JP2004205470A - パッシブ法によるｔｖｏｃモニタ - Google Patents

Abstract

【課題】雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意の時間における平均値を連続的にメモリすることの可能なパッシブ法ＴＶＯＣモニタを提供する。
【解決手段】少なくともＴＶＯＣセンサと温度センサとを備えたセンサ部１と、インターフェイスを有するマイクロプロセッサと、少なくともメモリ手段を備えたメモリ部と、電源部とを備えた本体部３とからなり、上記センサ部１は、ＴＶＯＣ濃度を連続的に検知して通信手段２を介してこのセンサ部１と別体とされた上記本体部３に送信し、上記本体部３は、受信データをマイクロプロセッサで演算し、上記ＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意の時間における平均値を算出し、得られたデータを上記メモリ手段にメモリさせるとともに上記センサ部１が対象物に装着可能とされる。さらに、警報発信部７を含むことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、総揮発性有機化合物（Ｔｏｔａｌ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ 以下、ＴＶＯＣと略記する）の測定装置に関する。さらに詳しくは、対象物に装着可能とされたパッシブ法によるＴＶＯＣモニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、学校や自宅の新築、改修を行った後、建材や内装材等に含まれる微量の化学物質を含んだ雰囲気空気に接触し、目、鼻、のど等に不調が現れるシックスクールやシックハウスが社会的に問題となりつつある。これらの症状は、シックハウス症候群とよばれているが、上記雰囲気空気のみならず、塗装、農薬散布等をきっかけにして、以前には反応しなかったごく微量の化学物質に対して体が反応し、変調が現れる化学物質過敏症（ＣＳ）も広まっている。これらの症状は、重症となると目、鼻、のど等の不調のみならず、頭痛、関節痛や、吐き気、鼻血が出る、視野が狭くなる、呼吸困難等の形で表れる。
【０００３】
上記した問題に対処するため、国においても特定の化学物質について、指針値を定め（例えば、非特許文献１参照。）、また、一般住宅の室内でシックハウスを惹き起こす環境汚染物質の測定も行なわれている（例えば、非特許文献２参照。）。さらに、上記環境汚染物質の中、総揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）をセンサを用いてチエックし、この値に基づいて、換気量や空気清浄化装置の運転を制御する技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
シックハウス（室内空気汚染）問題に関する検討会中間報告書−第４回〜第５回のまとめについて、厚生省、平成１２年１２月２２日、ｐｐ３８−４４
【非特許文献２】
「高知衛研報」２００１年 ４７，２００１、ｐｐ７９−８６
【特許文献１】
特開２００２−２５７８１１号公報（第１−４頁、第１図）
【０００５】
上記症状を惹き起こす原因物質としては、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン、エチルベンゼン、スチレン、クロルピリホス、フタル酸ジ−ｎ−ブチル等、種々の化合物があげられ、単独または複合して、シックハウス症候群、化学物質過敏症等の原因となり、ヒトの体に深刻な影響を与えているため、現在、国の指針値として、表１に示す値が定められている。
【０００６】
【表１】

【０００７】
表１において、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン等の揮発性有機化合物については、個々の分析法が確立されているが、分析法が未だに確立されていない揮発性有機化合物も多数あり、欧州委員会共同研究センター環境研究所による「室内空気質とヒトへの影響−報告書Ｎｏ．１９」では、下記のように定義されている。
【０００８】
【数１】

【０００９】
上記（式１）において、Ｓｉｄは、同定可能な揮発性有機化合物の合計値であり、Ｓｕｎは、未同定の各揮発性有機化合物の検出量の合計を、トルエンを標準物質として換算した値である。
【００１０】
理想的には、各揮発性有機化合物が同定され、その合計量がＴＶＯＣとされるべきであるが、室内空気中に存在するかなりの数の各種揮発性有機化合物について、すべて、その同定法を確立することは困難である。したがって、現在は、ＷＨＯの揮発性有機化合物の定義に基づいて、炭素数５以下の揮発性有機化合物と炭素数６以上の揮発性有機化合物とに分け、ベンゼン、トルエン、キシレン等、炭素数６以上の揮発性有機化合物をトータルで測定した後、トルエンを標準物質として、トルエン換算した値をＴＶＯＣとして表示する方法が一般的に行われており、この方法を応用した携帯型ＴＶＯＣ検知器が現在市販されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記携帯型ＴＶＯＣ検知器としては、雰囲気空気をマイクロエアポンプで吸引するアクティブ法によるものが公知であり、吸引した一定量の試料空気中のＴＶＯＣを、熱線型半導体センサで測定するものである。しかし、空気吸引口の周囲で気流の変化等による外乱があると、雰囲気空気の吸引量に変化が生じ、測定値にバラツキが出るという問題があり、また、雰囲気空気を強制吸引するため、上記空気と共に水分やチリ等も吸引し、それらが測定値に影響を与える恐れもある。さらに、上記マイクロエアポンプは、通常、電池を電源としているため、長時間に亘って、雰囲気空気中のＴＶＯＣの経時的な測定を行うことは困難という問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題点を解決して、長時間に亘って雰囲気空気中のＴＶＯＣの経時的な計測が行えるとともに、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意の時間における平均値を連続的にメモリすることが可能なＴＶＯＣモニタを提供することを、その課題とする。上記メモリされたデータは、外付けのパーソナルコンピュータで随時、数値および／または画像によって表示することができる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、つぎのような技術的手段を講じている。すなわち、本発明によれば、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度のモニタであって、センサ部と、このセンサ部に通信手段を介して接続される本体部とからなり、
上記センサ部は、少なくともＴＶＯＣセンサと温度センサとを備え、
上記本体部は、インターフェイスを有するマイクロプロセッサと、メモリ部と、電源部とを備え、
上記メモリ部は、少なくともメモリ手段を備えており、
上記センサ部は、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の連続的に検知し、上記通信手段を介してこのセンサ部と別体とされた上記本体部に送信し、上記本体部は、受信データをマイクロプロセッサで演算して上記ＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または平均値を算出し、得られたデータを上記メモリ部のメモリ手段にメモリさせるとともに、上記センサ部が対象物に装着可能とされたパッシブ法ＴＶＯＣモニタが提供される。ここで、パッシブ法とは、雰囲気空気の採取をマイクロエアポンプ等で強制吸引して行なうのではなく、気流や、水分、チリ等の影響をできるだけ少なくし、強制吸引せずに、あるがままの状態で、雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度の測定を行なう方法全般を指す。
【００１４】
上記センサ部において用いるセンサとしては、少なくともＴＶＯＣセンサと温度センサとを含む。ＴＶＯＣセンサとしては、金属酸化物半導体素子、とくに、酸化スズ半導体素子を用いることが好ましい。このとき、金、銀、パラジウム等、微量の貴金属を加えるとＴＶＯＣに対する感度が向上するため、さらに好ましい。温度センサとしては、公知の温度センサ、例えば、白金測温体が用いられる。また、上記ＴＶＯＣセンサ、温度センサに湿度センサを付加して、偏差の補正を精密に行なうことにより、ＴＶＯＣ濃度をさらに正しく計測することができる。上記各センサに加えて粉塵センサを付加すれば、シックハウス症候群や呼吸器疾患発症との因果関係を解明できる可能性が大となる。
【００１５】
上記センサ部は、単に雰囲気空気中に曝され、あるがままの状態で（パッシブ）雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度、温度、湿度等を検知し、アナログ値として通信手段を介して本体部に送信する。本体部においては、受信データをインターフェイスにて適当な信号量とした後、マイクロプロセッサにおいてデータ化処理する。マイクロプロセッサでは、上記ＴＶＯＣ濃度を温度補正、湿度補正し、さらに平均値化・リニアライズ化・濃度換算などの補正、演算を行って、より現実の濃度に近いデータを算出し、ＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意時間における平均値をメモリ部に出力する。また、電源部は、通常、直流電源として電池を用い、上記センサ部、本体部等の作動に必要なすべての電力を供給する。通信手段は、とくに限定されず、有線であっても、無線であってもよい。
【００１６】
マイクロプロセッサからの生成データはメモリ部に送られ、メモリ手段、通常、マイクロチップにメモリさせる。メモリ手段にメモリされた雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、フロッピー等のメモリカードに随時、落とし込む（ダウンロード）ことができる。上記メモリ部は、電池で作動し、電池を含む電源部は、通常、メモリ部と一体的に構成されている。かくして経時的に記録された雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度は、パーソナルコンピュータで専用ソフトを用いて再生処理され、その瞬間値および／または任意の時間における平均値の連続的な記録を、数値および／または画像によって表示することができる。
【００１７】
上記センサ部は、人体に装着できる程度の大きさとすることが好ましい。たとえば、衣服の襟や、胸ポケットに装着できる程度の大きさ、いわゆるバッジタイプとすることにより、化学物質過敏症の患者が、常時センサ部を装着することが可能となる。このとき、別体の本体部は腰等にベルトで装着し、もし、発症した場合、上記生成データを、メモリカード、例えばフロッピーにダウンロードさせ、パーソナルコンピュータで再生処理すれば、本人が接触した雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度の連続的な記録が、過去の測定時間とともに、再現できる。その結果、原因追求が可能となり、その患者に対する対策を講じることができる。
【００１８】
センサ部と本体部とを結ぶ通信手段を無線通信とする場合、本体部は必ずしも、腰等にベルトで装着する必要はなく、例えば、自宅等に置くことができる。この場合、ＴＶＯＣ濃度を随時パーソナルコンピュータで再生処理することができるため、第三者がオンラインで、患者の雰囲気空気との接触状況をモニタすることができる。
【００１９】
上記は、本発明にかかるパッシブ法ＴＶＯＣモニタを人体に適用する態様について述べたが、もちろん、室内環境計測に使用することも可能である。例えば、新築住宅におけるシックハウス症候群の原因究明のため、複数個のセンサ部を住宅内各所に装着し、２４時間、室内各所でのＴＶＯＣ濃度をモニタしてメモリさせ、上記した方法により、パーソナルコンピュータで再生処理すれぱ、室内での雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度の連続的な記録が、過去の測定時間とともに、再現できる。その結果、上記のようにして得られた複数のデータから、ＴＶＯＣの発生源の追求をすることが可能となり、シックハウス症候群や呼吸器疾患の発症の解明等に有力な手がかりを提供することができる。
【００２０】
本発明にかかるパッシブ法ＴＶＯＣモニタは、さらに警報発信部を含むことができる。すなわち、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の瞬間値が、メモリ部に予め記憶されたＴＶＯＣ濃度を超えると警報を発する警報発信部を含む、パッシブ法ＴＶＯＣモニタが提供される。このようにすることにより、本発明のパッシブ法ＴＶＯＣモニタを装着した化学物質過敏症等の患者が、ＴＶＯＣ濃度の危険濃度域に近接すると警報が発せられ、発症を防ぐことができる。同様に、室内環境計測においても、ＴＶＯＣ濃度が危険濃度域に達すると警報が発せられ、室内在住の人々に危険を知らせることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明にかかるパッシブ法によるＴＶＯＣモニタのブロック図を示す。図１において、センサ部１は、少なくともＴＶＯＣセンサ１１と、温度センサ１２とを備え、センサ部１からアナログ値として出力されたＴＶＯＣセンサ、温度センサ等からの各瞬間におけるデータは、通信手段２を介して本体部３に送られる。これらのデータは、本体部３においてインターフェイス３１で処理された後、マイクロプロセッサ３２にて連続的に演算し、算出されたＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意時間における平均値は、メモリ部３３に出力される。メモリ部３３は受信データをメモリ手段としてのマイクロチップに連続的にメモリするとともに、所望の時に、メモリカード等の電磁的記録手段６に記憶したデータを落とし込む。上記一連の動作に必要な直流電力は電源部４から供給される。
【００２２】
例えば、メモリカードとしてフロッピーを用いる場合、外付けのパーソナルコンピュータ５で、このフロッピーにメモリされたデータを、専用ソフトを用いて再生処理すれば、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の過去の時間における瞬間値または任意の時間における平均値の連続的な変化をパーソナルコンピュータ５の画面上で再現することができる。また、必要に応じて、警報発信部７をさらに付加することができる。
【００２３】
【実施例】
以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本実施例においては、ＴＶＯＣセンサとして酸化スズを主成分とする半導体素子を加熱下（２００〜３００℃）、雰囲気空気中に曝し、ＴＶＯＣ濃度を測定した。加熱は、抵抗に通電することにより行った。温度センサとしては、白金測温体を用いた。また、本実施例においては、上記センサに加えて、湿度センサ、粉塵センサも用いた。湿度センサとしては、半導体方式のもの、粉塵センサとしては、光散乱方式のものを用いた。マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）としては、演算能力８ビット、アナログ分解能１２ビットのもの、メモリ手段としては、８，０００データが記録できるものを用いた。
【００２４】
【実施例１】
上記のように構成された本発明の装着型ＴＶＯＣモニタを用いて、新築住宅の一室（広さ約２２ｍ^２）の室内空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度を連続的に測定した（測定日平成１４年１１月２３日〜２４日）。すなわち、本モニタのセンサ部１を室内中央部に置いた机（高さ約１．２ｍ）の上に配置し、室内空気中に２４時間曝してパッシブな状態でＴＶＯＣ濃度の瞬間値を連続的に測定した。得られたデータをフロッピーに落とし、パーソナルコンピュータ５で再生したところ図２に示すデータが得られた。図２から、この室内のＴＶＯＣ濃度は、昼間、人の居住時には、１０００μｇ／ｍ^３を越える数本のピークが見られ、夜間、無人で部屋を閉じたときは、暫定目標値の４００μｇ／ｍ^３を越えているものの、安定して漸減する傾向にあることが明らかである。
【００２５】
【試験例１】
上記した机の上に置かれた本モニタのセンサ部１近傍にアクティブサンプラー（加熱脱着用）を設置し、同時に、同室内空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度を連続的に測定した。すなわち、１時間ごとに、アクティブサンプラーを取替え、該サンプラーに吸着されたＶＯＣｓを加熱脱着後、ＧＣ／ＭＡＳＳで測定し、得られたデータを図２のデータと比較、検討した。その結果、本試験例のデータも上記実施例１のデータと同様の傾向を示した。
【００２６】
【比較例１】
市販のポータブル型ＴＶＯＣ検知器を用いて、実施例１と同様の条件で、アクティブ法により、上記と同じ室内空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度を連続的に測定した。約８時間経過時までは、本モニタを用いたときとほぼ同様のＴＶＯＣ濃度の測定傾向がみられたが、約８時間経過時点で、電池の寿命がつき、それ以上の測定はできなかった。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のパッシブ法によるＴＶＯＣモニタは、センサ部を人体に装着し、あるいは室内各所に配置し、雰囲気空気中に曝して、あるがままの状態で該空気中のＴＶＯＣの測定を行なう。したがって、電池等の動力源を必要とすることなく、長時間に亘って安定して、雰囲気空気中のＴＶＯＣの経時的な計測が行える。さらに、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意の時間における平均値を連続的にメモリすることができ、所望の時に、メモリカード等の電磁的記録手段にデータを落とし込むことができる。そのため、もし、シックハウス症候群等が発症した場合、上記メモリカードをパーソナルコンピュータで再生処理すれば、本人が接触した雰囲気空気中のＴＶＯＣ濃度の連続的な記録が、過去の測定時間とともに再現できる。このように、本発明は、雰囲気空気中の微量のＴＶＯＣを簡便な装置で連続的にモニタできるとともに、シックハウス症候群等の原因追求に大いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる装着型ＴＶＯＣモニタのブロック図である。
【図２】新築住宅の一室におけるＴＶＯＣ濃度の２４時間測定データである。
【符号の説明】
１ センサ部
１１ ＴＶＯＣセンサ
１２ 温度センサ
２ 通信手段
３ 本体部
３１ インターフェイス
３２ マイクロプロセッサ
３３ メモリ部
４ 電源部
５ パーソナルコンピュータ
６ メモリカード
７ 警報発信部

Claims (6)

1. 雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度のモニタであって、センサ部と、このセンサ部に通信手段を介して接続される本体部とからなり、
   上記センサ部は、少なくともＴＶＯＣセンサと温度センサとを備え、
   上記本体部は、インターフェイスを有するマイクロプロセッサと、メモリ部と、電源部とを備え、
   上記メモリ部は少なくともメモリ手段を備えており、
   上記センサ部は、雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度を連続的に検知し、上記通信手段を介してこのセンサ部と別体とされた上記本体部に送信し、上記本体部は、受信データをマイクロプロセッサで演算して上記ＴＶＯＣ濃度の瞬間値および／または任意時間における平均値を算出し、得られたデータを上記メモリ部のメモリ手段にメモリさせるとともに、上記センサ部が対象物に装着可能とされたパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。
2. 上記対象物が人体である、請求項１に記載のパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。
3. 上記対象物が室内各所である、請求項１に記載のパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。
4. 上記雰囲気空気中に含まれるＴＶＯＣ濃度の瞬間値がメモリ手段に予め記憶させたＴＶＯＣ濃度を超えると警報を発する警報発信部をさらに含む、請求項１に記載のパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。
5. 上記通信手段が有線通信である、請求項１に記載のパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。
6. 上記通信手段が無線通信である、請求項１に記載のパッシブ法ＴＶＯＣモニタ。

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