JP2002267586A - エチレンガスセンサ、エチレンガス定量方法及び装置 - Google Patents
エチレンガスセンサ、エチレンガス定量方法及び装置Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 気体中のエチレンを検知するエチレンガスセ
ンサ、該エチレンガスセンサを用いてエチレンガス濃度
を測定する方法及び装置を提供すること 【解決手段】 水晶振動子にエチレンモノオキシゲナー
ゼあるいは竹酢液を保持させてなることを特徴とするエ
チレンガスセンサ。このようなエチレンガスセンサを用
いて気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装
置。
ンサ、該エチレンガスセンサを用いてエチレンガス濃度
を測定する方法及び装置を提供すること 【解決手段】 水晶振動子にエチレンモノオキシゲナー
ゼあるいは竹酢液を保持させてなることを特徴とするエ
チレンガスセンサ。このようなエチレンガスセンサを用
いて気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体中のエチレン
を検知するエチレンガスセンサ、及び気体中のエチレン
ガス濃度を測定する方法あるいは装置に関するものであ
る。
を検知するエチレンガスセンサ、及び気体中のエチレン
ガス濃度を測定する方法あるいは装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスセンサは、可燃性ガス、酸
素、湿度、ＣＯ等の有害ガスを対象として、大きな市場
を持つに至っているが、なお、新しいニーズが次々に生
まれ、依然活発な研究が続けられている。最近の大きな
ニーズの一つとしては、においの検知が挙げられ、これ
は危険管理、食品管理などの具体的応用があると同時
に、感性のセンシングという情報科学の新しいテーマの
一環でもある。
素、湿度、ＣＯ等の有害ガスを対象として、大きな市場
を持つに至っているが、なお、新しいニーズが次々に生
まれ、依然活発な研究が続けられている。最近の大きな
ニーズの一つとしては、においの検知が挙げられ、これ
は危険管理、食品管理などの具体的応用があると同時
に、感性のセンシングという情報科学の新しいテーマの
一環でもある。
【０００３】においセンサに用いられる材料として、従
来知られているものに金属酸化物半導体及び有機材料が
挙げられる。金属酸化物半導体を用いたにおいセンサで
は、主として酸化物粒子の焼結体が用いられ、におい分
子が半導体粒子表面に吸着あるいは反応することによっ
て、半導体の電気抵抗が変化し、その変化量をセンサ信
号として取り出すものである。一方、有機材料を用いる
場合は、におい成分が有機材料に吸着することにより、
質量や吸光度などが変化し、その変化量を物理的に計測
するものである。
来知られているものに金属酸化物半導体及び有機材料が
挙げられる。金属酸化物半導体を用いたにおいセンサで
は、主として酸化物粒子の焼結体が用いられ、におい分
子が半導体粒子表面に吸着あるいは反応することによっ
て、半導体の電気抵抗が変化し、その変化量をセンサ信
号として取り出すものである。一方、有機材料を用いる
場合は、におい成分が有機材料に吸着することにより、
質量や吸光度などが変化し、その変化量を物理的に計測
するものである。
【０００４】検知されるにおい成分としては、魚介類の
鮮度に関係するトリメチルアミン（ＴＭＡ）及びジメチ
ルアミン（ＤＭＡ）、コンソメスープなどに含まれるメ
チルピラジンやアセトンなど、牛肉鮮度に関係する酢酸
エチルやアセトインなど、有害ガスでもあるＨ2ＳやＮ
Ｈ3、フルーツオイル、メチルメルカプタン、脂肪族ア
ミンなどかなり広範囲で研究がなされている。
鮮度に関係するトリメチルアミン（ＴＭＡ）及びジメチ
ルアミン（ＤＭＡ）、コンソメスープなどに含まれるメ
チルピラジンやアセトンなど、牛肉鮮度に関係する酢酸
エチルやアセトインなど、有害ガスでもあるＨ2ＳやＮ
Ｈ3、フルーツオイル、メチルメルカプタン、脂肪族ア
ミンなどかなり広範囲で研究がなされている。
【０００５】有機材料を用いたセンサとして水晶振動子
を用いる方法（Quartz Crystal Microbalance法（ＱＣ
Ｍ法））が知られている（G.Sauerbrey"Verwendung von
Schwingquartzen zur Wagung dunner Schichten und z
ur Mikrowagung",Zeitshriftfur Physik,Vol.155,pp.20
6-222,1959）。この方法は、水晶振動子が、ガス吸着な
どによる振動子電極上の微小質量変化を、質量負荷効果
により共振周波数変化として検出できるため、高感度な
ガスセンサ素子として応用する方法である。また、この
ＱＣＭ法では、電極上に塗布する感応膜を変えることに
より、さまざまな特性をもつセンサを容易に実現でき
る。 膜材料には、主に高分子や脂質が用いられる。こ
のセンサを用いてにおいを識別する場合、異なる感応膜
を塗布した複数のセンサからの出力を多変量解析やニュ
ーラルネットワークによりパターン認識する手法が用い
られている。
を用いる方法（Quartz Crystal Microbalance法（ＱＣ
Ｍ法））が知られている（G.Sauerbrey"Verwendung von
Schwingquartzen zur Wagung dunner Schichten und z
ur Mikrowagung",Zeitshriftfur Physik,Vol.155,pp.20
6-222,1959）。この方法は、水晶振動子が、ガス吸着な
どによる振動子電極上の微小質量変化を、質量負荷効果
により共振周波数変化として検出できるため、高感度な
ガスセンサ素子として応用する方法である。また、この
ＱＣＭ法では、電極上に塗布する感応膜を変えることに
より、さまざまな特性をもつセンサを容易に実現でき
る。 膜材料には、主に高分子や脂質が用いられる。こ
のセンサを用いてにおいを識別する場合、異なる感応膜
を塗布した複数のセンサからの出力を多変量解析やニュ
ーラルネットワークによりパターン認識する手法が用い
られている。
【０００６】一方、果物、野菜、花卉などの植物は、発
酵によってエチレンガスを発生し、放出されたエチレン
ガスによってさらに発酵が進むことが知られている。よ
って、果物、野菜、花卉などの発酵を制御し、鮮度を保
つために、貯蔵庫や輸送庫などの気体中のエチレンガス
濃度を検知し、測定することが重要であるが、そのよう
な用途に適する簡便で精度の良いエチレンガスセンサは
開発されていないのが実状であった。
酵によってエチレンガスを発生し、放出されたエチレン
ガスによってさらに発酵が進むことが知られている。よ
って、果物、野菜、花卉などの発酵を制御し、鮮度を保
つために、貯蔵庫や輸送庫などの気体中のエチレンガス
濃度を検知し、測定することが重要であるが、そのよう
な用途に適する簡便で精度の良いエチレンガスセンサは
開発されていないのが実状であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、気体中のエ
チレンガスを検知するエチレンガスセンサ、該エチレン
ガスセンサを用いてエチレンガス濃度を測定する方法及
び装置を提供することを課題とする。
チレンガスを検知するエチレンガスセンサ、該エチレン
ガスセンサを用いてエチレンガス濃度を測定する方法及
び装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために鋭意努力し、エチレンガスセンサに用いら
れる有機材料として、エチレンガスを生物化学的に吸着
するエチレンモノオキシゲナーゼを用いれば良いことを
見出した結果なされたものである。すなわち、本発明者
らは、竹を蒸し焼きすることにより得られた活性炭をエ
チレンガスの吸着に用いる研究をしていたところ、生竹
自体がエチレンガスを吸着することを見出し、生竹中に
含有されるエチレン酸化酵素であるエチレンモノオキシ
ゲナーゼを用いれば、さらに効率良くエチレンガスを吸
着できるのではないかと考えた結果、本発明に至ったも
のである。
決するために鋭意努力し、エチレンガスセンサに用いら
れる有機材料として、エチレンガスを生物化学的に吸着
するエチレンモノオキシゲナーゼを用いれば良いことを
見出した結果なされたものである。すなわち、本発明者
らは、竹を蒸し焼きすることにより得られた活性炭をエ
チレンガスの吸着に用いる研究をしていたところ、生竹
自体がエチレンガスを吸着することを見出し、生竹中に
含有されるエチレン酸化酵素であるエチレンモノオキシ
ゲナーゼを用いれば、さらに効率良くエチレンガスを吸
着できるのではないかと考えた結果、本発明に至ったも
のである。
【０００９】すなわち、本発明は、水晶振動子にエチレ
ンモノオキシゲナーゼを保持させてなることを特徴とす
るエチレンガスセンサに関するものである。本発明のエ
チレンガスセンサはエチレンモノオキシゲナーゼにさら
に補酵素（ＮＡＤＰＨ）を含有させることが好ましい。
本発明は、また、エチレンモノオキシゲナーゼを含有す
る竹酢液を水晶振動子に塗布させてなるエチレンガスセ
ンサに関するものである。さらに、本発明は、アミノ基
を有するゲル形成物質を介して水晶振動子に竹酢液を塗
布してなるエチレンガスセンサに関するものである。さ
らに、本発明は、このようなエチレンガスセンサを用い
て気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装置に
も関するものである。
ンモノオキシゲナーゼを保持させてなることを特徴とす
るエチレンガスセンサに関するものである。本発明のエ
チレンガスセンサはエチレンモノオキシゲナーゼにさら
に補酵素（ＮＡＤＰＨ）を含有させることが好ましい。
本発明は、また、エチレンモノオキシゲナーゼを含有す
る竹酢液を水晶振動子に塗布させてなるエチレンガスセ
ンサに関するものである。さらに、本発明は、アミノ基
を有するゲル形成物質を介して水晶振動子に竹酢液を塗
布してなるエチレンガスセンサに関するものである。さ
らに、本発明は、このようなエチレンガスセンサを用い
て気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装置に
も関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。植物組織におけるエチレンの代謝メカニズムを下記
に示す。下記の「植物組織におけるＣＨ2ＣＨ2代謝のメ
カニズム」において［Ｏ］はエチレン酸化酵素（エチレ
ンモノオキシゲナーゼ）を表わす。下記に示すとおり、
植物体内にはエチレンを代謝するために２つの活性部位
がある。活性部位Ｉではエチレンが酸化されてエチレン
オキサイドに変換され、さらにエチレングリコールを経
て二酸化炭素まで酸化される。活性部位IIではエチレン
グリコールに変換後、さらに、グルコースと結合してエ
チレングリコール・グルコース結合体を生成する。
る。植物組織におけるエチレンの代謝メカニズムを下記
に示す。下記の「植物組織におけるＣＨ2ＣＨ2代謝のメ
カニズム」において［Ｏ］はエチレン酸化酵素（エチレ
ンモノオキシゲナーゼ）を表わす。下記に示すとおり、
植物体内にはエチレンを代謝するために２つの活性部位
がある。活性部位Ｉではエチレンが酸化されてエチレン
オキサイドに変換され、さらにエチレングリコールを経
て二酸化炭素まで酸化される。活性部位IIではエチレン
グリコールに変換後、さらに、グルコースと結合してエ
チレングリコール・グルコース結合体を生成する。
【００１１】
【００１２】下記にこのエチレンの代謝メカニズムをさ
らに詳細に示した。エチレンはエチレン酸化酵素（エチ
レンモノオキシゲナーゼ）によりエチレンオキサイドに
変化し、受容体に結合して生化学的反応を引き起こす。
その際、補酵素としてＮＡＤＰＨが必要とされる。この
補酵素が酸化、分解されるときに放出されるエネルギー
を利用して化学反応を行っている。エチレンオキサイド
はさらに別の部位でエチレングリコールになり、二酸化
炭素まで代謝される。この二酸化炭素は、エチレンモノ
オキシゲナーゼ活性を増加させる作用を有する。エチレ
ングリコールのグリオキシル化はエチレンの無毒化経路
である（「エチレン」下川敬之著、東京大学出版、７６
頁、８０頁（１９８８年）参照）。
らに詳細に示した。エチレンはエチレン酸化酵素（エチ
レンモノオキシゲナーゼ）によりエチレンオキサイドに
変化し、受容体に結合して生化学的反応を引き起こす。
その際、補酵素としてＮＡＤＰＨが必要とされる。この
補酵素が酸化、分解されるときに放出されるエネルギー
を利用して化学反応を行っている。エチレンオキサイド
はさらに別の部位でエチレングリコールになり、二酸化
炭素まで代謝される。この二酸化炭素は、エチレンモノ
オキシゲナーゼ活性を増加させる作用を有する。エチレ
ングリコールのグリオキシル化はエチレンの無毒化経路
である（「エチレン」下川敬之著、東京大学出版、７６
頁、８０頁（１９８８年）参照）。
【００１３】
【００１４】本発明者らは、当初、果物、野菜、花卉な
どの植物の鮮度を保持するためのエチレンガス吸着材と
して、生竹そのままを輪切りにしたものと、生竹の輪切
りを焼いて得られた活性炭を用いる試験を行っていた。
そのために、濃度５０ｐｐｍのエチレンガスで充満した
密閉容器中に生竹と３００℃、１０００℃、及び２００
０℃でそれぞれ蒸し焼きにして得られた活性炭（竹炭）
を２５ｇづつ入れファンで空気を循環させてエチレンガ
ス除去試験を行った。このエチレンガス除去試験の結果
を図１に示す。図１の結果によると、生竹が一番良くエ
チレンを除去することが確認された。このことから、エ
チレンガスの除去は、活性炭による物理吸着ではなく竹
の植物代謝が関係しているのではないかと予測した。
どの植物の鮮度を保持するためのエチレンガス吸着材と
して、生竹そのままを輪切りにしたものと、生竹の輪切
りを焼いて得られた活性炭を用いる試験を行っていた。
そのために、濃度５０ｐｐｍのエチレンガスで充満した
密閉容器中に生竹と３００℃、１０００℃、及び２００
０℃でそれぞれ蒸し焼きにして得られた活性炭（竹炭）
を２５ｇづつ入れファンで空気を循環させてエチレンガ
ス除去試験を行った。このエチレンガス除去試験の結果
を図１に示す。図１の結果によると、生竹が一番良くエ
チレンを除去することが確認された。このことから、エ
チレンガスの除去は、活性炭による物理吸着ではなく竹
の植物代謝が関係しているのではないかと予測した。
【００１５】しかしながら、生竹そのままではエチレン
ガスセンサに用いることはできないので、薄膜化ができ
る液状物で且つ生竹と同等のエチレンガス除去効果があ
るものがないかと研究した結果、さらに生竹を乾留ある
いは抽出して得た竹酢液に着目した。本発明において、
竹酢液とは、生竹から乾留または抽出により得た液体を
いう。より具体的には、生竹を粉末にして、１００〜３
００℃の温度で３〜５気圧の圧力を作用させて乾留して
得られる液体、あるいは生竹を粉末にして、アルコー
ル、水、もしくはセルラーゼのような酵素水溶液で抽出
して得られる液体をいう。
ガスセンサに用いることはできないので、薄膜化ができ
る液状物で且つ生竹と同等のエチレンガス除去効果があ
るものがないかと研究した結果、さらに生竹を乾留ある
いは抽出して得た竹酢液に着目した。本発明において、
竹酢液とは、生竹から乾留または抽出により得た液体を
いう。より具体的には、生竹を粉末にして、１００〜３
００℃の温度で３〜５気圧の圧力を作用させて乾留して
得られる液体、あるいは生竹を粉末にして、アルコー
ル、水、もしくはセルラーゼのような酵素水溶液で抽出
して得られる液体をいう。
【０００１６】次に、本発明者らは、生竹から得た竹酢
液を用いてエチレンガスの除去実験を行ってみた。生竹
を乾留して得た竹酢液１００ｍｌを３００ｍｌの超純水
で薄め、生分解性樹脂発泡体粒状物を２４時間浸漬し、
その後２４時間自然乾燥させてフィルタを作製した。作
製したフィルタをエチレン約５０ｐｐｍで充満した密閉
容器中に入れファンで空気を循環させた。３時間後のエ
チレンガスの除去率を測定して得た結果を表１に示し
た。
液を用いてエチレンガスの除去実験を行ってみた。生竹
を乾留して得た竹酢液１００ｍｌを３００ｍｌの超純水
で薄め、生分解性樹脂発泡体粒状物を２４時間浸漬し、
その後２４時間自然乾燥させてフィルタを作製した。作
製したフィルタをエチレン約５０ｐｐｍで充満した密閉
容器中に入れファンで空気を循環させた。３時間後のエ
チレンガスの除去率を測定して得た結果を表１に示し
た。
【００１７】
【表１】 この結果から、発泡体に竹酢液を浸漬させると発泡体の
みに比べて除去率が顕著に増加することが分かった。
みに比べて除去率が顕著に増加することが分かった。
【００１８】前記のとおり、エチレンは、植物体内で、
エチレン酸化酵素（エチレンモノオキシゲナーゼ）によ
りエチレンオキサイドに変化し、さらにエチレングリコ
ールになり、二酸化炭素にまで代謝される。このこと
と、前記の本発明者らの輪切りの生竹あるいは竹酢液が
エチレンガスの吸着効果を有するという試験結果から、
本発明者らは、生竹あるいは竹酢液中に含まれる酵素に
よるエチレンの分解代謝が、生竹あるいは竹酢液による
エチレンガス除去能に関与しているのではないかと推定
した。
エチレン酸化酵素（エチレンモノオキシゲナーゼ）によ
りエチレンオキサイドに変化し、さらにエチレングリコ
ールになり、二酸化炭素にまで代謝される。このこと
と、前記の本発明者らの輪切りの生竹あるいは竹酢液が
エチレンガスの吸着効果を有するという試験結果から、
本発明者らは、生竹あるいは竹酢液中に含まれる酵素に
よるエチレンの分解代謝が、生竹あるいは竹酢液による
エチレンガス除去能に関与しているのではないかと推定
した。
【００１９】一方、本発明者らは、生竹あるいは竹酢液
を分析した結果、生竹あるいは竹酢液中にエチレン酸化
酵素であるエチレンモノオキシゲナーゼが含有されてい
ることを確認した。
を分析した結果、生竹あるいは竹酢液中にエチレン酸化
酵素であるエチレンモノオキシゲナーゼが含有されてい
ることを確認した。
【００２０】以上の試験及び分析から、本発明者らは、
生竹あるいは竹酢液に限らず、エチレンモノオキシゲナ
ーゼを含有する材料であれば、エチレンガス吸着材とし
て有効で、水晶振動子に保持してエチレンガスセンサに
応用できるという知見を得ることができた。
生竹あるいは竹酢液に限らず、エチレンモノオキシゲナ
ーゼを含有する材料であれば、エチレンガス吸着材とし
て有効で、水晶振動子に保持してエチレンガスセンサに
応用できるという知見を得ることができた。
【００２１】竹酢液を水晶振動子上に保持するには、竹
酢液をそのままキャスティングあるいはコーティングし
ても良いが、アミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させる方がエチレンガスの吸着率が上がるので
好ましい。アミノ基は、竹酢液中の酵素蛋白質のカルボ
キシル基と反応して酵素を固定化することができるの
で、竹酢液をアミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させるとエチレンガス吸着率が上がるものであ
ると推測される。アミノ基を有するゲル形成物質として
好ましい物質は、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミ
ン、キトサンである。キトサンは、その分子中にアミノ
基を２個有し、しかも無害であるので、より好ましい。
キトサンを用いるときには、キトサンに酢酸、クエン酸
などの人体に無害な弱酸を添加して透明溶液として用い
るのが好ましい。
酢液をそのままキャスティングあるいはコーティングし
ても良いが、アミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させる方がエチレンガスの吸着率が上がるので
好ましい。アミノ基は、竹酢液中の酵素蛋白質のカルボ
キシル基と反応して酵素を固定化することができるの
で、竹酢液をアミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させるとエチレンガス吸着率が上がるものであ
ると推測される。アミノ基を有するゲル形成物質として
好ましい物質は、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミ
ン、キトサンである。キトサンは、その分子中にアミノ
基を２個有し、しかも無害であるので、より好ましい。
キトサンを用いるときには、キトサンに酢酸、クエン酸
などの人体に無害な弱酸を添加して透明溶液として用い
るのが好ましい。
【００２２】竹酢液とゲル形成物質とは、混合して水晶
振動子に保持させても良いし、あるいは水晶振動子上に
ゲル形成物質を保持させ、その上に竹酢液を保持させる
ように積層しても良い。例えば、本発明のセンサは、竹
酢液にポリアリルアミン水溶液あるいはキトサンにクエ
ン酸を添加した水溶液を混合した溶液を用いて、水晶振
動子にコーティングあるいはキャスティングすることに
よって製造することができる。また、本発明のセンサ
は、水晶振動子にポリアリルアミンあるいはキトサンに
クエン酸を添加した溶液をコーティングして乾燥させ、
その上に竹酢液をコーティングして乾燥することによっ
ても製造することができる。
振動子に保持させても良いし、あるいは水晶振動子上に
ゲル形成物質を保持させ、その上に竹酢液を保持させる
ように積層しても良い。例えば、本発明のセンサは、竹
酢液にポリアリルアミン水溶液あるいはキトサンにクエ
ン酸を添加した水溶液を混合した溶液を用いて、水晶振
動子にコーティングあるいはキャスティングすることに
よって製造することができる。また、本発明のセンサ
は、水晶振動子にポリアリルアミンあるいはキトサンに
クエン酸を添加した溶液をコーティングして乾燥させ、
その上に竹酢液をコーティングして乾燥することによっ
ても製造することができる。
【００２３】
【実施例】以下に本発明の試験例及び実施例を記載する
が、本発明はそれに限定されるものではない。
が、本発明はそれに限定されるものではない。
【実施例１】（センサの作製）竹酢液は、孟宗竹の粉末
をかごに入れ、３００℃、５気圧で４時間乾留して得
た。この竹酢液０．２μｌを水晶振動子の電極上にキャ
ストし、２４時間自然乾燥させてセンサとした。
をかごに入れ、３００℃、５気圧で４時間乾留して得
た。この竹酢液０．２μｌを水晶振動子の電極上にキャ
ストし、２４時間自然乾燥させてセンサとした。
【００２４】（エチレンガス吸着試験）このようにして
得られた試料をエチレンガス濃度を１５０、３００、８
００ｐｐｍの一定濃度に保った密閉容器内に挿入し、１
００秒後に大気中に出した。この測定を３回行った。
得られた試料をエチレンガス濃度を１５０、３００、８
００ｐｐｍの一定濃度に保った密閉容器内に挿入し、１
００秒後に大気中に出した。この測定を３回行った。
【００２５】（吸着量の試験方法）エチレンガスの吸着
量は、水晶振動子マイクロバランス（Quartz Crystal M
icrobalance）法（ＱＣＭ法）を用いて測定した。ＱＣ
Ｍ法とは、水晶振動子の固有振動数が電極に付着した質
量の変化によって変化することを利用したものである。
水晶振動子電極上にガス吸着などにより微量物質が付着
すると、その微小質量変化を質量負荷効果により共振周
波数変化として検出できる。
量は、水晶振動子マイクロバランス（Quartz Crystal M
icrobalance）法（ＱＣＭ法）を用いて測定した。ＱＣ
Ｍ法とは、水晶振動子の固有振動数が電極に付着した質
量の変化によって変化することを利用したものである。
水晶振動子電極上にガス吸着などにより微量物質が付着
すると、その微小質量変化を質量負荷効果により共振周
波数変化として検出できる。
【００２６】図２には、ＱＣＭ法の装置の概略図を示
す。１はエチレンモノオキシゲナーゼをキャスティング
した水晶振動子、２は発振回路、３は共振周波数検出
器、４はコンピュータである。５のエチレンガス供給源
から密閉容器６に供給されたエチレンガスが水晶振動子
１に吸着することにより３に現れる周波数変化を検出す
る。
す。１はエチレンモノオキシゲナーゼをキャスティング
した水晶振動子、２は発振回路、３は共振周波数検出
器、４はコンピュータである。５のエチレンガス供給源
から密閉容器６に供給されたエチレンガスが水晶振動子
１に吸着することにより３に現れる周波数変化を検出す
る。
【００２７】（結果）結果を図３に示した。図３におい
て、（１）には、エチレンガス濃度１５０ｐｐｍ、
（２）には３００ｐｐｍ、（３）には８００ｐｐｍの場
合を示す。これらの結果から、エチレンガス濃度が１５
０、３００、あるいは８００ｐｐｍのいずれの場合で
も、竹酢液をキャストした水晶振動子を密閉容器内に入
れるとエチレンガスの吸着が開始され、大気中に曝すこ
とで吸着したエチレンガスが脱離することが分かる。こ
のことから、竹酢液をキャスティングした水晶振動子は
エチレンガスセンサとして用いられることが分かった。
図３の（１）〜（３）によると、いずれの場合にも飽和
吸着量はほぼ等しく、差が微小である。
て、（１）には、エチレンガス濃度１５０ｐｐｍ、
（２）には３００ｐｐｍ、（３）には８００ｐｐｍの場
合を示す。これらの結果から、エチレンガス濃度が１５
０、３００、あるいは８００ｐｐｍのいずれの場合で
も、竹酢液をキャストした水晶振動子を密閉容器内に入
れるとエチレンガスの吸着が開始され、大気中に曝すこ
とで吸着したエチレンガスが脱離することが分かる。こ
のことから、竹酢液をキャスティングした水晶振動子は
エチレンガスセンサとして用いられることが分かった。
図３の（１）〜（３）によると、いずれの場合にも飽和
吸着量はほぼ等しく、差が微小である。
【００２８】
【実施例２】実施例２には、アミノ基を有するゲル形成
物質を用いた複合膜によるエチレンガスセンサを示す。
水晶振動子に竹酢液をキャストする前にポリアリルアミ
ンハイドロクロライド（ＰＡＨ）をバインダーとして用
い、その上に竹酢液をキャストしてＰＡＨと竹酢液との
複合膜を作製した。まず、水晶振動子をＫＯＨで親水処
理し、ＰＡＨ溶液０．２μｌをキャストし、２４時間自
然乾燥させ薄膜を作製した。その後、竹酢液０．２μｌ
をキャストし、２４時間自然乾燥させて複合膜を作製し
た。作製した複合膜、ＰＡＨの単膜、及び竹酢液の単膜
を有する水晶振動子を、エチレン濃度２００ｐｐｍの密
閉容器内に出し入れして、吸着と脱着の応答を観察し
た。結果を図４に示す。図４において、縦軸は吸着膜量
に対するエチレン吸着量（ｎｇ／ｎｇ）を表わす。この
結果から、ＰＡＨを介在させて複合膜にすると竹酢液の
単膜より吸着能が増大し、エチレンガスセンサとしてし
ての機能がより向上することが分かった。
物質を用いた複合膜によるエチレンガスセンサを示す。
水晶振動子に竹酢液をキャストする前にポリアリルアミ
ンハイドロクロライド（ＰＡＨ）をバインダーとして用
い、その上に竹酢液をキャストしてＰＡＨと竹酢液との
複合膜を作製した。まず、水晶振動子をＫＯＨで親水処
理し、ＰＡＨ溶液０．２μｌをキャストし、２４時間自
然乾燥させ薄膜を作製した。その後、竹酢液０．２μｌ
をキャストし、２４時間自然乾燥させて複合膜を作製し
た。作製した複合膜、ＰＡＨの単膜、及び竹酢液の単膜
を有する水晶振動子を、エチレン濃度２００ｐｐｍの密
閉容器内に出し入れして、吸着と脱着の応答を観察し
た。結果を図４に示す。図４において、縦軸は吸着膜量
に対するエチレン吸着量（ｎｇ／ｎｇ）を表わす。この
結果から、ＰＡＨを介在させて複合膜にすると竹酢液の
単膜より吸着能が増大し、エチレンガスセンサとしてし
ての機能がより向上することが分かった。
【００２９】
【実施例３】次に、エチレンガス濃度測定方法及び装置
としての応用を示す。ＰＡＨと竹酢液との複合膜を用い
た実施例２で得られたセンサを、濃度８，２５，３０，
４０，２００，６００ｐｐｍのエチレンガスで充満した
密閉容器内に入れ応答を見た。エチレンガス測定装置は
実施例１と同じ図２に記載のものを用いた。なお、密閉
容器内のエチレンガス濃度は市販の検知管（ガステック
社製）を用いた。得られた吸着等温線の結果を図５に示
した。図５の横軸は密閉容器内のエチレンガス濃度、縦
軸はＱＣＭ法により測定したエチレンガス吸着量であ
る。図５から分かるように、ラングミュア型吸着等温線
を示し、エチレンガス濃度４０ｐｐｍ以下では、線形性
を有しており、市販検知管と同等精度の簡便なエチレン
ガス濃度測定装置として用いることができる。また４０
ｐｐｍを越えるときには非線形ではあるが、検量線を用
いて変換することにより同様に濃度測定に使用すること
ができる。
としての応用を示す。ＰＡＨと竹酢液との複合膜を用い
た実施例２で得られたセンサを、濃度８，２５，３０，
４０，２００，６００ｐｐｍのエチレンガスで充満した
密閉容器内に入れ応答を見た。エチレンガス測定装置は
実施例１と同じ図２に記載のものを用いた。なお、密閉
容器内のエチレンガス濃度は市販の検知管（ガステック
社製）を用いた。得られた吸着等温線の結果を図５に示
した。図５の横軸は密閉容器内のエチレンガス濃度、縦
軸はＱＣＭ法により測定したエチレンガス吸着量であ
る。図５から分かるように、ラングミュア型吸着等温線
を示し、エチレンガス濃度４０ｐｐｍ以下では、線形性
を有しており、市販検知管と同等精度の簡便なエチレン
ガス濃度測定装置として用いることができる。また４０
ｐｐｍを越えるときには非線形ではあるが、検量線を用
いて変換することにより同様に濃度測定に使用すること
ができる。
【００３０】
【実施例４】本発明のエチレンガスセンサがエチレンガ
スに特異的であることを示す。実施例１と同様のＱＣＭ
装置を用いて、密閉容器の中には、ホルムアルデヒド３
ｐｐｍ、トリクロロメタン８０ｐｐｍ、エチレン４０ｐ
ｐｍを充満した。結果を図６に示した。横軸が時間で、
縦軸は、エチレン吸着量である。この図６から分かるよ
うに、本発明のセンサはエチレンガスは吸着するが、他
のホルムアルデヒド及びトリクロロメタンは吸着しなか
った。この結果から、竹酢液を膜状にして水晶振動子に
付着したセンサは、エチレンガスに選択性を有すること
が分かる。
スに特異的であることを示す。実施例１と同様のＱＣＭ
装置を用いて、密閉容器の中には、ホルムアルデヒド３
ｐｐｍ、トリクロロメタン８０ｐｐｍ、エチレン４０ｐ
ｐｍを充満した。結果を図６に示した。横軸が時間で、
縦軸は、エチレン吸着量である。この図６から分かるよ
うに、本発明のセンサはエチレンガスは吸着するが、他
のホルムアルデヒド及びトリクロロメタンは吸着しなか
った。この結果から、竹酢液を膜状にして水晶振動子に
付着したセンサは、エチレンガスに選択性を有すること
が分かる。
【００３１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、エチレン
モノオキシゲナーゼあるいは竹酢液が保持された水晶振
動子は、エチレンガスを効率よく選択的に吸着すること
ができるのでエチレンガスセンサあるいはエチレンガス
濃度測定方法及び装置に応用できる。
モノオキシゲナーゼあるいは竹酢液が保持された水晶振
動子は、エチレンガスを効率よく選択的に吸着すること
ができるのでエチレンガスセンサあるいはエチレンガス
濃度測定方法及び装置に応用できる。
【図１】図１は、竹または竹炭によるエチレンガス吸着
率を示す参考図である。
率を示す参考図である。
【図２】図２には、本発明のエチレンガス濃度測定装置
の概略図を示す。
の概略図を示す。
【図３】図３には、本発明の竹酢液を保持したセンサに
よるエチレンガス吸着能を示す。
よるエチレンガス吸着能を示す。
【図４】図４には、ゲル形成物質を介在させて竹酢液を
保持したセンサによるエチレンガス吸着能を示す。
保持したセンサによるエチレンガス吸着能を示す。
【図５】図５には、本発明のセンサを用いたエチレンガ
ス濃度によるエチレンガス吸着量を示す。
ス濃度によるエチレンガス吸着量を示す。
【図６】図６には、本発明のセンサを用いてエチレンガ
ス吸着量と他のにおいガス吸着量との対比を示す。
ス吸着量と他のにおいガス吸着量との対比を示す。
Claims (7)
- 【請求項１】 水晶振動子にエチレンモノオキシゲナー
ゼを保持してなることを特徴とするエチレンガスセン
サ。 - 【請求項２】 さらに補酵素としてＮＡＤＰＨを含有す
る請求項１記載のエチレンガスセンサ。 - 【請求項３】 水晶振動子に竹酢液を塗布してなること
を特徴とする気体中のエチレンガスセンサ。 - 【請求項４】 アミノ基を有するゲル形成物質を介して
竹酢液を水晶振動子に塗布してなる請求項２記載のエチ
レンガスセンサ。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のエチ
レンガスセンサを用いて気体中のエチレンガス濃度を測
定する方法。 - 【請求項６】 水晶振動子の固有振動数の変化を測定す
ることによりエチレンガスの濃度を定量する請求項５記
載のエチレンガス濃度測定方法。 - 【請求項７】 水晶振動子に竹酢液を塗布してなるエチ
レンガスセンサ、水晶振動子の固有振動数測定装置、固
有振動数の変化を測定する装置、該変化値をエチレンガ
ス濃度に変換する装置とを含むことを特徴とするエチレ
ンガス濃度測定装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064514A JP3218032B1 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | エチレンガスセンサ、エチレンガス定量方法及び装置 |
| PCT/JP2002/002070 WO2002071851A1 (fr) | 2001-03-08 | 2002-03-06 | Adsorbant de gaz d'ehtylene, procede de regulation de la concentration en gaz d'ehtylene, et detecteur dudit gaz |
| US10/471,147 US20040210099A1 (en) | 2001-03-08 | 2002-03-06 | Ethylene gas adsorbent, method of controlling ethylene gas concentration and ethylene gas sensor |
| EP02702758A EP1374688A4 (en) | 2001-03-08 | 2002-03-06 | EHTYLENE GAS ADSORBENT, METHOD FOR CONTROLLING THE CONCENTRATION OF EHTYLENE GAS, AND DETECTOR OF SAID GAS |
| CNB028058895A CN1222347C (zh) | 2001-03-08 | 2002-03-06 | 乙烯气体吸附材料、乙烯气体浓度控制方法以及乙烯气体传感器 |
| KR10-2003-7010945A KR20030083719A (ko) | 2001-03-08 | 2002-03-06 | 에틸렌가스 흡착재, 에틸렌가스 농도 제어방법, 및에틸렌가스 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064514A JP3218032B1 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | エチレンガスセンサ、エチレンガス定量方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3218032B1 JP3218032B1 (ja) | 2001-10-15 |
| JP2002267586A true JP2002267586A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18923319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001064514A Expired - Fee Related JP3218032B1 (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | エチレンガスセンサ、エチレンガス定量方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218032B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017167036A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ポリアリルアミン塩酸塩を受容体として用いたナノメカニカルセンサ並びにアセトン濃度測定装置 |
| US11054379B2 (en) | 2018-05-22 | 2021-07-06 | Strella Biotechnology, Inc. | Electrochemical ethylene biosensor |
-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001064514A patent/JP3218032B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017167036A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ポリアリルアミン塩酸塩を受容体として用いたナノメカニカルセンサ並びにアセトン濃度測定装置 |
| US11054379B2 (en) | 2018-05-22 | 2021-07-06 | Strella Biotechnology, Inc. | Electrochemical ethylene biosensor |
| US11662330B2 (en) | 2018-05-22 | 2023-05-30 | Strella Biotechnology, Inc. | Ethylene receptor biosensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3218032B1 (ja) | 2001-10-15 |
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