JP2007064913A

JP2007064913A - メチレンブルー溶液の濃度測定装置

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Publication number: JP2007064913A
Application number: JP2005254487A
Authority: JP
Inventors: Shoji Usuda; 昭司臼田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】簡易な構成で安価に製造でき、且つメチレンブルー溶液の濃度を適性に測定できるメチレンブルー溶液の濃度測定装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかるメチレンブルー溶液の濃度測定装１は、赤色光を発する光源３と、メチレンブルー溶液を注入したセル５と、光強度計７と、光源３の赤色光をセルに導く導入側光ファイバ９と、セルを透過した光を光強度計７に導く導出側光ファイバ１１とを備え、メチレンブルー溶液のセル５を挟んで導入側と導出側の光ファイバ９、１１の光軸を一致させて対向配置し、光強度計７でメチレンブルー溶液のセル５を透過した光の強度を測定することにより、メチレンブルー溶液の濃度を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、メチレンブルー溶液の濃度を非接触により測定する測定装置に関する。

一般に、有機物の分解試験をする為、試験体で処理したメチレンブルー溶液の濃度を測定することが行われている。従来のメチレンブルー溶液の濃度測定方法として、メチレンブルー溶液に紫外線を照射して、その吸光度を測定することにより、メチレンブルー溶液の濃度を測定することが公知である（公知技術１）。

特許文献１には、光ファイバを用いたガス濃度の測定方法において、パルス状のレーザ光を各ガス雰囲気に透過させ、基本波成分と２倍波成分との位相差を検知することにより、ガスの吸収スぺクトルを利用してガス濃度を検知することが開示されている。

特開平６−１４８０７１号公報

しかし、公知技術１は、紫外線を照射するものであるから、紫外線発生のための光源が高価になると共に紫外線は肉眼で見えない等のため取り扱い難く、且つ装置が複雑になるという問題がある。

特許文献１では、複数個のガスセルに透過した光を光ファイバで導いて合流し、基本波成分と２倍波成分との位相を検波するものであり、一つのセルに注入したメチレンブルーの濃度（青色濃度）を測定するものに利用することはできない。

本発明は、簡易な構成で安価に製造でき、且つメチレンブルー溶液の濃度を適性に測定できるメチレンブルー溶液の濃度測定装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、赤色光を発する光源と、メチレンブルー溶液を注入したセルと、光強度計と、光源の赤色光をセルに導く導入側光ファイバと、セルを透過した光を光強度計に導く導出側光ファイバとを備え、導入側光ファイバのセル側端と、導出側光ファイバのセル側端との間にメチレンブルー溶液のセルを配置し且つメチレンブルー溶液のセルを挟んで導入側と導出側の光ファイバの光軸を一致させて対向配置し、光強度計でメチレンブルー溶液のセルを透過した光の強度を測定することにより、メチレンブルー溶液の濃度を測定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、メチレンブルー溶液は、メチレンブルーの濃度に対応して青色濃度が変わるので、メチレンブルー溶液に赤色光を照射し、透過した光の光強度を測定することにより、メチレンブルー溶液の濃度を測定する。

即ち、メチレンブルー溶液の青色が濃い場合には透過した光の強度が低く、青色が薄い場合には透過した光の強度が高くなる。

メチレンブルー溶液の濃度と光強度とは相関関係にあるので（図３参照）、透過した光強度を測定することによりメチレンブルー溶液の濃度を測定することができる。

光源から照射する光は赤色光であるから、光源が紫外線を発生するものに比較して安価で且つレーザ光が肉眼で見えるため取り扱い易い。

光源から発する光は、赤色光であるから、メチレンブルーの青色濃度の変化による光の吸収係数を大きくとることができ、光強度計による適正な濃度測定が可能になる。即ち、図４にメチレンブルー水溶液の吸収スペクトルを示すように、可視光帯Ｓ（３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）のうち赤色帯（６７０ｎｍ付近）の光は、青色の補色であるため光の吸収係数が大きくなるから、青色濃度の変化に対する透過光の光強度が大きく変化する。このため、赤色帯の光を使用することにより、メチレンブルー溶液の濃度測定を光強度から適正に且つ容易に測定でき、濃度測定装置としての信頼性が高い。

光源から発する光を赤色帯（可視光帯）としているので、セルに照射する光の状態が肉眼で把握でき操作性が良い。

照射光及び透過光は、光ファイバにより案内するので、光が拡散するのを防止し且つ光を収束したまま導くことができるので効率が良く且つメチレンブルー溶液の濃度を精度良く測定することができる。

照射光及び透過光は、光ファイバにより案内するので、光源とセル又はセルと光強度計との間の設定の自由度が高く、装置の構成を簡易且つ小型にすることができる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るメチレンブルー溶液の濃度測定装置を概略的に示す構成図であり、図２は導入側光ファイバと導出側光ファイバとセルとの関係を示す断面図であり、図３はメチレンブルーの濃度と光強度との関係を示すグラフである。

本発明に係るメチレンブルー溶液の濃度測定装置１は、光源３と、メチレンブルー溶液を注入したセル５と、光強度計７と、導入側光ファイバ９と、セル５を透過した光を光強度計７に導く導出側光ファイバ１１とを備えている。

レーザ光源３は、Ｈｅ−Ｎｅ管による赤色光レーザを発するものであり、本実施の形態では波長が６６０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発する。

セル５は略直方体形状のガラス管であり、固定台１３に脱着自在に設置されている。固定台１３にはセル５の光導入側と光導出側とのそれぞれに各光ファイバ９、１１を保持するアダプタ１７、１９が設けてある。アダブプ１７、１９には各々光ファイバ９、１１が着脱自在になっており、装着した状態で導入側光ファイバ９のセル側端９ａをセル５に対面し、導出側光ファイバ１１のセル側端１１ａをセル５に対面している。

光導入側アダブプ１７はＺ軸（高さ方向軸）に沿って移動自在なＺ軸ステージ２１に取付けてあり、光導出側アダプタ１９はＸ−Ｚ軸（セル面に沿う水平方向軸及び高さ方向軸に）に沿って移動自在なＸ−Ｚ軸ステージ２３に取付けてある。

このようにＺ軸又はＸ−Ｚ軸に移動自在にアダプタ１７、１９を設けることにより、導入側光ファイバ９のセル側端９ａと、導出側光ファイバ１１のセル側端１１ａとが光軸（光ファイバのコア）を一致させるように容易に調整できる。

即ち、導入側光ファイバ９と導出側光ファイバ１１とは各々クラッド２５の内周側にあるコア２７を一致させている。

光強度計７には、光導出側光ファイバ１１が接続されており、セル５を透過した光の強度を測定し、表示部２９に光強度をデジタル表示する。

次に、本実施の形態にかかるメチレンブルー溶液の濃度測定装置１の作用及び効果を説明する。

メチレンブルー溶液を予め各濃度に調整した基準濃度のセル（テストセル）を用意しておき、各基準濃度毎に光強度計で計測し、濃度と光強度との相関データを求めておく。相関データは数値をグラフ化したものであってもよいし、コンピュータで相関関係を演算処理するものであってもよい。

ここで、メチレンブルー溶液の各濃度毎に調整した基準濃度のセル（テストセル）の光強度を測定したのでその結果を、下記表１に示すと共に、その測定値をプロットしたもの図３に示す。

図３から明らかなように、本実施の形態で測定したメチレンブルー濃度と光強度値とに一定の相関関係を得ることができた。複数回の測定を行ったが、いずれも略同様の結果を得ることができたことから、本実施の形態に係るメチレンブルー溶液の濃度測定装置１は測定値の信頼性が高いことが明らかである。

次に、被検体で処理したメチレンブルー溶液の濃度を測定する場合には、そのメチレンブルー溶液を注入したセル５を固定台１３に設置し、光源３から発したレーザ光を導入側光ファイバ９を通して、セル５に照射し、セル５を透過した光を導出側光ファイバ１１で光強度計７に導いて光強度を測定する。

測定した光強度を、基準濃度毎の光強度と比較し、或いは基準濃度と光強度との相関グラブ（図３）からメチレンブルー溶液の濃度を求める。

以上のように、本実施の形態によれば、被検体としてメチレンブルー溶液の濃度を容易に且つ適正に測定することができる。

本実施の形態では、メチレンブルー溶液の青色濃度を測定するものであるが、青色が濃い程セル５を透過した光の強度が低下することから、チレンブルーの濃度に対応してセルを透過した光の光強度値を得ることができるので、光強度の測定によりメチレンブルー溶液の濃度を容易に測定することができる。

照射する光は赤色レーザ光であるから、光源が紫外線を発生するものに比較して光源３が安価で且つ取り扱い易い。また、赤色光を照射することにより、メチレンブルー溶液の青色による光の吸収係数が大きく（図４参照）、青色の濃度変化に敏感に対応して光強度を測定できるので、適正な測定ができ、濃度測定装置１の信頼性が高い。

照射光及び透過光は、光ファイバにより案内するので、セルに導入し又は透過した光が拡散するのを防止しでき、且つ光を収束したまま導くことができるので効率が良く且つ測定精度が高い。

しかも、光ファイバは可撓性であるから、光源３、セル５や光強度計７との接続や配置の自由度が高く、簡易且つ小型の構成にすることができる。また、配置の変更や光源３や光強度計７等の交換も容易である。

導入側光ファイバ９及び導出側光ファイバ１１は、各々アダプタ１７、１９により取付け自在であるから、濃度測定時の設定、調整やメンテナンス等が容易である。

本実施の形態にかかる測定装置１によれば、市販のレーザ光源３や光強度計７を用いて組み立てることができ、従来の紫外線を用いたメチレンブルー専用の濃度測定装置に比較して極めて安価な測定装置を提供することができる。

特に、光触媒による有機物の分解作用を確認する試験において、メチレンブルー溶液セルの経時時間毎に濃度測定する場合に、本実施の形態にかかるメチレンブルー溶液の濃度測定装置１によれば、メチレンブルー溶液の濃度変化を極めて簡単に測定できると共に、わずかな濃度変化をも測定することができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

光強度計７をコンピュータに接続して、メチレンブルー溶液の基準濃度毎の光強度測定値を基準データとしてコンピュータに記録しておき、被検体のメチレンブルー溶液の光測定値を基準データと比較演算して求め、求めた被検体の濃度をコンピュータで表示してもよい。

また、光強度計７と、Ｚ軸ステージ２１及びＸ−Ｚステージ２３の駆動部とをコンピュータに接続して、Ｚ軸ステージ２１及びＸ−Ｚステージ２３の各アダプタ１７、１９に光ファイバ９、１１を装着した後、セル５を透過する光強度が最も高まる位置に光ファイバ９、１１をセットすることより、導入側光ファイバ９と導出側光ファイバ１１との光軸（コア２５）を一致させるものであってもよい。

更に、光源３は、Ｈｅ−Ｎｅ管に限らず、半導体（ＬＥＤ）による赤色光を発するものであってもよい。

本発明に係るメチレンブルー溶液の濃度測定装置を概略的に示す構成図である。導入側光ファイバと導出側光ファイバとセルとの関係を示す断面図である。メチレンブルー溶液の濃度と光強度との関係を示すグラフである。メチレンブルー溶液の吸収スペクトルを示すグラフである。

符号の説明

１メチレンブルー溶液の濃度測定装置
３光源
５セル
７光強度計
９導入側光ファイバ
１１導出側光ファイバ

Claims

赤色光を発する光源と、メチレンブルー溶液を注入したセルと、光強度計と、光源の赤色光をセルに導く導入側光ファイバと、セルを透過した光を光強度計に導く導出側光ファイバとを備え、導入側光ファイバのセル側端と、導出側光ファイバのセル側端との間にメチレンブルー溶液のセルを配置し且つメチレンブルー溶液のセルを挟んで導入側と導出側の光ファイバの光軸を一致させて対向配置し、光強度計でメチレンブルー溶液のセルを透過した光の強度を測定することにより、メチレンブルー溶液の濃度を測定することを特徴とするメチレンブルー溶液の濃度測定装置。