JP4187159B2 - ガス検知材 - Google Patents

Description

本発明は、呈色剤を担持して検出ガスとの反応による反応痕の光学濃度からガスの濃度を検出するガス検知材に関する。

或るガス、例えば硫化水素は、環境基準の極めて低い濃度から、船倉の原油から発生する極めて高濃度のもを検出する必要がある。
このような広範囲のガスの濃度を化学反応による光学的濃度の変化として検出するガス検知材、例えば特許文献１に見られるガス検知テープにより検出するためには、それぞれの検出対象となる濃度範囲に対応するように反応試薬の濃度を調整することも考えられる。
特開平06-18509

しかしながら、多品種のものを製造するには手間が掛かるという問題のほかに、高濃度のガスに対応するために反応試薬の濃度を低くすると、サンプリング時のガスの流れによる反応試薬の揮散の影響を受けやすく、測定精度が低下するという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなれたものであって、その目的とするところは反応試薬の濃度を一定としつつ、広い濃度範囲の被検ガスを高い精度で測定することができるガス検知材を提供することである。

このような課題を達成するために本発明においては、被検ガスと呈色反応する反応試薬を担体に担持させた呈色反応基材と、前記被検ガスに対して透過性を有する膜とを備え、前記呈色反応基材の少なくとも前記被検ガスの流入面側に前記膜を積層して構成されている。

これによれば、膜により被検ガスの透過量を制限して高濃度の被検ガスであっても反応試薬の反応量を抑えて確実に測定することが可能となる。
また、担体は、酸性、アルカリ性の試薬に対しても安定な物質を選択することが容易なため、試薬の種類に制限を受けることがない。

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すものであって、この実施例においては後述する自動検出装置に装填しやすいようにタブとして構成されている。
タブ１は、基本的には開口２ａを備え、後述する粒子状の担体である反応粒子５を収容する有底の容器２と、開口２ａを封止するように容器の外周に貼着される膜３と、必要に応じて貫通孔４ａを備えた保護体としても機能する枠体４とにより構成されている。

反応粒子５は、反応試薬を保持できるように多孔質材料、例えばシリカゲル、アルミナなどの材料で構成され、その粒径は、積層状態となっている粒子相互に間隙を形成して被検ガスを下層に到達させる程度の間隙を形成でき、かつ膜３に穿設されているガス透過孔３ａよりも大径の粒径、例えば０．２乃至０．５ｍｍ程度に調整されている。

また、膜３は、タブを自動検出装置に適用する場合には、反応の程度を光学的に検出する必要上、光の反射率が低くかつ透過率が高く、さらに穿孔した孔径の時間的変化が少ない材料、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）が好適で、図１(ｃ)、(ｄ)に示したように１個、または複数個の孔３ａが穿設されている。

さらには、被検ガスとの反応色の変化が大きい場合には、光の反射率や透過率があまり問題とならないので、多孔質膜、例えばフッ素系樹脂を多孔質加工した膜を使用することができる。

ところで、反応粒子は、被検ガスに対して呈色反応する反応試薬、例えば硫化水素に例を採ると、過塩素酸銀、パラトルエンスルホン酸、保湿剤を、好ましくは易揮発性溶媒、たとえばメタノールに溶解させて調製された反応液に、所定粒径の粒子を浸漬し、溶媒から引き上げてから溶媒を乾燥させたり、または反応液を霧状にして粒子に吹き付け、溶媒を乾燥させることにより製造することができる。

このように構成されたタブ１は、被検ガスが存在する環境に載置されると、膜３のガス透過率、例えば膜３に穿設されているガス透過孔３ａの数に略比例して被検ガスが容器２に侵入して反応粒子５と反応し、その光学的濃度が変化する。所定時間が経過した段階で、ガス遮蔽性を有する保護容器に収容してそれ以上の反応を停止させる。

図２は、膜３に形成されたガス透過孔３ａの数をパラメータとして、被検ガスの濃度と反応粒子の光学的濃度との関係を調査した結果を示すものであって、図中符号Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ一定サイズの孔３ａを８、１２、１６個穿設したもので、これから明らかなようにガス透過孔３ａの数に比例して光学的濃度が変化することが判る。

次に上述したタブに適した測定装置の一実施例を図３に基づいて説明する。
携帯可能なサイズのケース１０の上面１０ａに、一端を軸１２ａにより枢支された蓋体１２により開閉可能な窓１３を形成して、ここに上述のタブ１が脱着される装填部１４を設け、光を照射する発光手段１５と、タブ１からの反射光を受ける受光手段１６とが収容されている。

このように構成された装置において、被検ガスに晒されたタブ１を、その膜３を窓１３に対向させてセットして発光手段１５を発光させて反応粒子からの反射光を受光手段１６により検出し、図示しない予め不揮発性のＲＡＭに格納されている検量線データに基づいてガス濃度を算出して表示することができる。

なお、枠体４の貫通孔４ａを、容器２の開口２ａのサイズよりも一回り小さくしておくと、光学検出手段により反応後の光学濃度を検出する場合、容器２の端部領域に不規則に堆積している反応粒子を検出領域から排除して高い精度で濃度を検出することができる。
また、枠体４の開口を規制する壁４ｂの表面に梨地加工などの無反射処理を施しておくと、光の回り込みによる検出誤差を低減できる。

上述の実施例においては、膜に予め穿孔処理を施した場合について説明したが、未穿孔状態として出荷し、使用時に剣山状の治具により穿孔して使用すると、未使用状態では反応試薬が密閉されているため、反応試薬の揮散や、反応性ガスとの反応を防止できるため、有効期間を長期化することができる。
このような用途に使用する上記治具としては、図４に示したように太さが一定の針２０を、測定対象となる濃度に対応した数だけ一定の密度で基台２１に植設して構成できる。

なお、上述の実施例においては、反応後の光学的の濃度を光学検出手段により検出する場合について説明したが、目視により反応色を判定する場合には、粒子の反応色に対して略補色関係となる色に膜を着色しておくと、濃度変化を顕著化できるので望ましい。

また、目視により反応後の色を検出する場合には、反応試薬を含浸させていなダミーの粒子や、また未反応状態での反応粒子の色と同一の色に着色したダミーの粒子を混在させておくと、反応粒子の色変化がダミーの粒子の色との相対比較により容易に目視で判定できる。

なお、上述の実施例においては、検出すべき濃度範囲が非常に大きい硫化水素ガスについて説明したが、その他のガスを検出する場合にも反応試薬を変更することで対応することができる。
すなわち、反応試薬について例示すると、大気中のホルムアルデヒドを検出対象とする場合には、硫酸ヒドロキシルアミン１．０グラムを１００ミリリットルの精製水に溶解して第１の液を調製し、また硫酸に対して呈色反応を示す水素イオン濃度指示薬メタニールイエロー０．０２グラム、グリセリン１５ミリリットルをメタノールで全量１００ミリリットルとなるように溶解して第２の液を調製し、これらを混合したものを反応試薬として使用することができる。

また、ＨＦ等の酸性ガスを検出する場合には、例えばメチルレッド０．２２ｗｔ％、バッファ溶液１７．５ミリリットル、及び保湿剤を、全量が１００ｍｌとなるように易蒸発性有機溶媒に溶解したものを反応試薬として使用することができる。

アンモニアガスを検出対象とする場合には、ローズベンガル０．０５グラム、パラトルエンスルホン酸０．１５グラム、グリセリン１５ミリリットルを、全量で１００ミリリットルとなるようにメタノールに溶解させたものを反応試薬として使用することができる。

トルエンを検出対象とする場合には、マルキス試薬として知られているホルマリンに硫酸を混合した反応試薬を使用することができる。
その他、ガス検知管に使用されている反応試薬を利用することも可能である。

また、膜を構成する材料自体を透過してしまうようなガスに対しては、穿孔処理を施すことなく、膜を構成するフィルムの厚みを調整することにより、ガス透過率を調整できる。

図(ａ)乃至(ｄ)は、それぞ本発明のガス検知材の一実施例を示す分解斜視図、断面図、及び膜を拡大して示す正面図である。 同上ガス検知材を構成する膜のガス透過率ごとの時間と検出感度との示す線図である。 図(ａ)、(ｂ)は、それぞれ同上ガス検知材に適した光学濃度測定装置の一実施例の要部を示す断面図である。 同上ガス検知材にガス透過孔を穿孔するための治具の一実施例を示す斜視図である。

符号の説明

２ 容器、 ３ 膜、 ３ａ ガス透過孔、 ５ 反応粒子、
１２ 蓋体、 １３ 窓、 １４ 装填部、 １５ 発光手段、
１６ 受光手段、 ２０ 針、 ２１ 基台、

Claims (12)

1. 被検ガスと反応して呈色、または光学濃度を変化する反応試薬を担持させた粒子状の担体を、一端に開口を有する有底容器に収容するとともに、前記開口を被検ガスの透過量を制限し、かつ光透過性を有する膜により封止したガス検知材。
2. 前記膜が、高分子膜に少なくとも１つの細孔を穿設して構成されている請求項１に記載のガス検知材。
3. 前記膜が、ガス透過性を有する膜により構成されている請求項１に記載のガス検知材。
4. 前記粒子状担体が、シリカゲル粒子、またはアルミナ粒子の少なくとも１つ、またはこれらの混合物である請求項１に記載のガス検知材。
5. 前記膜の上面に中心側に位置する通孔を有する保護部材が固定されている請求項１に記載の記載のガス検知材。
6. 前記通孔が、前記容器の開口よりもサイズが小さくされている請求項５に記載のガス検知材。
7. 前記膜が、前記反応試薬の反応色に対して補色関係となる色に着色されている請求項１に記載のガス検知材。
8. 前記容器の少なくとも前記開口面に無反射処理が施されている請求項１に記載のガス検知材。
9. 前記保護部材の表面に無反射処理が施されている請求項５に記載のガス検知材。
10. 前記担体が、前記有底容器の凹部と前記膜とで制限された空間で移動可能に収容されている請求項１に記載のガス検知材。
11. 前記細孔が、使用開始直前に穿設される請求項２に記載のガス検知材。
12. 前記粒子状担体に、前記被検ガスに対して無反応で呈色反応を起こさない粒子が混合されている請求項１に記載のガス検知材。

Images