JP2019132814A - Adsorber, concentrator, and detection device - Google Patents

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陽介 花井
厚夫 中尾
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厚夫 中尾
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Abstract

To provide: an adsorber which has a granular adsorbent therein and yet is easy to handle; a concentrator equipped with such adsorber; and a detection device equipped with such adsorber.SOLUTION: An adsorber 1 comprises a gas-permeable base material 12, and a granular adsorbent 10 immobilized on the base material 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一般に吸着器、濃縮器及び検出装置に関し、詳細には、化学物質を吸着する吸着材を備える吸着器、この吸着器を備える濃縮器、及びこの吸着器を備える検出装置に関する。   The present invention generally relates to an adsorber, a concentrator, and a detection device, and particularly relates to an adsorber including an adsorbent that adsorbs a chemical substance, a concentrator including the adsorber, and a detection device including the adsorber.

化学物質を吸着する吸着材は、例えばガス中の化学物質を分析するに当たって化学物質を捕集する目的で使用される。   The adsorbent that adsorbs a chemical substance is used for the purpose of collecting the chemical substance in analyzing the chemical substance in the gas, for example.

吸着材の一例として、ナノワイヤを束ねた集合体がある(特許文献1参照)。   As an example of the adsorbent, there is an aggregate in which nanowires are bundled (see Patent Document 1).

国際公開第2014/047041号International Publication No. 2014/047041

ナノワイヤの集合体の利点として、比表面積が大きいことで高い吸着性を有すること、及び集合体であることで取扱性が良いことが挙げられる。   Advantages of the aggregate of nanowires include high adsorbability due to a large specific surface area and good handleability due to the aggregate.

一方、粒子状の吸着材は、ナノワイヤよりも容易に製造することができる。しかし、粒子状の吸着材は固定することが難しく、そのため粒子状の吸着材はナノワイヤの集合体よりも取扱性が良くない。   On the other hand, the particulate adsorbent can be manufactured more easily than nanowires. However, it is difficult to fix the particulate adsorbent, so that the particulate adsorbent is less handleable than the nanowire aggregate.

本発明の課題は、粒子状の吸着材を備えるにもかかわらず、取扱性の良い吸着器、この吸着器を備える濃縮器、及びこの吸着器を備える検出装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an adsorber with good handleability, a concentrator provided with this adsorber, and a detection device provided with this adsorber, despite having a particulate adsorbent.

本発明の一態様に係る吸着器は、ガス透過性を有する母材と、前記母材に固定されている粒子状の吸着材とを備える。   An adsorber according to one embodiment of the present invention includes a base material having gas permeability and a particulate adsorbent fixed to the base material.

本発明の一態様に係る濃縮器は、濃縮室と、前記濃縮室内に配置されている前記吸着器とを備える。   The concentrator which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with a concentration chamber and the said adsorption device arrange | positioned in the said concentration chamber.

本発明の一態様に係る検出装置は、前記吸着器と、前記吸着器が吸着した化学物質を検知して前記化学物質に応じた信号を出力するセンサ部とを備える。   A detection apparatus according to an aspect of the present invention includes the adsorber and a sensor unit that detects a chemical substance adsorbed by the adsorber and outputs a signal corresponding to the chemical substance.

本発明の一態様によれば、粒子状の吸着材を備えるにもかかわらず、取扱性の良い吸着器、この吸着器1を備える濃縮器、及びこの吸着器を備える検出装置を提供できる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an adsorber with good handleability, a concentrator provided with this adsorber 1, and a detection device provided with this adsorber, despite having a particulate adsorbent.

図1は、本発明の一実施形態に係る吸着器及び濃縮器を示す概略の断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an adsorber and a concentrator according to an embodiment of the present invention. 図2は、同上の濃縮器を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the concentrator. 図3は、同上の濃縮器の制御のための構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration for controlling the concentrator. 図4は、同上の濃縮器の変形例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the above-described concentrator. 図5は、同上の濃縮器の変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the above-described concentrator. 図6は、同上の濃縮器の変形例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the above-described concentrator. 図7は、同上の濃縮器を備える検出装置を示す概略の斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a detection apparatus including the concentrator. 図8は、実施例で得られたサンプル1の断面の走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 8 is a scanning electron micrograph of the cross section of Sample 1 obtained in the example. 図9は、実施例で得られたサンプル2の断面の走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 9 is a scanning electron micrograph of the cross section of Sample 2 obtained in the example. 図10は、実施例で得られたサンプル3の断面の走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 10 is a scanning electron micrograph of the cross section of Sample 3 obtained in the example. 図11は、実施例で得られたサンプル1、サンプル2及びサンプル3についての、クロマトグラムの一部を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a part of the chromatogram of Sample 1, Sample 2 and Sample 3 obtained in the example. 図12は、実施例で得られたサンプル1、サンプル2及びサンプル3についての、クロマトグラムの一部を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a part of the chromatogram of Sample 1, Sample 2 and Sample 3 obtained in the example. 図13は、実施例で得られたサンプル1、サンプル2及びサンプル3についての、クロマトグラムの一部を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a part of the chromatogram of Sample 1, Sample 2 and Sample 3 obtained in the example.

以下、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

まず、吸着器1について、図1及び図2を参照して説明する。本実施形態に係る吸着器1は、ガス透過性を有する母材12と、母材12に固定されている粒子状の吸着材10とを備える。吸着材10は、例えば母材12内に埋められていることで、母材12に固定されている。この場合、吸着材10の全体ではなく一部分が母材12に埋まっていてもよい。吸着材10は、母材12上に付着していることで、母材12に固定されていてもよい。   First, the adsorber 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The adsorber 1 according to the present embodiment includes a base material 12 having gas permeability and a particulate adsorbent 10 fixed to the base material 12. The adsorbent 10 is fixed to the base material 12 by being embedded in the base material 12, for example. In this case, a part of the adsorbent 10 may be buried in the base material 12 instead of the entire adsorbent 10. The adsorbent 10 may be fixed to the base material 12 by adhering to the base material 12.

このような構成を備えるため、吸着器1は、粒子状の吸着材10を備えるにもかかわらず、吸着材10は母材12中で固定されるため飛散することがない。このため、吸着器1の取扱性が良い。さらに、吸着器1がガスに曝露されると、母材12は、ガスを透過させて吸着材10まで到達させることができる。そのため、吸着材10が母材12に固定されているにもかかわらず、吸着材10の吸着性能は損なわれにくい。   Since the adsorber 1 includes the particulate adsorbent 10, the adsorber 1 is fixed in the base material 12 so that the adsorber 1 does not scatter. For this reason, the handleability of the adsorber 1 is good. Furthermore, when the adsorber 1 is exposed to gas, the base material 12 can pass the gas and reach the adsorbent 10. Therefore, even though the adsorbent 10 is fixed to the base material 12, the adsorption performance of the adsorbent 10 is not easily impaired.

吸着器1の構成を、より具体的に説明する。   The configuration of the adsorber 1 will be described more specifically.

母材12は、上記のとおり吸着材10を固定する。母材12は、固体であり、ガス透過性を有するのであればいかなる形状を有していてもよい。   The base material 12 fixes the adsorbent 10 as described above. The base material 12 is solid and may have any shape as long as it has gas permeability.

母材12の材質は、ガス透過性を有するならば、特に制限はない。母材12は、例えばガス透過性を有する樹脂を含有する。ガス透過性を有することは、技術常識に基づいて判断される。吸着器1において、吸着材10が母材12で覆われていても吸着材10が化学物質を吸着することが確認できれば、母材12はガス透過性を有すると判断できる。樹脂のガス透過性は、例えば樹脂の自由体積の値で評価できる。樹脂の自由体積は、陽電子消滅法により測定される。自由体積とガス透過性との関係について説明する。ポリジメチルシロキサンの自由体積は約0.2nm3である。体積0.2nm3の球体の直径は約0.74nmであり、ベンゼン環の大きさにほぼ等しい。このため、ポリジメチルシロキサンは、ベンゼン環を有する分子が透過可能な程度の多孔質体であり、そのため特に良好なガス透過性を有すると評価できる。すなわち、自由体積が0.2nm3と同等以上であれば、特に良好なガス透過性を有すると評価できる。母材12が含む樹脂の自由体積は、0.1nm3以上であることが好ましい。 If the material of the base material 12 has gas permeability, there will be no restriction | limiting in particular. The base material 12 contains, for example, a resin having gas permeability. Having gas permeability is determined based on common general technical knowledge. In the adsorber 1, even if the adsorbent 10 is covered with the base material 12, if it can be confirmed that the adsorbent 10 adsorbs a chemical substance, it can be determined that the base material 12 has gas permeability. The gas permeability of the resin can be evaluated by the value of the free volume of the resin, for example. The free volume of the resin is measured by the positron annihilation method. The relationship between free volume and gas permeability will be described. The free volume of polydimethylsiloxane is about 0.2 nm 3 . The diameter of a sphere having a volume of 0.2 nm 3 is about 0.74 nm and is approximately equal to the size of the benzene ring. For this reason, polydimethylsiloxane is a porous body that can permeate molecules having a benzene ring, and therefore can be evaluated as having particularly good gas permeability. That is, if the free volume is equal to or greater than 0.2 nm 3 , it can be evaluated that the gas has particularly good gas permeability. The free volume of the resin contained in the base material 12 is preferably 0.1 nm 3 or more.

母材12は、ガス透過性を有する樹脂として、例えば疎水性樹脂と親水性樹脂とのうち、少なくとも一方を含有する。   The base material 12 contains, for example, at least one of a hydrophobic resin and a hydrophilic resin as a resin having gas permeability.

母材12が疎水性樹脂を含有する場合、すなわち母材12が疎水性樹脂を含有する部分(以下、疎水部という)を有する場合、疎水部中にある吸着材10の吸着性能は、ガス中の水分の影響を受けにくい。これは、疎水性樹脂が母材12における水分の透過を特に阻害するためであると、考えられる。疎水性の化学物質は、例えばLogP(オクタノール−水分配係数)の値が0より大きな値を持つ化合物、例えばイソプロピルアルコール(LogP=0.05)、フェノール(LogP=1.46)、ベンズアルデヒド(LogP=1.48)、インドール(LogP=2.14)などである。疎水部は、母材12の一部であってもよく、母材12の全部であってもよい。   When the base material 12 contains a hydrophobic resin, that is, when the base material 12 has a portion containing a hydrophobic resin (hereinafter referred to as a hydrophobic portion), the adsorption performance of the adsorbent 10 in the hydrophobic portion is Less susceptible to moisture. This is considered to be because the hydrophobic resin particularly impedes the permeation of moisture in the base material 12. Hydrophobic chemicals include, for example, compounds with LogP (octanol-water partition coefficient) values greater than 0, such as isopropyl alcohol (LogP = 0.05), phenol (LogP = 1.46), benzaldehyde (LogP). = 1.48), indole (LogP = 2.14), and the like. The hydrophobic portion may be a part of the base material 12 or the entire base material 12.

なお、疎水性樹脂が疎水性を有することは、技術常識に基づいて規定される。特に疎水性樹脂における水との接触角は80°以上であることが好ましい。接触角は100°以上であることがより好ましく、100°以上170°以下であれば更に好ましい。なお、水の接触角は、JIS R3257:1999に従って測定される。疎水性樹脂の例は、ポリジメチルシロキサン(水接触角130〜170°、自由体積約0.2nm3)、ポリイソブチレン(水接触角100〜120°)、パラフィン(水接触角100〜110°)、ヘキサトリアコンタン(水接触角100〜110°)、ナイロン(水接触角80〜100°)、及びポリカーボネート(水接触角80〜90°)を含む。 In addition, it is prescribed | regulated based on technical common sense that hydrophobic resin has hydrophobicity. In particular, the contact angle with water in the hydrophobic resin is preferably 80 ° or more. The contact angle is more preferably 100 ° or more, and even more preferably 100 ° or more and 170 ° or less. In addition, the contact angle of water is measured according to JIS R3257: 1999. Examples of hydrophobic resins are polydimethylsiloxane (water contact angle 130-170 °, free volume about 0.2 nm 3 ), polyisobutylene (water contact angle 100-120 °), paraffin (water contact angle 100-110 °). , Hexatriacontane (water contact angle 100-110 °), nylon (water contact angle 80-100 °), and polycarbonate (water contact angle 80-90 °).

母材12が親水性樹脂を含有する場合、すなわち母材12が親水性樹脂を含有する部分(以下、親水部という)を有する場合も、親水部中にある吸着材10の吸着性能が、ガス中の水分の影響を受けにくいことが期待できる。親水性の化学物質は、例えばオクタノール−水分配係数(LogP)の値が0より小さな値を持つ化合物、例えばギ酸(LogP=−0.54)、酢酸(LogP=−0.17)などである。親水部は、母材12の一部であってもよく、母材12の全部であってもよい。   Even when the base material 12 contains a hydrophilic resin, that is, when the base material 12 has a portion containing a hydrophilic resin (hereinafter referred to as a hydrophilic portion), the adsorption performance of the adsorbent 10 in the hydrophilic portion is gas. It can be expected to be less affected by moisture in the inside. Examples of hydrophilic chemicals include compounds having an octanol-water partition coefficient (LogP) value less than 0, such as formic acid (LogP = −0.54), acetic acid (LogP = −0.17), and the like. . The hydrophilic portion may be a part of the base material 12 or the entire base material 12.

なお、親水性樹脂が親水性を有することは、技術常識に基づいて規定される。特に親水性樹脂における水との接触角は100°以下であることが好ましい。接触角は80°以下であることがより好ましく、70°以下であれば更に好ましい。親水性樹脂の例は、ポリエチレングリコール(水接触角5〜20°)、ポリビニルアルコール(水接触角40〜60°)、ポリアミド樹脂(水接触角40〜80°)、アクリル樹脂(水接触角60〜80°)及びエポキシ樹脂(水接触角70〜80°)を含む。   In addition, it is prescribed | regulated based on technical common sense that hydrophilic resin has hydrophilicity. In particular, the contact angle with water in the hydrophilic resin is preferably 100 ° or less. The contact angle is more preferably 80 ° or less, and even more preferably 70 ° or less. Examples of hydrophilic resins are polyethylene glycol (water contact angle 5 to 20 °), polyvinyl alcohol (water contact angle 40 to 60 °), polyamide resin (water contact angle 40 to 80 °), acrylic resin (water contact angle 60). ~ 80 °) and epoxy resin (water contact angle 70-80 °).

母材12が、疎水部と親水部の両方を有していてもよい。この場合、吸着器1における吸着材10のうち、疎水部中にある吸着材10では疎水性の化学物質が効率良く吸着され、かつ吸着性能への水分による影響が特に低減され、親水部中にある吸着材10では親水性の化学物質が効率良く吸着される。これにより、一つの吸着器1で、多種の化学物質を吸着できる。   The base material 12 may have both a hydrophobic part and a hydrophilic part. In this case, among the adsorbents 10 in the adsorber 1, the adsorbent 10 in the hydrophobic portion adsorbs the hydrophobic chemical substance efficiently, and the influence of moisture on the adsorption performance is particularly reduced, so that the hydrophilic portion has A certain adsorbent 10 adsorbs hydrophilic chemical substances efficiently. Thereby, various chemical substances can be adsorbed by one adsorber 1.

吸着材10は、化学物質と接触すると化学物質を吸着し、加熱されると化学物質を脱離させる性質を有する。吸着材10は、上記のとおり、粒子状である。   The adsorbent 10 has a property of adsorbing a chemical substance when in contact with the chemical substance and desorbing the chemical substance when heated. The adsorbent 10 is particulate as described above.

吸着材10は、少なくとも一種類の化学物質を吸着する性質を有するならば、その材質に制限はない。吸着材10は、例えば、SnO2、ZnO、In23、In2-xSnx3(例えば、0.1≦x≦0.2)、NiO、CuO、TiO2、SiO2といった金属酸化物、Al、Ag、Au、Pd、Ptといった金属、カーボン、又はシリコンを含有する。吸着材10がカーボンを含有する場合、吸着材10は例えばカーボンナノチューブである。 As long as the adsorbent 10 has a property of adsorbing at least one kind of chemical substance, the material is not limited. The adsorbent 10 is made of, for example, a metal such as SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , In 2−x Sn x O 3 (for example, 0.1 ≦ x ≦ 0.2), NiO, CuO, TiO 2 , and SiO 2. It contains oxides, metals such as Al, Ag, Au, Pd, and Pt, carbon, or silicon. When the adsorbent 10 contains carbon, the adsorbent 10 is, for example, a carbon nanotube.

吸着材10は、コアと、コアを被覆する膜であるシェルとを備えてもよい。この場合、シェルが、少なくとも一種類の化学物質を吸着する性質を有することが好ましい。コアは、上記のような金属酸化物、金属、カーボン、又はシリコンを含んでもよく、樹脂を含んでもよい。シェルは、例えば上記のような金属酸化物を含有する。   The adsorbent 10 may include a core and a shell that is a film covering the core. In this case, it is preferable that the shell has a property of adsorbing at least one kind of chemical substance. The core may contain a metal oxide, metal, carbon, or silicon as described above, or may contain a resin. The shell contains, for example, the metal oxide as described above.

吸着材10の吸着特性は、吸着材10の材質、詳しくは吸着材10全体の材質又はシェルの材質、に依存する。すなわち、吸着材10全体の材質又はシェルの材質を変更することで、吸着材10に吸着する化学物質の種類を変更できる。   The adsorption characteristics of the adsorbent 10 depend on the material of the adsorbent 10, specifically, the material of the entire adsorbent 10 or the material of the shell. That is, the type of chemical substance adsorbed on the adsorbent 10 can be changed by changing the material of the entire adsorbent 10 or the material of the shell.

吸着材10は、ナノサイズであることが好ましい。吸着材10の平均粒径は、例えば10nm以上5000nm以下である。平均粒径は10nm以上であることが好ましく、1000nm以下であることも好ましい。なお、本発明における平均粒径は、電子顕微鏡写真から求めた粒径の数平均値を意味する。具体的には、電子顕微鏡写真を画像処理して得られる粒子面積から、真円換算で各粒子の直径を算出し、その平均値を求めることにより、平均粒径が得られる。吸着材10がこのような寸法を有すると、吸着材10は、高い比表面積を有することで、高い吸着性能を有することができる。   The adsorbent 10 is preferably nano-sized. The average particle diameter of the adsorbent 10 is, for example, not less than 10 nm and not more than 5000 nm. The average particle size is preferably 10 nm or more, and preferably 1000 nm or less. In addition, the average particle diameter in this invention means the number average value of the particle size calculated | required from the electron micrograph. Specifically, the average particle diameter is obtained by calculating the diameter of each particle in terms of a perfect circle from the particle area obtained by image processing of an electron micrograph, and obtaining the average value. When the adsorbent 10 has such dimensions, the adsorbent 10 can have high adsorption performance by having a high specific surface area.

上記のとおり、吸着材10は、例えば母材12に埋められ、母材12に担持され、又は母材12に付着していることで、母材12に固定されている。   As described above, the adsorbent 10 is fixed to the base material 12 by being buried in the base material 12 and being carried on the base material 12 or attached to the base material 12, for example.

吸着材10が母材12に埋まっている場合、吸着材10は、例えば母材12中の少なくとも一部に分散している。吸着材10が分散していると、吸着材10は良好な吸着性を発現できる。この場合、吸着材10は、母材12中の全体にわたって分散していてもよく、母材12中に一部のみに分散していてもよい。母材12中における吸着材10が存在する部分では、吸着材10の濃度は均一であってもよく、不均一であってもよい。   When the adsorbent 10 is embedded in the base material 12, the adsorbent 10 is dispersed in at least a part of the base material 12, for example. When the adsorbent 10 is dispersed, the adsorbent 10 can exhibit good adsorbability. In this case, the adsorbent 10 may be dispersed throughout the base material 12 or may be dispersed only partially in the base material 12. In the portion of the base material 12 where the adsorbent 10 is present, the concentration of the adsorbent 10 may be uniform or non-uniform.

吸着材10のうち少なくとも一部は、互いに接触し合うことで連なっていてもよい。吸着材10のうち少なくとも一部が、互いに接触し合うことで連なっていると、吸着材10から化学物質を脱離させるために加熱する際に、吸着材10の粒子間の熱の伝達が効率良く行われる。また、吸着材10に電流を流すことでジュール熱を生じさせることにより吸着材10を加熱する場合、吸着材10の粒子が電流の経路を形成できる。このため、吸着材10の加熱効率が良好である。   At least some of the adsorbents 10 may be connected by contacting each other. When at least some of the adsorbents 10 are connected to each other by being in contact with each other, the heat transfer between the particles of the adsorbent 10 is efficient when heating to desorb the chemical substance from the adsorbent 10. Well done. In addition, when the adsorbent 10 is heated by causing Joule heat to flow through the adsorbent 10, the particles of the adsorbent 10 can form a current path. For this reason, the heating efficiency of the adsorbent 10 is good.

吸着材10は、球状粒子、針状粒子、鱗片状粒子、不定形状粒子、破砕状粒子といった、適宜の形状の粒子を含むことができる。なお、針状粒子には、繊維状粒子、ひげ状粒子、ウィスカー状粒子、棒状粒子、ロッド状粒子などと呼ばれる粒子も含まれうる。   The adsorbent 10 can include particles of an appropriate shape such as spherical particles, needle-like particles, scale-like particles, irregularly shaped particles, and crushed particles. The acicular particles may also include particles called fibrous particles, whiskers, whiskers, rods, rods, and the like.

特に吸着材10が針状粒子を含む場合、吸着材10は、高い吸着性能を有することができる。さらに、針状粒子は互いに接触しやすい。このため、針状粒子が、互いに接触し合うことで連なりやすい。そのため、吸着材10の加熱効率を高めることが容易である。吸着材10が針状粒子を含む場合、針状粒子の寸法は、例えば平均径10nm以上、1000nm以下、平均長1μm以上、100μm以下、平均アスペクト比5以上、1000以下であることが好ましい。この寸法は、電子顕微鏡写真の画像処理により粒子の外縁を2本の平行線で挟んだ距離を測定することで得られる。   In particular, when the adsorbent 10 includes acicular particles, the adsorbent 10 can have high adsorption performance. Furthermore, the acicular particles are likely to come into contact with each other. For this reason, the acicular particles are likely to be connected by contacting each other. Therefore, it is easy to increase the heating efficiency of the adsorbent 10. When the adsorbent 10 includes acicular particles, the dimensions of the acicular particles are preferably, for example, an average diameter of 10 nm or more and 1000 nm or less, an average length of 1 μm or more and 100 μm or less, and an average aspect ratio of 5 or more and 1000 or less. This dimension can be obtained by measuring the distance between the outer edge of the particle by two parallel lines by image processing of an electron micrograph.

吸着器1における吸着材10の量は、吸着器1が適切な吸着性能を有するように適宜設計されうる。吸着材10の量は、例えばガス透過層12中のガス透過性を有する樹脂全体の重量に対して1w/w%以上、80w/w%以下である。   The amount of the adsorbent 10 in the adsorber 1 can be appropriately designed so that the adsorber 1 has appropriate adsorption performance. The amount of the adsorbent 10 is, for example, 1 w / w% or more and 80 w / w% or less with respect to the weight of the entire gas-permeable resin in the gas permeable layer 12.

本実施形態に係る吸着器1を製造するに当たっては、例えばまず、適宜の基体13と、母材12の原料及び吸着材10を含有する原料液とを、用意する。基体13の形状及び材質には、基体13が吸着器1を固定できるのであれば、制限はない。原料液における母材12の原料は、例えばガス透過性を有する樹脂の原料を含む。ガス透過性を有する樹脂の原料は、ガス透過性を有する樹脂そのものでもよく、反応することでガス透過性を有する樹脂になる化合物であってもよい。原料液は溶剤を更に含有してもよい。原料液が溶剤を含有すると、溶剤で原料液の粘度を調整することができ、また、ガス透過性を有する樹脂の原料が固体である場合に溶剤にガス透過性を有する樹脂の原料を溶解させて液状にすることができる。溶剤は、揮発性が高く、かつ母材12の原料と反応しにくければ、特に制限されない。溶剤は、例えばトルエンである。   In manufacturing the adsorber 1 according to the present embodiment, for example, first, an appropriate base 13 and a raw material liquid containing the raw material of the base material 12 and the adsorbent 10 are prepared. The shape and material of the base 13 are not limited as long as the base 13 can fix the adsorber 1. The raw material of the base material 12 in the raw material liquid includes, for example, a resin raw material having gas permeability. The raw material for the gas permeable resin may be the gas permeable resin itself or a compound that reacts to become a gas permeable resin. The raw material liquid may further contain a solvent. When the raw material liquid contains a solvent, the viscosity of the raw material liquid can be adjusted with the solvent, and when the resin raw material having gas permeability is solid, the resin raw material having gas permeability is dissolved in the solvent. Can be made liquid. The solvent is not particularly limited as long as it has high volatility and does not easily react with the raw material of the base material 12. The solvent is, for example, toluene.

基体13の上に原料液を、スピンコート法などの適宜の方法で付着させる。続いて、必要に応じて原料液を加熱することで原料液中の溶剤を揮発させる。さらに、必要に応じて、ガス透過性を有する樹脂の原料の種類に応じた適宜の方法で、ガス透過性を有する樹脂の原料を反応させる。これにより、吸着器1を製造できる。   The raw material liquid is deposited on the substrate 13 by an appropriate method such as a spin coating method. Then, the solvent in the raw material liquid is volatilized by heating the raw material liquid as necessary. Furthermore, if necessary, the raw material for the gas-permeable resin is reacted by an appropriate method according to the type of the raw material for the gas-permeable resin. Thereby, the adsorber 1 can be manufactured.

吸着器1を、上記以外の適宜の方法で製造してもよい。例えばガス透過性を有する樹脂の原料と吸着材10とを含む原料組成物を金型成形することで、吸着器1を製造してもよい。   The adsorber 1 may be manufactured by an appropriate method other than the above. For example, the adsorber 1 may be manufactured by mold-molding a raw material composition containing a resin raw material having gas permeability and the adsorbent 10.

次に、吸着器1を備える濃縮器2について、引き続き図1及び図2を参照して説明する。濃縮器2は、濃縮室21と、濃縮室21内に配置されている吸着器1とを備える。濃縮器2を使用する際は、例えば濃縮室21内に化学物質を含むガス(以下、試料ガスともいう)を供給しながら、吸着器1に試料ガス中の化学物質を吸着させる。続いて、吸着器1から化学物質を脱離させて濃縮室21内へ放出する。これにより、濃縮室21内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められたガス(以下、調整ガスともいう)が生成しうる。試料ガスの例は、ヒト及び動物の呼気、並びに車及び工場の排気ガスである。化学物質の例は、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、メチルメルカプタン、ジスルフィドといった揮発性有機化合物、並びに硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素といった無機化合物を含む。   Next, the concentrator 2 including the adsorber 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The concentrator 2 includes a concentrating chamber 21 and an adsorber 1 disposed in the concentrating chamber 21. When using the concentrator 2, for example, the chemical substance in the sample gas is adsorbed to the adsorber 1 while supplying a gas containing a chemical substance (hereinafter also referred to as a sample gas) into the concentrating chamber 21. Subsequently, the chemical substance is desorbed from the adsorber 1 and discharged into the concentration chamber 21. As a result, a gas whose chemical concentration is higher than that of the sample gas (hereinafter, also referred to as adjustment gas) can be generated in the concentration chamber 21. Examples of sample gases are human and animal exhalation, and car and factory exhaust. Examples of chemical substances are ketones, amines, alcohols, aromatic hydrocarbons, aldehydes, esters, organic acids, volatile organic compounds such as methyl mercaptan, disulfide, and hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide. Inorganic compounds such as

吸着器1は、吸着材10を加熱するヒータを備えることが好ましい。吸着器1は、吸着材10を冷却するクーラ25を更に備えてもよい。吸着器1がヒータを備えると、化学物質を吸着した吸着材10をヒータで加熱することで吸着材10から化学物質を容易に脱離させることができる。さらに、吸着器1がクーラ25を備えると、加熱された吸着材10をクーラ25で冷却することで、吸着材10を速やかに化学物質を吸着可能な状態に復帰させることができる。   The adsorber 1 preferably includes a heater for heating the adsorbent 10. The adsorber 1 may further include a cooler 25 that cools the adsorbent 10. When the adsorber 1 includes a heater, the chemical substance can be easily desorbed from the adsorbent 10 by heating the adsorbent 10 that has adsorbed the chemical substance with the heater. Furthermore, when the adsorber 1 includes the cooler 25, the adsorbent 10 can be quickly returned to a state in which the chemical substance can be adsorbed by cooling the heated adsorbent 10 with the cooler 25.

吸着材10が導電性を有する場合、濃縮器2は、ヒータを備えず、それに代えて、吸着材10に電気的に接続されている第一電極221及び第二電極222を備えてもよい。この場合、第一電極221と第二電極222との間に電圧が印加されると、吸着材10がジュール熱を発することで吸着材10が加熱される。   When the adsorbent 10 has conductivity, the concentrator 2 may include a first electrode 221 and a second electrode 222 that are electrically connected to the adsorbent 10 instead of including a heater. In this case, when a voltage is applied between the first electrode 221 and the second electrode 222, the adsorbent 10 is heated by generating Joule heat.

以下、吸着器1が第一電極221及び第二電極222並びにクーラ25を備える場合の、吸着器1の具体的な構成の例を、説明する。   Hereinafter, an example of a specific configuration of the adsorber 1 when the adsorber 1 includes the first electrode 221, the second electrode 222, and the cooler 25 will be described.

濃縮器2は、筐体23を有し、かつ筐体23内に濃縮室21を有する。筐体23は、濃縮室21に面する一つの面である配置面24を備える。吸着器1は濃縮室21内の配置面24上に配置されている。筐体23には、互いに離間している第一電極221及び第二電極222が設けられている。第一電極221及び第二電極222の各々は、吸着材10に接触していることで吸着材10と電気的に接続されている。筐体23の配置面24の近傍には、クーラ25が設けられている。   The concentrator 2 has a housing 23 and a concentrating chamber 21 in the housing 23. The housing 23 includes an arrangement surface 24 that is one surface facing the concentration chamber 21. The adsorber 1 is arranged on the arrangement surface 24 in the concentration chamber 21. The housing 23 is provided with a first electrode 221 and a second electrode 222 that are separated from each other. Each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is electrically connected to the adsorbent 10 by being in contact with the adsorbent 10. A cooler 25 is provided in the vicinity of the arrangement surface 24 of the housing 23.

より具体的には、筐体23は、例えば樹脂製である。筐体23は、第一基板231と第二基板232とで構成されている。第二基板232は溝を有する。第二基板232の溝がある面に第一基板231が重ねられていることで、溝内の空間が濃縮室21を構成する。筐体23は、濃縮室21内と濃縮室21の外とを通じさせる取入口26と、濃縮室21内と濃縮室21の外とを通じさせ、取入口26とは異なる取出口27とを備える。取入口26と取出口27とは、濃縮室21を挟んで対向している。   More specifically, the housing 23 is made of, for example, resin. The housing 23 includes a first substrate 231 and a second substrate 232. The second substrate 232 has a groove. Since the first substrate 231 is overlapped on the surface of the second substrate 232 where the groove is provided, the space in the groove constitutes the concentration chamber 21. The housing 23 includes an inlet 26 that passes through the inside of the concentrating chamber 21 and the outside of the concentrating chamber 21, and an outlet 27 that passes through the inside of the concentrating chamber 21 and the outside of the concentrating chamber 21 and is different from the inlet 26. The inlet 26 and the outlet 27 are opposed to each other with the concentration chamber 21 in between.

濃縮室21は、ガスが供給されるように構成される。濃縮室21は、例えばガスが通過しうる流路である。すなわち、ガスは、濃縮室21の外から取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、濃縮室21を通過してから、取出口27を通じて濃縮室21の外に流出しうる。濃縮室21内におけるガスが流通する方向、すなわち取入口26から取出口27へ向かう方向を、以下、流通方向ともいう。   The concentration chamber 21 is configured to be supplied with gas. The concentration chamber 21 is a flow path through which gas can pass, for example. That is, the gas can flow into the concentrating chamber 21 from the outside of the concentrating chamber 21 through the inlet 26, pass through the concentrating chamber 21, and then flow out of the concentrating chamber 21 through the outlet 27. The direction in which the gas in the concentrating chamber 21 circulates, that is, the direction from the inlet 26 to the outlet 27 is also referred to as a flow direction hereinafter.

濃縮室21の形状は、立方体又は直方体である。配置面24は、立方体又は直方体における一つの面に相当し、第二基板232における溝の底面で構成される。なお、濃縮室21の形状はこれに限定されない。   The shape of the concentration chamber 21 is a cube or a rectangular parallelepiped. The arrangement surface 24 corresponds to one surface of a cube or a rectangular parallelepiped, and is configured by a bottom surface of a groove in the second substrate 232. In addition, the shape of the concentration chamber 21 is not limited to this.

上記のとおり、第一電極221及び第二電極222の各々は、濃縮室21内の配置面24上に設けられる。第一電極221及び第二電極222の各々の少なくとも一部は、配置面24と吸着器1との間に介在する。第一電極221及び第二電極222の各々の材料は、例えば、金、銅、白金又はカーボンである。   As described above, each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is provided on the arrangement surface 24 in the concentration chamber 21. At least a part of each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is interposed between the arrangement surface 24 and the adsorber 1. The material of each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is, for example, gold, copper, platinum, or carbon.

吸着器1は、上記のとおり、母材12と、母材12に固定されている粒子状の吸着材10とを備える。母材12は、濃縮室21内の配置面24上に配置されている。母材12は、第一電極221及び第二電極222の各々に接触している。   As described above, the adsorber 1 includes the base material 12 and the particulate adsorbent 10 fixed to the base material 12. The base material 12 is arranged on the arrangement surface 24 in the concentration chamber 21. The base material 12 is in contact with each of the first electrode 221 and the second electrode 222.

吸着材10は、針状の粒子であるが、既に説明したとおり、球状などの適宜の形状の粒子であればよい。吸着材10は、母材12中に分散している。母材12中で、吸着材10は、互いに接触し合うことで連なっている。さらに、吸着材10は、第一電極221に接触している吸着材10と、第二電極222に接触している吸着材10とを含んでいる。このため、吸着材10は第一電極221及び第二電極222と電気的に接続され、吸着器1内に、吸着材10の連なりで構成される電流の経路が形成されている。第一電極221と第二電極222との間で吸着器1に電流を良好に流すためには、第一電極221と第二電極222との間の電気抵抗値が10Ω以上1kΩ以下であることが好ましい。   The adsorbent 10 is needle-shaped particles, but may be particles having an appropriate shape such as a spherical shape as already described. The adsorbent 10 is dispersed in the base material 12. In the base material 12, the adsorbents 10 are connected by contacting each other. Further, the adsorbent 10 includes the adsorbent 10 in contact with the first electrode 221 and the adsorbent 10 in contact with the second electrode 222. For this reason, the adsorbent 10 is electrically connected to the first electrode 221 and the second electrode 222, and a current path composed of a series of adsorbents 10 is formed in the adsorber 1. In order to allow a current to flow through the adsorber 1 between the first electrode 221 and the second electrode 222, the electrical resistance value between the first electrode 221 and the second electrode 222 is not less than 10Ω and not more than 1 kΩ. Is preferred.

吸着器1の厚み、すなわち母材12の厚みは、例えば0.1μm以上1000μm以下である。   The thickness of the adsorber 1, that is, the thickness of the base material 12, is, for example, not less than 0.1 μm and not more than 1000 μm.

なお、ここで説明している吸着器1の構成は一例であり、既に説明したように、吸着器1は種々の構成を有しうる。   In addition, the structure of the adsorption device 1 demonstrated here is an example, and as already demonstrated, the adsorption device 1 can have a various structure.

図3に示すように、第一電極221及び第二電極222には、第一電極221と第二電極222との間に電圧を印加することで吸着材10に電流を供給する電流供給回路29が接続されている。また、電流供給回路29を制御することで吸着材10に流れる電流を制御するコントローラ28が、電流供給回路29に接続されている。   As shown in FIG. 3, a current supply circuit 29 that supplies a current to the adsorbent 10 by applying a voltage between the first electrode 221 and the second electrode 222 to the first electrode 221 and the second electrode 222. Is connected. A controller 28 that controls the current flowing through the adsorbent 10 by controlling the current supply circuit 29 is connected to the current supply circuit 29.

コントローラ28は、例えば1以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、コントローラ28は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムがコントローラ28として機能する。プログラムは、コントローラ28の各々のメモリにあらかじめ記録されていてもよく、インターネット等の電子通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。   The controller 28 is composed of, for example, a microcomputer having one or more processors and a memory. In other words, the controller 28 is realized by a computer system having one or more processors and a memory, and the computer system functions as the controller 28 when the one or more processors execute a program stored in the memory. . The program may be recorded in advance in each memory of the controller 28, or may be provided by being recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card through an electronic communication line such as the Internet.

クーラ25は、第二基板232における、配置面24とは反対側を向く外面に重ねて設けられている。クーラ25は、例えば、ペルチェ素子で構成される。図3に示すように、コントローラ28は、クーラ25にも接続されている。コントローラ28は、クーラ25の動作も制御することで、吸着材10の冷却を制御する。   The cooler 25 is provided so as to overlap the outer surface of the second substrate 232 that faces away from the arrangement surface 24. The cooler 25 is composed of, for example, a Peltier element. As shown in FIG. 3, the controller 28 is also connected to the cooler 25. The controller 28 also controls the cooling of the adsorbent 10 by controlling the operation of the cooler 25.

なお、クーラ25の位置は、吸着材10を冷却可能であれば、どこであってもよい。例えば、クーラ25が、第一電極221上又は第二電極222上に設けられていてもよい。   In addition, the position of the cooler 25 may be anywhere as long as the adsorbent 10 can be cooled. For example, the cooler 25 may be provided on the first electrode 221 or the second electrode 222.

濃縮器2を用いて化学物質を濃縮する方法について説明する。試料ガスを濃縮室21内へ送る。試料ガスを濃縮室21内へ送るためには、例えば試料ガスが濃縮室21の外から取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、更に濃縮室21内から取出口27を通じて濃縮室21の外へ流出するように、濃縮室21内に気流を生じさせる。気流は、ポンプ、ファンなどの適宜の気流発生機を用いて生じさせることができる。このように気流が生じていると、吸着器1は試料ガスに曝露され、吸着器1における吸着材10が、試料ガス中の化学物質を吸着する。気流によって濃縮室21内の試料ガスは順次更新されるため、吸着材10は、試料ガスに曝露されている時間に応じた量の化学物質を吸着できる。すなわち吸着材10は、濃縮室21の容積と同じ体積を有する試料ガス中における化学物質量の量よりも多い化学物質を、吸着できる。続いて、吸着材10を加熱する。すなわち、本実施形態では、第一電極221と第二電極222との間に電流供給回路29が電圧を印加することで、吸着材10を発熱させる。なお、濃縮器2がヒータを備える場合には、ヒータで吸着材10を加熱できる。吸着材10を加熱すると、吸着材10に吸着していた化学物質が、吸着材10から脱離して、濃縮室21内に放出される。それにより、濃縮室21内における化学物質の濃度は、試料ガスにおける濃度よりも高くなりうる。これにより、濃縮室21内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められた調整ガスを生成させることができる。この調整ガスを、濃縮室21の外へ送る。濃縮室21に気流が生じたままの状態であれば、気流によって調整ガスを、取出口27を通じて、濃縮室21の外へ送ることができる。調整ガスを濃縮室21の外へ送った後、必要に応じてクーラ25で吸着材10を冷却すると、吸着材10を、化学物質が吸着可能な状態へ速やかに復帰させることができる。   A method for concentrating chemical substances using the concentrator 2 will be described. The sample gas is sent into the concentration chamber 21. In order to send the sample gas into the concentrating chamber 21, for example, the sample gas flows into the concentrating chamber 21 from the outside of the concentrating chamber 21 through the inlet 26, and further from the inside of the concentrating chamber 21 to the outside of the concentrating chamber 21 through the outlet 27. An air flow is generated in the concentration chamber 21 so as to flow out into the concentration chamber 21. The airflow can be generated using an appropriate airflow generator such as a pump or a fan. When the airflow is generated in this way, the adsorber 1 is exposed to the sample gas, and the adsorbent 10 in the adsorber 1 adsorbs the chemical substance in the sample gas. Since the sample gas in the concentration chamber 21 is sequentially updated by the air flow, the adsorbent 10 can adsorb an amount of chemical substance corresponding to the time of exposure to the sample gas. That is, the adsorbent 10 can adsorb a chemical substance larger than the amount of the chemical substance in the sample gas having the same volume as the concentration chamber 21. Subsequently, the adsorbent 10 is heated. In other words, in the present embodiment, the adsorbent 10 generates heat when the current supply circuit 29 applies a voltage between the first electrode 221 and the second electrode 222. When the concentrator 2 includes a heater, the adsorbent 10 can be heated with the heater. When the adsorbent 10 is heated, the chemical substance adsorbed on the adsorbent 10 is desorbed from the adsorbent 10 and released into the concentration chamber 21. Thereby, the concentration of the chemical substance in the concentration chamber 21 can be higher than the concentration in the sample gas. Thereby, the adjustment gas in which the concentration of the chemical substance is higher than that of the sample gas can be generated in the concentration chamber 21. This adjustment gas is sent out of the concentration chamber 21. If the airflow is still generated in the concentration chamber 21, the adjustment gas can be sent out of the concentration chamber 21 through the outlet 27 by the airflow. When the adsorbent 10 is cooled by the cooler 25 as necessary after the adjustment gas is sent out of the concentration chamber 21, the adsorbent 10 can be quickly returned to a state in which the chemical substance can be adsorbed.

濃縮器2は、複数の濃縮室21と、各濃縮室21に配置されている吸着器1とを備えてもよい。この場合、濃縮器2は、複数の濃縮室21を備える一つの筐体23を備えてもよく、一つの濃縮室21を各々備える複数の筐体23を備えてもよい。濃縮器2が複数の吸着器1を備える場合、濃縮器2は、複数の吸着器1の各々に対応する第一電極221及び第二電極222を備え、又は複数の吸着器1の各々に対応するヒータを備えることができる。さらに、濃縮器2は、複数の吸着器1の各々に対応するクーラ25を備えてもよい。   The concentrator 2 may include a plurality of concentrating chambers 21 and the adsorber 1 disposed in each concentrating chamber 21. In this case, the concentrator 2 may include a single casing 23 including a plurality of concentrating chambers 21, or may include a plurality of casings 23 each including a single concentrating chamber 21. When the concentrator 2 includes a plurality of adsorbers 1, the concentrator 2 includes a first electrode 221 and a second electrode 222 corresponding to each of the plurality of adsorbers 1, or corresponds to each of the plurality of adsorbers 1. A heater can be provided. Further, the concentrator 2 may include a cooler 25 corresponding to each of the plurality of adsorbers 1.

図4に示す濃縮器2の変形例は、複数の濃縮室21を備える。複数の濃縮室21は、複数の濃縮室21の流通方向がいずれも同じ方向を向くように、並列に配置されている。各濃縮室21内に、一つの吸着器1が配置されている。   The modification of the concentrator 2 shown in FIG. 4 includes a plurality of concentrating chambers 21. The plurality of concentration chambers 21 are arranged in parallel so that the flow directions of the plurality of concentration chambers 21 are all in the same direction. One adsorber 1 is arranged in each concentration chamber 21.

図5に示す濃縮器2の変形例は、一つの濃縮室21を備える。濃縮室21内に、複数の吸着器1が配置されている。複数の吸着器1は、濃縮室21の流通方向に沿って一列に並んでいる。   The modification of the concentrator 2 shown in FIG. 5 includes one concentrating chamber 21. A plurality of adsorbers 1 are arranged in the concentration chamber 21. The plurality of adsorbers 1 are arranged in a line along the flow direction of the concentration chamber 21.

図6に示す濃縮器2の変形例は、一つの濃縮室21を備える。濃縮室21内に、複数の吸着器1が配置されている。複数の吸着器1は、濃縮室21の流通方向と直交する方向に沿って一列に並んでいる。   The modification of the concentrator 2 shown in FIG. 6 includes one concentrating chamber 21. A plurality of adsorbers 1 are arranged in the concentration chamber 21. The plurality of adsorbers 1 are arranged in a line along a direction orthogonal to the flow direction of the concentration chamber 21.

濃縮器2が複数の吸着器1を備える場合、複数の吸着器1におけるそれぞれの吸着材10の材質は、互いに異なっていてもよい。吸着材10の材質が互いに異なっていると、吸着材10は互いに異なる吸着特性を有する。そのため、吸着材10が一種のみの場合と比べ、濃縮器234において、より多くの種類の化学物質を効率良く吸着できる。   When the concentrator 2 includes a plurality of adsorbers 1, the materials of the adsorbents 10 in the plurality of adsorbers 1 may be different from each other. If the materials of the adsorbents 10 are different from each other, the adsorbents 10 have different adsorption characteristics. Therefore, compared with the case where the adsorbent 10 is only one kind, the concentrator 234 can adsorb more kinds of chemical substances efficiently.

吸着器1を備える検出装置4について説明する。   The detection device 4 including the adsorber 1 will be described.

検出装置4は、吸着器1と、吸着器1が吸着した化学物質を検知して化学物質に応じた信号を出力するセンサ部31とを備える。検出装置4は、上記の濃縮器2を備えることで、吸着器1を備えてもよい。検出装置4が濃縮器2を備えると、センサ部31は、化学物質の濃度が高められた調整ガス中の化学物質を検出することができる。この場合、検出装置4による化学物質の検出精度を高めることができ、例えば試料ガス中に微量しか含まれない化学物質を精度良く検出することも可能となる。   The detection device 4 includes an adsorber 1 and a sensor unit 31 that detects a chemical substance adsorbed by the adsorber 1 and outputs a signal corresponding to the chemical substance. The detection device 4 may include the adsorber 1 by including the concentrator 2 described above. When the detection device 4 includes the concentrator 2, the sensor unit 31 can detect a chemical substance in the adjusted gas in which the concentration of the chemical substance is increased. In this case, the detection accuracy of the chemical substance by the detection device 4 can be increased, and for example, it is possible to accurately detect a chemical substance that is contained only in a trace amount in the sample gas.

図7に、検出装置4の例を示す。この検出装置4は、検出器3と濃縮器2とを備える。検出器3はセンサ部31を備える。濃縮器2は吸着器1を備える。濃縮器2の構成は、図1及び2と同じである。図1及び図2と共通する構成については、図7に図1及び図2と同じ符号を付して、説明を適宜省略する。   FIG. 7 shows an example of the detection device 4. The detection device 4 includes a detector 3 and a concentrator 2. The detector 3 includes a sensor unit 31. The concentrator 2 includes an adsorber 1. The configuration of the concentrator 2 is the same as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and description thereof will be omitted as appropriate.

検出器3は、筐体33を有し、かつ筐体33内に検出室32を有する。筐体33は、例えば樹脂製である。筐体33は、検出室32内と検出室32の外とを通じさせる通口34を備える。検出器3の筐体33と、濃縮器2の筐体23とは、検出器3の筐体33における通口34が濃縮器2の筐体23における取出口27に通じるように、連結している。すなわち、濃縮室21と検出室32とは、濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を介して、通じている。なお、本実施形態では検出器3の筐体33と濃縮器2の筐体23とは別個の部材であるが、検出器3の筐体23と濃縮器2の筐体23とが一体化して一つの部材を構成してもよい。   The detector 3 has a housing 33 and a detection chamber 32 in the housing 33. The housing 33 is made of resin, for example. The housing 33 includes a passage 34 that allows the inside of the detection chamber 32 and the outside of the detection chamber 32 to pass therethrough. The casing 33 of the detector 3 and the casing 23 of the concentrator 2 are connected so that the passage 34 in the casing 33 of the detector 3 leads to the outlet 27 in the casing 23 of the concentrator 2. Yes. That is, the concentration chamber 21 and the detection chamber 32 communicate with each other through the outlet 27 of the concentrator 2 and the communication port 34 of the detector 3. In this embodiment, the casing 33 of the detector 3 and the casing 23 of the concentrator 2 are separate members, but the casing 23 of the detector 3 and the casing 23 of the concentrator 2 are integrated. One member may be configured.

検出器3は、検出室32内のガスを検出室32から排出するための排出口35を備えることが好ましい。本実施形態では、排出口35に、気流発生機36であるポンプが接続されている。ポンプは、検出室32内のガスを排出口35を通じて吸引するように動作する。このため、気流発生機36は、気流を発生させうる。この気流は、濃縮室21の外から濃縮器2の取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、濃縮室21内から濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を通じて検出室32内に流入し、更に排出口35を通じて検出室32外へ流出する。この気流を発生できるのであれば、気流発生機36はポンプに限らず、例えば送風ファンでもよい。   The detector 3 preferably includes a discharge port 35 for discharging the gas in the detection chamber 32 from the detection chamber 32. In the present embodiment, a pump that is an airflow generator 36 is connected to the discharge port 35. The pump operates to suck the gas in the detection chamber 32 through the discharge port 35. For this reason, the airflow generator 36 can generate an airflow. This airflow flows from outside the concentrating chamber 21 into the concentrating chamber 21 through the inlet 26 of the concentrator 2, and from the concentrating chamber 21 through the outlet 27 of the concentrator 2 and the outlet 34 of the detector 3. It flows in and flows out of the detection chamber 32 through the discharge port 35. As long as this air flow can be generated, the air flow generator 36 is not limited to a pump, and may be a blower fan, for example.

検出装置4を用いてガス中の化学物質を検出する場合には、例えばまず濃縮器2の取入口26を濃縮室21の外にある試料ガス内に配置する。この状態で気流発生機36を作動させることで、検出装置4内に気流を発生させる。この気流によって、試料ガスが、濃縮室21の外から濃縮器2の取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、更に濃縮室21内から濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を通じて検出室32内に流入し、更に排出口35を通じて検出室32外へ排出される。   When detecting the chemical substance in the gas using the detection device 4, for example, the inlet 26 of the concentrator 2 is first disposed in the sample gas outside the concentration chamber 21. By operating the airflow generator 36 in this state, an airflow is generated in the detection device 4. By this air flow, the sample gas flows from the outside of the concentrating chamber 21 into the concentrating chamber 21 through the inlet 26 of the concentrator 2, and further from the concentrating chamber 21 to the outlet 27 of the concentrator 2 and the outlet of the detector 3. It flows into the detection chamber 32 through 34 and is further discharged out of the detection chamber 32 through the discharge port 35.

この状態で、濃縮器2が上記に説明したとおり動作することで、濃縮室21内で調整ガスが生成され、この調整ガスが検出室32に流入する。センサ部31は、検出室32に流入した調整ガス中の化学物質を検知して、この化学物質に応じた信号を出力することができる。この場合、調整ガス中の化学物質の濃度を、試料ガス中よりも高くできるので、この試料ガス中の化学物質をセンサ部31で検知することにより、化学物質の検知精度が向上する。   In this state, when the concentrator 2 operates as described above, the adjustment gas is generated in the concentration chamber 21, and the adjustment gas flows into the detection chamber 32. The sensor unit 31 can detect a chemical substance in the adjustment gas flowing into the detection chamber 32 and output a signal corresponding to the chemical substance. In this case, since the concentration of the chemical substance in the adjustment gas can be made higher than that in the sample gas, the detection accuracy of the chemical substance is improved by detecting the chemical substance in the sample gas by the sensor unit 31.

1.吸着器1の作製
1−1 サンプル1
吸着材10として、酸化タングステンの球状粒子(平均粒径1μm)を用意した。
1. Preparation of adsorber 1 1-1 Sample 1
As the adsorbent 10, spherical particles of tungsten oxide (average particle diameter 1 μm) were prepared.

疎水性樹脂であるポリジメチルシロキサンの原料として、SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER KITに含まれる主剤及び硬化剤を用意した。主剤と硬化剤とを10:1の質量比で混合し、更に吸着材10を混合して、原料液を調製した。原料液100mL中に含まれる吸着材10の量は10gである。   As a raw material of polydimethylsiloxane which is a hydrophobic resin, a main agent and a curing agent included in SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER KIT were prepared. The main agent and the curing agent were mixed at a mass ratio of 10: 1, and the adsorbent 10 was further mixed to prepare a raw material liquid. The amount of the adsorbent 10 contained in 100 mL of the raw material liquid is 10 g.

基体13の上に原料液を、スピンコート法で、4500rpm、90秒の条件で付着させてから、95℃で40分間加熱することで、原料液を硬化させた。これにより、吸着器1である縦2mm×横20mm、厚み約20μmの寸法のサンプル1を得た。図8に、サンプル1の断面の電子顕微鏡写真を示す。   The raw material liquid was deposited on the substrate 13 by spin coating at 4500 rpm for 90 seconds, and then heated at 95 ° C. for 40 minutes to cure the raw material liquid. As a result, a sample 1 having a size of 2 mm in length × 20 mm in width and about 20 μm in thickness as the adsorber 1 was obtained. In FIG. 8, the electron micrograph of the cross section of the sample 1 is shown.

1−2 サンプル2
吸着材10として、酸化タングステンの球状粒子の代わりに、酸化銅の球状粒子(平均粒径1μm)を用意した。それ以外はサンプル1の場合と同じ条件で、吸着器1であるサンプル2を得た。図9に、サンプル2の断面の電子顕微鏡写真を示す。
1-2 Sample 2
As the adsorbent 10, copper oxide spherical particles (average particle size: 1 μm) were prepared instead of tungsten oxide spherical particles. The sample 2 which is the adsorption machine 1 was obtained on the same conditions as the case of the sample 1 except that. In FIG. 9, the electron micrograph of the cross section of the sample 2 is shown.

1−3 サンプル3
吸着材10として、酸化タングステンの球状粒子の代わりに、酸化錫の球状粒子(平均粒径1μm)を用意した。それ以外はサンプル1の場合と同じ条件で、吸着器1であるサンプル3を得た。図10に、サンプル3の断面の電子顕微鏡写真を示す。
1-3 Sample 3
As the adsorbent 10, tin oxide spherical particles (average particle diameter: 1 μm) were prepared instead of tungsten oxide spherical particles. Except that, sample 3 as adsorber 1 was obtained under the same conditions as in sample 1. In FIG. 10, the electron micrograph of the cross section of the sample 3 is shown.

2.吸着試験
上記「1.吸着器1の作製」で作製した各サンプルを、200℃で5分間加熱してから、室温まで冷却させた。続いて、吸着器1をガラス管内に配置した状態で、ガラス管内に、予め採取しておいた人間の呼気を、50mL/分の流量で、20分間流通させた。
2. Adsorption test Each sample prepared in “1. Preparation of adsorber 1” was heated at 200 ° C. for 5 minutes and then cooled to room temperature. Subsequently, in a state where the adsorber 1 was placed in the glass tube, human breath previously collected in the glass tube was circulated at a flow rate of 50 mL / min for 20 minutes.

続いて、島津製作所製のガスクロマトグラフ質量分析計である型番GCMS−QP2020に、多機能注入口である型番OPTIC4を取り付けた。この多機能注入口にサンプルを配置し、サンプルを200℃で3分間加熱することでサンプルから化学物質を脱離させ、更に化学物質をガスクロマトグラフ質量分析計に注入して、クロマトグラムを得た。   Then, model number OPTIC4 which is a multifunctional inlet was attached to model GCMS-QP2020 which is a gas chromatograph mass spectrometer manufactured by Shimadzu Corporation. A sample was placed at this multi-function inlet, and the sample was heated at 200 ° C. for 3 minutes to desorb the chemical substance from the sample, and then the chemical substance was injected into the gas chromatograph mass spectrometer to obtain a chromatogram. .

測定にあたって、カラムとしては島津製作所株式会社製のSH−Rtx−200 MSを用いた。カラムの昇温条件は、まず40℃で4分間保持し、続いて10℃/分の昇温速度で100℃まで昇温し、続いて20℃/分の昇温速度で260℃まで昇温し、続いて260℃で4分間維持するものとした。マイクロジェット・クライオトラップの条件は−100℃、3分間とした。   In the measurement, SH-Rtx-200 MS manufactured by Shimadzu Corporation was used as the column. The column temperature was raised at 40 ° C. for 4 minutes, then raised to 100 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and then raised to 260 ° C. at a rate of 20 ° C./min. And then maintained at 260 ° C. for 4 minutes. The conditions of the microjet cryotrap were -100 ° C. and 3 minutes.

3.試験結果
上記の吸着試験で得られたクロマトグラムによると、サンプル1、サンプル2及びサンプル3のいずれの場合でも、クロマトグラムに化学物質を示す複数のピークが認められた。このため、サンプル1、サンプル2及びサンプル3は、複数種の化学物資を吸着可能であることが確認できた。
3. Test Results According to the chromatogram obtained in the above adsorption test, in any of Sample 1, Sample 2 and Sample 3, a plurality of peaks indicating chemical substances were observed in the chromatogram. For this reason, it was confirmed that Sample 1, Sample 2 and Sample 3 can adsorb plural kinds of chemical substances.

この傾向をより詳細に確認するために、図11、図12及び図13を提示する。図11、図12及び図13は、サンプル1、サンプル2及びサンプル3についてのクロマトグラムにおける、フェノール、5−エチル−2−メチル−ピリジン及びゲルマクレンD((1E,6E,8S)−1−メチル−5−メチレン−8−イソプロピル−1,6−シクロデカジエン)のピークを、それぞれ示す。なお、図中の矢印は、各ピークが現れる位置を示す。   In order to confirm this tendency in more detail, FIGS. 11, 12, and 13 are presented. FIGS. 11, 12 and 13 show phenol, 5-ethyl-2-methyl-pyridine and germane D ((1E, 6E, 8S) -1-methyl in the chromatograms for Sample 1, Sample 2 and Sample 3, respectively. -5-methylene-8-isopropyl-1,6-cyclodecadiene) peaks are shown respectively. In addition, the arrow in a figure shows the position where each peak appears.

図11、図12及び図13に示されるとおり、サンプル1、サンプル2及びサンプル3のいずれの場合でも、クロマトグラムには、フェノール、5−エチル−2−メチル−ピリジン及びゲルマクレンDのピークが認められた。   As shown in FIGS. 11, 12, and 13, the peaks of phenol, 5-ethyl-2-methyl-pyridine, and germane D are observed in the chromatogram in any of Sample 1, Sample 2, and Sample 3. It was.

また、図11に示すとおり、フェノールのピークはサンプル1,サンプル3、サンプル2の順に強い。また、図12に示すとおり、5−エチル−2−メチル−ピリジンのピークは、サンプル3の場合よりもサンプル1の場合及びサンプル2の場合の方が弱く、サンプル1の場合とサンプル2の場合のピークの強さは同程度である。また、図13に示すとおり、ゲルマクレンDのピークは、サンプル3の場合よりもサンプル1の場合及びサンプル2の場合の方が強く、サンプル1の場合とサンプル2の場合のピークの強さは同程度である。   Moreover, as shown in FIG. 11, the peak of phenol is strong in the order of sample 1, sample 3, and sample 2. Further, as shown in FIG. 12, the peak of 5-ethyl-2-methyl-pyridine is weaker in the case of sample 1 and in the case of sample 2 than in the case of sample 3, and in the case of sample 1 and sample 2 The intensity of the peak is similar. In addition, as shown in FIG. 13, the peak of germancrene D is stronger in the case of sample 1 and sample 2 than in the case of sample 3, and the peak intensity in the case of sample 1 and sample 2 is the same. Degree.

上記結果によると、吸着材10の種類によって、吸着しやすい化学物質が異なる。そのため、吸着材10の種類の選択、複数種の吸着材10の使用などによって、吸着器1の吸着特性を設計可能であることが確認できる。   According to the above results, the chemical substances that are easily adsorbed differ depending on the type of the adsorbent 10. Therefore, it can be confirmed that the adsorption characteristics of the adsorber 1 can be designed by selecting the type of adsorbent 10 and using a plurality of adsorbents 10.

上記各サンプルにおける母材12は、いずれも疎水性樹脂であるポリジメチルシロキサンを含む。しかし、母材12が含む樹脂がポリジメチルシロキサン以外の疎水性樹脂である場合、及び親水性樹脂である場合でも、ガス透過性を有する樹脂であれば、上記サンプルと同様の結果が期待できる。   The base material 12 in each of the above samples contains polydimethylsiloxane which is a hydrophobic resin. However, even if the resin contained in the base material 12 is a hydrophobic resin other than polydimethylsiloxane and a hydrophilic resin, the same result as the above sample can be expected if the resin has gas permeability.

また、上記サンプルのように吸着材10が母材12に埋まっていると、吸着材10の吸着性能が水分に影響される場合に、母材12が水分の影響を抑制することで吸着材10が特に良好な吸着性能を発揮することが、期待できる。   Further, when the adsorbent 10 is buried in the base material 12 as in the above sample, when the adsorption performance of the adsorbent 10 is affected by moisture, the base material 12 suppresses the influence of moisture, so that the adsorbent 10 Can be expected to exhibit particularly good adsorption performance.

1 吸着器
10 吸着材
12 母材
2 濃縮器
21 濃縮室
31 センサ部
4 検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adsorber 10 Adsorbent 12 Base material 2 Concentrator 21 Concentration chamber 31 Sensor part 4 Detection apparatus

Claims (9)

ガス透過性を有する母材と、前記母材に固定されている粒子状の吸着材とを備える、
吸着器。
A base material having gas permeability, and a particulate adsorbent fixed to the base material,
Adsorber.
前記吸着材は、前記母材の少なくとも一部の中に分散している、
請求項1に記載の吸着器。
The adsorbent is dispersed in at least a portion of the base material;
The adsorber according to claim 1.
前記母材は、疎水性樹脂を含有する部分を有する、
請求項1又は2に記載の吸着器。
The base material has a portion containing a hydrophobic resin,
The adsorber according to claim 1 or 2.
前記母材は、親水性樹脂を含有する部分を有する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の吸着器。
The base material has a portion containing a hydrophilic resin,
The adsorber according to any one of claims 1 to 3.
前記吸着材は、金属酸化物を含有する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の吸着器。
The adsorbent contains a metal oxide,
The adsorber according to any one of claims 1 to 4.
前記吸着材は、針状粒子を含む、
請求項1から5のいずれか一項に記載の吸着器。
The adsorbent includes acicular particles,
The adsorber according to any one of claims 1 to 5.
前記吸着材のうち少なくとも一部は、互いに接触し合うことで連なっている、
請求項1から6のいずれか一項に記載の吸着器。
At least some of the adsorbents are connected by contacting each other,
The adsorber according to any one of claims 1 to 6.
濃縮室と、
前記濃縮室内に配置されている請求項1から7のいずれか一項に記載の吸着器とを備える、
濃縮器。
A concentration chamber;
The adsorber according to any one of claims 1 to 7, which is disposed in the concentration chamber.
Concentrator.
請求項1から7のいずれか一項に記載の吸着器と、
前記吸着器が吸着した化学物質を検知して前記化学物質に応じた信号を出力するセンサ部とを備える、
検出装置。
The adsorber according to any one of claims 1 to 7,
A sensor unit that detects a chemical substance adsorbed by the adsorber and outputs a signal corresponding to the chemical substance;
Detection device.
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