JP2003057223A - ガス分析計 - Google Patents

ガス分析計

Info

Publication number
JP2003057223A
JP2003057223A JP2001246728A JP2001246728A JP2003057223A JP 2003057223 A JP2003057223 A JP 2003057223A JP 2001246728 A JP2001246728 A JP 2001246728A JP 2001246728 A JP2001246728 A JP 2001246728A JP 2003057223 A JP2003057223 A JP 2003057223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
sensor
sample gas
sample
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001246728A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Matsuda
耕一郎 松田
Masahiko Fujiwara
雅彦 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Priority to JP2001246728A priority Critical patent/JP2003057223A/ja
Publication of JP2003057223A publication Critical patent/JP2003057223A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6095Micromachined or nanomachined, e.g. micro- or nanosize

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パームトップサイズといった超小型、超軽量
でかつ消費電力が少なく、安価であり、各種のガスを高
精度に測定することのできるガス分析計を提供するこ
と。 【解決手段】 マイクロチップ1にガス導入部3および
これに連なるガス流路2を形成し、このガス流路2内
に、ガス導入部3から導入されたサンプルガスSに含ま
れる特定の成分を各別に分離するマイクロカラム8およ
びマイクロカラム8を経たサンプルガスSに接触される
半導体ガスセンサ9を設け、さらに、この半導体ガスセ
ンサ9を経たサンプルガスSを下流側のガス導出部4よ
り排出するように構成するとともに、前記サンプルガス
Sが半導体ガスセンサ9に接触することによって半導体
ガスセンサ9から出力される信号におけるピーク位置に
基づいて前記サンプルガスSにおける特定の成分を検出
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、ガス分析計に関
する。 【0002】 【従来の技術】従来、大気中や土壌中に含まれる揮発性
有機化合物(Volatile Organic Co
mpounds、以下、VOCsという)を個々に定量
分析するのに、GC−MSが使用されていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
GC−MSは、高感度測定を行うことができるものの、
消費電力が大きいとともに、装置全体のサイズが大き
く、重量もかなりあり、ハンディなものではなく、現地
などへ持ち込んでフィールド分析を行うには不向きであ
り、さらには、高価であるといった不都合があった。 【0004】これに対して、近時、ポータブルタイプと
して持ち運び可能なサイズのGC−MSが開発され市販
されつつあるが、依然として持ち運び可能なレベルでポ
ータブルといった代物ではない。なお、従来の通常のガ
ス分析計においても、重量としては10kg以上もあ
り、この点においてGC−MSと同様である。 【0005】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、パームトップサイズ(掌上に載
せられる程度のサイズ)といった超小型、超軽量でかつ
消費電力が少なく、安価であり、各種のガスを高精度に
測定することのできるガス分析計を提供することであ
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のガス分析計は、マイクロチップにガス導
入部およびこれに連なるガス流路を形成し、このガス流
路内に、ガス導入部から導入されたサンプルガスに含ま
れる特定の成分を各別に分離するマイクロカラムおよび
マイクロカラムを経たサンプルガスに接触される半導体
ガスセンサを設け、さらに、この半導体ガスセンサを経
たサンプルガスを下流側のガス導出部より排出するよう
に構成するとともに、前記サンプルガスが半導体ガスセ
ンサに接触することによって半導体ガスセンサから出力
される信号におけるピーク位置に基づいて前記サンプル
ガスにおける特定の成分を検出するようにしたことを特
徴としている。 【0007】上記ガス分析計においては、例えば、厚さ
が0.5cm、長さが5cm,幅が3cmといったマイ
クロチップ上に、ガスクロマトグラフィの技術と半導体
センサの技術とを巧みにまとめ上げたものであるので、
全体構成がパームトップサイズのコンパクトな形状にま
とまるとともに、超軽量でかつ消費電力が少なく、安価
であり、各種のガスを高精度に測定することができる。 【0008】そして、半導体ガスセンサから出力される
信号におけるピーク位置に基づいてサンプルガスにおけ
る特定の成分を検出するようにしているので、サンプル
ガスにおける複数の成分を各別に精度よく検出すること
ができる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図1および図2は、この発明の一
つの実施の形態を示す。まず、図1は、この発明のガス
分析計の測定部の構成を概略的に示すもので、この図に
おいて、1は例えばガラス板1A,1Bを例えば陽極接
合などの手法で気密に接合してなるマイクロチップであ
る。なお、図1においては、両者1A,1Bを接合され
る前の分離した状態で示している。一方のガラス板1A
は、長さLが5cm、幅Mが3cm、厚みNが0.5c
m程度の大きさであり、他方のガラス板1Bは、長さL
および幅Mがガラス板1Aと同じで、厚みcがやや薄く
例えば0.3cmである。後述する説明から分かるよう
に、ガラス板1Aはベース板としての機能を有し、ガラ
ス板1Bはこれの上面に設けられる蓋材としての機能を
有する。なお、ガラス板1A,1Bは、透明、半透明、
不透明のいずれであってもよい。 【0010】2はベース板1Aの上面1aに、適宜のマ
イクロマシニング加工技術を用いて形成される適宜の深
さおよび幅を有する溝で、蓋材1Bによってベース板1
Aの上面1aを気密に覆うことによってガス流路となる
もので、以下、ガス流路2という。 【0011】そして、ガス流路2は、図示例では、ベー
ス板1Aの長手方向の一端縁にサンプルガスSの導入部
3を備え、ベース板1Aの長手方向の他端縁にガス導出
部4を備えている。また、ベース板1Aのサンプルガス
導入部3に近い端縁には、不活性ガスなどのキャリアガ
スCGの導入部5が形成され、これに連なる溝6がガス
流路2にサンプルガス導入部3に比較的近い点7におい
て合流している。なお、この溝6も蓋材1Bによってベ
ース板1Aの上面1aを気密に覆うことによってガス流
路となるもので、以下、キャリアガス流路6という。 【0012】8は前記合流点7よりもやや下流側のガス
流路2内に形成されるマイクロカラムで、つづら折れ状
に複数回左右方向に往復するように屈曲しており、その
内部には測定対象成分(ガス種)に対応した吸着剤(図
示していない)が充填されている。このマイクロカラム
8は、ガスクロマトグラフの分離カラムと同様に、サン
プルガスSに含まれる特定の成分を各別に分離すること
ができる。 【0013】9は前記マイクロカラム8の下流側のガス
流路2のやや幅広の部分2aに設けられる半導体ガスセ
ンサで、例えば、VOCsやCO、CO2 、NOX 、S
Xなど各種のガスに感応する非選択的なセンサ素子よ
りなり、直径が1mm以下といったきわめて小さいもの
である。このような半導体ガスセンサ9として、例えば
エフアイエス社製のSBシリーズのガスセンサを好適に
用いることができる。このガスセンサは、ガス種によっ
て抵抗値が変化するもので、例えばSnO2 を主体とす
る感ガス材料を微小なビードに成形してなるものをセン
サ素子を組み込んでいる。10は半導体ガスセンサ9の
信号取出しのための外部接続端子で、この外部接続端子
10には、コンピュータなど演算制御装置(図示してい
ない)への接続線が接続される。なお、11は半導体ガ
スセンサ9と外部接続端子10との間の接続線である。 【0014】12は前記半導体ガスセンサ9が設けられ
た流路2aよりも下流のガス流路2内に設けられる吸引
するマイクロポンプで、その下流側はガス導出口4に連
なっている。 【0015】なお、半導体ガスセンサ9およびマイクロ
ポンプ12の駆動電源は、図示してないが、適宜の手法
で電圧または電力が供給されるようにしてある。 【0016】次に、上記構成のガス分析計の動作につい
て、図2をも参照しながら説明する。既に説明したよう
に、この実施の形態におけるガス分析計は、上面1aに
ガス流路2、マイクロカラム8、半導体ガスセンサ9な
どが形成されたガラス板1Aの前記上面1aに蓋材1B
を気密に接合して、マイクロチップ1としたものであ
る。このように構成されたガス分析計において、サンプ
ルガスSおよびキャリアガスCGを、それぞれサンプル
ガス導入部3およびキャリアガス導入部5を介してガス
流路2,6に導入する。これらのガスの導入(ガスサン
プリング)は、マイクロポンプ12の吸引動作によって
行ってもよいが、マイクロシリンジを前記導入部3,5
に差し込んで、前記サンプルガスSおよびキャリアガス
CGを押し込むようにしてもよい。 【0017】前記ガス流路2に導入されたサンプルガス
は、マイクロポンプ12の動作により、流路2を下流側
に進む。そして、サンプルガスSがマイクロカラム8を
通過する際、例えば6つの成分A,B,C,D,E,F
に分離されて、その状態で半導体ガスセンサ9方向に流
れる。そして、このように成分別に分離されたサンプル
ガスSは、半導体ガスセンサ9を通過するが、この半導
体ガスセンサ9は、非選択性であるので、各成分A〜F
に対して感度を有し、前述したように、ガス種(成分)
の種類によって抵抗値が変わるので、この半導体ガスセ
ンサ9の出力を演算制御装置(コンピュータ)において
処理することにより、図2において符号a〜fに示すよ
うに、各成分A〜Fのピークが分離された信号が得られ
る。 【0018】そして、前記a〜fのピークの表れる位置
(測定開始点t0 からの経過時間)は、各成分A〜Fに
固有のものであるので、測定対象成分が例えばC,Dで
ある場合には、図2において符号Wで示す時間幅(ウイ
ンドウ)を予め指定するしておく(具体的には、前記ウ
インドウWの開始点tb と終了点tb を指定する。)こ
とにより、前記成分C,Dを測定することができる。こ
の場合、成分C,Dの濃度は、ピークc,dを含むハッ
チング部分の面積を計算し、これを所定の式に基づいて
換算することによって得ることができる。 【0019】上述の説明から理解されるように、上記実
施の形態におけるガス分析計においては、ガスクロマト
グラフィの技術と半導体ガスセンサ9と組み合わせてい
るので、サンプルガスS中に複数(あるいは多数)の成
分が含まれていても、これらの成分を互いに分離して高
精度に定量分析することができる。そして、半導体ガス
センサ9の信号におけるピーク位置をウインドウ化する
ことにより、測定成分の変更や成分数を変更することが
できる。 【0020】そして、上記ガス分析計においては、冒頭
に例示したポータブルのGC−MSと比較した場合、体
積比で約1/300、重量比で約1/200、消費電力
比で約1/1000、価格比で約1/100というよう
に、格段に小型・軽量化、省エネ化並びに低価格化され
る。 【0021】また、上記ガス分析計においては、可視
光、赤外光、紫外光などといった光源を用いていないの
で、周囲が明るいところでも測定が可能で、上記小型・
軽量・低消費電力といった特質とあいまって、例えば大
気中や土壌中に含まれるVOCsなどのフィールドサイ
トにおける測定などに好適に用いることができる。 【0022】なお、マイクロチップ1の素材として、S
i基板を用いてもよい。また、半導体ガスセンサ9の信
号を処理する回路を、マイクロチップ1に設けてもよ
い。さらに、マイクロポンプ12は必ずしも設ける必要
はない。 【0023】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、パームトップサイズといった超小型、超軽量でかつ
消費電力が少なく、安価であり、各種のガスを高精度に
測定することのできるガス分析計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明のガス分析計の一例を概略的に示す分
解斜視図である。 【図2】前記ガス分析計の動作説明のための図である。 【符号の説明】 1…マイクロチップ、2…ガス流路、3…ガス導入部、
4…ガス導出部、8…マイクロカラム、9…半導体ガス
センサ、S…サンプルガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G046 AA11 AA12 AA13 AA14 AA34 BA02 BG04 DB04 DC14 DC16 DC17 DC18 FB02 FE39

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 マイクロチップにガス導入部およびこれ
    に連なるガス流路を形成し、このガス流路内に、ガス導
    入部から導入されたサンプルガスに含まれる特定の成分
    を各別に分離するマイクロカラムおよびマイクロカラム
    を経たサンプルガスに接触される半導体ガスセンサを設
    け、さらに、この半導体ガスセンサを経たサンプルガス
    を下流側のガス導出部より排出するように構成するとと
    もに、前記サンプルガスが半導体ガスセンサに接触する
    ことによって半導体ガスセンサから出力される信号にお
    けるピーク位置に基づいて前記サンプルガスにおける特
    定の成分を検出するようにしたことを特徴とするガス分
    析計。
JP2001246728A 2001-08-15 2001-08-15 ガス分析計 Pending JP2003057223A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246728A JP2003057223A (ja) 2001-08-15 2001-08-15 ガス分析計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246728A JP2003057223A (ja) 2001-08-15 2001-08-15 ガス分析計

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003057223A true JP2003057223A (ja) 2003-02-26

Family

ID=19076210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001246728A Pending JP2003057223A (ja) 2001-08-15 2001-08-15 ガス分析計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003057223A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004053404A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 New Cosmos Electric Corp 都市ガス検知装置
WO2005068989A1 (ja) * 2004-01-20 2005-07-28 Suntory Limited ガス検出方法および検出装置
JP2007248323A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 分子検出センサ
JP2008232799A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Shimadzu Corp 熱分解ガスクロマトグラフ装置
JP2010517001A (ja) * 2007-01-17 2010-05-20 アジレント・テクノロジーズ・インク 流体導入用の側面開口部を有するマイクロ流体チップ
JP2011163818A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sharp Corp ガス分析装置
JP2011163819A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sharp Corp ガス分析装置
JP2011524536A (ja) * 2008-06-17 2011-09-01 トライコーンテック コーポレイション 医療用途のためのハンドヘルドガス分析システム
JP2016520823A (ja) * 2013-04-30 2016-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. マイクロ流体センシング装置及びシステム
US9658196B2 (en) 2009-07-31 2017-05-23 Tricorntech Corporation Gas collection and analysis system with front-end and back-end pre-concentrators and moisture removal
US9683974B2 (en) 2009-07-07 2017-06-20 Tricorntech Corporation Cascaded gas chromatographs (CGCs) with individual temperature control and gas analysis systems using same
US9921192B2 (en) 2010-04-23 2018-03-20 Tricorntech Corporation Gas analyte spectrum sharpening and separation with multi-dimensional micro-GC for gas chromatography analysis

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004053404A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 New Cosmos Electric Corp 都市ガス検知装置
WO2005068989A1 (ja) * 2004-01-20 2005-07-28 Suntory Limited ガス検出方法および検出装置
US7493795B2 (en) 2004-01-20 2009-02-24 Suntory Limited Gas detection method and gas detection apparatus
JP2007248323A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 分子検出センサ
JP2010517001A (ja) * 2007-01-17 2010-05-20 アジレント・テクノロジーズ・インク 流体導入用の側面開口部を有するマイクロ流体チップ
JP2008232799A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Shimadzu Corp 熱分解ガスクロマトグラフ装置
JP2011524536A (ja) * 2008-06-17 2011-09-01 トライコーンテック コーポレイション 医療用途のためのハンドヘルドガス分析システム
JP2014232110A (ja) * 2008-06-17 2014-12-11 トライコーンテック コーポレイション 医療用途のためのハンドヘルドガス分析システム
US9683974B2 (en) 2009-07-07 2017-06-20 Tricorntech Corporation Cascaded gas chromatographs (CGCs) with individual temperature control and gas analysis systems using same
US9658196B2 (en) 2009-07-31 2017-05-23 Tricorntech Corporation Gas collection and analysis system with front-end and back-end pre-concentrators and moisture removal
JP2011163819A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sharp Corp ガス分析装置
JP2011163818A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sharp Corp ガス分析装置
US9921192B2 (en) 2010-04-23 2018-03-20 Tricorntech Corporation Gas analyte spectrum sharpening and separation with multi-dimensional micro-GC for gas chromatography analysis
US11035834B2 (en) 2010-04-23 2021-06-15 TricornTech Taiwan Gas analyte spectrum sharpening and separation with multi-dimensional micro-GC for gas chromatography analysis
US11796515B2 (en) 2010-04-23 2023-10-24 Tricorntech Corporation Gas analyte spectrum sharpening and separation with multi-dimensional micro-GC for gas chromatography analysis
JP2016520823A (ja) * 2013-04-30 2016-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. マイクロ流体センシング装置及びシステム
US10272428B2 (en) 2013-04-30 2019-04-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic sensing device and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Utriainen et al. Combining miniaturized ion mobility spectrometer and metal oxide gas sensor for the fast detection of toxic chemical vapors
Hill Jr et al. Conventional analytical methods for chemical warfare agents
US10254229B2 (en) Portable water quality instrument
US8702976B2 (en) Hand-held microfluidic testing device
JP2003057223A (ja) ガス分析計
US7212925B2 (en) Calibration data entry system for a test instrument
US20080241933A1 (en) Biological Saw Sensor
US11467138B2 (en) Breathalyzer
Xu et al. GC-based techniques for breath analysis: current status, challenges, and prospects
ATE500507T1 (de) Verfahren zum erfassen und analyse von auf lichtbeugung beruhenden messergebnissen
US20070170056A1 (en) Microscale electrochemical cell and methods incorporating the cell
US8746036B2 (en) Method and apparatus for vapor signature with heat differential
Leonhardt A new ppb-gas analyzer by means of GC-ion mobility spectrometry (GC-IMS)
JP2013545109A (ja) 流体サンプル分析用のマイクロ流体デバイス
Hernández et al. Low cost optical device for detection of fluorescence from Ochratoxin A using a CMOS sensor
JP5519012B2 (ja) 変換器補強要素を備えた分析装置
Rodríguez-Cuevas et al. Easy-to-manufacture micro gas preconcentrator integrated in a portable GC for enhanced trace detection of BTEX
TWI591332B (zh) 用於測定對血容比不敏感的葡萄糖濃度的系統及方法
US11867631B2 (en) Portable water quality instrument
CN115287176A (zh) 一种两步法等温核酸扩增检测微流控装置
Hichwa et al. Modern application potential of miniature chemical sensors
TW201719160A (zh) 具有液體進入偵測電路的手持式測試計
Mikedi et al. Enhancing capabilities of aspiration-type Ion Mobility Spectrometer using a Pulsed Sampling System and a heated transfer line
Xing-Hu et al. Recent advances in chemiluminescence detection for capillary electrophoresis
Mandal Measurement of gas concentrations: oxygen, carbon dioxide, nitrogen, nitrous oxide and volatile anaesthetic agents