JP3218032B1 - Ethylene gas sensor, ethylene gas determination method and apparatus - Google Patents

Ethylene gas sensor, ethylene gas determination method and apparatus

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JP3218032B1 JP2001064514A JP2001064514A JP3218032B1 JP 3218032 B1 JP3218032 B1 JP 3218032B1 JP 2001064514 A JP2001064514 A JP 2001064514A JP 2001064514 A JP2001064514 A JP 2001064514A JP 3218032 B1 JP3218032 B1 JP 3218032B1
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ethylene
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世明 白鳥
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Abstract

【要約】 【課題】 気体中のエチレンを検知するエチレンガスセ
ンサ、該エチレンガスセンサを用いてエチレンガス濃度
を測定する方法及び装置を提供すること 【解決手段】 水晶振動子にエチレンモノオキシゲナー
ゼあるいは竹酢液を保持させてなることを特徴とするエ
チレンガスセンサ。このようなエチレンガスセンサを用
いて気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装
置。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ethylene gas sensor for detecting ethylene in a gas, a method and an apparatus for measuring an ethylene gas concentration using the ethylene gas sensor. An ethylene gas sensor characterized by holding a pressure. A method and apparatus for measuring the concentration of ethylene gas in a gas using such an ethylene gas sensor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中のエチレン
を検知するエチレンガスセンサ、及び気体中のエチレン
ガス濃度を測定する方法あるいは装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ethylene gas sensor for detecting ethylene in a gas, and a method or an apparatus for measuring the concentration of ethylene gas in a gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガスセンサは、可燃性ガス、酸
素、湿度、CO等の有害ガスを対象として、大きな市場
を持つに至っているが、なお、新しいニーズが次々に生
まれ、依然活発な研究が続けられている。最近の大きな
ニーズの一つとしては、においの検知が挙げられ、これ
は危険管理、食品管理などの具体的応用があると同時
に、感性のセンシングという情報科学の新しいテーマの
一環でもある。
2. Description of the Related Art Conventionally, gas sensors have a large market for harmful gases such as flammable gas, oxygen, humidity, CO, etc. However, new needs are generated one after another, and active research is still ongoing. Continued. One of the recent major needs is the detection of odors, which has specific applications such as risk management and food management, as well as being part of a new theme in information science, sensitivity sensing.

【0003】においセンサに用いられる材料として、従
来知られているものに金属酸化物半導体及び有機材料が
挙げられる。金属酸化物半導体を用いたにおいセンサで
は、主として酸化物粒子の焼結体が用いられ、におい分
子が半導体粒子表面に吸着あるいは反応することによっ
て、半導体の電気抵抗が変化し、その変化量をセンサ信
号として取り出すものである。一方、有機材料を用いる
場合は、におい成分が有機材料に吸着することにより、
質量や吸光度などが変化し、その変化量を物理的に計測
するものである。
[0003] Materials conventionally used for odor sensors include metal oxide semiconductors and organic materials. Smell sensors using metal oxide semiconductors mainly use a sintered body of oxide particles, and the odor molecules adsorb or react on the surface of the semiconductor particles, causing the electrical resistance of the semiconductor to change. It is extracted as a signal. On the other hand, when using an organic material, the odor component is adsorbed on the organic material,
The mass or absorbance changes, and the change is physically measured.

【0004】検知されるにおい成分としては、魚介類の
鮮度に関係するトリメチルアミン(TMA)及びジメチ
ルアミン(DMA)、コンソメスープなどに含まれるメ
チルピラジンやアセトンなど、牛肉鮮度に関係する酢酸
エチルやアセトインなど、有害ガスでもあるH2SやN
3、フルーツオイル、メチルメルカプタン、脂肪族ア
ミンなどかなり広範囲で研究がなされている。
[0004] Smell components detected include trimethylamine (TMA) and dimethylamine (DMA) related to the freshness of fish and shellfish, and ethyl acetate and acetoin related to beef freshness, such as methylpyrazine and acetone contained in consommé soup. Such as H 2 S and N
A fairly extensive study has been made on H 3 , fruit oil, methyl mercaptan, aliphatic amines and the like.

【0005】有機材料を用いたセンサとして水晶振動子
を用いる方法(Quartz Crystal Microbalance法(QC
M法))が知られている(G.Sauerbrey"Verwendung von
Schwingquartzen zur Wagung dunner Schichten und z
ur Mikrowagung",Zeitshriftfur Physik,Vol.155,pp.20
6-222,1959)。この方法は、水晶振動子が、ガス吸着な
どによる振動子電極上の微小質量変化を、質量負荷効果
により共振周波数変化として検出できるため、高感度な
ガスセンサ素子として応用する方法である。また、この
QCM法では、電極上に塗布する感応膜を変えることに
より、さまざまな特性をもつセンサを容易に実現でき
る。 膜材料には、主に高分子や脂質が用いられる。こ
のセンサを用いてにおいを識別する場合、異なる感応膜
を塗布した複数のセンサからの出力を多変量解析やニュ
ーラルネットワークによりパターン認識する手法が用い
られている。
A method using a quartz oscillator as a sensor using an organic material (Quartz Crystal Microbalance method (QC
M method)) is known (G. Sauerbrey "Verwendung von
Schwingquartzen zur Wagung dunner Schichten und z
ur Mikrowagung ", Zeitshriftfur Physik, Vol.155, pp.20
6-222, 1959). This method is a method applied as a high-sensitivity gas sensor element, since the quartz oscillator can detect a minute mass change on the oscillator electrode due to gas adsorption or the like as a resonance frequency change by a mass load effect. Further, in this QCM method, sensors having various characteristics can be easily realized by changing the sensitive film applied on the electrodes. A polymer or lipid is mainly used for the membrane material. When the odor is identified using this sensor, a method of pattern recognition of outputs from a plurality of sensors coated with different sensitive films by multivariate analysis or a neural network is used.

【0006】一方、果物、野菜、花卉などの植物は、発
酵によってエチレンガスを発生し、放出されたエチレン
ガスによってさらに発酵が進むことが知られている。よ
って、果物、野菜、花卉などの発酵を制御し、鮮度を保
つために、貯蔵庫や輸送庫などの気体中のエチレンガス
濃度を検知し、測定することが重要であるが、そのよう
な用途に適する簡便で精度の良いエチレンガスセンサは
開発されていないのが実状であった。
On the other hand, it is known that plants such as fruits, vegetables and flowers generate ethylene gas by fermentation and the fermentation proceeds further by the released ethylene gas. Therefore, to control the fermentation of fruits, vegetables, flowers, etc., and to maintain the freshness, it is important to detect and measure the concentration of ethylene gas in the gas in storages and transport shelves. In reality, no suitable simple and accurate ethylene gas sensor has been developed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、気体中のエ
チレンガスを検知するエチレンガスセンサ、該エチレン
ガスセンサを用いてエチレンガス濃度を測定する方法及
び装置を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ethylene gas sensor for detecting ethylene gas in a gas, and a method and an apparatus for measuring the concentration of ethylene gas using the ethylene gas sensor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために鋭意努力し、エチレンガスセンサに用いら
れる有機材料として、エチレンガスを生物化学的に吸着
するエチレンモノオキシゲナーゼを用いれば良いことを
見出した結果なされたものである。すなわち、本発明者
らは、竹を蒸し焼きすることにより得られた活性炭をエ
チレンガスの吸着に用いる研究をしていたところ、生竹
自体がエチレンガスを吸着することを見出し、生竹中に
含有されるエチレン酸化酵素であるエチレンモノオキシ
ゲナーゼを用いれば、さらに効率良くエチレンガスを吸
着できるのではないかと考えた結果、本発明に至ったも
のである。
Means for Solving the Problems The present invention is dedicated to solving the above-mentioned problems, and an ethylene monooxygenase which biochemically adsorbs ethylene gas may be used as an organic material used for an ethylene gas sensor. It was made as a result of finding. That is, the present inventors were conducting research on the use of activated carbon obtained by steaming bamboo to adsorb ethylene gas, and found that raw bamboo itself adsorbs ethylene gas, and the raw bamboo itself is contained in raw bamboo. The present inventors came to the conclusion that the use of ethylene monooxygenase, which is an ethylene oxidase, would make it possible to adsorb ethylene gas more efficiently. As a result, the present invention was achieved.

【0009】すなわち、本発明は、水晶振動子にエチレ
ンモノオキシゲナーゼを保持させてなることを特徴とす
るエチレンガスセンサに関するものである。本発明のエ
チレンガスセンサはエチレンモノオキシゲナーゼにさら
に補酵素(NADPH)を含有させることが好ましい。
本発明は、また、エチレンモノオキシゲナーゼを含有す
る竹酢液を水晶振動子に塗布させてなるエチレンガスセ
ンサに関するものである。さらに、本発明は、アミノ基
を有するゲル形成物質を介して水晶振動子に竹酢液を塗
布してなるエチレンガスセンサに関するものである。さ
らに、本発明は、このようなエチレンガスセンサを用い
て気体中のエチレンガス濃度を測定する方法及び装置に
も関するものである。
That is, the present invention relates to an ethylene gas sensor characterized in that a quartz oscillator holds ethylene monooxygenase. It is preferable that the ethylene gas sensor of the present invention further include a coenzyme (NADPH) in ethylene monooxygenase.
The present invention also relates to an ethylene gas sensor obtained by applying a bamboo vinegar solution containing ethylene monooxygenase to a quartz oscillator. Further, the present invention relates to an ethylene gas sensor obtained by applying a bamboo vinegar solution to a quartz oscillator via a gel-forming substance having an amino group. Furthermore, the present invention also relates to a method and an apparatus for measuring the concentration of ethylene gas in gas using such an ethylene gas sensor.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。植物組織におけるエチレンの代謝メカニズムを下記
に示す。下記の「植物組織におけるCH2CH2代謝のメ
カニズム」において[O]はエチレン酸化酵素(エチレ
ンモノオキシゲナーゼ)を表わす。下記に示すとおり、
植物体内にはエチレンを代謝するために2つの活性部位
がある。活性部位Iではエチレンが酸化されてエチレン
オキサイドに変換され、さらにエチレングリコールを経
て二酸化炭素まで酸化される。活性部位IIではエチレン
グリコールに変換後、さらに、グルコースと結合してエ
チレングリコール・グルコース結合体を生成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The mechanism of ethylene metabolism in plant tissues is shown below. In the following “Mechanism of CH 2 CH 2 metabolism in plant tissue”, [O] represents ethylene oxidase (ethylene monooxygenase). As shown below,
There are two active sites in the plant to metabolize ethylene. At the active site I, ethylene is oxidized and converted to ethylene oxide, and further oxidized to carbon dioxide via ethylene glycol. At the active site II, after conversion to ethylene glycol, it is further bound to glucose to form an ethylene glycol-glucose conjugate.

【0011】 [0011]

【0012】下記にこのエチレンの代謝メカニズムをさ
らに詳細に示した。エチレンはエチレン酸化酵素(エチ
レンモノオキシゲナーゼ)によりエチレンオキサイドに
変化し、受容体に結合して生化学的反応を引き起こす。
その際、補酵素としてNADPHが必要とされる。この
補酵素が酸化、分解されるときに放出されるエネルギー
を利用して化学反応を行っている。エチレンオキサイド
はさらに別の部位でエチレングリコールになり、二酸化
炭素まで代謝される。この二酸化炭素は、エチレンモノ
オキシゲナーゼ活性を増加させる作用を有する。エチレ
ングリコールのグリオキシル化はエチレンの無毒化経路
である(「エチレン」下川敬之著、東京大学出版、76
頁、80頁(1988年)参照)。
The mechanism of metabolism of ethylene is described in more detail below. Ethylene is converted to ethylene oxide by ethylene oxidase (ethylene monooxygenase) and binds to a receptor to cause a biochemical reaction.
At that time, NADPH is required as a coenzyme. The coenzyme performs a chemical reaction using the energy released when it is oxidized and decomposed. Ethylene oxide becomes ethylene glycol at another site and is metabolized to carbon dioxide. This carbon dioxide has the effect of increasing ethylene monooxygenase activity. Glyoxylation of ethylene glycol is a pathway for detoxification of ethylene ("Ethylene" by Takayuki Shimokawa, University of Tokyo Press, 76
Pp. 80 (1988)).

【0013】 [0013]

【0014】本発明者らは、当初、果物、野菜、花卉な
どの植物の鮮度を保持するためのエチレンガス吸着材と
して、生竹そのままを輪切りにしたものと、生竹の輪切
りを焼いて得られた活性炭を用いる試験を行っていた。
そのために、濃度50ppmのエチレンガスで充満した
密閉容器中に生竹と300℃、1000℃、及び200
0℃でそれぞれ蒸し焼きにして得られた活性炭(竹炭)
を25gづつ入れファンで空気を循環させてエチレンガ
ス除去試験を行った。このエチレンガス除去試験の結果
を図1に示す。図1の結果によると、生竹が一番良くエ
チレンを除去することが確認された。このことから、エ
チレンガスの除去は、活性炭による物理吸着ではなく竹
の植物代謝が関係しているのではないかと予測した。
[0014] The present inventors initially obtained an ethylene gas adsorbent for maintaining the freshness of plants such as fruits, vegetables, flowers, etc. by cutting raw bamboo as it is and cutting raw bamboo into slices. A test using the activated carbon thus obtained was conducted.
For this purpose, raw bamboo and 300 ° C, 1000 ° C, and 200 ° C were placed in a closed container filled with 50 ppm ethylene gas.
Activated carbon (bamboo charcoal) obtained by steaming at 0 ° C
Was put in each 25 g, and air was circulated by a fan to perform an ethylene gas removal test. FIG. 1 shows the result of the ethylene gas removal test. According to the result of FIG. 1, it was confirmed that raw bamboo removed ethylene best. From this, it was predicted that the removal of ethylene gas might be related to bamboo plant metabolism instead of physical adsorption by activated carbon.

【0015】しかしながら、生竹そのままではエチレン
ガスセンサに用いることはできないので、薄膜化ができ
る液状物で且つ生竹と同等のエチレンガス除去効果があ
るものがないかと研究した結果、さらに生竹を乾留ある
いは抽出して得た竹酢液に着目した。本発明において、
竹酢液とは、生竹から乾留または抽出により得た液体を
いう。より具体的には、生竹を粉末にして、100〜3
00℃の温度で3〜5気圧の圧力を作用させて乾留して
得られる液体、あるいは生竹を粉末にして、アルコー
ル、水、もしくはセルラーゼのような酵素水溶液で抽出
して得られる液体をいう。
However, raw bamboo cannot be used as it is in an ethylene gas sensor, and as a result of researching a liquid material that can be made into a thin film and having an ethylene gas removing effect equivalent to that of raw bamboo, furthermore, raw bamboo was carbonized. Or, we focused on the bamboo vinegar solution obtained by extraction. In the present invention,
Bamboo vinegar refers to a liquid obtained by dry distillation or extraction from raw bamboo. More specifically, raw bamboo is powdered, and
A liquid obtained by dry distillation at a temperature of 00 ° C. by applying a pressure of 3 to 5 atm, or a liquid obtained by powdering raw bamboo and extracting it with alcohol, water, or an aqueous enzyme solution such as cellulase. .

【00016】次に、本発明者らは、生竹から得た竹酢
液を用いてエチレンガスの除去実験を行ってみた。生竹
を乾留して得た竹酢液100mlを300mlの超純水
で薄め、生分解性樹脂発泡体粒状物を24時間浸漬し、
その後24時間自然乾燥させてフィルタを作製した。作
製したフィルタをエチレン約50ppmで充満した密閉
容器中に入れファンで空気を循環させた。3時間後のエ
チレンガスの除去率を測定して得た結果を表1に示し
た。
Next, the present inventors conducted an experiment for removing ethylene gas using bamboo vinegar obtained from raw bamboo. 100 ml of bamboo vinegar obtained by carbonizing raw bamboo is diluted with 300 ml of ultrapure water, and the biodegradable resin foam granules are immersed for 24 hours.
Thereafter, the filter was naturally dried for 24 hours to produce a filter. The prepared filter was placed in a closed container filled with about 50 ppm of ethylene, and air was circulated by a fan. The results obtained by measuring the ethylene gas removal rate after 3 hours are shown in Table 1.

【0017】[0017]

【表1】 この結果から、発泡体に竹酢液を浸漬させると発泡体の
みに比べて除去率が顕著に増加することが分かった。
[Table 1] From this result, it was found that when the bamboo vinegar solution was immersed in the foam, the removal rate was significantly increased as compared with the foam alone.

【0018】前記のとおり、エチレンは、植物体内で、
エチレン酸化酵素(エチレンモノオキシゲナーゼ)によ
りエチレンオキサイドに変化し、さらにエチレングリコ
ールになり、二酸化炭素にまで代謝される。このこと
と、前記の本発明者らの輪切りの生竹あるいは竹酢液が
エチレンガスの吸着効果を有するという試験結果から、
本発明者らは、生竹あるいは竹酢液中に含まれる酵素に
よるエチレンの分解代謝が、生竹あるいは竹酢液による
エチレンガス除去能に関与しているのではないかと推定
した。
As described above, ethylene is contained in a plant body.
It is converted to ethylene oxide by ethylene oxidase (ethylene monooxygenase), further converted to ethylene glycol, and metabolized to carbon dioxide. From this, and from the test results that the raw bamboo or bamboo vinegar liquid of the present inventors have an ethylene gas adsorption effect,
The present inventors have presumed that the decomposition and metabolism of ethylene by enzymes contained in raw bamboo or bamboo vinegar may contribute to the ability of raw bamboo or bamboo vinegar to remove ethylene gas.

【0019】一方、本発明者らは、生竹あるいは竹酢液
を分析した結果、生竹あるいは竹酢液中にエチレン酸化
酵素であるエチレンモノオキシゲナーゼが含有されてい
ることを確認した。
On the other hand, the present inventors have analyzed raw bamboo or bamboo vinegar, and as a result, have confirmed that the raw bamboo or bamboo vinegar contains ethylene monooxygenase which is an ethylene oxidase.

【0020】以上の試験及び分析から、本発明者らは、
生竹あるいは竹酢液に限らず、エチレンモノオキシゲナ
ーゼを含有する材料であれば、エチレンガス吸着材とし
て有効で、水晶振動子に保持してエチレンガスセンサに
応用できるという知見を得ることができた。
From the above test and analysis, the present inventors have found that
Not only raw bamboo or bamboo vinegar but also a material containing ethylene monooxygenase was effective as an ethylene gas adsorbent, and it was found that the material could be held in a quartz oscillator and applied to an ethylene gas sensor.

【0021】竹酢液を水晶振動子上に保持するには、竹
酢液をそのままキャスティングあるいはコーティングし
ても良いが、アミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させる方がエチレンガスの吸着率が上がるので
好ましい。アミノ基は、竹酢液中の酵素蛋白質のカルボ
キシル基と反応して酵素を固定化することができるの
で、竹酢液をアミノ基を有するゲル形成物質を介して基
材に保持させるとエチレンガス吸着率が上がるものであ
ると推測される。アミノ基を有するゲル形成物質として
好ましい物質は、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミ
ン、キトサンである。キトサンは、その分子中にアミノ
基を2個有し、しかも無害であるので、より好ましい。
キトサンを用いるときには、キトサンに酢酸、クエン酸
などの人体に無害な弱酸を添加して透明溶液として用い
るのが好ましい。
In order to hold the bamboo vinegar solution on the crystal oscillator, the bamboo vinegar solution may be cast or coated as it is. However, it is better to hold the bamboo vinegar solution on the substrate through a gel-forming substance having an amino group. This is preferable because the adsorption rate of the compound increases. Since the amino group can react with the carboxyl group of the enzyme protein in the bamboo vinegar to immobilize the enzyme, when the bamboo vinegar is held on the base material through the gel-forming substance having the amino group, ethylene gas It is assumed that the adsorption rate is increased. Preferred substances for the gel-forming substance having an amino group are polyallylamine, polyethyleneimine and chitosan. Chitosan is more preferred because it has two amino groups in the molecule and is harmless.
When using chitosan, it is preferable to add a weak acid which is harmless to the human body such as acetic acid and citric acid to chitosan and use it as a transparent solution.

【0022】竹酢液とゲル形成物質とは、混合して水晶
振動子に保持させても良いし、あるいは水晶振動子上に
ゲル形成物質を保持させ、その上に竹酢液を保持させる
ように積層しても良い。例えば、本発明のセンサは、竹
酢液にポリアリルアミン水溶液あるいはキトサンにクエ
ン酸を添加した水溶液を混合した溶液を用いて、水晶振
動子にコーティングあるいはキャスティングすることに
よって製造することができる。また、本発明のセンサ
は、水晶振動子にポリアリルアミンあるいはキトサンに
クエン酸を添加した溶液をコーティングして乾燥させ、
その上に竹酢液をコーティングして乾燥することによっ
ても製造することができる。
The bamboo vinegar and the gel-forming substance may be mixed and held on a quartz oscillator, or the gel-forming substance may be held on a quartz oscillator and the bamboo vinegar may be held thereon. May be laminated. For example, the sensor of the present invention can be manufactured by coating or casting a quartz oscillator using a solution obtained by mixing a bamboo vinegar solution with an aqueous solution of polyallylamine or an aqueous solution obtained by adding citric acid to chitosan. Further, the sensor of the present invention is coated with a solution obtained by adding citric acid to polyallylamine or chitosan on a quartz oscillator and dried,
It can also be produced by coating a bamboo vinegar solution thereon and drying.

【0023】[0023]

【実施例】以下に本発明の試験例及び実施例を記載する
が、本発明はそれに限定されるものではない。
EXAMPLES The test examples and examples of the present invention are described below, but the present invention is not limited thereto.

【実施例1】(センサの作製)竹酢液は、孟宗竹の粉末
をかごに入れ、300℃、5気圧で4時間乾留して得
た。この竹酢液0.2μlを水晶振動子の電極上にキャ
ストし、24時間自然乾燥させてセンサとした。
Example 1 (Preparation of Sensor) A bamboo vinegar solution was obtained by placing Moso bamboo powder in a basket and carbonizing at 300 ° C. and 5 atm for 4 hours. 0.2 μl of this bamboo vinegar solution was cast on an electrode of a quartz oscillator, and was naturally dried for 24 hours to obtain a sensor.

【0024】(エチレンガス吸着試験)このようにして
得られた試料をエチレンガス濃度を150、300、8
00ppmの一定濃度に保った密閉容器内に挿入し、1
00秒後に大気中に出した。この測定を3回行った。
(Ethylene Gas Adsorption Test) The samples thus obtained were subjected to ethylene gas concentrations of 150, 300 and 8
Insert into a sealed container maintained at a constant concentration of
After 00 seconds, it was released into the atmosphere. This measurement was performed three times.

【0025】(吸着量の試験方法)エチレンガスの吸着
量は、水晶振動子マイクロバランス(Quartz Crystal M
icrobalance)法(QCM法)を用いて測定した。QC
M法とは、水晶振動子の固有振動数が電極に付着した質
量の変化によって変化することを利用したものである。
水晶振動子電極上にガス吸着などにより微量物質が付着
すると、その微小質量変化を質量負荷効果により共振周
波数変化として検出できる。
(Test Method of Adsorption Amount) The adsorption amount of ethylene gas was measured using a quartz crystal microbalance (Quartz Crystal M).
icrobalance) method (QCM method). QC
The M method utilizes the fact that the natural frequency of a crystal resonator changes due to a change in mass attached to an electrode.
When a trace substance adheres to the crystal resonator electrode by gas adsorption or the like, the minute mass change can be detected as a resonance frequency change by a mass load effect.

【0026】図2には、QCM法の装置の概略図を示
す。1はエチレンモノオキシゲナーゼをキャスティング
した水晶振動子、2は発振回路、3は共振周波数検出
器、4はコンピュータである。5のエチレンガス供給源
から密閉容器6に供給されたエチレンガスが水晶振動子
1に吸着することにより3に現れる周波数変化を検出す
る。
FIG. 2 shows a schematic diagram of an apparatus for the QCM method. 1 is a quartz oscillator casting ethylene monooxygenase, 2 is an oscillation circuit, 3 is a resonance frequency detector, and 4 is a computer. The frequency change appearing on the quartz oscillator 1 due to the ethylene gas supplied from the ethylene gas supply source 5 to the closed container 6 being adsorbed on the quartz oscillator 1 is detected.

【0027】(結果)結果を図3に示した。図3におい
て、(1)には、エチレンガス濃度150ppm、
(2)には300ppm、(3)には800ppmの場
合を示す。これらの結果から、エチレンガス濃度が15
0、300、あるいは800ppmのいずれの場合で
も、竹酢液をキャストした水晶振動子を密閉容器内に入
れるとエチレンガスの吸着が開始され、大気中に曝すこ
とで吸着したエチレンガスが脱離することが分かる。こ
のことから、竹酢液をキャスティングした水晶振動子は
エチレンガスセンサとして用いられることが分かった。
図3の(1)〜(3)によると、いずれの場合にも飽和
吸着量はほぼ等しく、差が微小である。
(Results) The results are shown in FIG. In FIG. 3, (1) shows an ethylene gas concentration of 150 ppm,
(2) shows a case of 300 ppm, and (3) shows a case of 800 ppm. From these results, the ethylene gas concentration was 15
In any of the cases of 0, 300, and 800 ppm, when the quartz oscillator in which the bamboo vinegar solution is cast is put in a closed container, adsorption of ethylene gas starts, and the exposed ethylene gas is desorbed by exposure to the atmosphere. You can see that. From this, it was found that the crystal oscillator cast with the bamboo vinegar solution was used as an ethylene gas sensor.
According to (1) to (3) of FIG. 3, the saturated adsorption amounts are almost equal in each case, and the difference is small.

【0028】[0028]

【実施例2】実施例2には、アミノ基を有するゲル形成
物質を用いた複合膜によるエチレンガスセンサを示す。
水晶振動子に竹酢液をキャストする前にポリアリルアミ
ンハイドロクロライド(PAH)をバインダーとして用
い、その上に竹酢液をキャストしてPAHと竹酢液との
複合膜を作製した。まず、水晶振動子をKOHで親水処
理し、PAH溶液0.2μlをキャストし、24時間自
然乾燥させ薄膜を作製した。その後、竹酢液0.2μl
をキャストし、24時間自然乾燥させて複合膜を作製し
た。作製した複合膜、PAHの単膜、及び竹酢液の単膜
を有する水晶振動子を、エチレン濃度200ppmの密
閉容器内に出し入れして、吸着と脱着の応答を観察し
た。結果を図4に示す。図4において、縦軸は吸着膜量
に対するエチレン吸着量(ng/ng)を表わす。この
結果から、PAHを介在させて複合膜にすると竹酢液の
単膜より吸着能が増大し、エチレンガスセンサとしてし
ての機能がより向上することが分かった。
Example 2 Example 2 shows an ethylene gas sensor using a composite film using a gel-forming substance having an amino group.
Before casting the bamboo vinegar solution on the quartz oscillator, polyallylamine hydrochloride (PAH) was used as a binder, and the bamboo vinegar solution was cast thereon to produce a composite film of the PAH and the bamboo vinegar solution. First, a quartz oscillator was subjected to hydrophilic treatment with KOH, and 0.2 μl of a PAH solution was cast and naturally dried for 24 hours to form a thin film. Then, 0.2μl bamboo vinegar
Was cast and air-dried for 24 hours to produce a composite membrane. The prepared quartz-crystal vibrator having the composite film, the PAH single film, and the bamboo vinegar solution single film was put in and out of a closed container having an ethylene concentration of 200 ppm, and the adsorption and desorption responses were observed. FIG. 4 shows the results. In FIG. 4, the vertical axis represents the ethylene adsorption amount (ng / ng) with respect to the adsorption film amount. From these results, it was found that when a composite membrane was formed with PAH interposed, the adsorption ability was increased as compared with a single membrane of bamboo vinegar solution, and the function as an ethylene gas sensor was further improved.

【0029】[0029]

【実施例3】次に、エチレンガス濃度測定方法及び装置
としての応用を示す。PAHと竹酢液との複合膜を用い
た実施例2で得られたセンサを、濃度8,25,30,
40,200,600ppmのエチレンガスで充満した
密閉容器内に入れ応答を見た。エチレンガス測定装置は
実施例1と同じ図2に記載のものを用いた。なお、密閉
容器内のエチレンガス濃度は市販の検知管(ガステック
社製)を用いた。得られた吸着等温線の結果を図5に示
した。図5の横軸は密閉容器内のエチレンガス濃度、縦
軸はQCM法により測定したエチレンガス吸着量であ
る。図5から分かるように、ラングミュア型吸着等温線
を示し、エチレンガス濃度40ppm以下では、線形性
を有しており、市販検知管と同等精度の簡便なエチレン
ガス濃度測定装置として用いることができる。また40
ppmを越えるときには非線形ではあるが、検量線を用
いて変換することにより同様に濃度測定に使用すること
ができる。
Embodiment 3 Next, an application as an ethylene gas concentration measuring method and apparatus will be described. The sensor obtained in Example 2 using the composite membrane of PAH and bamboo vinegar was used for the concentration of 8, 25, 30,
Response was observed in a closed container filled with 40, 200, and 600 ppm of ethylene gas. The same ethylene gas measuring apparatus as that shown in FIG. The ethylene gas concentration in the closed vessel was measured using a commercially available detector tube (manufactured by Gastec). The results of the obtained adsorption isotherm are shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 is the ethylene gas concentration in the closed container, and the vertical axis is the ethylene gas adsorption amount measured by the QCM method. As can be seen from FIG. 5, it shows a Langmuir-type adsorption isotherm, has linearity at an ethylene gas concentration of 40 ppm or less, and can be used as a simple ethylene gas concentration measuring device with the same accuracy as a commercially available detector tube. Also 40
When it exceeds ppm, it is non-linear, but it can be similarly used for concentration measurement by conversion using a calibration curve.

【0030】[0030]

【実施例4】本発明のエチレンガスセンサがエチレンガ
スに特異的であることを示す。実施例1と同様のQCM
装置を用いて、密閉容器の中には、ホルムアルデヒド3
ppm、トリクロロメタン80ppm、エチレン40p
pmを充満した。結果を図6に示した。横軸が時間で、
縦軸は、エチレン吸着量である。この図6から分かるよ
うに、本発明のセンサはエチレンガスは吸着するが、他
のホルムアルデヒド及びトリクロロメタンは吸着しなか
った。この結果から、竹酢液を膜状にして水晶振動子に
付着したセンサは、エチレンガスに選択性を有すること
が分かる。
Embodiment 4 It is shown that the ethylene gas sensor of the present invention is specific to ethylene gas. QCM similar to Example 1
Using a device, formaldehyde 3
ppm, trichloromethane 80ppm, ethylene 40p
pm. The results are shown in FIG. The horizontal axis is time,
The vertical axis is the ethylene adsorption amount. As can be seen from FIG. 6, the sensor of the present invention adsorbed ethylene gas, but did not adsorb other formaldehyde and trichloromethane. From this result, it can be seen that the sensor in which the bamboo vinegar solution was formed into a film and adhered to the quartz oscillator had selectivity for ethylene gas.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、エチレン
モノオキシゲナーゼあるいは竹酢液が保持された水晶振
動子は、エチレンガスを効率よく選択的に吸着すること
ができるのでエチレンガスセンサあるいはエチレンガス
濃度測定方法及び装置に応用できる。
As described in detail above, the quartz oscillator holding ethylene monooxygenase or bamboo vinegar can efficiently and selectively adsorb ethylene gas, so that the ethylene gas sensor or ethylene gas concentration Applicable to measurement methods and devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、竹または竹炭によるエチレンガス吸着
率を示す参考図である。
FIG. 1 is a reference diagram showing an ethylene gas adsorption rate by bamboo or bamboo charcoal.

【図2】図2には、本発明のエチレンガス濃度測定装置
の概略図を示す。
FIG. 2 is a schematic view of an ethylene gas concentration measuring device of the present invention.

【図3】図3には、本発明の竹酢液を保持したセンサに
よるエチレンガス吸着能を示す。
FIG. 3 shows the ethylene gas adsorption ability of a sensor holding a bamboo vinegar solution of the present invention.

【図4】図4には、ゲル形成物質を介在させて竹酢液を
保持したセンサによるエチレンガス吸着能を示す。
FIG. 4 shows the ethylene gas adsorption ability of a sensor holding a bamboo vinegar solution with a gel-forming substance interposed.

【図5】図5には、本発明のセンサを用いたエチレンガ
ス濃度によるエチレンガス吸着量を示す。
FIG. 5 shows the amount of ethylene gas adsorbed depending on the ethylene gas concentration using the sensor of the present invention.

【図6】図6には、本発明のセンサを用いてエチレンガ
ス吸着量と他のにおいガス吸着量との対比を示す。
FIG. 6 shows a comparison between the amount of ethylene gas adsorbed and the amount of other odor gas adsorbed using the sensor of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−186139(JP,A) 特開 平4−105061(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/00 G01N 5/02 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-186139 (JP, A) JP-A-4-105061 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 30/00 G01N 5/02 JICST file (JOIS)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水晶振動子にエチレンモノオキシゲナー
ゼを保持してなることを特徴とするエチレンガスセン
サ。
1. An ethylene gas sensor comprising an ethylene monooxygenase held in a quartz oscillator.
【請求項2】 さらに補酵素としてNADPHを含有す
る請求項1記載のエチレンガスセンサ。
2. The ethylene gas sensor according to claim 1, further comprising NADPH as a coenzyme.
【請求項3】 水晶振動子に竹酢液を塗布してなること
を特徴とする気体中のエチレンガスセンサ。
3. An ethylene gas sensor in a gas, wherein a bamboo vinegar solution is applied to a quartz oscillator.
【請求項4】 アミノ基を有するゲル形成物質を介して
竹酢液を水晶振動子に塗布してなる請求項2記載のエチ
レンガスセンサ。
4. The ethylene gas sensor according to claim 2, wherein a bamboo vinegar solution is applied to the crystal unit via a gel-forming substance having an amino group.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のエチ
レンガスセンサを用いて気体中のエチレンガス濃度を測
定する方法。
5. A method for measuring the concentration of ethylene gas in a gas using the ethylene gas sensor according to claim 1.
【請求項6】 水晶振動子の固有振動数の変化を測定す
ることによりエチレンガスの濃度を定量する請求項5記
載のエチレンガス濃度測定方法。
6. The method for measuring the concentration of ethylene gas according to claim 5, wherein the concentration of ethylene gas is quantified by measuring a change in the natural frequency of the crystal unit.
【請求項7】 水晶振動子に竹酢液を塗布してなるエチ
レンガスセンサ、水晶振動子の固有振動数測定装置、固
有振動数の変化を測定する装置、該変化値をエチレンガ
ス濃度に変換する装置とを含むことを特徴とするエチレ
ンガス濃度測定装置。
7. An ethylene gas sensor formed by applying a bamboo vinegar solution to a quartz oscillator, a natural frequency measuring device of the quartz oscillator, a device for measuring a change in the natural frequency, and converting the change value into an ethylene gas concentration. And a device for measuring the concentration of ethylene gas.
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