JP2729428B2

JP2729428B2 - 直読式パッシブモニター

Info

Publication number: JP2729428B2
Application number: JP35041391A
Authority: JP
Inventors: 一幸青木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH05164753A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、硫化水素などの測定
に使用する直読式パッシブモニターに係り、従来の直読
式パッシブモニターよりも格段に感度と精度に優れた直
読式パッシブモニターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して、大気汚染などの
調査に使用される従来のパッシブ法の検知管タイプのモ
ニターを説明する。図４は作業環境の硫化水素測定用モ
ニターの構成を示す断面図であり、ガラス管の検知管１
内には検知剤２が充填されている。この検知剤２は測定
するガスと定量的に反応して色調が変化する物質を、シ
リカゲルの粉末等の担体上に保持したものである。

【０００３】被測定ガスは風除け膜４と反応が済んで着
色した検知剤の層３を拡散によって通過し、検知剤２に
達するようになっている。ここでガスは吸収され、同時
に検知剤２は着色する。後から入ってきたガスはこの着
色層３を拡散によつて通過し、未反応の検知剤２と反応
することになる。このようにして着色層３の長さが伸び
ていくので、この長さからガスの積算濃度を知ることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された従来の直読式パッシブモニターにおいては、
測定ガスは入口近くの既に反応を終え着色している検知
剤の部分、即ち着色層の部分を拡散によって通過し、ま
だ反応していない検知剤と反応し、着色する。従って、
ガスの吸収反応が進行し着色層が長くなると、拡散によ
って通過しなければならない距離が増加し、吸収量が低
下してくる。このためガスの濃度と着色層の長さの間に
は比例関係が成り立たないという欠点を有していた。ま
た、従来法では、ガスの拡散速度がガスと検知剤との反
応速度に比べて大きいために吸収反応が完結しないうち
に拡散が進行し、着色層の境界面が不鮮明になり、この
ため読み取り誤差が大きく感度も低かった。

【０００５】この発明は、上記の欠点を除いてガスの濃
度に比例した応答と高感度の得られるパッシブモニター
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、コロイドま
たは高分子物質からなる耐拡散性の定量試薬を含むゲル
からなる定量層および吸収液からなる吸収液層の２層を
ガラス管内に形成し、測定ガスを導入してガス濃度を検
出するようにしたことを特徴とする直読式パッシブモニ
ターである。上記吸収液には測定ガスと反応してこれを
定量的に捕捉することのできる試薬が含まれている。ま
た、上記定量試薬には捕捉された物質と定量的に反応し
て耐拡散性の着色物質を生成する試薬が含まれている。

【０００７】また、上記２層からなるパッシブモニター
にコロイドまたは高分子物質からなる耐拡散性の吸収試
薬を含むゲルからなる吸収層を加えた３層から構成した
直読式パッシブモニターである。

【０００８】更に、吸収試薬としてコロイド状の銀ビス
ムチオール化合物、定量試薬としてコロイド状の酸化銀
を使用して硫化水素を検出するようした直読式パッシブ
モニターである。

【０００９】

【作用】まず定量層と吸収液層の２層から構成されるパ
ッシブモニターについて説明する。定量層は従来の方法
における検知剤の層に対応するものであり、定量層が測
定ガスによって着色した部分の長さを目盛り付きの拡大
鏡によって読み取ることにより濃度を知ることができ
る。なお、吸収液層に対応するものは従来の方法には存
在していない。

【００１０】以下は、更に詳しい説明である。吸収液層
には測定ガスと反応してこれを溶液中に捕捉することが
できる吸収試薬Ａが含まれている。Ａは拡散によって定
量層を通過して定量層入口に達し、ここで測定ガスＸと
反応しこれを捕捉する。

【００１１】Ｘ＋Ａ＝Ｙ

【００１２】ここにＹは測定ガスＸから生じた物質であ
る。定量層には定量試薬として物質Ｙと化学量論的に反
応する物質Ｂが含まれているので、物質Ｙは直ちに物質
Ｂと反応し、着色物質Ｚを生じることになる。

【００１３】Ｙ＋Ｂ＝Ｚ

【００１４】もし、残っている物質Ｙがあれば、物質Ｙ
は未反応の定量試薬Ｂのところまで拡散していきそこで
反応する。このようにして着色物質Ｚによって着色層が
形成されるので、この長さを測ることによってガス濃度
を知ることができる。なお、着色層の境界を鮮明に保つ
ために、着色物質Ｚは耐拡散性でなければならない。ま
た、吸収液層には上記の機能の他にゲルに溶媒を補給し
てゲルが乾燥して収縮することを防ぐ働きもしている。

【００１５】次に、上記の２層からなるパッシブモニタ
ーに更に吸収層を加えた３層で構成されるパッシブモニ
ターについて説明する。各層の関係は、図１に示す通り
である。上述した２層構成のパッシブモニターにおいて
は、測定ガスＸから生成する物質Ｙを定量層で定量す
る。しかし、必ずしも物質Ｙが定量に便利な物質である
とは限らない。物質Ｙが不安定な物質であったり、物質
Ｙと定量的に反応する物質Ｂが見つからない場合があ
る。このような場合は新たに入口に吸収層を設け、ここ
で測定ガスＸを吸収すると同時に定量に都合のよい物質
Ｙ´に変換することが有効である。この場合の定量層の
働きについては上述した２層構成のパッシブモニターと
全く同じである。

【００１６】従来の方法とこの発明の異なるところは次
の通りである。従来の方法では、ガスの吸収が起こる位
置は着色層の成長とともに後退していくのに対し、この
発明ではガスの吸収は常に定量層の入口（ゲルと空気の
境界）で起こるので、ガスを捕集する速さが濃度や時間
に依存せず常に一定となり、良好な直線的な応答が得ら
れることである。また、従来の方法では、着色層の成長
は担体粒子の隙間を測定ガスＸが拡散で移動することに
依存している。然るにこの発明では、ガスが拡散するこ
とによって着色層が成長するわけではなく、ガスから２
次的に生成した物質Ｙ（Ｙ´）がゲルの中を拡散するこ
とに依存していることである。一般に、ゲルの中（液
層）の拡散速度は気層での拡散速度に比べて極めて小さ
いので、着色層の境界のボケを極めて少なくすることが
可能であり、これによって高い感度を得ることが可能で
ある。

【００１７】

【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。図１は、モニターのカートリッジの構成を示す
拡大断面図である。即ち、内径２ｍｍのガラス管１１の
内部には、吸収層１２，定量層１３および吸収液層１４
が形成されている。上記吸収層１２および定量層１３に
はゲルが吸収液層１４には吸収液が充填されている。こ
のゲル中での分子の拡散速度は水中とほぼ同じであり、
拡散係数は１０^-5ｃｍ² ／秒のオーダーである。気相で
の拡散係数は１０^-1ｃｍ² ／秒のオーダーであるから、
今までより１０⁴ 倍も遅くなったことになる。なお、こ
のガラス管１１の底部には空気孔を有するキャップを設
けるようにしてもよい。

【００１８】この実施例の硫化水素の測定用モニターで
は、銀イオンが硫化物イオンやビスムチオールと極めて
難溶な化合物を作ることを利用している。ガスの吸収反
応は次のとおりである。

【００１９】Ｈ₂ Ｓ＝２Ｈ⁺ ＋Ｓ^2-

【００２０】２ＡｇＲ＋Ｓ^2-＝Ａｇ₂ Ｓ＋２Ｒ^- （Ｒ；
ビスムチオール）

【００２１】定量層１３では、Ａｇ₂ Ｏが吸収層１２か
ら拡散してきたビスムチオールイオンと反応して再びＡ
ｇＲを生じる。ここで生成されるＡｇＲは紫色のコロイ
ドである。

【００２２】次に、具体的な作成方法を説明する。ゲル
には電気泳動用のアガロースを２％の濃度で用いた。吸
収層１２には吸収試薬としてコロイド状のＡｇＲを用
い、定量層１３にはコロイド状のＡｇ₂ Ｏを用いた。

【００２３】次に、吸収層用フィルムの作成方法を説明
する。顕微鏡スライドガラス２枚を０．４ｍｍの間隔で
対向させ、２％アガロースの熱溶液を流し込み、アガロ
ースのフィルムを作った。冷却してからこのフィルムを
テフロンシートの上に広げ、次の３種類の試薬溶液を順
にフィルム上に載せて浸透させた。液量はフィルム上に
表面張力で保持できる程度の量とした。溶液が拡散によ
って浸透するまで３０分放置した後、傾けて溶液を流し
去り、残留した溶液を濾紙によってぬぐい去ってから次
の溶液を加えた。

【００２４】０．１Ｍ硝酸銀水溶液

【００２５】０．０５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液

【００２６】０．０５Ｍビスムチオール，０．１Ｍ水
酸化ナトリウム水溶液

【００２７】最後に十分に水洗してから０．０１Ｍ炭酸
ナトリウム水溶液中に保存した。

【００２８】次に、定量層用酸化銀コロイドについて説
明する。予め作って置いた４％アガロースゲルを０．５
ｇ計り取り、０．２８ｍｌの水を加え加熱溶解した。こ
れにまず０．０２ｍｌの０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶
液を加え、次いで、０．１ｍｌの０．０１Ｍ硝酸銀水溶
液を加えた。ここで水酸化銀が生成するので、加熱して
酸化銀に変えた。透明に近い黄色のコロイド溶液が得ら
れた。これに０．１ｍｌの０．１Ｍ炭酸ナトリウムを加
え、次ぎの操作のため６０℃の温度に保温しておいた。

【００２９】次に、カートリッジへのゲルの充填につい
て説明する。上記作成した吸収層用のフィルムを小さく
切ってテフロンシート上に広げ、濾紙で溶液を拭ってお
く。一方、長さ４０ｍｍ，内径２ｍｍ，外径３ｍｍのガ
ラス管を用意し、スポイトのように一端に小ゴム球を付
け、保温しておいた酸化銀コロイド溶液２５μｌを吸引
して取り、ゲルが固まらない内に溶液を吸入した方の口
をフィルムに押し付けた。固まってから持ち上げるとガ
ラス管で円形に切り取られたフィルムが定量層と一体に
なった物が得られた。最後にゴム球を外し、注射器を使
って８０μｌの０．０１Ｍ炭酸ナトリウム水溶液をガラ
ス管に注入した。

【００３０】各層の長さは、吸収層＝０．４ｍｍ，定量
層＝８ｍｍ，吸収液層＝２６ｍｍであった。

【００３１】図２にホルダーの断面図を示す。ガス導入
部は中央に内径２ｍｍの小孔からなる拡散抵抗１５を有
し、上記カートリッジ１１を保持する内径３ｍｍの孔を
有するポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）製の蓋部
１６と、これとねじ結合するポリ塩化ビニル製の本体１
７で構成される。上記蓋部１６の小孔は拡散抵抗によっ
て測定ガスの量を制限する働きをしている。従って、小
孔の径を小さく長さを長くすることにより、高い濃度の
測定にも対応させることが可能である。

【００３２】３０から９０ｐｐｂの硫化水素に４時間暴
露して、着色層の長さを０．１ｍｍの目盛り付の拡大鏡
で０．０５ｍｍまで読み取った。この結果を図３のグラ
フに示す。０．１ｍｍの最小目盛りに相当するドース
（濃度×時間）は、２２ｐｐｂ・ｈｒである。因に、市
販品は最小目盛りは４ｍｍで、相当するドースは１００
００ｐｐｂ・ｈｒである。

【００３３】なお、上記の例は、３層構成のものについ
て説明したが、これは定量層と吸収液層からなる２層構
成であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の直読式
パッシブモニターは、従来のモニターに比べて着色層の
境界が極めて鮮明となり、これにより高い感度が得られ
る。硫化水素の測定に適用したところ分解能は２２ｐｐ
ｂ・ｈｒであり、これは従来のものに比べて百倍以上の
感度の向上である。また、従来のモニターでは濃度と着
色層の長さの間には比例関係が成り立っていなかっが、
この発明のモニターでは濃度に比例する応答が極めて正
確に得られ、作業環境のみならず一般環境濃度の測定が
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の直読式パッシブモニターの
ゲルを充填したカートリッジの構成を示す断面図、

【図２】図１のカートリッジを収納するホルダーの構成
を示す断面図、

【図３】直読式パッシブモニターの検量線を示すグラ
フ、

【図４】従来の検知管タイプのモニターの構成を示す断
面図である。

【符号の説明】１１ガラス管（カートリッジ）１２吸収層（ゲル）１３定量層（ゲル）１４吸収液層１６拡散抵抗を有する蓋体１７カートリッジホルダー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス管に耐拡散性の定量試薬を含むゲ
ルからなる定量層と吸収液からなる吸収液層を形成し、
上記定量層側から測定ガスを導入してガス濃度を検出す
るようにしたことを特徴とする直読式パッシブモニタ
ー。
【請求項２】ガラス管に耐拡散性の吸収試薬を含むゲ
ルからなる吸収層および耐拡散性の定量試薬を含むゲル
からなる定量層と吸収液層を形成し、上記吸収液層から
溶媒が供給されるように形成し、上記吸収層側から測定
ガスを導入してガス濃度を検出するようにしたことを特
徴とする直読式パッシブモニター。
【請求項３】吸収試薬としてコロイド状の銀ビスムチ
オール錯体を、定量試薬としてコロイド状の酸化銀を使
用して硫化水素を検出するようにした請求項１および請
求項２記載の直読式パッシブモニター。