス状またはステップ状の電圧を印加する。このとき第１作用電極１０を流れる還元電流値を抵抗４４によって検出し、電圧増幅部４６、Ａ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力する。制御部３６は電流値のデータの中でファラデー電流とみられるデータを選択してメモリする。次いで、制御部３６はリレー４０をＢ′接点、リレー４５をＢ″接点、リレー３９をＢ′′′接点に切り替え、第２作用電極１０′パルス状またはステップ状の電圧を印加する。このとき流れる還元電流値を抵抗４４によって検出し、電圧増幅部４６、Ａ／Ｄコンバーター４７を介してデータ化して制御部３６に入力する。制御部３６は電流値のデータの中でファラデー電流とみられるデータを選択してメモリする。演算部４８は、これらのデータから、予めメモリしておいた紫外線照射量の検量線と比較することで紫外線量を算定できるものである。
【００６９】
このように、本実施の形態１の紫外線センサーは、ボルタンメトリーによって全光線の照射量を測定するとともに、紫外線を除いた光の照射量を測定し、２つの照射量の差をとるから、測定チップに照射された紫外線の量を算出できる。また、クロノアンペロメトリーすることによって測定チップに照射された紫外線の量を短時間で測定できる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明に係る紫外線測定用チップは、全光線受光量検出部と紫外線カット受光量検出部を備えて、収容されたキノンが紫外線の照射で減少したものと、減少しないものとの２つを測定し、両者の差を計算して紫外線照射量を算出するから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００７１】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、全光線透過板が石英ガラスを含んでいるから、他の周波数の光を遮断することなく、紫外線を９９％以上透過させ、安価である。
【００７２】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、紫外線カット透過板が紫外線カットフィルターを備えているから、他の周波数の光を遮断することなく、紫外線のみをカットできる。
【００７３】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、第１作用電極と第２作用電極がそれぞれ炭素，ガラス状炭素，金の中から選ばれた１以上の材料から構成されているから、電流値を安定して測定できる。
【００７４】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、第１対極と第２対極が耐食性導電体から構成されているので、劣化もなく、安定して測定できる。
【００７５】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、耐食性導電体が白金，ステンレス，白金含有合金，炭素の中から選ばれた１以上の材料から構成されているから、劣化がほとんどなく、安定した測定ができる。
【００７６】
さらに本発明に係る紫外線測定用チップは、第１比較電極と第２比較電極がそれぞれ金または炭素から構成されているから、比較電極が単純で安価になる。
【００７７】
また本発明に係る紫外線センサーは、紫外線測定用チップを挿入する測定用チップ挿入部を備え、紫外線測定用チップを挿入したとき第１作用電極と第１比較電極間の電位を掃引するとともに第２作用電極と第２比較電極間の電位を掃引する制御部と、第１作用電極と第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、第２作用電極と第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部とを有し、第１検出部と第２検出部で検知された電流値の差から紫外線量を算出する演算部を備えたから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００７８】
また本発明に係る紫外線センサーは、紫外線測定用チップを挿入する測定用チップ挿入部を備え、紫外線測定用チップを挿入したとき第１作用電極と第１比較電極間を第１比較電極を基準にして所定の電位に制御するとともに第２作用電極と第２比較電極間を第２比較電極を基準にして所定の電位に制御する制御部と、第１作用電極と第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、第２作用電極と第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部とを有し、第１検出部と第２検出部で検知された電流の差から紫外線量を算出する演算部を備えたから、小量の試薬で測定でき、コンパクトかつ簡単に操作でき、制御部がより簡単であり、持ち運びが容易で、受光時間の長さによらず、精度の高い紫外線量を測定することができる。
【００７９】
さらに本発明に係る紫外線センサーは、第２電源と第１電源を共用するから、電源回路がコンパクトになる。
【００８０】
さらに本発明に係る紫外線センサーは、制御部が１０ｍＶ／ｓ〜２００ｍＶ／ｓの掃引速度で掃引するから、電流のプレピーク値を精度良く測定できる。
【００８１】
また本発明に係る紫外線測定方法は、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に全光線を照射するとともに、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に紫外線をカットした光を照射し、全光線を照射した共存電解液と紫外線をカットした光を照射した共存電解液をそれぞれボルタンメトリーし、還元電流の差をとることにより紫外線量を算出するから、小量の試薬で、簡単に測定でき、精度が高い紫外線量を測定できる。
【００８２】
また本発明に係る紫外線測定方法は、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に全光線を照射するとともに、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液に紫外線をカットした光を照射し、全光線を照射した共存電解液と紫外線をカットした光を照射した共存電解液をそれぞれクロノアンペロメトリーし、還元電流の差をとることにより紫外線量を算出するから、小量の試薬で、さらに簡単且つ迅速に測定でき、精度が高い紫外線量を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における紫外線センサーの概略外観図
【図２】本発明の実施の形態１における紫外線センサーの紫外線測定用チップの説明図
【図３】キノン含有の共存電解液への光の照射時間とキノン還元電流のピーク値の関係を示すグラフ
【図４】ボルタンメトリーを行ったときに現れる還元電流の説明図
【図５】クロノアンペロメトリーを行ったときに現れるファラデー電流の説明図
【図６】本実施の形態１における紫外線センサーの制御回路図
【符号の説明】
１ 本体
２ 表示部
３ スタートボタン
３′ スタート・スイッチ
４ モード切り替えボタン
４′ モード切り替えスイッチ
５ 電源ボタン
６ 測定チップ挿入部
７ 第１作用電極用パターン
７ 第２作用電極用パターン
７ｔ1 第1作用電極用の端子
７ｔ2 第２作用電極用の端子
８ 第1対極用パターン
８′ 第２対極用パターン
８ｔ1 第1対極用の端子
８ｔ2 第２対極用の端子
９ 第1比較電極用パターン
９′ 第２比較電極用パターン
９ｔ1 第1比較電極用の端子
９ｔ2 第２比較電極用の端子
１０ 第1作用電極
１０′ 第２作用電極
１１ 第1対極
１１′ 第２対極
１２ 第1比較電極
１２′ 第２比較電極
１３ 第1光透過窓
１３′ 第２光透過窓
１４ 第1反応室
１４′ 第２反応室
１５ 基板
１６ 全光線透過板
１６′ 紫外線カット透過板
３５ ＬＣＤ
３６ 制御部
３７，４１ Ｄ／Ａコンバーター
３８，４３ オペアンプ
３９，４０，４５ リレー
４４ 抵抗
４６ 電圧増幅部
４７ Ａ／Ｄコンバーター
４８ 演算部

Claims (6)

1. 全光線受光量検出部と紫外線カット受光量検出部とを備えた紫外線測定用チップと、この紫外線測定用チップが挿入される紫外線センサーとを用いた紫外線測定方法であって、
   前記紫外線測定用チップは、
   その全光線受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第１光透過窓が設けられた第１反応室と、前記第１光透過窓に設けられた全光線透過板と、前記第１反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第１作用電極と第１対極とが設けられ、
   前記紫外線カット受光量検出部には、キノン，有機溶媒，電解質含有の共存電解液を収容し、第２光透過窓が設けられた第２反応室と、前記第２光透過窓に設けられた紫外線カット透過板と、前記第２反応室内に配設され、且つ前記共存電解液に浸漬される第２作用電極と第２対極とが設けられており、
   前記第１作用電極，前記第１対極，前記第２作用電極，前記第２対極とそれぞれ電気的に接続された複数の端子を備えており、
   前記紫外線センサーは、
   前記端子のそれぞれと電気的に接続できるコネクタ端子が設けられた測定用チップ挿入部を備え、
   前記紫外線測定用チップを挿入したとき前記第１作用電極と前記第１対極間に電圧を印加できる第１電源と、前記第２作用電極と前記第２対極間に電圧を印加できる第２電源とを有し、
   前記第１作用電極と前記第１対極間に流れる電流を検知する第１検出部と、前記第２作用電極と前記第２対極間に流れる電流を検知する第２検出部と、
   前記第１検出部と前記第２検出部で検知された還元電流値の差を算出する演算部を備え、
   この還元電流値の差に基づき紫外線量を測定することを特徴とする紫外線測定方法。
2. 前記紫外線測定用チップは、全光線透過板が石英ガラスを含んでいることを特徴とする請求項１記載の紫外線測定方法。
3. 前記紫外線測定用チップは、紫外線カット透過板が紫外線カットフィルターを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線測定方法。
4. 前記紫外線測定用チップは、第１作用電極と第２作用電極がそれぞれ炭素，ガラス状炭素，金の中から選ばれた１以上の材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線測定方法。
5. 前記紫外線測定用チップは、第１対極と前記第２対極がそれぞれ耐食性導電体から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線測定方法。
6. 前記紫外線測定用チップは、耐食性導電体が白金，ステンレス，白金含有合金，炭素の中から選ばれた１以上の材料から構成されていることを特徴とする請求項５記載の紫外線測定方法。

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