JP4856866B2 - ガス中の被検物質検出器及びそのためのホルダー - Google Patents
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Description
本発明は、ガス中の被検物質検出器及びそのためのホルダーに関する。
先端技術産業の急速な発展に伴い、使用される化学物質の種類が増加し、これらに起因する災害や事故が発生している。工場やプラント、研究室などの作業環境大気中のガス状有害物質の濃度は、一般に都市大気レベルと比較すると2〜4倍の高い数値を示すことが報告されている。さらに近年、環境、健康への関心の高まりから、一般住宅中あるいは学校の室内環境汚染が注目され、調理用ガス器具、湯沸かし器、暖房装置などからの燃焼ガスによるNOxやCOに加え、建築材料や家具などから放出されるホルムアルデヒドや揮発性有機化合物による健康被害(シックハウス症候群あるいはシックスクール症候群)が問題視されている。
これまでに利用されている室内空気中の化学物質を測定する方法として、標準的測定法、検知管法、蒸気拡散式分析法、化学発光法、電気化学分析法などが挙げられる。これらの方法は厳密な測定結果を得ることが出来ると期待される反面、i) 精密な分析装置と高度な技術が必要とされる、ii) 結果の判定までにある程度の時間を要する、iii) 反応に用いる物質(溶媒、触媒など)が環境に不適切である、という問題点も指摘されている。特に、現在、簡易分析手法で広く汎用されている検知管について見てみると、i)検出感度が悪い、ii)選択性が悪いため測定誤差が生じる、iii)測定開始時に生じるガラス破片(検知剤を封入しているガラスを割ってから測定を行うため)が危険である、といった問題点がある。
一方、室内空気や大気中の化学物質を簡便に測定する方法として、化学物質と接触すると反応して変色又は呈色する試験紙を用いる方法が種々知られている。例えば、特許文献１には、本願発明者らが先に発明した、ホルムアルデヒド検出用の試験紙が記載されている。しかしながら、このような試験紙を用いる方法は、単に試験紙を室内や大気中に放置することにより行なわれる。このため、被検物質の濃度が低い場合には、検出できない又は検出のために長時間を要するという問題がある。さらに従来の試験紙法では、測定前に過って、試験紙表面を手で触ったりすると測定誤差に繋がるといった問題点がある。
本発明の目的は、簡便、迅速、高感度にガス中の被検物質を検出することができ、手が試験紙に触れること等による誤差を回避することができる検出器及びそのための試験紙ホルダーを提供することである。
本願発明者らは、鋭意研究の結果、ガス中の被検物質を検出するための試験紙をホルダー内に気密に収容し、被検試料ガスを強制的に試験紙に流通させることにより、簡便、迅速、高感度にガス中の被検物質を検出することができ、また、手が試験紙に触れること等による誤差を回避することもできることに想到し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、ガス流通孔を有する下部本体と、該下部本体上に、該下部本体と空隙をあけて支持され、その上に試験紙が保持される多孔性の試験紙支持板と、前記下部本体と接続され、少なくともその天井部が透明な材質で形成され、ガス流通孔を有する上部本体とを具備し、前記下部本体と前記上部本体は接続され、これらの内部に前記試験紙支持板が保持され、前記試験紙が前記試験紙支持板上に保持された場合に該試験紙と前記天井部の下面の間に空隙が形成される、ガス中の被検物質を検出するための試験紙を保持するための試験紙ホルダーであって、前記上部本体に設けられた前記管状の突起にルーペが着脱自在に取り付けられた試験紙ホルダーを提供する。また、本発明は、ガス流通孔を有する下部本体と、該下部本体上に、該下部本体と空隙をあけて支持され、その上に試験紙が保持される多孔性の試験紙支持板と、前記下部本体と接続され、少なくともその天井部が透明な材質で形成され、ガス流通孔を有する上部本体とを具備し、前記下部本体と前記上部本体は接続され、これらの内部に前記試験紙支持板が保持され、前記試験紙が前記試験紙支持板上に保持された場合に該試験紙と前記天井部の下面の間に空隙が形成される、ガス中の被検物質を検出するための試験紙を保持するための試験紙ホルダー内の前記試験紙支持板上に、ガス中の被検物質を検出するための試験紙が気密に保持されたガス中の被検物質検出器であって、前記試験紙支持板上にＯリングが載置され、前記試験紙は該Ｏリングの内側に気密に保持されるガス中の被検物質検出器を提供する。
本発明の検出器によれば、被検物質を含む試料を強制的に試験紙に流通させることができるので、簡便、迅速、高感度にガス中の被検物質を検出することができ、また、試験紙はホルダー内に気密に収容されているので、手が試験紙に触れること等による誤差を回避することができる。
以下、本発明の好ましい１具体例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の被検物質検出器の好ましい１具体例の模式分解断面図である。
下部本体１０は、例えば肉厚の円板状をしており、好ましくは中央又はその近傍にガス流通孔１２が設けられている。下部本体１０の形状は円板状に限定されるものではなく、後述する試験紙支持板を支持する部位を有し、後述する上部本体と接続可能な形状であれば特に限定されない。ガス流通孔１２は、好ましくは、下部本体１０に形成された管状の突起１４に連通している。管状の突起１４は、ゴム管等を接続するために便利であるが必須的ではない。下部本体１０の側壁１０ａには、好ましくは、後述する上部本体との接続のためのネジが切られている。
下部本体１０上には、多孔性の試験紙支持板１６が載置される。試験紙支持板１６は、例えば、多孔性で剛性のあるプラスチック製である。なお、ここで、「多孔性」は、板自体が多孔性材料から形成されていてもよいし、また、非多孔性の板に多数の透孔が形成されたものであってもよい。試験紙支持板１６の平面形状及びサイズは、下部本体１０の上面と同じにすることが好ましい。そうしておけば、後述する上部本体と下部本体１０を接続した際に自動的に位置決めされるからである。試験紙支持板１６の下面周縁上には、突条１８が設けられている。突条１８は、試験紙支持板１６の下面と、下部本体１０の上面との間に空隙を与えるために設けられている。なお、この突条１８は、上記空隙を与えるためのものであるから、下部本体１０の上面周縁部に形成してもよい。
試験紙支持板１６上には、好ましくは、後述する試験紙を気密に保持するために、Ｏリング２０が載置される。なお、ここで言う「気密」は、ガス流通孔１２及び後述する上部本体のガス流通孔が気密に封止されている場合に気密性が達成されるという意味である。オーリングの形状及びサイズは、試験紙支持板１６の周縁形状及びサイズと同じにすることが好ましい。そうしておけば、後述する上部本体と下部本体１０を接続した際に自動的に位置決めされるからである。
試験紙支持板１６上であって、Ｏリング２０の内側に、ガス中の被検物質を検出するための試験紙２２が支持される。試験紙２２は、ガス中の被検物質と接触すると変色又は呈色するものであり、種々の公知の試験紙を利用することができる。なお、試験紙の形状及びサイズは、Ｏリング２０に丁度内接する形状及びサイズであることが好ましい。このようにしておくと、被検試料ガスが、試験紙の外周の外側を通って流通することを防止することができる。
上述した構造の上側から、蓋状の上部本体２４が被せられる。上部本体２４は、天井部２４ａと側壁部２４ｂを有し、少なくとも天井部２４ａは、透明な材料で形成されている。側壁部２４ｂの内側には、下部本体１０の側部１０ａ上のネジと螺着するためのネジが切られている。天井部２４ａには、ガス流通孔２６が設けられている。ガス流通孔２６は、好ましくは、天井部２４ａに形成された管状の突起２８に連通している。管状の突起２８は、ゴム管等を接続したり、後述するルーペを取り付けたりするために有用であるが必須的ではない。天井部２４ａの周縁部には、段部２４ｃが設けられており、上部本体２４と下部本体１０を接続した際に、この段部２４ｃによりＯリング２０が押圧され、気密性が達成されると共に、試験紙２２と天井部２４ａの下面の間に十分な空隙が与えられる。なお、Ｏリング２０の厚さは、試験紙２２の厚さよりも大きいので、段部２４ｃがなくても試験紙２２と天井部２４ａの下面の間に空隙が形成されるので、段部２４ｃは必須的ではない。もっとも、段部２４ｃを設けることにより、上記空隙が大きくなり、天井部２４ａの下面と試験紙２２との間の通気抵抗が小さくなるので、ガスが試験紙２２の周縁部まで均一に行き渡りやすくなり好ましい。
好ましい１態様では、管状の突起２８にルーペ（図示せず）が装着される。例えば、ルーペの中心部に装着孔を設けておき、これに突起２８を挿入することにより装着することができる。ルーペを装着すると、天井部２４ａを介して試験紙２２の変色又は呈色をより鋭敏に観察することができる。
組立て時には、上部本体２４を下部本体１０に被せる。上記具体例では、下部本体１０の側部１０ａ上と、上部本体２４の側壁２４ｂの内側にそれぞれネジが切られているので、下部本体１０と上部本体２４とを螺着することができる。そうすると、段部２４ｃによってＯリング２０が押圧され、試験紙２２はＯリング２０の内側に気密に保持される。ガス流通孔１２及び２６は、検出器の使用時まで、気密に封止しておくことが好ましい。上記した具体例では、管状の突起１４及び２８の外側端部に気密にシールを貼ること等により、ガス流通孔１２及び２６を気密に封止することができる。
なお、組立ては、被検物質が存在しない、例えばクリーンベンチ内などで、清浄なピンセット等を用いて試験紙を取扱い、清浄なマスク及び手袋を装着して行なうことが好ましいので、製造者が組立てを行い、完成した検出器を末端ユーザーに販売することが好ましいが、試験紙を含まないホルダーと、試験紙を別売し、組立てを末端ユーザーが行なうことも可能である。いずれの場合も、試験紙は、組立て時まで気密に封止された状態で保存されることが好ましい。
使用時には、ガス流通孔１２及び２６の封止を解除し、例えば、管状の突起１４にゴム管を接続し、ポンプで引くこと又は真空容器を接続すること等によりガス流通孔２６、試験紙２２、試験紙支持板１６及びガス流通孔１２を介してガスを流通させる。ガス流通孔２６から流入したガスは、試験紙２２と天井部２４ａの間の空隙内に行き渡り、試験紙２２の全面を通過する。室内空気中又は大気中の化学物質を測定する場合には、上記のようにして試験紙２２に室内空気又は大気を強制的に通過させる。なお、被検物質の濃度が十分に高い場合には、室内空気又は大気を強制的に通過させることなく、単に検出器を室内又は大気中に放置しておいてもよいが、検出時間短縮のためには強制的に通過させる方が好ましい。また、密閉容器内のガス中の被検物質を検出する場合には、該密閉容器に接続されたゴム管を管状の突起２８に接続し、該密閉容器を圧縮したり、又は管状の突起１４にゴム管を接続し、ポンプで引くこと若しくは真空容器を接続すること等により試験紙２２に密閉容器内のガスを通過させる。
次いで、試験紙２２の変色又は呈色を、天井部２４ａを介して観察する。試験紙２２が変色又は呈色していれば、ガス中に被検物質が存在するので、該被検物質を検出することができる。なお、変色又は呈色の程度に基づいて被検物質量を定量又は半定量することも可能であり、このような定量又は半定量も本願発明でいう「検出」に包含される。上記したように、ルーペを装着する場合には、変色又は呈色の程度をより鋭敏に観察することができる。
なお、種々の化学物質を検出するための種々の試験紙や化学反応が知られており、これらのいずれをも試験紙２２に利用することができる。例えば、ホルムアルデヒド（特許文献１）、アセトアルデヒド（文献Analytical Letters, 24(5), 857-869 (1991)）、グルタルアルデヒド（文献Analytical Letters, 24(5), 857-869 (1991)）、トルエン（文献 日本分析化学会第52年会講演要旨集）、キシレン（文献日本分析化学会第52年会講演要旨集）、アンモニア（文献 バイエルメディカル株式会社アクアチェックシリーズ簡易水質検査試験紙, 2002）、一酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、塩化水素、塩素（文献バイエルメディカル株式会社アクアチェックシリーズ簡易水質検査試験紙, 2002）等を検出するための試験紙や化学反応が知られている。なお、「試験紙」は、基体が必ずしもろ紙のような紙に限定されるものではなく、多孔性のプラスチックや、合成繊維から成る織布や不織布のような繊維等を基体とするものであってもよく、本発明でいう「試験紙」には、このような紙以外の基体を用いるものも包含される。
なお、上記図１に示す具体例には本発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記具体例では、Ｏリング２０を用いたが、上部本体２４の段部２４ｃを、弾性プラスチックのような弾性材料で形成することによりＯリングの機能を兼用させ、Ｏリングを省略することが可能である。また、上部本体２４を、図２に示すように、天井部２４ａ＋段部２４ｃと側壁部２４ｂに分離し、それぞれ独立した部品から構成することもできる。なお、この場合、天井部２４ａを上から押さえ込むために、側壁部２４ｂに接続された水平部２４ｄがさらに必要になる。また、図３に示すように、天井部２４ａを、中央部が高くなるように斜めに形成してもよい。このようにすることにより、天井部２４ａの下面と試験紙２２との間の空隙をより大きくすることができる。この場合には、段部２４ｃを、段を形成することなく単なる水平部としても天井部２４ａの下面と試験紙２２との間に十分な空隙を与えることができる。同様に、下部本体１０についても、中央部が下がるように上面を斜めに形成して試験紙支持板１６との間の空隙を大きくすることができる。この場合には、突条１８を省略することも可能である。
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
実施例１ ホルムアルデヒドの検出
図１に基づいて上記した具体例のホルダーを作製し、また、試験紙として、特許文献１記載のホルムアルデヒド検出用試験紙を下記の通りに作製し、上記ホルダーに組み込んだ。この試験紙では、ホルムアルデヒドと接触すると下記化学反応が起き、白色の試験紙が黄色に呈色する。
図１に基づいて上記した具体例のホルダーを作製し、また、試験紙として、特許文献１記載のホルムアルデヒド検出用試験紙を下記の通りに作製し、上記ホルダーに組み込んだ。この試験紙では、ホルムアルデヒドと接触すると下記化学反応が起き、白色の試験紙が黄色に呈色する。
1.1 ストック溶液の調製
ストック1：KD-XA01(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック2：リン酸緩衝溶液(pH2.5、ナカライテスク社製)1mlをメタノール10mlに溶解する。
ストック3：ストック1とストック2を体積比が1:1となるように混合する。
ストック1：KD-XA01(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック2：リン酸緩衝溶液(pH2.5、ナカライテスク社製)1mlをメタノール10mlに溶解する。
ストック3：ストック1とストック2を体積比が1:1となるように混合する。
1.2 試験紙の作製
ストック3に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、15分間真空乾燥させて作製した。
ストック3に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、15分間真空乾燥させて作製した。
1.3 ホルダーへの装着
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
1.4 使用したガス
0.1ppmのホルムアルデヒドガスを検出器に流して、測定を行った。
0.1ppmのホルムアルデヒドガスを検出器に流して、測定を行った。
1.5 結果
試験紙の表面は、ホルムアルデヒドガスと接触することにより、白色から黄色に変色していることが確認された。
試験紙の表面は、ホルムアルデヒドガスと接触することにより、白色から黄色に変色していることが確認された。
実施例２ アルデヒド類の検出
試験紙を、下記の通りに作製したアルデヒド類検出用の試験紙に代えたことを除き、実施例１と同様な検出器を作製した。この試験紙では、アルデヒド類と接触すると下記化学反応が起き、黄色の試験紙が青色に変色する。
試験紙を、下記の通りに作製したアルデヒド類検出用の試験紙に代えたことを除き、実施例１と同様な検出器を作製した。この試験紙では、アルデヒド類と接触すると下記化学反応が起き、黄色の試験紙が青色に変色する。
2.1 ストック溶液の調製
ストック1：MBTH(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック2：FeCl3(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック3：リン酸緩衝溶液(pH2.5、ナカライテスク社製)1mlをメタノール10mlに溶解する。
ストック4：ストック1、ストック2およびストック3を体積比が1:1:1となるように混合する。
ストック1：MBTH(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック2：FeCl3(0.1g)をメタノール10mlに溶解する。
ストック3：リン酸緩衝溶液(pH2.5、ナカライテスク社製)1mlをメタノール10mlに溶解する。
ストック4：ストック1、ストック2およびストック3を体積比が1:1:1となるように混合する。
2.2 試験紙の作製
ストック4に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、15分間真空乾燥させて作製した。
ストック4に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、15分間真空乾燥させて作製した。
2.3 ホルダーへの装着
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
2.4 使用したガス
0.1ppmのホルムアルデヒドガス、アセトアルデヒドガス又はグルタルアルデヒドガスを検出器に流して、測定を行った。
0.1ppmのホルムアルデヒドガス、アセトアルデヒドガス又はグルタルアルデヒドガスを検出器に流して、測定を行った。
2.5 結果
試験紙の表面は、種々のアルデヒドガスと接触することにより、黄色から青色に変色していることが確認された。
試験紙の表面は、種々のアルデヒドガスと接触することにより、黄色から青色に変色していることが確認された。
実施例３ 一酸化炭素の検出
試験紙を、下記の通りに作製した一酸化炭素検出用の試験紙に代えたことを除き、実施例１と同様な検出器を作製した。この試験紙では、一酸化炭素と接触すると下記化学反応が起き、黄色の試験紙が茶褐色に変色する。
試験紙を、下記の通りに作製した一酸化炭素検出用の試験紙に代えたことを除き、実施例１と同様な検出器を作製した。この試験紙では、一酸化炭素と接触すると下記化学反応が起き、黄色の試験紙が茶褐色に変色する。
3.1 ストック溶液の調製
テトラキス（アセトニトリル)パラジウム(II)テトラフルオロボレート(100mg)、アセトアミド(200mg)、水5.0mlをスクリュー管にとり、室温で溶解した。
テトラキス（アセトニトリル)パラジウム(II)テトラフルオロボレート(100mg)、アセトアミド(200mg)、水5.0mlをスクリュー管にとり、室温で溶解した。
3.2 試験紙の作製
ストック溶液に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、室温で15分間真空乾燥した。
ストック溶液に、ろ紙(Advantec社製No.2)を浸した後、室温で15分間真空乾燥した。
3.3 ホルダーへの装着
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
作製した試験紙を、図１に示す試験紙２２として用いて検出器を組み立てた。
3.4使用したガス
1.0ppmの一酸化炭素ガスをサンプラーに流して、測定を行った。
1.0ppmの一酸化炭素ガスをサンプラーに流して、測定を行った。
3.5 測定結果
試験紙の表面は速やかに黄色から茶褐色へと変色した。
試験紙の表面は速やかに黄色から茶褐色へと変色した。
Claims (6)
- ガス流通孔を有する下部本体と、該下部本体上に、該下部本体と空隙をあけて支持され、その上に試験紙が保持される多孔性の試験紙支持板と、前記下部本体と接続され、少なくともその天井部が透明な材質で形成され、ガス流通孔を有する上部本体とを具備し、前記下部本体と前記上部本体は接続され、これらの内部に前記試験紙支持板が保持され、前記試験紙が前記試験紙支持板上に保持された場合に該試験紙と前記天井部の下面の間に空隙が形成される、ガス中の被検物質を検出するための試験紙を保持するための試験紙ホルダーであって、前記上部本体に設けられた前記管状の突起にルーペが着脱自在に取り付けられた試験紙ホルダー。
- 前記上部本体のガス流通孔は、前記上部本体に設けられた管状の突起に連通している請求項１記載のホルダー。
- 前記下部本体のガス流通孔は、前記下部本体に設けられた管状の突起に連通している請求項１又は２記載のホルダー。
- 前記下部本体と前記上部本体は、螺着により接続される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホルダー。
- ガス流通孔を有する下部本体と、該下部本体上に、該下部本体と空隙をあけて支持され、その上に試験紙が保持される多孔性の試験紙支持板と、前記下部本体と接続され、少なくともその天井部が透明な材質で形成され、ガス流通孔を有する上部本体とを具備し、前記下部本体と前記上部本体は接続され、これらの内部に前記試験紙支持板が保持され、前記試験紙が前記試験紙支持板上に保持された場合に該試験紙と前記天井部の下面の間に空隙が形成される、ガス中の被検物質を検出するための試験紙を保持するための試験紙ホルダー内の前記試験紙支持板上に、ガス中の被検物質を検出するための試験紙が気密に保持されたガス中の被検物質検出器であって、前記試験紙支持板上にＯリングが載置され、前記試験紙は該Ｏリングの内側に気密に保持されるガス中の被検物質検出器。
- 前記試験紙は、前記Ｏリングに丁度内接する大きさ及び形状を有する請求項５記載の検出器。
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