JP3173694B2 - 塩基性ガス検知テープ - Google Patents

塩基性ガス検知テープ

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大気などの気体中に存
在するアンモニアやアミン類の塩基性ガスを呈色反応に
より検出するテープに関する。
【0002】
【従来の技術】大気中に存在するアンモニアやアミン類
の塩基性ガスの測定は、通常電解液中にガラス電極設け
た水素イオン濃度測定装置を用いて行われているが、大
気中に存在する酸性ガスにより電解液の基準水素イオン
濃度が変化すると、濃度の低い塩基性ガスに対する感度
が極端に低下するため、電解液の交換が必要となるな
ど、メンテナンスが面倒であるという問題を抱えてい
る。一方、気体中に含まれる特定ガスを簡便かつ高い感
度で検出する目的で、紙葉体等に呈色反応を示す薬剤を
含浸させたいわゆる検知テープや検知管が広く使用され
ている。このような検知テープの内でアンモニア等の塩
基性物質を検出する目的で、フルオレセインの中性液に
より紙葉体を染色した、いわゆるフルオレセイン試験紙
も実用化されている。この試験紙は、水溶液として存在
するアンモニア等の塩基性成分に対しては検出限界濃度
0.2ppmという極めて高い感度を示すものの、ガス
中に含まれる塩基性ガスに対する感度が極めて低い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは大気中の酸性ガスの有無に関りなく、ppbオーダ
の塩基性ガスを測定することができる塩基性ガス検知テ
ープを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、フルオレセイン系染料と強
酸性有機酸を保湿剤とともに紙葉体に担持させるよう
にした。
【0005】
【作用】通常状態では有色なフルオレセイン系染料は、
強酸性有機酸の作用により無色で、無蛍光状態で紙葉体
に存在する。この状態で塩基性ガスが保湿剤の水分に溶
解して紙葉体をアルカリ側に変移させると、フルオレセ
イン系染料が、その水素イオン濃度に対応して発色す
る。
【0006】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を実施例に基づい
て説明する。 (実施例1)フルオレセイン系染料であるローズベンザ
ル(C20H2Cl4Na2O5)(Colour Index : Acid Re
d 94)0.05w%、パラトルエンスルホン酸0.15
wt%、及びグリセリン15vol%となるように水や
有機溶媒、たとえばメタノールに溶解して反応液を調製
する。なお、乾燥時間の短縮を図るためには有機溶媒を
使用するのが望ましい。この反応液にセルロース等の紙
葉体を浸漬して、紙葉体に上記成分を含浸させ、つい
で、反応液から紙葉体を引き上げて溶媒を自然乾燥させ
る。これにより、ローズベンザル、パラトルエンスルホ
ン酸、及びグリセリンが紙葉体に担持されるので、これ
を測定装置に装填可能な形態、たとえばテープ状に切断
することによりガス検知テープができあがる。紙葉体に
含浸されているグリセリンが大気中の水分を吸収してパ
ラトルエンスルホン酸の水溶液系を形成するから、水素
イオン濃度pH1乃至2程度に保持され、このためロー
ズベンザルは、実質的に無色透明の状態となる。この結
果、被検ガスに晒される以前の状態ではガス検知テープ
は、紙葉体自身の地肌色を呈することになる。
【0007】図1は、上述したガス検知テープに適した
測定装置の一実施例を示すものであって、図中符号1
は、テ−プ2の搬送経路に対向させて配置されたガス吸
引部で、テ−プ2に対向する面には直径1センチメ−ト
ル程度の通孔3が穿設されており、パイプ4を介して図
示しない吸引ポンプからの負圧が作用している。5は、
ガス吸引部1の通孔3に対向するテ−プ2の他面側に配
置された測定ヘッド部5で、吸引部1の通孔3と対向す
る位置に被検出ガス導入口9が形成された遮光容器とし
て構成されており、内部にピーク波長555nmの発光
ダイオード7と、波長560nmに最大感度を有するp
in型フォトダイオード8とを、テ−プ2上に形成され
た反応痕を検出できるような入反射関係をもたせて配置
して構成されている。
【0008】上述したガス検出用テ−プをリ−ル10、
11にテ−プをセットし、サンプリング流量を400ミ
リリットル/分に設定し,またサンプリング時間を30
秒に設定して吸引部4に図示しないポンプからの吸引圧
を作用させてると、導入口9から測定ヘッド部5に被検
ガスが吸込まれる。この被検ガスは、通孔6から検出用
テ−プ2を経由して通孔3から外部に排出される。被検
ガスであるアンモニアは、検出用テ−プ2を通過する過
程でテ−プ2上のグリセリンが保持している水分に取り
込まれ、水素イオン濃度をアルカリ側に変移させる。こ
れにより無色透明であったローズベンザルが、水素イオ
ン濃度に対応した濃度で発色する。
【0009】このようにしてサンプリング時間30秒が
経過した時点で、吸引を停止して反応痕の光学的濃度の
測定工程に移る。発光ダイオード7からの光は、テ−プ
表面に形成された反応痕の光学的濃度に応じて吸収を受
けるので、測定開始前の光学的濃度、つまりテ−プのバ
ックグランドの光学的濃度と反応痕の光学的濃度の差を
求めることによりアンモニアガスの濃度を知ることがで
きる。1サンプリング分の測定が終了した時点で、巻取
りリ−ル10を駆動して検知テープの未使用部分を測定
領域に移動させる。
【0010】検知テープを上記測定装置にセットしてア
ンモニアガスの濃度を変えながら反応痕の光学的濃度の
変化を測定したところ、サンプリング時間を30秒程度
に設定すると、図2における(I)に示したような検量
線を得ることができた。このことから、検出限界100
ppb程度の極めて高い感度で、しかも高い直線性でも
って大気中のアンモニアガスを検出できることが確認さ
れた。また、サンプリング時間を60秒に設定して同様
の調査を行ったところ、同図(II)に示したように検
量線(I)に対してほぼ2倍の出力を得ることができ
た。このことから、サンプリングによる薬剤の揮散がな
く、したがって検出感度がサンプリング時間に高い直線
性を示すことが確認できた。このことは、極めて薄い濃
度のガスを検出する場合には、サンプリング時間を延長
してもその測定結果が高い信頼性を有していることを意
味する。
【0011】なお、上述の実施例においては、全ての薬
剤を有機溶媒に溶解さて反応液を調製しているが、一部
の試薬、例えばパラトルエンスルホン酸だけを水に溶解
させて水溶液としておき、これをローズベンザル、及び
グリセリンをアルコールに溶解させた液に注入する手法
をとると、反応液の水素イオン濃度を比較的簡単に調整
することができる。
【0012】(実施例2)フルオレセイン系染料である
フロキシン(C20H2O5Br4Cl4Na2)(Colour In
dex : Acid Red 92)0.1w%、パラトルエンスルホ
ン酸0.3wt%、及びグリセリン15vol%となる
ように水や有機溶媒、たとえばメタノールに溶解して反
応液を調製する。この反応液にセルロース等の紙葉体を
浸漬して、紙葉体に上記成分を含浸させ、ついで、反応
液から紙葉体を引き上げて溶媒を自然乾燥させる。これ
により、フロキシン、パラトルエンスルホン酸、及びグ
リセリンが紙葉体に担持されるので、これを測定装置に
装填可能な形態、たとえばテープ状に切断することによ
りガス検知テープができあがる。紙葉体に含浸されてい
るグリセリンが大気中の水分を吸収してパラトルエンス
ルホン酸の水溶液系を形成するから、水素イオン濃度p
H1乃至2程度に保持され、このためフロキシンは、実
質的に無色透明の状態となる。この結果、被検ガスに晒
される以前の状態ではガス検知テープは、紙葉体自身の
地肌色を呈することになる。
【0013】(実施例3)フルオレセイン系染料である
エオシンイエロッシュ(C20H6O5Br4Na2)(Co
lour Index : Acid Red 87)0.1w%、パラトルエン
スルホン酸0.3wt%、及びグリセリン15vol%
となるように有機溶媒、たとえばメタノールに溶解して
反応液を調製する。この反応液にセルロース等の吸水性
と耐酸性を備えた紙葉体を浸漬して、紙葉体に上記成分
を含浸させる。ついで、反応液から紙葉体を引き上げて
溶媒であるメタノールを自然乾燥させることにより、エ
オシンイエロッシュ、パラトルエンスルホン酸、及びグ
リセリンを担持した検知テープができあがる。紙葉体に
含浸されているグリセリンが大気中の水分を吸収してパ
ラトルエンスルホン酸の水溶液系を形成するから、水素
イオン濃度pH1乃至2程度に保持され、このためエオ
シンイエロッシュは、可及的に透明な極めて薄いピンク
色を呈する。この紙葉体を使用に便利な形状、例えばテ
ープ状に切断することにより、ガス検知テープとなる。
【0014】ところで、ガス検知テープは、化学薬品を
担持している関係上、大気に含まれる種々な成分と反応
して変化を来すので、通常、気密性容器に保管されてい
る。一方、使用状態では容器から取出されて、通常大気
に開放されている測定装置に装填されて、大気に晒され
るため、使用中に変質するという問題を抱えている。こ
のため大気中での保存性を確認するため、遮光状態にお
いて上記ガス検知テープを大気中に数日間放置したとこ
ろ、地膚色に変化が生ぜず、しかも検出感度にも変化が
見られなかった。一方、セルロースを劣化させることの
ない酸として塩酸を、パラトルエンスルホン酸の代わり
に使用して上述と同様の手法でガス検知テープを製作
し、同様の試験をしたところ、1時間未満で変色を来
し、また検出感度も時間とともに低下した。これらのこ
とから、酸としてパラトルエンスルホン酸を用いること
がガス検知テープの保存性を高める上で極めて有効であ
ることが確認できた。
【0015】なお、第2、第3実施例に使用したフルオ
レセイン系染料は一般的に蛍光を発する物質であるの
で、ガス検知テープに対して波長520nmの光を照射
し、波長555nmの蛍光強度を測定したところ、アン
モニアガスの濃度に一致した強度で蛍光を発することが
確認された。
【0016】ところで、上述したように本発明において
は、フルオレセイン系染料を、常時は可及的に無色で、
かつ蛍光を発しない状態で紙葉体に担持させ、被検ガス
により発色させることを特徴としている関係上、担体上
における濃度を高くする程検出感度が向上するが、担体
上におけるフルオレセイン系染料の濃度は、最大限、強
酸性有機酸により発色を抑制でき、しかも担体上で析出
しない程度に限定される。他方、強酸性有機酸が十分な
量担持されている状態では保湿剤の量を調整することに
より被検ガスに対する感度を調整することが可能とな
る。つまり、強酸性有機酸が紙葉体上に十分な量存在す
る状態においては、保湿剤の量に比例して水素イオンが
存在することになるから、検出感度が保湿剤の量に依存
することになる。
【0017】なお、上述の実施例においては、フルオレ
セイン系染料としてローズベンザル、フロキシン、エオ
シンを用いた場合について説明したが、他のフルオレセ
イン系染料であるエオシンブルイッシュ(C20H6Br2
ClNa2O9)(Colour Index : Acid Red 91)、エリ
トロシン(C27H29N2O7S2)(Colour Index : Aci
d Red 52)を用いても、検出感度に若干の変動が存する
ものの、塩基性ガスの検出が可能であることを確認し
た。
【0018】また水素イオン濃度調整剤としてパラトル
エンスルホン酸を用いているが、他の強酸性有機酸、例
えばナフタレンスルホン酸やベンゼルスルホン酸を用い
ても、やはり保存性を高める上で極めて高い効果がある
ことを確認した。
【0019】さらに上述の実施例においては保湿剤とし
てグリセリンを使用しているが、エチレングリコール
等、水素イオン濃度に変化をを与えない物質、例えば多
価アルコールを使用しても同様の作用を奏する。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、フルオレセイン系染料と強酸性有機酸とを保湿剤と
ともに紙葉体に担持させたので、100ppbオーダの
極めて濃度の低いアンモニアやアミン類の塩基性ガスを
検出することができ、また、水素イオン濃度調整剤とし
て分子量が大きな酸である有機酸を用いたので、長期間
の保存によっても担体が劣化せず、しかも水素イオン濃
度を一定に保持できて大気に晒された状態においても感
度を長期間安定に維持することができる。したがって、
環境測定等のように長期間の測定が必要な用途には極め
て有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス検知テープに適した測定装置の一
例を示す図である。
【図2】本発明のガス検知テープによる測定結果の一例
を示す線図である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フルオレセイン系染料と強酸性有機酸と
    を保湿剤とともに紙葉体に担持させてなる塩基性ガス検
    知テープ。
  2. 【請求項2】 前記染料がローズベンザル、フロキシ
    ン、エリトロシン、エオシンイエロッシュ、エオシンブ
    ルイシュの中から選択されたものである請求項1の塩基
    性ガス検知テープ。
  3. 【請求項3】 前記強酸性有機酸がパラトルエンスル
    ホン酸、ナフタレンスルホン酸,ベンゼンスルホン酸
    中から選択されたものである請求項1の塩基性ガス検知
    テープ。
  4. 【請求項4】 前記保湿剤が、多価アルコールである請
    求項1の塩基性ガス検知テープ。
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