JP2017537323A - 水中有機物の検出 - Google Patents

Abstract

本発明は、水中有機物の検出に関する。ガス平衡化式液中揮発性物質検出器は、オリフィス１１ａを有するガス検出チャンバ１０ｂを備え、オリフィス１１ａは、典型的にはＰＴＦＥである多孔質又は不透過性の膜６により、該オリフィス１１ａの周囲１１ｃをシールすることによって閉口している。膜６は、周囲のエンクロージャ２の外壁にもシールされ、ガス検出チャンバ１０ｂの外部の第２のエンクロージャ１２の入口を形成している。ＰＩＤ又は同様のセンサ１１は、ガス検出チャンバ１０ｂ内の揮発性物質の分圧に応答して、該センサがそのような平衡分圧を大幅に変えることなしに、当該センサ１１が測定可能な電流又は電圧を発生させる。【選択図】図４

Description

本発明は、水などの液体に溶解したガス状及び揮発性の被検物質を、該被検物質を気相で感知する検出器を用いて検出する方法に関する。とりわけ対象となる被検物質は、特に、水及び水溶液中で、濃度が１０億分の１（ｐｐｔ，１０^−９）質量部未満から１０００万分の１（ｐｐｔ，１０^−３）質量部まで変化する、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）である。

水などの液体に、天然の、又は人口的に含まれる、有機汚染物の存在を検出及び測定する必要がある。揮発性有機化合物には、刺激物質、エストロゲン、発ガン物質及び、ヒトや動植物の生命に有害な他の化学物質が含まれる。慎重な監視が不可欠である飲料水の供給においては、厳しい基準が定められている。同様に、川、湖及び海のような開放水域においても、動植物又は隣接地への被害を防ぐために、汚染や公害を監視しなければならない。

水中に溶解した揮発性及びガス状の化合物は、例えば、金属管や船舶の腐食を加速するなどの有害な作用をもたらすため被検物質として重要であり、また、単に、例えば、工業的な閉ループプロセスで使用される洗浄水など、特定の環境における水処理の質の指標や、食品及び発酵物中の発酵に由来するアルコールの検出における指標としても重要である。

例えば、自然現象、事故又は内密の活動によって石油化学物質が海水へ流出するとガスが生じるため、大規模な水域内でガス種の存在を調べ、その発生源とその範囲をほぼリアルタイムで追跡することは、しばしば重要である。このような水域は、水流及び漂流物の影響を受ける。微量の揮発性有機化合物及び他の溶解したガス種を追跡するための、クロマトグラフィー又は分光法などの現行分析方法は、水中で揮発性有機化合物の濃度の動的なマップを提供するには遅すぎるうえに高価である。現行分析方法に替えて、水中の標的被検物質を感知するセンサを水中に浸漬し、該標的被検物質の濃度を迅速かつ定量的に測定することが好ましい。このようなセンサは、最も正確な測定値を標的被検物質に対して提供できないことがある。実際に、水試料中の異なる被検物質の一群の異常濃度をスクリーニングする際には最も役立つことがある。しかしながら、この異なる被検物質を詳細な分析を行うために選択的に転送すれば、分析にはさらなる費用及び時間を要する。

この種のクラスの検出器は、典型的には疎水性の膜を含み、この膜は、標的被検物質を検知する水性環境と検出器エンクロージャとの間のバリアをなし、被検物質は当該膜を通って拡散できる。

そのような検出器のサブクラスの１つでは、検出器エンクロージャが水性液体を含む。このタイプのセンサでよく知られているものに「クラーク電極」があり、クラーク電極では、水中の溶存酸素が、試験環境からセンサ膜を通過して閉鎖壁部材としての膜を含むセンサキャビティ内の電解液に拡散する。溶存酸素は、膜の近位の電極で消費される。特許文献１において、アキーム・ラプルは、溶存酸素を検出するためのこのタイプの検出器の別の例を提供している。

そのような検出器の別のサブクラスでは、検出器の膜が、該膜の一方側で水性流体と接触し、該膜の他方側でガスエンクロージャの壁を形成している。以下、このタイプの検出器を、便宜上、「ガス分配式揮発性物質検出器」と称する。

特許文献２（セルマー・ウィルズバーグ等）には、膜が揮発性物質を受け入れ、エタノールのような揮発性物質に反応可能であるガスセンサの近くまで、該揮発性物質がキャリアガスに同伴されるような検出器が記載されている。キャリアガスは、検出器に流入する被検物質を、妥当な時間内で確実に除去するのに必要である。しかしながら、キャリアガスの必要性により、キャリアガスのフローが支持される環境への装置の適用が制限される。キャリアガスは分析物希釈剤としても作用し、この場合、この発明により提供される装置の感度が制限され、その精度が、膜を通過するガス流の程度によって制限される。

特許文献２には、エタノールのような揮発性物質を、膜を介してガス検出エンクロージャ内に受容し、該揮発性物質を近位の半導体ガスセンサによって検出する、ガス分配式揮発性物質検出器が記載されている。特許文献２に記載の発明は、少なくとも標的となる被検物質等のガスを大気中に「排気する」ために、連続的に開放された圧力解放システムに依存しており（コラム２の１１〜３２行目、コラム３の２６〜３５行目）、センサのエンクロージャを不要にするべくキャリアガスが供給されている（コラム２の３１行目）。特許文献２に記載の発明による検出器において予想される問題は、圧力解放アウトレットから大気中へのガスの流出速度を多かれ少なかれ迅速にする要因によって、かなりの距離で、被検物質の、検出器のガスチャンバからの流出速度が遅く、かつ非常に変化し易いことである。この設計の検出器は十分にコンパクトであり、検出器による応答及び分解を半日の時間枠内で行うことができるので醸造には役立つが、例えば、ボートの背後にあるセンサトレイン又は水処理ストリーム内における揮発性物質の検出に要求される、１〜２分以内の検出が可能というわけではない。

特許文献３は、Pacific Environmental Technologies，LLCに譲渡されたものであり、ガス透過膜を透過するガスを検出するための質量分析計に要する連続的な真空パージによって、はるかに迅速な応答時間が保証された、ガス分配式揮発性検出器の別の例を記載している。しかしながら、真空システムの維持に必要となる費用及び保全負担に制限され易く、該真空システムの使用に関して限定的なトレーニングしか受けていない人による、全天候下での使用における実用性は言うまでもない。

空気パージもしくはガス放出手段または真空システムがない場合、特許文献４（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation）に記載されるように、ガスセンサ又はガス検出要素自体が被検物質を消費することによって、ガス分配式揮発性物質検出器から被検物質を除去する、というさらに別の手段があり、同特許文献は、拡散性膜の背後に酸素濃度センサを記載している。

被検物質の検出は、特許文献５に記載されるような、赤外線センサによって企図することもできる。

これまでの殆どの従来技術は、ガス検知要素が被検物質を消費し又は、被検物質を除去するためにガス抜き手段を使用する、ガス分配式揮発性物質検出器を備えていないようである。これに対する一例外は、特許文献５に記載される技術であり、この技術では、典型的には、４００ｍｍ^３の体積を有するＩＲ検出器を使用している。この技術では、被検物質の存在を登録するのに、比較的大容量のサンプルを要する。その欠点は、センサが読み取り可能となる十分なレベルにまで、（センサ膜を横断する被検物質の平衡化によって）チャンバを充填するのに時間がかかり、該センサの応答時間が許容できないほど長いことである。

本発明は、当該及び前述のすべての問題を認識し、新規な構成を備える検出器によってそれらを軽減しようとするものである。以下では、便宜上、本発明に係る検出器のタイプを、「ガス平衡化式液中揮発性物質検出器」と呼ぶ。

この検出器は、液相ｃにおけるガス濃度と平衡状態にあるガスエンクロージャｐ内のガスの分圧を前向きに送達する、他のガス分配式被検物質検出器に対して顕著な利点を提供する。この条件が達成されると、ヘンリーの法則が守られる。具体的には、ｐ＝ｋ_Ｈ×ｃであり、ｋ_Ｈはヘンリー定数である。温度依存性を有する定数ｋ_Ｈは、多くの揮発性物質において既知であり、従って、将来的には、ガス検出要素の応答は液相中のガス濃度に直接関連し得る。従って、ガス平衡化式揮発性物質検出器中のガス検出要素だけが、隣接する液相中の揮発性物質の濃度を知るための、標的となる被検物質の検出に信頼できることが必要である。検出器は、該検出器への被検物質の供給速度によって直接的に変化しない、液体中の揮発性物質の測定値を提供することができる。当該測定値は、検出器内の構成要素による被検物質の消費速度もしくは分散速度によって、又は、介在する膜の透過性または多孔度によって決定される。

先行技術がガス平衡化式液中揮発性物質検出器を用いていなかった理由として考えられるのは、特に、ｋ_Ｈが大きく水に殆ど溶解しない揮発性物質においてガス／液体平衡を達成するためには、サンプリングされた水相内から揮発性物質をかなりの量で抽出しなければならず、また、サンプル側の被検物質の容積を、ガス検出要素を含むガスエンクロージャの容積に比例して増加させる必要があることである。従って、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器におけるガスエンクロージャの容積は、大気中のガス検出装置の監視に一般に要求される容積よりも小さくする必要がある。このタイプの検出器は、前掲特許文献１〜４に記載されるような、水−ガスを隔壁で隔てている他の検出器とは異なり、ガスエンクロージャからガスを除去するための、膜自体を除く全ての手段をセンサ内から除去している点に有用性があり、当該構成を達成することは自明ではない。

本発明を想到するに当たって遭遇した別の問題は、隣接する液相と平衡状態にある被検物質の測定に適したガスセンサおよびガスセンササブアセンブリは、通常、連続的かつ場合によっては必然的にねじれた複雑なガス空間を、サブアセンブリされた構成要素と毛細管リークサイトとの間に有するガスエンクロージャを備えるが、これら全ての構成に起因して、被検物質を含む液体からガスエンクロージャを隔てる隔壁を介して行われる、被検物質の供給及び除去が低速であると、かなりの量の被検物質が沈下することであった。

ガスエンクロージャ内の被検物質に対し合理的かつ迅速な平衡状態を保証するためには、水性環境をガスエンクロージャから分離する膜を介して十分な流動を得る必要があり、当該必要性によってさらなる問題が生じる。十分な流量を得るためには、一般に、液体と検出器のガスエンクロージャとの間の隔壁として多孔質の疎水性膜を使用することが好ましいが、膜の配置及びシール方法に問題がある。当該膜を、検出器内のガスセンサ又はガス検出サブアセンブリからいくらか離間させて配置及びシールするには、膜支持体を介在させる必要である。これは、例えば、特許文献２が教示しているように、膜がその外面に当接する液圧によって破裂しないことを保証するためである。平衡化式検出器内において、膜をガス検出要素から遠ざけると、該検出器内におけるガスの平衡化に要する時間が増す。ガスエンクロージャ部材が、液体／ガスシールがどのように保証されるべきかについての当業界の通常の慣例に反して、Ｏリングを使用せずに膜を支持しかつ該膜をシールする場合、膜の破裂や液体の漏出によってガスエンクロージャ内に液体が浸入すると、電気的に接続されたガス検知構成要素が腐食して該センサが不能になる。

独国実用新案第２０３００５１４号明細書 米国特許第５９７９２１９号明細書 米国特許第７３８５１９１号明細書 欧州特許出願公開第０７３４５１６号明細書 米国特許第８３８３０４６号明細書

発明者らは、水中の有機物を検出し測定する方法であって、特には、従来のガス検出器の使用に際して要求されるよりも少ない手順で、現場でリアルタイムな測定ができ、有機物の同一性が分かっている場合に水中の当該有機物の濃度を容易に計算できる方法を発明した。

本発明に係る一態様によれば、請求項１に記載されるように、水性媒体中のガス状または揮発性の被検物質を検出または測定するためのシステムを提供する。

本発明に係る他の態様によれば、請求項１５に記載されるように、水性媒体中の揮発性物質の検出に用いるセンサヘッドを提供する。

このように、本発明は、水中及び水性流体中の揮発性物質を検出する検出器であって、ガスエンクロージャの壁を形成する、蒸気多孔質膜又は蒸気透過性膜を一部材として備え、該エンクロージャ内のガス濃度が、当該膜を通過する被検物質の流動によって実質的に達成される検出器を提供する。

当該膜は、ガス検出チャンバの外壁又は周囲のエンクロージャの外壁にシールすることもでき、これにより、分離可能なガス検出サブアセンブリの一部又は容易に取り外し可能なセンサの一部を形成することができる。この外側のシールは、剥離可能な接着剤とすることができる。好ましくは、２つのシールは同心である。

この構成において、蒸気多孔質膜又は蒸気透過性膜は、ガス検出チャンバの外部の、第２のガスエンクロージャへの入口を形成している。当該構成では、ガスセンサと該ガスセンサを包囲する壁との間の空間でガス平衡を可能にすることにより、センサアセンブリのサブコンポーネント間における漏れの影響を低減できる。

ガス検出サブアセンブリ又はガスセンサをシールする膜は、シール地点を越えてセンサまで延在し、検出器の外部の構成要素に対してさらなるシール効果を及ぼすことが好ましい。当該構成では、膜を除去することによって、ガスセンサ又はガス検出サブアセンブリを検出器から取り外すことができる。これを容易にするために、ガスセンサ又はガス検出サブアセンブリは、外側のシールがシールされている、検出器の壁部材の終端と同一平面上の平坦な支持面にあるオリフィスからガスを受け取ることが好適である。

上記膜は、ガス検出チャンバから可能な限り液体を排出しなければならないことは自明である。好適には、当該膜は、疎水性である。適当な材料は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はポリビニリデンジフルオリド（ＰＶＤＦ）であり、単独で、又はポリプロピレンのような多孔性の基材へのコーティングとして用いることができる。典型的には、全体の厚さは約１００〜５００ｍ^−６であり、孔径は約０．５ｍ^−６である。

外側の膜部材へのシールは、ＰＴＥＦのような疎水性材料の表面に接着層を設けることにより行うことができる。

膜は、ガスセンサ又はガス検出サブコンポーネントのシールを行うための、環状の接着剤を含むことができる。

理想的には、チャンバオリフィスのペリフェリへのシールが、膜の全厚に亘って蒸気不透過性バリアをなしている。これは、通常、膜材料とガスセンサ又はガス検出アセンブリとの間における溶接、特には超音波溶接により形成されるが、該膜を貫通する不透過性の接着剤により形成することもできる。

本発明の他の態様において、検出器の壁をシールする外側の膜と、ガスセンサをシールする内側の膜又はガス検出サブアセンブリをシールする膜と、の間の膜材料は、蒸気透過性または蒸気多孔性である。

好適には、すべての多孔質面が多孔質のＰＴＦＥを含む。

限定しないが、蒸気検出器は、気相中の有機物の分圧を測定すると考えられる。特に、低濃度における測定値は、液体中の有機物濃度の関数である。

有利には、ガス検出チャンバは、内部のデッドボリュームを最小にするように構成されている。好適には、ガス検出チャンバの内部容積は１００ｍｍ^３以下である。

有利には、本発明に係るセンサ又はセンササブアセンブリ内における電極又は他の検出システムコンポーネントは、検出エンクロージャの全厚が数ミリメートル以下になるように、検出コンポーネント間に適度な間隔を有してスタックされている。この構成によれば、膜を通過してくる揮発性の有機物が含まれる水が、ガス検出エンクロージャの全体に非常に近接し、その距離は、典型的には２ｍｍ以内である。センサは、組み立て位置において、ガス検出チャンバ内の共通平面上にあり、かつ可能な限り上記膜に近接して配置された、複数の電極接点を含むことができる。

本出願人が２００７年６月３０日に出願した、英国特許第２４４９６６４号明細書及び特許請求の範囲（２０１０年１０月２６日に発行された、米国特許第７８２１２７０号明細書に相当）には、特に有益である電極のスタック配置が記載されている。当該特許における電極のスタック配置は、小型の光イオン化検出器に使用するのに適している。

本発明に従うガス平衡化式液中揮発性物質検出器を示す模式図である。 図１の膜アセンブリの組み立て前の状態を示す立面図である。 図２の膜アセンブリを示す斜視図である。 本発明に従う、ガスセンサ本体部が着脱可能かつ交換可能なガス受容・検出部材を含む、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器を示す模式図である。 図４に模式的に示されるプローブ内の、交換可能なガス検出サブアセンブリの組み立て前の状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明が提供する、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器を示している。該検出器において、ガスセンサ１は、ガスセンサクレードル２内に収容されている。ガスセンサは、好ましくはシリンダ状であり、一般的には、直径２０ｍｍ、コンタクトピン３を除く高さが１６．６ｍｍである。このサイズは、Alphasense Ltd、Dynament Ltd及びCity Technology Ltd.のようなガスセンサメーカーが受け入れている、工業標準として提供されるものである。ガスセンサ１は、好ましくは、小型のプリント回路基板（ＰＣＢ）４に、コンタクトピン３を介して電気接続するように配置されている。プリント回路基板４は、ケーブル５に電気的に接続されており、該ケーブル５を介してガスセンサ１に電力が供給される。ガスセンサ１と、コンピュータのようないくつかの外部制御手段との間では、例えば、ユニバーサルシリアルポートを介して信号が通信される。クレードル２及びプリント回路基板４は、ガス検出オリフィス１ｂを含むガスセンサの面１ａが、クレードルの壁面２ａとほぼ同一平面上に位置するように配置されている。ガス多孔質（ＰＴＦＥ）膜６は、２８０〜３００ｍ^−６程の厚さを有し、該膜６の一部６ａが、薄い接着層７によって、ガスセンサの面１ａに取り付けられている。上記膜６の別の一部６ｂは、薄い接着層８によって、クレードルの壁面２ａに取り付けられており、これにより、ガスセンサ１の外部に、第２のガスエンクロージャへの入口が形成されている。膜６上の接着剤は、ガス検出オリフィスの周縁部１ｃに位置する、ガスセンサの面１ａとの接触面を超えて延在していない。少なくともガス検出オリフィス１ｂの配設領域では、膜の一部６ｃが実質的に接着されていないため、ガス検出オリフィスへのガスの流入及び流出が妨げられない。本発明の一態様は、クレードルの壁面２ａを超えて延在する、付加的な膜コンポーネント６ｄも備えている。付加的な膜コンポーネント６ｄによれば、検出器の使用後に、膜６をそのまま保管するのではなく、該膜６を剥がすことができる。膜６は、濡れて汚染されている場合があり、また、検出器の他の部材に付着する場合がある。

図２は、図１の膜アセンブリの組み立て前の状態を示す立面図である。膜アセンブリは、上述の構成要素に加えて、使用前における膜の接着部を保護するためのワックスペーパ又は他の離脱可能な部材９を含んでいる。図３は、図２の膜アセンブリを示す斜視図であり、接着部を保護するための部材９が取り除かれた状態を示している。

図４は、ガスセンサ本体部１０が、取り外し可能かつ交換可能なガス受容・検出部材１１を含む、本発明に従うガス平衡化式液中揮発性物質検出器を示す模式図である。このようなセンサの一例には、イオンサイエンスリミテッド社製の、１６．６ｍｍ×２０ｍｍの径を有する小型光イオン化検出器（ＰＩＤ）があり、該検出器は、本出願人による英国特許第２４４９６６４号の特許請求の範囲に記載された電極ペレットを含んでいる。

ガスセンサ本体部１０は、プリント回路基板４上に配置され、コンタクトピン３によって該プリント回路基板４に電気接触している。プリント回路基板４もまた、図１の対応する構成要素３，４及び５を参照して説明したように、ケーブル５と電気接触している。

ガス検出部材１１は、およそペレット形状であり、該部材の外側に面する主要面１１ｂ上に、ガスを受け入れるためのオリフィス１１ａを備えている。反対側の他の主要面は、ガス検出部材１１を収容しているセンサ本体部のキャビティ（ガス検出チャンバ）１０ｂに近接している。ガス検出部材１１の主要面１１ｂは、ガスセンサ本体部の表面１０ａとほぼ同一平面上にあり、同様に、クレードルの壁面２ａとほぼ同一平面上にある。

ガス検出部材１１は、環状部１１ｃにおいて、ガス多孔質又はガス透過性膜６に取り付けられている。ガス検出部材１１の平坦な主要面１１ｂの、ガスオリフィス１１ａの周縁部に近接している環状部１１ｃに、膜部６ａが接着又は超音波溶接されている。ガス検出部材の環状部１１ｃに取り付けられた膜の一部６ａは、ガス多孔質やガス透過性でないことが好ましく、これは、不透過性の接着剤を膜６に塗布して含浸すること又は、膜６及びガス検出部材の主要面１１ｂを溶融点で溶接すること、によって多孔質でも透過性でもないシールが形成されることによるものである。

膜６は、該膜の別の一部６ｂにおいて、クレードルの壁面２ａに接着層１３により取り付けられており、これにより、ガス検出チャンバの外部の、第２のガスエンクロージャ１２への入口が形成されている。膜は、ガスオリフィス１１ａを覆う位置において実質的に多孔質又は蒸気透過性であり、膜部６ａとガス検出部材の環状部１１ｃとの間の不透過性のシールに囲まれている。環状のシール６ａ及び６ｂ間の膜部においては、プローブ部材１０と１１との間の空間が、液体が漏れる経路を潜在的に形成するため、当該経路におけるガス状被検物質の潅流を可能にする利益に応じて、多孔質又は透過性とすることも、しないこともできる。膜６は、タブ６ｄをさらに備える。該タブ６ｄは、検出器の使用後に膜６を除去するのに便利である。

図５は、図４に模式的に示すプローブ内に組み立てられる前の、コンポーネント１１及び６を備える、交換可能なガス検出サブアセンブリである。交換可能なコンポーネントは、膜の別の一部６ｂの接着部を保護するための、取り外し可能な保護カバーを含む。

つぎに、液体中に存在する揮発性物質を測定するための操作方法を参照して、本発明を説明する。

図１に記載するような、ガスアドミタンスの積分手段を含むガスセンサの場合、長期に亘って保管する場合、センサ１をクレードル２から取り外しておくことが好ましい。センサは、クレードル内に手動で取り付けし、センサ３から延びるピンがプリント回路基板４のプラットフォームにぴったり嵌るようにする。図２に示すような使い捨て可能な膜アセンブリからカバー９を外し、該膜アセンブリをクレードルの壁面２ａ及びガスセンサの面１ａを覆うように配置し、シールを形成する。膜をガスセンサの面１ａに正しく整列させ、多孔質かつ透過性である膜の一部６ｃがガス検出オリフィス１ｂを覆うようにするために、膜とクレードルとが、ノッチ（不図示）のような共同アライメント手段を含むことが好ましい。

この段階で、プローブが、ケーブル５を介して、電源手段及びデータコミュニケーション手段に接続される。プローブは、組み立て後のプローブ上にガスフードを配置し、適当な濃度の被検物質をガスフードに提供することによってキャリブレーションできる。または、プローブは、ガス状の被検物質が溶解している、典型的には純水等の水性液体を用いてキャリブレートすることができる。一般的には前者のキャリブレーション方法が好ましく、他の液中揮発性物質検出技術に対し、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器の利点を提供することができる。従来の検出器は、水性の参照試料を必要とするが、参照試料は、典型的にはガラスアンプルである封入手段が破られるとすぐに揮発性物質を失う傾向がある。

典型的には、プローブに接続するケーブル５は可撓性であり、外装又は被覆されている。非常な悪条件下で水中に浸漬した場合に、ケーブルを保護するためである。プローブは、特にはプローブ自体等のアセンブリを衝撃から確実に保護するための、付加的部材を含むことができる。しかしながら、動的な検出においては、膜を横切る自由な流れが必要であるため、該膜を水性環境から際立って覆い隠すことは有害である。

センサを取り外すと、図１には示していないが、付加的なクレードル部材による恩恵を受けることができ、ガスセンサの円形又は円筒形の部分を取り囲むクレードルの壁面を部分的に分解することができる。

図４に示すセンサは、クレードル２から取り外された取り外し可能なコンポーネントとともに、最も好適に格納されている。センサは、上述したように手動で組み立てることができるが、この場合、図５に示す膜アセンブリは、ガス検出サブコンポーネントを慎重に方向付けて組み立てた後に、クレードル２に固定される。例えば、ＰＩＤセンサの場合、膜オリフィス１１ａの反対側のガス検出部材１１にランプを挿入する。そして、接着部分に対する保護シート１４を除去する。それから、膜アセンブリを、図４に示すようにクレードルの壁面２ａ上に配置し、確実に水封するよう押圧する。

図４に示すプローブを用いた試験後、該プローブを清浄な水で洗い流して乾燥させることが好ましい。膜６は、クレードルの壁面２ａから剥がすことができる。センサの取り外し後に、図５に示されるすべてのサブアセンブリが取り外し及び使い捨て可能である。サブアセンブリは、小型で環境に優しく、低コストなアイテムである。次いで、センサ本体部を取り出し、個別のストレージに保管するか、又は図５に示すような新たな膜アセンブリを用いて再構成することができ、これにより、次の使用の準備が整う。

この機器は、上述のようにキャリブレートする。光イオン化検出器（ＰＩＤ）の場合、キャリブレーションのためのガス使用は、ＰＩＤが応答する揮発性物質の追跡にＰＩＤが使用され、その揮発性物質の存在が合理的に保証されている場合に特に有利である。例えば、水中のレキシンの等価濃度を測定するためには、ヘンリーの法則を用いると、空気中の１ｐｐｍのキシレンでキャリブレートすることができる。

本発明は、例えば、汚染水の浄化、飲料水のモニタリング、食品及び飲料の処理及び規制の執行等に適用することができる。

Claims (30)

1. 水性媒体中のガス状又は揮発性の被検物質を検出又は測定するためのシステムであって、
   （ａ）水性流体に浸漬するか、又は水性液体の表面に近接して配置するための、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器と、
   （ｂ）被検物質を、通常は閉じているガス検出チャンバ内に流入可能にし、該ガス検出チャンバ内の前記被検物質間における化学平衡及び、前記近接する液層内の前記被検物質の濃度を近しくするための、蒸気多孔質膜又は蒸気透過性膜と、
   （ｃ）前記ガス検出チャンバ内の前記被検物質の分圧に応答したセンサにより生成される電流又は電圧を、該センサがそのような平衡分圧を大幅に変えることなしに測定するための、電流又は電圧測定手段と、を備え、
   前記センサが光イオン化検出器であり、前記ガス検出チャンバの内部容積が１００ｍｍ^３以下であること、を特徴とするシステム。
2. 前記膜が、前記ガス検出チャンバ内への入口を形成し、第１のシールによってチャンバオリフィスの周縁部に対してシールされている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記膜が、前記ガス検出チャンバの外部の、第２のガスエンクロージャへの入口も形成している、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ガス検出チャンバのチャンバオリフィスが、周囲のエンクロージャの壁の終端と同一平面上の平坦な支持面にある、請求項２又は３に記載のシステム。
5. 第２のシールが、剥離可能な接着剤によって、前記膜を前記ガス検出チャンバの外壁又は周囲のエンクロージャの外壁に対してシールしている、請求項２〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記２つのシールが同心である、請求項５に記載のシステム。
7. 前記チャンバオリフィスの前記周縁部に対する前記第１のシールが、前記膜の全厚に亘って蒸気不透過性バリアをなしている、請求項２を引用する請求項３〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記シールの各々が環状である、請求項２を引用する請求項３〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記膜が疎水性である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記膜がポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記センサが、該センサを支持するアセンブリから取り外し可能である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記チャンバオリフィスの前記周縁部をシールする前記シールが、溶接又は前記膜に浸透する不浸透性接着剤である、請求項２を引用する請求項３〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記ガス検出チャンバ内の前記センサの要素が、前記膜から２ｍｍ以内にある、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記センサが、組み立て位置において、前記ガス検出チャンバ内の共通平面上にある複数の電極接点を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 水性媒体中の揮発性物質の検出に用いる、光イオン化検出器（ＰＩＤ）のセンサヘッドであって、該ヘッドが、ガス検出チャンバの入口を形成して該ガス検出チャンバを閉口する、蒸気多孔質膜又は蒸気透過性膜を含み、前記ガス検出チャンバの内部容積が１００ｍｍ^３以下である、光イオン化検出器（ＰＩＤ）のセンサヘッド。
16. 前記膜が、チャンバオリフィスの周縁部に、チャンバオリフィスシールによってシールされており、前記ガス検出チャンバの外部の、第２のガスエンクロージャへの入口を形成している、請求項１５に記載のセンサヘッド。
17. 前記膜が、周囲のエンクロージャシールによって、前記ガス検出チャンバの外壁又は周囲のエンクロージャの外壁にシールされている、請求項１５又は１６に記載のセンサヘッド。
18. 前記外壁のシールが、剥離可能な接着剤によりシールしている、請求項１７に記載のセンサヘッド。
19. 前記２つのシールが同心である、請求項１７又は１８に記載のセンサヘッド。
20. 前記ガス検出チャンバのオリフィスが、周囲のエンクロージャの壁の終端と同一平面上の平坦な支持面にある、請求項１６を引用する請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
21. 前記チャンバオリフィスの前記周縁部に対する前記シールが、前記膜の全厚に亘って蒸気不透過性バリアをなしている、請求項１６を引用する請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
22. 前記シールの各々が環状である、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
23. 前記膜が疎水性である、請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
24. 前記膜が、ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項２３に記載のセンサヘッド。
25. 前記センサヘッドを支持するアセンブリから取り外し可能である、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
26. 前記チャンバオリフィスの前記周縁部に対する前記シールが、溶接又は前記膜に浸透する不透過性接着剤である、請求項１６を引用する請求項１７〜２５のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
27. 前記センサヘッドに関連付けられているセンサが、組み立て位置において、前記ガス検出チャンバ内の共通平面上にある複数の電極接点を含む、請求項１５〜２６のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
28. 前記ガス検出チャンバが、該チャンバ内のデッドボリュームを最小化するように構成されている、請求項１５〜２７のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
29. 前記センサの要素が、該センサの応答時間を短縮するように、前記膜から２ｍｍ以内にある、請求項１５〜２８のいずれか一項に記載のセンサヘッド。
30. 請求項１５〜２９のいずれか一項に記載のセンサヘッドが組み込まれた、ガス平衡化式液中揮発性物質検出器。

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