JP4478773B2 - Sensor for detecting bad smell of sulfide with high sensitivity - Google Patents

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Description

本発明は、気体中に含まれる硫化物を高感度に検知することのできる硫化物測定方法とその測定装置に関する。   The present invention relates to a sulfide measuring method and a measuring apparatus capable of detecting sulfide contained in a gas with high sensitivity.

ヒトの嗅覚で不快な匂いとして認識される悪臭物質には、様々な物質が知られている。家庭内などの生活環境下の代表的な悪臭物質としては、例えば、アンモニア、硫化物、有機酸、アルデヒド類などが挙げられる。これらの多くは、悪臭防止法において特定悪臭物質としても指定されている。   Various substances are known as malodorous substances recognized as unpleasant odors by human olfaction. Typical malodorous substances in living environments such as homes include ammonia, sulfides, organic acids, aldehydes, and the like. Many of these are also designated as specific malodorous substances in the Malodor Control Law.

硫化物とは、硫黄(S)及び硫黄よりも陽性側の元素が結合した化合物の総称である。例えば、メチルメルカプタン、硫化メチル、硫化水素などが該当する。硫化物は、口臭の原因物質(メチルメルカプタン)として、あるいは食品などの腐敗臭若しくは糞や屁の臭気成分の一つ(硫化水素)などとして知られる最も身近な悪臭物質である。また、一部の硫化物は悪臭の原因物質であるだけでなく、高濃度ではヒトに対して有害な物質でもある。例えば、硫化水素は、ヒトにおいて50ppm(Parts Per Million=100万分の1)以上の濃度で粘膜に対して刺激性を示し、1000ppm以上の濃度では致死性を示す。   Sulfide is a general term for sulfur (S) and compounds in which elements on the positive side of sulfur are bound. For example, methyl mercaptan, methyl sulfide, hydrogen sulfide and the like are applicable. Sulfide is the most familiar malodorous substance known as a causative agent of bad breath (methyl mercaptan) or as a rotten odor of food or one of odor components of feces and urn (hydrogen sulfide). In addition, some sulfides are not only substances that cause malodors, but also substances that are harmful to humans at high concentrations. For example, hydrogen sulfide is irritating to mucous membranes in humans at a concentration of 50 ppm (Parts Per Million = 1 / 1,000,000) or more, and is lethal at concentrations of 1000 ppm or more.

上記の理由により、環境中の硫化物の濃度を知ることは、快適で安全な生活環境や労働環境を確保し、それを維持していく上で重要であると考えられる。それゆえ、従来から様々な硫化物測定装置が市販されている他、特許文献1から3に代表される硫化物や硫黄を検出する方法並びに装置若しくはセンサの発明が開示されている。
特開平7−43358 特開2000−325790 特開2006−23256 特開2001−255296 石黒辰吉 監修(1997)最新防脱臭技術集成,エヌ・ティー・エス. J.Christopher Love,L.A.Estroff,J.K.Kriebel,R.G.Nuzzo,G.M.Whitesides(2005) Self−Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology, Chemical Review,105:1103−1169. 永田和宏,半田宏編(1998)生体物質相互作用のリアルタイム解析実験法,シュプリンガー・フェアラーク東京. 森泉豊榮,中本高道,(1997)センサ工学,昭晃堂.
For the above reasons, it is considered that knowing the concentration of sulfide in the environment is important in securing and maintaining a comfortable and safe living environment and working environment. Therefore, various sulfide measuring devices have been commercially available, and methods for detecting sulfides and sulfur represented by Patent Documents 1 to 3 and inventions of devices or sensors are disclosed.
JP-A-7-43358 JP 2000-325790 A JP2006-23256 JP 2001-255296 A Supervised by Yukichi Ishiguro (1997), latest deodorization technology collection, NTS. J. et al. Christopher Love, L. A. Estroff, J.M. K. Kriebel, R.A. G. Nuzzo, G.M. M.M. Whitesides (2005) Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology, Chemical Review, 105: 1103-1169. Nagata Kazuhiro, Handa Hiroshi (1998) Experiments on real-time analysis of biological material interactions, Springer Fairlake Tokyo. Toyoi Moriizumi, Takamichi Nakamoto, (1997) Sensor Engineering, Shosodo.

しかし、上記発明を含めた従来の一般用硫化物測定装置を用いた場合、その多くは硫化物濃度の検出限界が0.05ppmであり、比較的高感度な装置であったとしても1ppb(Parts Per Billion=10億分の1)が限界であった。ところが、ヒトの嗅覚による硫化物の濃度の検出限界は、例えば、メチルメルカプタンの場合で約100ppt(Parts Per Trillion=1兆分の1)といわれており(非特許文献1)、既存の一般用硫化物測定装置のそれを凌駕している。つまり、従来の一般用硫化物測定器ではヒトが感知可能な濃度の硫化物を検出できない可能性があるという問題があった。   However, when the conventional general-purpose sulfide measuring device including the above-described invention is used, most of them have a detection limit of 0.05 ppm of sulfide concentration, and even if it is a relatively high sensitivity device, 1 ppb (Parts Per Billion = 1 billionth) was the limit. However, the detection limit of the concentration of sulfide by human olfaction is said to be about 100 ppt in the case of methyl mercaptan, for example (Parts Per Trilion = 1/1 trillion) (Non-Patent Document 1). It surpasses that of sulfide measuring equipment. That is, there is a problem that the conventional sulfide measuring instrument for general use may not be able to detect a sulfide having a concentration that can be detected by humans.

本発明が解決しようとする課題は、ヒトの硫化物検出感度に匹敵する超高感度な硫化物測定方法、及びその方法を用いた一般用硫化物測定装置を開発し、上記問題を解決することである。   The problem to be solved by the present invention is to develop an ultrasensitive sulfide measuring method comparable to human sulfide detection sensitivity, and to develop a general-purpose sulfide measuring device using the method, and solve the above problems. It is.

上記課題を解決するために、本発明者らは、硫化物が有する金属への高吸着性を利用して気体中に存在する硫化物の検出感度を飛躍的に高める測定方法を開発した。また、金属フィルタを用いることで高精度かつ安定した測定結果を得ることに成功した。本願に記載する以下の発明は、かかる研究開発に基づいて完成されたものであり、上記課題を解決するための手段として提供するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have developed a measurement method that dramatically increases the detection sensitivity of sulfides present in gas by utilizing the high adsorptivity to sulfides of metals. In addition, we succeeded in obtaining highly accurate and stable measurement results by using a metal filter. The following invention described in the present application has been completed based on such research and development, and is provided as means for solving the above problems.

第1の発明は、測定気体中の硫化物を金属フィルタによって除去し、硫化物除去済気体とする硫化物除去工程と、硫化物除去済気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法によって硫化物除去済気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定するバックグラウンド測定工程と、前記測定気体中の硫化物を除去しない硫化物除去未了気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法によって硫化物除去未了気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する全気体測定工程と、全気体測定工程によって測定された硫化物除去未了気体中の分子の吸着度合と、バックグラウンド測定工程によって測定された硫化物除去済気体中の分子の吸着度合と、の差分から前記測定気体中に含まれる硫化物を定量する硫化物定量工程と、からなる硫化物測定方法を提供する。   In the first invention, the sulfide in the measurement gas is removed by a metal filter, the sulfide removal step to make the sulfide-removed gas, the sulfide-removed gas is brought into contact with the surface of the metal body, and the surface polarization control method is used. A background measurement step for measuring the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas to the metal body surface, and a sulfide-removed incomplete gas that does not remove sulfide in the measurement gas is brought into contact with the metal body surface, thereby surface polarization. A total gas measurement step of measuring the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas by the control method on the surface of the metal body, and a degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas measured by the total gas measurement step; Sulfidation comprising: a sulfide quantification step for quantifying sulfide contained in the measurement gas from the difference between the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas measured by the background measurement step To provide a measurement method.

第2の発明は、前記表面分極制御法に代えて表面プラズモン共鳴測定法を用いた前記第1の発明に記載の硫化物測定方法を提供する。   2nd invention provides the sulfide measuring method as described in said 1st invention which replaced with the said surface polarization control method and used the surface plasmon resonance measuring method.

第3の発明は、前記表面分極制御法に代えて水晶振動子マイクロバランス法を用いた前記第1の発明に記載の硫化物測定方法を提供する。   3rd invention provides the sulfide measuring method as described in said 1st invention which replaced with the said surface polarization control method and used the quartz-crystal vibrator micro balance method.

第4の発明は、気中に含まれる硫化物を測定する装置であって、測定気体を後記測定部に導入するための導入管と、導入管に配置され測定気体中の硫化物を除去するための挿抜可能な金属フィルタ部と、導入管から導入される気体を金属体表面に接触させ、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を測定する測定部と、金属フィルタ部を介して導入された気体の前記測定結果と、金属フィルタ部を介さないで導入された気体の前記測定結果と、の差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量する計算部と、を有する硫化物測定装置を提供する。   A fourth invention is an apparatus for measuring sulfides contained in the air, and introduces a measurement gas into a measurement unit described later, and removes sulfides in the measurement gas arranged in the introduction pipe. A metal filter part that can be inserted and removed, a measurement part that contacts the gas introduced from the introduction pipe with the surface of the metal body, and measures the degree of adsorption of molecules in the gas onto the metal body surface, and the metal filter part Sulfide measurement comprising: a calculation unit that quantifies the sulfide contained in the measurement gas from the difference between the measurement result of the introduced gas and the measurement result of the gas introduced without passing through the metal filter unit Providing equipment.

第5の発明は、前記測定部が、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法によって検出する表面分極制御手段を有する前記第4の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   A fifth invention is the sulfide measuring device according to the fourth invention, wherein the measurement unit has surface polarization control means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the metal body surface by a surface polarization control method. provide.

第6の発明は、前記測定部が、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面プラズモン共鳴測定法によって検出するSPR測定手段を有する前記第4の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   A sixth invention is the sulfide measuring device according to the fourth invention, wherein the measurement unit has SPR measurement means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a surface plasmon resonance measurement method. provide.

第7の発明は、前記測定部が、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を水晶振動子マイクロバランス測定法によって検出するQCM測定手段を有する前記第4の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   According to a seventh aspect, in the sulfide measurement according to the fourth aspect, the measurement unit has QCM measurement means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a quartz crystal microbalance measurement method. Providing equipment.

第8の発明は、気中に含まれる硫化物を測定する装置であって、測定気体を後記第一測定部に導入するための第一導入管と、第一導入管に配置され測定気体中の硫化物を除去するための金属フィルタ部と、第一導入管から導入される気体を金属体表面に接触させ、気体分子の金属体表面への吸着度合を測定する第一測定部と、前記測定気体を後記第二測定部に導入するための第二導入管と、第二導入管から導入される気体をそのまま金属体表面に接触させ、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を測定する第二測定部と、第一測定部の前記測定結果と、第二測定部の前記測定結果と、の差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量する共通計算部と、を有する硫化物測定装置を提供する。   An eighth invention is an apparatus for measuring sulfides contained in the air, and includes a first introduction pipe for introducing a measurement gas into the first measurement section described later, and a measurement gas disposed in the first introduction pipe. A metal filter part for removing the sulfides of the gas, a gas introduced from the first introduction pipe is brought into contact with the surface of the metal body, a first measurement part for measuring the degree of adsorption of the gas molecules on the metal body surface, The second introduction tube for introducing the measurement gas into the second measurement section to be described later, and the gas introduced from the second introduction tube are brought into contact with the metal body surface as they are, and the degree of adsorption of molecules in the gas to the metal body surface is determined. Sulfidation having a second measurement part to be measured, a common calculation part for quantifying sulfide contained in the measurement gas from the difference between the measurement result of the first measurement part and the measurement result of the second measurement part An object measuring device is provided.

第9の発明は、前記第一測定部及び第二測定部が、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法によって検出する表面分極制御手段を有する前記第8の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   A ninth invention is the eighth invention, wherein the first measurement unit and the second measurement unit have surface polarization control means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the metal body surface by a surface polarization control method. A sulfide measuring apparatus as described is provided.

第10の発明は、前記第一測定部及び第二測定部が、金属体表面に吸着された硫化物を表面プラズモン共鳴測定法によって検出するSPR測定手段を有する前記第8の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   A tenth aspect of the present invention is the sulfurization according to the eighth aspect, wherein the first measurement unit and the second measurement unit have SPR measurement means for detecting sulfide adsorbed on the surface of the metal body by a surface plasmon resonance measurement method. An object measuring device is provided.

第11の発明は、前記第一測定部及び第二測定部が、金属体表面に吸着された硫化物を水晶振動子マイクロバランス測定法によって検出するQCM測定手段を有する前記第8の発明に記載の硫化物測定装置を提供する。   The eleventh invention is the eighth invention, wherein the first measurement unit and the second measurement unit have QCM measurement means for detecting sulfide adsorbed on the surface of the metal body by a quartz crystal microbalance measurement method. A sulfide measuring apparatus is provided.

本発明の硫化物測定方法によれば、硫化物の濃度が数〜数10pptであってもその検出が可能となる。これによって、ヒトの嗅覚による硫化物検出感度に匹敵する若しくはそれを上回る検出感度を有する硫化物測定装置を提供することができる。   According to the sulfide measuring method of the present invention, detection is possible even if the concentration of sulfide is several to several tens of ppt. Thereby, it is possible to provide a sulfide measuring apparatus having a detection sensitivity comparable to or exceeding the sulfide detection sensitivity by human olfaction.

以下に、図を用いて前記各発明を実施するための最良の形態を説明する。ただし、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる様態で実施し得る。   The best mode for carrying out each invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the invention.

なお、実施形態1は主に請求項1から3に関するものである。また、実施形態2は主に請求項4から7に関するものである。さらに、実施形態3は主に請求項8から11に関するものである。   The first embodiment mainly relates to claims 1 to 3. The second embodiment mainly relates to claims 4 to 7. Further, the third embodiment mainly relates to claims 8 to 11.

<<実施形態1>> << Embodiment 1 >>

<実施形態1:概要>
実施形態1は、硫化物測定方法に関する。本実施形態の硫化物測定方法は、硫化物が金属に対して高吸着性を有する性質を利用した方法である。すなわち、本実施形態の方法は、まず、測定気体中に含まれる硫化物を金属フィルタによって除去した硫化物除去済気体と、当該処理を行わない硫化物除去未了気体について、それぞれに含まれる分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法によって測定する。そして、前記二つの気体の測定値の差分から測定気体中の硫化物を定量する方法である。本実施形態の硫化物測定方法によれば、ヒトの嗅覚の検出感度に匹敵する、若しくはそれを上回るレベルで気中の硫化物を検出することができる。
<Embodiment 1: Overview>
The first embodiment relates to a sulfide measurement method. The sulfide measuring method of the present embodiment is a method that utilizes the property that sulfides have high adsorptivity to metals. That is, in the method of this embodiment, first, a sulfide-removed gas obtained by removing sulfides contained in a measurement gas by a metal filter and a sulfide-removed incomplete gas that is not subjected to the treatment are respectively contained in molecules. Is measured by a surface polarization control method, a surface plasmon resonance measurement method, or a quartz resonator microbalance method. And it is the method of quantifying the sulfide in measurement gas from the difference of the measured value of said two gas. According to the sulfide measuring method of this embodiment, sulfide in the air can be detected at a level comparable to or exceeding the human olfactory detection sensitivity.

<実施形態1:構成>
図1は本実施形態における硫化物測定方法の各工程のフローチャートの一例である。この図で示すように、本実施形態の硫化物測定方法は、硫化物を除去した気体を測定する硫化物除去済気体測定工程(S0101)、硫化物を除去しない気体を測定する全気体測定工程(S0102)、及び前記両工程で得られた測定値の差分を得る硫化物定量工程(S0103)の3工程から構成されている。以下、それぞれの工程について説明をする。
<Embodiment 1: Configuration>
FIG. 1 is an example of a flowchart of each step of the sulfide measuring method in the present embodiment. As shown in this figure, the sulfide measuring method of this embodiment includes a sulfide removed gas measuring step (S0101) for measuring a gas from which sulfide is removed, and a total gas measuring step for measuring a gas from which sulfide is not removed. (S0102) and a sulfide determination step (S0103) for obtaining a difference between the measurement values obtained in the two steps. Hereinafter, each process will be described.

((硫化物除去済気体測定工程))   ((Sulfide-removed gas measurement process))

「硫化物除去済気体測定工程」(S0101)とは、測定気体から硫化物除去済気体を得た後、当該気体中に含まれる分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する工程である。硫化物除去済気体測定工程は、さらに、硫化物除去工程(S0104)、それに続くバックグラウンド測定工程(S0105)とに細分することができる。以下、これら二つの工程について説明をする。   The “sulfide-removed gas measurement step” (S0101) is a step of measuring the degree of adsorption of molecules contained in the gas on the metal body surface after obtaining the sulfide-removed gas from the measurement gas. The sulfide-removed gas measurement step can be further subdivided into a sulfide removal step (S0104) and a subsequent background measurement step (S0105). Hereinafter, these two steps will be described.

(硫化物除去工程)   (Sulfide removal process)

I.定義       I. Definition

「硫化物除去工程」(S0104)とは、測定気体中の硫化物を金属フィルタによって除去し、硫化物除去済気体を得る工程である。   The “sulfide removal step” (S0104) is a step of removing sulfide in the measurement gas with a metal filter to obtain a sulfide-removed gas.

「測定気体」とは、本実施形態の硫化物測定方法によって測定される対象の気体をいう。   “Measurement gas” refers to a gas to be measured by the sulfide measurement method of the present embodiment.

「硫化物」とは、前記「背景技術」で述べた通りである。本願でいう硫化物は、それらの中でも常温下で気体状態、若しくはエアロゾル状態のものを指す。本願は気中の硫化物を測定する方法、又は装置だからである。常温下で気体状態、若しくはエアロゾル状態の硫化物としては、例えば、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチルなどが挙げられる。   The “sulfide” is as described in the “background art”. The sulfide referred to in the present application refers to those in a gaseous state or an aerosol state at ordinary temperature. This is because the present application is a method or apparatus for measuring airborne sulfides. Examples of the sulfide in a gaseous state or an aerosol state at normal temperature include methyl mercaptan, hydrogen sulfide, methyl sulfide, and methyl disulfide.

「金属フィルタ」とは、金属製のフィルタ、表面の全部又は一部が金属で構成されるフィルタ、若しくは硫化物を吸着可能な金属塩からなるフィルタをいう。   The “metal filter” refers to a metal filter, a filter whose surface is entirely or partially made of metal, or a filter made of a metal salt capable of adsorbing sulfide.

「硫化物除去済気体」とは、前記金属フィルタを通すことによって得られる気体であって、測定気体中に含まれる硫化物を除去した気体をいう。   “Sulfide-removed gas” refers to a gas obtained by passing through the metal filter and from which sulfide contained in the measurement gas has been removed.

II.当該工程の目的と各構成要件について       II. About the purpose of each process and each component

硫化物除去工程の目的は、測定気体中から硫化物を除去した硫化物除去済気体を得ることである。硫化物は金属に対して高吸着性を有する。そこで、硫化物除去工程では、当該性質を利用して、測定気体を金属フィルタに通すことにより測定気体中の硫化物を吸着除去し、その目的を達成する。   The purpose of the sulfide removal step is to obtain a sulfide-removed gas from which sulfide has been removed from the measurement gas. Sulfides have a high adsorptivity to metals. Therefore, in the sulfide removal step, utilizing the property, the measurement gas is passed through a metal filter to adsorb and remove sulfides in the measurement gas, thereby achieving the object.

当該金属フィルタの金属種については特に限定しない。前述のように、硫化物はいずれの金属に対しても高吸着性を有することが知られているからである。例えば、硫化物の一つであるチオール(メルカプタン:R−SH、Rはアルキル基)と金(Au)との吸着エネルギーは、209kJ/molと言われている(非特許文献2)。   The metal type of the metal filter is not particularly limited. This is because the sulfide is known to have high adsorptivity to any metal as described above. For example, the adsorption energy of thiol (mercaptan: R-SH, R is an alkyl group), which is one of sulfides, and gold (Au) is said to be 209 kJ / mol (Non-patent Document 2).

金属フィルタは、それを構成する全てが金属製である必要はなく、金属原子がフィルタ表面に露呈した状態であればよい。当該金属フィルタは、通過する測定気体中の硫化物をその表面で吸着するからである。したがって、フィルタの全部又は一部の表面が金属で被覆されていれば足りる。例えば、芯部がポリ塩化ビニルで、その表面に金属が蒸着されている場合などが挙げられる。また、金属フィルタは硫化物と吸着可能な金属塩の状態であってもよい。   The metal filter does not have to be made entirely of metal, but may be in a state where metal atoms are exposed on the filter surface. This is because the metal filter adsorbs sulfides in the passing measurement gas on its surface. Therefore, it suffices if all or part of the surface of the filter is covered with metal. For example, the case where the core part is polyvinyl chloride and the metal is vapor-deposited on the surface is mentioned. The metal filter may be in the form of a metal salt that can adsorb sulfide.

金属フィルタの構造は、広い金属表面積を有するものが好ましい。例えば、金属繊維のウール状構造や、金属繊維で構成された金属膜の複層構造、若しくは粒子状構造などが挙げられる。当該金属フィルタを通過する測定気体が金属表面に十分に接触できるようにするためである。   The metal filter preferably has a large metal surface area. For example, a wool-like structure of metal fibers, a multi-layer structure of metal films made of metal fibers, or a particulate structure can be used. This is because the measurement gas passing through the metal filter can sufficiently contact the metal surface.

金属フィルタが測定気体中に含まれる硫化物を十分吸着するためには、所定の表面積を有していればよい。一例を挙げれば、測定気体中の硫化物濃度が0.1ppm以下の場合には、スチール製ウール(直径約100μm)を直径1cm、長さ2cmの管に充填した金属フィルタの表面積で、通過する気体中の硫化物をほぼ100%吸着することができる。ただし、測定気体中の硫化物の濃度が100ppmを越えるような高濃度であると予想される場合には、上記金属フィルタの金属表面積では硫化物を十分量吸着できない可能性がある。このような場合には、金属表面積をより大きくするか、あるいは測定気体を金属フィルタに数回繰り返し通すなどして適宜対応すればよい。   In order for the metal filter to sufficiently adsorb the sulfide contained in the measurement gas, it is only necessary to have a predetermined surface area. As an example, when the sulfide concentration in the measurement gas is 0.1 ppm or less, it passes through the surface area of a metal filter in which steel wool (diameter of about 100 μm) is filled in a tube having a diameter of 1 cm and a length of 2 cm. Almost 100% of sulfides in the gas can be adsorbed. However, if it is expected that the concentration of sulfide in the measurement gas is as high as 100 ppm, there is a possibility that a sufficient amount of sulfide cannot be adsorbed by the metal surface area of the metal filter. In such a case, the metal surface area may be increased, or the measurement gas may be repeatedly passed through the metal filter several times.

ところで、室内空気のような一般的な生活環境の気体中には、硫化物以外にも金属への吸着性を有する物質が存在し得る。しかし、硫化物の金属吸着力に匹敵する物質が存在することは稀である。気体中に存在する硫化物以外の金属吸着性を有する一般的な物質としては、アンモニアや炭化水素(アルコール類、メタン)などが挙げられる。これらの物質は、測定気体中に比較的高い濃度で存在し得るが、金属に対する吸着力は硫化物のそれに比べると非常に弱い。例えば、メタンの金(Au)吸着エネルギーは6.28kJ/molである。これは、前述のメルカプタンの吸着力の約1/33しかない。したがって、たとえ硫化物以外の金属吸着性を有する物質が測定気体中に多量に存在していても、それらは金属フィルタに僅かしか吸着されず、大部分は金属フィルタを通過する。一方、硫化物は測定気体中に微量しか存在しなくても、ほとんどが金属フィルタに吸着される。よって、硫化物除去済気体とは、測定気体中に含まれるほとんど全ての硫化物と、ごく一部分の硫化物以外の金属吸着性物質が除去された気体と解することができる。ただし、化学工場のような特殊な環境下では硫化物に匹敵する高い金属吸着性物質が高い濃度で存在する可能性がある。そのような特殊な環境下の測定気体では、金属フィルタによって硫化物並びに硫化物以外の金属吸着性物質のほとんどが除去されてしまう。この場合、本実施形態の測定方法のみでは測定値に無視できない誤差が生じる可能性がある。したがって、このような特殊な環境下の気体を測定する場合、本実施形態の方法だけでは精度の高い硫化物測定は不十分であり、ガスクロマトグラフィー法や他の汎用ガスセンサ測定法との併用が必要となる。   By the way, in the gas of general living environment like indoor air, the substance which has the adsorptivity to a metal other than sulfide can exist. However, it is rare that a substance comparable to the metal adsorption power of sulfide exists. Examples of general substances having metal adsorptivity other than sulfides present in gas include ammonia and hydrocarbons (alcohols, methane). These substances can be present in a relatively high concentration in the measurement gas, but their adsorption power for metals is very weak compared to that of sulfides. For example, the gold (Au) adsorption energy of methane is 6.28 kJ / mol. This is only about 1/33 of the adsorptive power of the aforementioned mercaptan. Therefore, even if a large amount of a metal-adsorbing substance other than sulfide is present in the measurement gas, they are only slightly adsorbed by the metal filter, and most pass through the metal filter. On the other hand, most of the sulfide is adsorbed by the metal filter even if only a very small amount is present in the measurement gas. Therefore, the sulfide-removed gas can be understood as a gas from which almost all sulfides contained in the measurement gas and a part of metal adsorbing substances other than sulfides have been removed. However, in a special environment such as a chemical factory, there is a possibility that a high metal-adsorbing substance comparable to sulfide exists at a high concentration. In the measurement gas under such a special environment, most of the sulfide and the metal adsorbing substance other than the sulfide are removed by the metal filter. In this case, an error that cannot be ignored may occur in the measurement value only by the measurement method of the present embodiment. Therefore, when measuring a gas in such a special environment, high-precision sulfide measurement is insufficient only with the method of this embodiment, and combined use with a gas chromatography method and other general-purpose gas sensor measurement methods is not possible. Necessary.

(バックグラウンド測定工程)   (Background measurement process)

I.定義       I. Definition

「バックグラウンド測定工程」(S0105)とは、前記硫化物除去工程で得られた硫化物除去済気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法によって硫化物除去済気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する工程である。   The “background measurement step” (S0105) is a method in which the sulfide-removed gas obtained in the sulfide removal step is brought into contact with the surface of a metal body, and the surface polarization control method, surface plasmon resonance measurement method, or quartz crystal micro This is a step of measuring the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas on the surface of the metal body by a balance method.

「金属体」とは、気体中の金属への吸着性を有する分子をその表面に吸着するものであって、少なくともその表面が金属で構成されたものをいう。金属体は、本実施形態において測定気体中に含まれる硫化物などを検出するためのセンサ部に相当する。   The “metal body” means a molecule that adsorbs a molecule having an adsorptivity to a metal in a gas on the surface, and at least the surface thereof is composed of a metal. The metal body corresponds to a sensor unit for detecting sulfides and the like contained in the measurement gas in the present embodiment.

「硫化物除去済気体を金属体表面に接触させ」とは、気体を直接金属体表面に触れさせるだけでなく、広く気体中に含まれる分子を金属体表面で反応させることを意味する。したがって、当該気体との接触が間接的であっても構わない。例えば、硫化物除去済気体を液体に通し、当該気体中に含まれる分子を液体内に溶解、又は取り込んだ後に、その液体を金属体表面に直接接触させてもよい。   “Contacting the sulfide-removed gas with the surface of the metal body” means not only causing the gas to directly contact the surface of the metal body, but also causing molecules contained in the gas to react widely on the surface of the metal body. Therefore, the contact with the gas may be indirect. For example, after the sulfide-removed gas is passed through the liquid and molecules contained in the gas are dissolved or taken into the liquid, the liquid may be brought into direct contact with the surface of the metal body.

「硫化物除去済気体中の分子」とは、硫化物除去済気体中に含まれる様々な物質の分子をいう。   “Molecules in the sulfide-removed gas” refer to molecules of various substances contained in the sulfide-removed gas.

「硫化物除去済気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合」とは、硫化物除去済気体中に含まれる分子の金属体表面への結合の度合をいう。当該結合の度合は、表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法によって得られる測定値として表される。なお、表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、水晶振動子マイクロバランス法については後述する。   The “degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas to the metal body surface” refers to the degree of binding of molecules contained in the sulfide-removed gas to the metal body surface. The degree of coupling is expressed as a measurement value obtained by a surface polarization control method, a surface plasmon resonance measurement method, or a quartz crystal microbalance method. The surface polarization control method, surface plasmon resonance measurement method, and quartz crystal microbalance method will be described later.

II.目的と各構成       II. Purpose and configuration

バックグラウンド測定工程の目的は、測定気体の基準値を得ることである。当該バックグラウンド測定工程では、前記硫化物除去工程で得られた硫化物除去済気体を金属体表面に接触させて、当該気体中に含まれる分子の吸着度合を測定する。その測定値を測定気体の基準値とする。   The purpose of the background measurement process is to obtain a reference value for the measurement gas. In the background measurement step, the sulfide-removed gas obtained in the sulfide removal step is brought into contact with the metal surface, and the degree of adsorption of molecules contained in the gas is measured. The measured value is used as a reference value for the measurement gas.

前述のように、金属フィルタを通して得られる硫化物除去済気体中には前記金属フィルタでの吸着を免れた硫化物以外の金属吸着性物質が存在する。このような物質は金属体に接触することで、それに吸着される。前述の通り、これらの物質の金属吸着力は非常に弱いため、例え硫化物除去済気体中に多量に存在していても金属体には極僅かしか吸着されない。しかし、これらの物質が硫化物を測定する上で測定誤差の要因となることは否定できない。そこで、バックグラウンド測定工程では、硫化物以外の金属体に吸着し得る物質を考慮するために硫化物除去済気体を測定し、当該測定値を基準値とすることで、この問題を解決する。   As described above, in the sulfide-removed gas obtained through the metal filter, there are metal adsorbing substances other than sulfides that are not adsorbed by the metal filter. Such a substance is adsorbed by contacting the metal body. As described above, since the metal adsorption power of these substances is very weak, even if a large amount is present in the sulfide-removed gas, only a very small amount is adsorbed on the metal body. However, it cannot be denied that these substances cause measurement errors in measuring sulfides. Therefore, in the background measurement step, this problem is solved by measuring the sulfide-removed gas in order to take into account substances that can be adsorbed to metal bodies other than sulfide, and using the measured value as a reference value.

金属体の機能は、硫化物除去済気体及び後述する硫化物除去未了気体に含まれる分子を金属表面に吸着させることである。当該金属体表面に吸着した分子の度合は、後述する表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、水晶振動子マイクロバランス法のいずれかの測定方法で測定される。   The function of the metal body is to adsorb molecules contained in the sulfide-removed gas and the sulfide-removed incomplete gas described later on the metal surface. The degree of molecules adsorbed on the surface of the metal body is measured by any one of the measurement methods of surface polarization control method, surface plasmon resonance measurement method, and quartz crystal microbalance method described later.

金属体の形状は、棒状、板状、薄膜状、ワイヤ状などの場合があり得るが、いずれの形状にするかは前記測定方法によって定まる。例えば、表面プラズモン共鳴測定法や水晶振動子マイクロバランス法を用いて測定する場合には、金属体は測定の構造上、薄膜状にすることが望ましい。しかし、表面分極制御法を用いて測定する場合には、金属体は棒状、板状、薄膜状、ワイヤ状のいずれの形状であっても構わない。   The shape of the metal body may be a rod shape, a plate shape, a thin film shape, a wire shape, or the like, but which shape is determined by the measurement method. For example, when measurement is performed using the surface plasmon resonance measurement method or the quartz crystal microbalance method, the metal body is preferably formed into a thin film in terms of the measurement structure. However, when the measurement is performed using the surface polarization control method, the metal body may have any shape of a rod shape, a plate shape, a thin film shape, or a wire shape.

金属薄膜や電極として頻用される金属種は、金属体表面に吸着する分子の測定方法によって決まっている。例えば、表面プラズモン共鳴測定法の金属薄膜では金(Au)若しくは銀(Ag)が、また水晶振動子マイクロバランス法の電極では金(Au)が一般的に使用される。しかし、本実施形態の測定対象物である硫化物は、前述のようにいずれの金属に対しても非常に高い吸着性を有している。したがって、一般的に使用されている金属種に捕らわれる必要はなく、いずれの金属種であってもよい。ただし、金属種によっては硫化物などの結合で腐食が進行する場合がある。そのような金属種を金属体表面に用いることは硫化物の正確な測定を行う上であまり好ましくない。特に、金属体の再使用を目的とする場合には、使用回数を追うごとに腐食の進行度が高くなるため都合が悪い。そこで、金属体表面を構成する金属種は、硫化物の結合に対して腐食しにくく安定性の高い貴金属であることが好ましい。望ましくは、金属体表面を構成する金属種が、金(Au)、若しくは白金(Pt)で構成されていることである。   Metal species frequently used as metal thin films and electrodes are determined by the method for measuring molecules adsorbed on the surface of the metal body. For example, gold (Au) or silver (Ag) is generally used for the metal thin film of the surface plasmon resonance measurement method, and gold (Au) is generally used for the electrode of the crystal resonator microbalance method. However, the sulfide that is the measurement object of the present embodiment has very high adsorptivity for any metal as described above. Therefore, it is not necessary to be trapped by commonly used metal species, and any metal species may be used. However, depending on the metal type, corrosion may proceed due to a bond such as sulfide. Use of such a metal species on the surface of the metal body is not so preferable for accurate measurement of sulfide. In particular, when the purpose is to reuse a metal body, the degree of progress of corrosion increases as the number of uses increases, which is inconvenient. Therefore, it is preferable that the metal species constituting the surface of the metal body is a highly stable noble metal that does not easily corrode against sulfide bonds. Desirably, the metal species constituting the surface of the metal body is composed of gold (Au) or platinum (Pt).

金属体表面は、抗体や官能基などで化学修飾されていなくてもよい。本実施形態の硫化物測定法は、金属体表面上に直接結合し得る硫化物などの物質を吸着し、それらの物質を測定することを特徴とするためである。   The metal body surface may not be chemically modified with an antibody or a functional group. This is because the sulfide measurement method of the present embodiment is characterized by adsorbing substances such as sulfide that can be directly bonded on the surface of the metal body and measuring those substances.

金属体は、測定の対象とする気体である硫化物除去済気体や硫化物除去未了気体と接触させるまでは、外気と接触しないようにしておくとよい。測定の対象とする気体に含まれる分子以外の分子を測定前に金属体表面に吸着させないためである。金属体表面を外気と接触させない方法としては、例えば、実施形態2で述べるように金属体が配置される測定部に密閉可能な気室を設けて金属体を外気から隔離する方法が挙げられる。金属体の気室内への設置の際に、金属体表面がクリーンな状態にするためには、金属体の設置をクリーンルーム内で行うか、あるいは気室内に設置した後にレーザーによる熱等で金属体表面をクリーニングするなどして行えばよい。気室内は硫化物除去済気体や硫化物除去未了気体が導入されるまでは、気室に連結されたバキュームポンプなどを用いて真空状態にするか、あるいは別途設置されたガスボンベなどから所定のガスをガス導入管を介して気室内に充填しておけばよい。所定のガスとは、例えば、不活性ガスなどのように金属と直接反応しないガスをいう。ただし、ベースとなる雰囲気を室内空気などの大気とする場合は、金属体に対して前記のような厳密性は要求されない。その場合は、大気中で金属体の気室内への設置を行い、また気室内は大気で充填しておけばよい。大気中に含まれる金属吸着性の物質は金属体表面に結合し得るが、そのときの応答値をベース、すなわち0値とすればよい。   The metal body should not be in contact with the outside air until it is brought into contact with the sulfide-removed gas or the sulfide-removed gas that is the gas to be measured. This is because molecules other than those contained in the gas to be measured are not adsorbed on the surface of the metal body before measurement. As a method for preventing the surface of the metal body from coming into contact with the outside air, for example, a method for isolating the metal body from the outside air by providing a sealable air chamber in the measurement unit where the metal body is disposed as described in Embodiment 2 can be mentioned. In order to keep the surface of the metal body clean when the metal body is installed in the air chamber, the metal body should be installed in a clean room or after being installed in the air chamber by heat from a laser or the like. What is necessary is just to clean the surface. The air chamber is evacuated using a vacuum pump or the like connected to the air chamber until a sulfide-removed gas or a sulfide-removed gas is introduced, or a predetermined gas cylinder or the like is installed from a gas cylinder. Gas may be filled into the air chamber via the gas introduction pipe. The predetermined gas refers to a gas that does not react directly with a metal, such as an inert gas. However, when the base atmosphere is air such as room air, the above-described strictness is not required for the metal body. In that case, the metal body may be installed in the air chamber in the atmosphere, and the air chamber may be filled with the air. The metal adsorbing substance contained in the atmosphere can be bonded to the surface of the metal body, but the response value at that time may be based, that is, 0 value.

以下に、表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法について説明する。バックグラウンド測定工程ではこれら3つの測定方法のうちいずれか一を使用すれば足りるが、硫化物をより正確に高い精度で定量するために、これらを組み合わせて使用しても構わない。   Hereinafter, the surface polarization control method, the surface plasmon resonance measurement method, or the crystal resonator microbalance method will be described. Any one of these three measurement methods may be used in the background measurement step, but these may be used in combination in order to quantify the sulfide more accurately and with high accuracy.

A.表面分極制御法を用いた金属体表面吸着分子の測定法   A. Measurement method of molecules adsorbed on metal surface using surface polarization control method

「表面分極制御法」とは、電気化学インピーダンス測定法を用いて一の電極表面の表面分極を動的に制御することで、電極に吸着した物質に関する情報を引き出す測定方法である。すなわち、当該測定方法は、各電極電位の電気化学インピーダンスのパターンから、電極に吸着した物質を判別することができる。   The “surface polarization control method” is a measurement method for extracting information on a substance adsorbed on an electrode by dynamically controlling the surface polarization of one electrode surface using an electrochemical impedance measurement method. That is, the measurement method can determine the substance adsorbed on the electrode from the electrochemical impedance pattern of each electrode potential.

(1)測定条件など
表面分極制御法では、従来の電気化学インピーダンス測定法と同様に、作用電極、参照電極、対極の3つの電極を用いる。作用電極は、本実施形態の金属体に該当するもので、電極電位を測定し、電気化学インピーダンスを算出するために必要な電極である。また、参照電極は、作用電極の電位を測定、又は制御するために必要な電極である。そして、対極は、作用電極との間での通電用の電極である。参照電極と対極は、本実施形態において金属体に対する補助的な機能を有する。これらの電極は、電極電位を測定する際には電解液である基準溶液に浸漬される。
(1) Measurement conditions, etc. In the surface polarization control method, three electrodes of a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode are used as in the conventional electrochemical impedance measurement method. The working electrode corresponds to the metal body of the present embodiment, and is an electrode necessary for measuring the electrode potential and calculating the electrochemical impedance. The reference electrode is an electrode necessary for measuring or controlling the potential of the working electrode. The counter electrode is an electrode for energization with the working electrode. The reference electrode and the counter electrode have an auxiliary function for the metal body in the present embodiment. These electrodes are immersed in a reference solution that is an electrolyte when measuring the electrode potential.

電気化学インピーダンスは、作用電極と参照電極との間の電圧値と、当該電圧とするために作用電極と対極との間に供給される電流値とから算出される。作用電極と参照電極との間の電圧を制御するためには、一般にポテンショスタットなどが用いられる。   The electrochemical impedance is calculated from a voltage value between the working electrode and the reference electrode and a current value supplied between the working electrode and the counter electrode to obtain the voltage. In order to control the voltage between the working electrode and the reference electrode, a potentiostat or the like is generally used.

表面分極制御法では、電極を基準溶液に浸漬して、電極電位を所定の範囲で多段階的にスイープしながら、各段階で作用電極に所定の周波数で電圧を印加したときの電気化学インピーダンスを算出する。「所定の範囲」は限定しないが、通常は±1Vの範囲内で行う。「多段階的に」とは、選択した所定の範囲を等圧電位のステップ幅で、という意味である。当該ステップ幅は通常0.05Vで行うが、この値に限定はしない。また、各ステップで電気化学インピーダンスを測定するための時間が必要である。この時間幅は、通常0.001秒以上10秒以下の範囲で行う。また、「スイープ」とは、電極電位を動的に制御することをいう。当該スイープを行うためには発振器など用いて前記ポテンショスタットを制御する。スイープは、電極電位を上げる正方向と、それを下げる逆方向のいずれを行う事もできる。電気化学インピータンス測定時に、それぞれの方向でステップ幅や時間幅は適宜変えることも可能である。また、作用電極に印加する電圧は、交流周波数で100mHz以上100kHz以下の範囲で、交流の振幅は0.1mV以上1V以下の範囲で行えばよい。なお、基準溶液のインピーダンスは、電極のインピーダンスが高い周波数では0に収束するという仮定の下で測定を行う。例えば、交流周波数1kHz、振幅0.01mV程度の電圧を印加したときに得られるインピーダンスを、溶液のインピーダンスとすればよい。   In the surface polarization control method, the electrochemical impedance when a voltage is applied to the working electrode at a predetermined frequency at each stage while the electrode potential is swept in multiple steps within a predetermined range by immersing the electrode in a reference solution. calculate. Although the “predetermined range” is not limited, it is usually performed within a range of ± 1V. “Multi-stage” means that the selected predetermined range is the step width of the isobaric potential. The step width is normally 0.05V, but is not limited to this value. Moreover, time for measuring electrochemical impedance at each step is required. This time width is usually in the range of 0.001 second to 10 seconds. “Sweep” refers to dynamically controlling the electrode potential. In order to perform the sweep, the potentiostat is controlled using an oscillator or the like. Sweep can be performed either in the positive direction in which the electrode potential is increased or in the reverse direction in which the electrode potential is decreased. At the time of electrochemical impedance measurement, the step width and the time width can be appropriately changed in each direction. The voltage applied to the working electrode may be in the range of 100 mHz to 100 kHz in terms of AC frequency, and the AC amplitude may be in the range of 0.1 mV to 1 V. Note that the impedance of the reference solution is measured under the assumption that it converges to 0 at a frequency where the impedance of the electrode is high. For example, the impedance obtained when a voltage having an AC frequency of 1 kHz and an amplitude of about 0.01 mV is applied may be the impedance of the solution.

(2)電極の研磨
電極は、測定前に金属表面を研磨するなどして不純物除去をしておくとよい。金属表面への不純物の付着は、電位測定時に目的外の電流が流れるなどの原因となり、望みの測定値を得ることができないためである。特に、作用電極を再使用する場合には、当該前処理を行うことが望ましい。研磨は、電気化学測定において一般的に使用される方法に準ずればよい。例えば、0.1μm径のアルミナ研磨剤で5秒間研磨した後、蒸留水で超音波洗浄し、さらに表面を窒素ガスでブロー洗浄する方法などが挙げられる
(2) Polishing the electrode It is preferable to remove impurities by polishing the metal surface before measurement. This is because the adhesion of impurities to the metal surface causes an undesired current to flow during potential measurement, and a desired measurement value cannot be obtained. In particular, when the working electrode is reused, it is desirable to perform the pretreatment. Polishing may be performed in accordance with a method generally used in electrochemical measurement. For example, after polishing for 5 seconds with a 0.1 μm diameter alumina abrasive, ultrasonically clean with distilled water, and further blow-clean the surface with nitrogen gas.

(3)プリスキャン
測定開始前には電極のインピーダンスを安定化させるために、プリスキャンすることが好ましい。プリスキャンは、基準溶液内で電極電位を数回、高速でスイープすればよい。プリスキャンの回数は、通常10回以上30回以下の範囲で行えば足りる。また、電極電圧の範囲は、測定時の範囲よりも1.1から1.5倍程広く設定する。電極表面の電気化学的洗浄を行うためである。また、高速でスイープすることから各ステップの電位ステップ幅は測定時のそれよりも低くする。例えば、測定時が0.05Vであれば、0.02Vで行えばよい。
(3) Pre-scan It is preferable to perform pre-scan before the start of measurement in order to stabilize the impedance of the electrode. The pre-scan may be swept at a high speed several times in the reference solution. The number of pre-scans is usually in the range of 10 to 30 times. The electrode voltage range is set to be 1.1 to 1.5 times wider than the measurement range. This is for performing electrochemical cleaning of the electrode surface. In addition, since the sweep is performed at high speed, the potential step width of each step is made lower than that at the time of measurement. For example, if the measurement time is 0.05V, it may be performed at 0.02V.

(4)作用電極表面への分子の吸着方法
測定対象である気体中に含まれる分子を前記作用電極に吸着させる方法として、以下の二つの方法がある。
(4) Method for adsorbing molecules on the surface of the working electrode There are the following two methods for adsorbing molecules contained in the gas to be measured to the working electrode.

第一の方法は、作用電極を直接気体に接触させて作用させる方法である。この方法では、作用電極を測定対象の気体に曝露し、気体中の分子を電極表面に吸着させる。曝露する時間は、通常数秒以上10分以下で足りる。その後、作用電極を基準溶液に浸漬し、当該作用電極における電気化学インピーダンスを測定する。この方法は、気相中で金属体表面に吸着した硫化物などが液相中に移行されても当該吸着を維持できることに基づく。なお、参照電極と、対極は、予め基準溶液に浸漬しておけばよい。   The first method is a method in which a working electrode is directly brought into contact with a gas to act. In this method, the working electrode is exposed to a gas to be measured, and molecules in the gas are adsorbed on the electrode surface. The exposure time is usually from several seconds to 10 minutes. Thereafter, the working electrode is immersed in a reference solution, and the electrochemical impedance at the working electrode is measured. This method is based on the fact that the adsorption can be maintained even when the sulfide adsorbed on the surface of the metal body in the gas phase is transferred into the liquid phase. Note that the reference electrode and the counter electrode may be immersed in a standard solution in advance.

第二の方法は、気体に含まれていた分子を基準溶液中で作用電極に作用させる方法である。この方法では、気体を一旦基準溶液に通して、当該気体中に含まれている分子を基準溶液中に溶解させる、若しくは取り込む。続いて当該基準溶液に3電極を浸漬させることで、基準溶液中に取り込んだ分子を作用電極表面に吸着させる。その後に、作用電極における電気化学インピーダンスを測定する。なお、気体中に含まれる分子を基準溶液内に溶解、若しくは取り込む方法は、特に限定しない。例えば、単に基準溶液を気体に接触させることで液面から受動的に取り込む方法や、基準溶液中に管を差し込み、当該管より気体を気泡状に放出して取り込む方法、基準溶液と気体とを撹拌して取り込む方法などが挙げられる。   The second method is a method in which molecules contained in a gas act on a working electrode in a reference solution. In this method, a gas is once passed through a reference solution, and molecules contained in the gas are dissolved or taken into the reference solution. Subsequently, the three electrodes are immersed in the reference solution to adsorb the molecules taken in the reference solution onto the surface of the working electrode. Thereafter, the electrochemical impedance at the working electrode is measured. In addition, the method of melt | dissolving or taking in the molecule | numerator contained in gas in a reference | standard solution is not specifically limited. For example, a method of passively taking in the reference solution from the liquid surface by simply contacting the gas, a method of inserting a tube into the reference solution and discharging the gas in a bubble form from the tube, and taking in the reference solution and the gas. The method of taking in by stirring is mentioned.

(5)プレ測定
測定開始前には、金属吸着性分子を含まない気体を用いてプレ測定を行うとよい。金属吸着性分子を含まない気体に対する電極のインピーダンスを安定化させるためである。「金属吸着性分子を含まない気体」とは、例えば、不活性ガスなどが該当する。プレ測定で得られる電気化学インピーダンスが、±20Ω程度に安定するまで、前記(2)の電極の研磨と当該プレ測定とを繰り返すことが好ましい。
(5) Pre-measurement Before starting the measurement, pre-measurement may be performed using a gas that does not contain a metal-adsorbing molecule. This is for stabilizing the impedance of the electrode with respect to the gas not containing the metal-adsorbing molecule. The “gas not containing metal-adsorbing molecules” corresponds to, for example, an inert gas. It is preferable to repeat the polishing of the electrode of (2) and the pre-measurement until the electrochemical impedance obtained by the pre-measurement is stabilized at about ± 20Ω.

(6)試料測定
上記(1)から(5)の手順を必要に応じて行った後、測定対象の気体を作用電極に作用させて、電気化学インピーダンスの測定を行う。測定は、前記(1)の測定条件に従い、作用電極表面への分子の吸着方法は前記(4)のいずれかの方法を用いて行えばよい。
(6) Sample measurement After performing the procedures (1) to (5) as necessary, the measurement target gas is allowed to act on the working electrode to measure electrochemical impedance. The measurement may be carried out according to the measurement conditions of (1) above, and the method for adsorbing molecules onto the surface of the working electrode may be performed using any of the methods of (4) above.

上記電気化学インピーダンス法は公知の技術であり、表面分極制御法も特許文献4で開示された公知の方法である。よって、本実施形態で用いる表面分極制御法も基本は特許文献4に記載の方法などに準じて行えばよい。   The electrochemical impedance method is a known technique, and the surface polarization control method is also a known method disclosed in Patent Document 4. Therefore, the surface polarization control method used in the present embodiment may basically be performed according to the method described in Patent Document 4.

B.表面プラズモン共鳴測定法を用いた金属体表面吸着分子の測定法   B. Method for measuring molecules adsorbed on metal surfaces using surface plasmon resonance measurement

「表面プラズモン共鳴測定法」とは、SPR法(surface plasmon resonance法)とも呼ばれ、表面プラズモン共鳴現象の共鳴角が金属薄膜表面上の吸着物の屈折率によって変化することを利用して、当該吸着物を高感度に測定する方法である。表面プラズモン共鳴現象とは、金属薄膜へのレーザー光の入射角度の変化に伴って反射光強度が減衰する現象である。反射光強度が最も減衰した時の角度を共鳴角と呼ぶ。   “Surface plasmon resonance measurement method” is also called SPR method (surface plasmon resonance method), which utilizes the fact that the resonance angle of the surface plasmon resonance phenomenon varies depending on the refractive index of the adsorbate on the metal thin film surface. This is a method for measuring the adsorbate with high sensitivity. The surface plasmon resonance phenomenon is a phenomenon in which the intensity of reflected light is attenuated with a change in the incident angle of laser light on a metal thin film. The angle at which the reflected light intensity is attenuated most is called the resonance angle.

図9を用いて、表面プラズモン共鳴測定法の原理を説明する。この図の(a)は実施形態2で詳述する表面プラズモン共鳴手段の構成の一例である。プリズム(0905)上、若しくは図示しないガラス板上に蒸着された金属薄膜(0902)の裏面に光源(0903)からレーザーなどの光(0908)を照射すると、光が全反射をすると同時に金属薄膜でエバネッセント波(evanescent wave)(図示せず)が発生する。このとき、金属薄膜表面側では表面プラズモン(図示せず)が発生する。このエバネッセント波と表面プラズモンのそれぞれの波数・周波数が一致した際、共鳴により光子エネルギーが表面プラズモンの電子を励起するために消費される。そのため、光の入射角を変化させると、ある入射角で反射光が減衰する現象が生じる。前述のように入射光強度に対する反射光強度の比率である反射率が最小となる時の入射角を共鳴角といい、この角度は金属薄膜表面で生じる物質間の相互作用によって影響される。図9(b)で共鳴角の変化について例を示して説明する。金属薄膜表面上の物質の吸着の有無は、その前後の共鳴角度θの変化として捕らえることができる。例えば、金薄膜表面に何も吸着していない状態の共鳴角度をθとする時、金属薄膜が硫化物をはじめとする金属吸着性の分子をその表面に吸着した状態では共鳴角度がθに変化する。この場合、θとθとの差であるΔθの値の変化を見ることにより、金属薄膜がその表面にどれほどの分子を吸着したのかを測定することが可能となる。 The principle of the surface plasmon resonance measurement method will be described with reference to FIG. (A) of this figure is an example of a structure of the surface plasmon resonance means explained in full detail in Embodiment 2. FIG. When the light source (0903) is irradiated with light (0908) from the light source (0903) onto the back surface of the metal thin film (0902) deposited on the prism (0905) or on a glass plate (not shown), the light is totally reflected and simultaneously reflected on the metal thin film. An evanescent wave (not shown) is generated. At this time, surface plasmons (not shown) are generated on the metal thin film surface side. When the wave number and frequency of the evanescent wave and the surface plasmon coincide with each other, photon energy is consumed to excite the electrons of the surface plasmon by resonance. Therefore, when the incident angle of light is changed, a phenomenon occurs in which reflected light attenuates at a certain incident angle. As described above, the incident angle when the reflectance, which is the ratio of the reflected light intensity to the incident light intensity, is minimum is called the resonance angle, and this angle is influenced by the interaction between the substances generated on the surface of the metal thin film. An example of the change in the resonance angle will be described with reference to FIG. The presence or absence of adsorption of a substance on the surface of the metal thin film can be grasped as a change in the resonance angle θ before and after that. For example, when the resonant angle of the state not adsorbed anything gold thin film surface and theta 0, resonant angle in the state adsorbed molecules of the metal adsorbing the metal thin film including a sulfide on the surface theta 1 To change. In this case, it is possible to measure how many molecules the metal thin film has adsorbed on the surface by observing the change in the value of Δθ which is the difference between θ 1 and θ 0 .

(1)前処理     (1) Pretreatment

通常のSPR測定方法は、液相中で金属薄膜に吸着した分子に対して行われる。それゆえ、測定前に硫化物除去済気体若しくは硫化物除去未了気体と、キャリア溶液とを混合する処理を行う。気体中に含まれる金属吸着性分子をキャリア溶液内に溶解する若しくは取り込むためである。キャリア溶液は、水などを用いればよい。   A normal SPR measurement method is performed on molecules adsorbed on a metal thin film in a liquid phase. Therefore, a treatment for mixing the sulfide-removed gas or the sulfide-removed gas and the carrier solution is performed before the measurement. This is because the metal-adsorbing molecules contained in the gas are dissolved or taken into the carrier solution. The carrier solution may be water or the like.

当該混合の方法は、気体中に含まれる金属吸着性分子を十分にキャリア溶液内に溶解する、若しくは取り込むことができる方法であれば特に限定はしない。例えば、図9(a)で示すように、導入管の一の端部をキャリア溶液中に浸漬し、測定部に導入される気体を当該導入管端部から気泡としてキャリア溶液に通すようにする方法や、気体とキャリア溶液を撹拌する方法、あるいは単に気体とキャリア溶液とを接触させて液面から受動的に取り込む方法などが挙げられる。   The mixing method is not particularly limited as long as the metal-adsorbing molecules contained in the gas can be sufficiently dissolved or taken into the carrier solution. For example, as shown in FIG. 9 (a), one end of the introduction tube is immersed in the carrier solution, and the gas introduced into the measurement unit is passed through the carrier solution as bubbles from the introduction tube end. Examples thereof include a method, a method of stirring the gas and the carrier solution, and a method of passively taking in the gas from the liquid surface by bringing the carrier solution into contact with the gas.

(2)測定条件など(液相中での測定を前提とするSPR測定装置を使用する場合)
・SPR測定装置: 市販の装置が利用できる。フローシステム採用のSPR測定装置が便利である。
・測定温度は25℃±1℃、キャリア溶液の導入量は50μl以上400μl以下の範囲内であれば足りる。フローシステム採用の機種を使用する場合、流速、及び流通時間は導入量などに応じて適宜定めればよい。例えば、200μlを導入する場合であれば、流速15μl/minで約14分間流すとよい。ただし、上記は一例であって、この数値などに限定はされない。
・なお、SPRの測定については、SPR測定装置に付属のマニュアルなどに従って行えばよい。
(2) Measurement conditions, etc. (when using an SPR measurement device that assumes measurement in the liquid phase)
-SPR measuring device: A commercially available device can be used. An SPR measuring device employing a flow system is convenient.
-The measurement temperature is 25 ° C. ± 1 ° C., and the amount of carrier solution introduced is in the range of 50 μl to 400 μl. When using a model employing a flow system, the flow rate and the distribution time may be appropriately determined according to the amount of introduction. For example, if 200 μl is to be introduced, it may flow for about 14 minutes at a flow rate of 15 μl / min. However, the above is an example, and the numerical value is not limited thereto.
Note that SPR measurement may be performed according to a manual attached to the SPR measurement device.

上記表面プラズモン共鳴測定法は公知の方法であり、本実施形態で用いる表面プラズモン共鳴測定法も非特許文献3に記載の方法などに準じて行えばよい。   The surface plasmon resonance measurement method is a known method, and the surface plasmon resonance measurement method used in the present embodiment may be performed according to the method described in Non-Patent Document 3.

C.水晶振動子マイクロバランス法を用いた金属体表面吸着分子の測定法   C. Measurement method of molecules adsorbed on metal surface using quartz crystal microbalance

「水晶振動子マイクロバランス法」とは、QCM法(quartz crystal microbalance法)とも呼ばれ、水晶振動子に取り付けた電極表面への物質が吸着するとその質量に応じて水晶振動子の共振周波数が減少する現象を利用して、共振周波数の変化量によって極微量な吸着物を定量的に捕らえる質量測定方法である。   The “quartz crystal microbalance method” is also called QCM method (quartz crystal microbalance method). When a substance adsorbed on the surface of an electrode attached to the crystal resonator is adsorbed, the resonance frequency of the crystal resonator decreases according to its mass. This is a mass measurement method that makes use of the phenomenon that causes a very small amount of adsorbate to be captured quantitatively based on the amount of change in resonance frequency.

QCM法における吸着物の質量測定は、Sauerbreyの式に基づいて行う。当該方法によれば、単原子層レベルで電極に吸着した物質の質量をナノグラムレベルで測定することができる。   The mass measurement of the adsorbate in the QCM method is performed based on the Sauerbrey equation. According to this method, the mass of the substance adsorbed on the electrode at the monoatomic layer level can be measured at the nanogram level.

上記水晶振動子マイクロバランス法は公知の方法であり、本実施形態で用いる水晶振動子マイクロバランス法も非特許文献4に記載の方法などに準じて行えばよい。   The crystal resonator microbalance method is a known method, and the crystal resonator microbalance method used in the present embodiment may be performed in accordance with the method described in Non-Patent Document 4.

((全気体測定工程))   ((Total gas measurement process))

I.定義       I. Definition

「全気体測定工程」(S0102)とは、硫化物除去未了気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法、若しくは表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法によって硫化物除去未了気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する工程である。   The “total gas measurement process” (S0102) is a method in which a sulfide removal incomplete gas is brought into contact with the surface of a metal body, and sulfide removal is not performed by a surface polarization control method, a surface plasmon resonance measurement method, or a quartz crystal microbalance method. This is a step of measuring the degree of adsorption of molecules in the finished gas to the surface of the metal body.

「硫化物除去未了気体」とは、前記硫化物除去工程を経ていない測定気体である。すなわち、これは測定気体そのものを意味する。ただし、本実施形態の金属フィルタによる硫化物除去処理以外の測定前処理を別に行う場合には、この限りではない。   The “sulfide removal incomplete gas” is a measurement gas that has not undergone the sulfide removal step. That is, this means the measurement gas itself. However, this is not the case when a pre-measurement process other than the sulfide removal process using the metal filter of the present embodiment is performed separately.

「硫化物除去未了気体を金属体表面に接触させ」とは、前記バックグラウンド測定工程の場合と同様に、気体(この場合は硫化物除去未了気体)を直接金属体表面に触れさせるだけでなく、広く気体中に含まれる分子を金属体表面で反応させることを意味する。   “To make the sulfide removal incomplete gas contact the metal body surface” means that the gas (in this case, the sulfide removal incomplete gas) is directly touched to the metal body surface as in the case of the background measurement step. Instead, it means that molecules contained in a gas are reacted on the surface of the metal body.

「硫化物除去未了気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合」とは、硫化物除去未了気体中に含まれる分子の金属体表面への結合の度合をいう。当該結合の度合は、表面分極制御法、表面プラズモン共鳴測定法、若しくは水晶振動子マイクロバランス法によって得られる測定値として表される。   The “degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas on the metal body surface” refers to the degree of binding of molecules contained in the sulfide-removed gas to the metal body surface. The degree of coupling is expressed as a measurement value obtained by a surface polarization control method, a surface plasmon resonance measurement method, or a quartz crystal microbalance method.

II.目的と各構成       II. Purpose and configuration

全気体測定工程の目的は、硫化物除去未了気体中に含まれる分子の金属体表面への吸着度合を測定値として測定することである。全気体測定工程では、硫化物除去未了気体を金属体表面に接触させて、当該気体中に含まれる金属体表面に吸着可能な分子の吸着度合を測定する。   The purpose of the total gas measurement step is to measure the degree of adsorption of the molecules contained in the sulfide removal-incomplete gas on the surface of the metal body as a measured value. In the total gas measurement step, a sulfide removal-incomplete gas is brought into contact with the metal body surface, and the degree of adsorption of molecules that can be adsorbed on the metal body surface contained in the gas is measured.

硫化物除去未了気体は、硫化物除去済気体と異なり、硫化物に関しての除去処理が行われていない。つまり、当該気体中には、硫化物並びに硫化物以外の金属吸着性を有する物質が存在し得る。硫化物除去工程で述べたように、一般的な生活環境下の気体中では、硫化物の金属吸着エネルギーに匹敵する物質の存在は稀である。したがって、たとえ硫化物除去未了気体中に硫化物以外の金属吸着性を有する物質が多量に存在していても金属体には僅かしか吸着されない。一方、硫化物は測定気体中に微量しか存在しなくても、そのほとんどが金属体に吸着される。よって、全気体測定工程では、金属体に吸着される物質、すなわち、硫化物除去未了気体中に含まれるほとんどの硫化物と、ごく一部分の硫化物以外の金属吸着性を有する物質についての測定値を得ることができる。   Unlike the sulfide-removed gas, the sulfide-removed incomplete gas is not subjected to the removal treatment for sulfide. That is, in the gas, there can be sulfides and substances having metal adsorptivity other than sulfides. As described in the sulfide removal process, in a gas in a general living environment, a substance comparable to the metal adsorption energy of sulfide is rare. Accordingly, even if a large amount of a substance having metal adsorptivity other than sulfide exists in the incomplete sulfide removal gas, only a small amount is adsorbed on the metal body. On the other hand, most of the sulfide is adsorbed to the metal body even if only a very small amount is present in the measurement gas. Therefore, in the total gas measurement process, measurement is performed on substances adsorbed on metal bodies, that is, most sulfides contained in unsulphided gas and substances having metal adsorptivity other than a small part of sulfides. A value can be obtained.

全気体測定工程と前記バックグラウンド測定工程の工程内容については、一の相違点を除き原則として同一である。当該相違点とは、測定の対象となる金属体表面に接触させる気体である。つまり、全気体測定工程において金属体表面に接触させる気体が硫化物除去済気体ではなく、硫化物除去未了気体であることを除けば、両工程は同一条件下で処理される。例えば、金属体表面の分子の吸着度合を測定する方法についても測定する気体以外は、同一の測定方法、同一の測定条件を用いる。   The process contents of the total gas measurement process and the background measurement process are basically the same except for one difference. The said difference is the gas made to contact the metal body surface used as the object of a measurement. That is, both steps are processed under the same conditions except that the gas brought into contact with the metal body surface in the total gas measurement step is not sulfide-removed gas but sulfide-removed gas. For example, the same measurement method and the same measurement conditions are used except for the gas to be measured for the method for measuring the degree of adsorption of molecules on the surface of the metal body.

((硫化物定量工程))   ((Sulphide determination process))

I.定義       I. Definition

「硫化物定量工程」(S0103)とは、全気体測定工程によって測定された硫化物除去未了気体中の分子の吸着度合と、バックグラウンド測定工程によって測定された硫化物除去済気体中の分子の吸着度合との差分から前記測定気体中に含まれる硫化物を定量する工程である。   “Sulphide determination step” (S0103) means the degree of adsorption of molecules in the sulfide removal-incomplete gas measured by the total gas measurement step, and the molecule in the sulfide-removed gas measured by the background measurement step. This is a step of quantifying the sulfide contained in the measurement gas from the difference from the degree of adsorption.

II.目的と各構成       II. Purpose and configuration

硫化物定量工程の目的は、測定気体中に含まれる硫化物を定量することである。当該定量は、硫化物の相対量、若しくは絶対量のいずれであってもよい。   The purpose of the sulfide determination step is to determine the amount of sulfide contained in the measurement gas. The quantification may be either a relative amount or an absolute amount of sulfide.

硫化物定量工程における測定気体中の硫化物の定量方法について以下で説明をする。まず、バックグラウンド測定工程において得られる硫化物除去済気体中の分子の吸着度合を表す測定値を「V0」で、全気体測定において得られる硫化物除去未了気体中の分子の吸着度合を表す測定値を「V1」で表す。ここで、「V0」は、硫化物除去済気体中に含まれる硫化物以外の金属吸着性物質、すなわち金属フィルタに吸着されなかった硫化物以外の金属吸着性物質に対する応答値と解することができる。また、「V1」は、硫化物除去未了気体中に含まれる硫化物及び硫化物以外の金属吸着性物質に対する応答値と解することができる。ところで、一般的な生活環境下の気体中に存在する硫化物以外の金属吸着性物質は、金属に対する吸着性が非常に弱いことから多量に存在していても金属に僅かしか吸着しないことは前述したとおりである。それゆえ、硫化物除去済気体中の硫化物以外の金属吸着性物質による応答値と、硫化物除去未了気体中の硫化物以外の金属吸着性物質による応答値はいずれも非常に小さく、その差はほとんどないと解することができる。したがって、V0とV1との差分値(以下「Vx」で表す。)を求めることにより、測定気体中に含まれる硫化物を定量することができる。   A method for quantifying sulfide in the measurement gas in the sulfide quantification step will be described below. First, the measured value representing the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas obtained in the background measurement step is “V0”, and represents the degree of adsorption of molecules in the sulfide-unfinished gas obtained in the total gas measurement. The measured value is represented by “V1”. Here, “V0” can be understood as a response value to a metal adsorbing substance other than sulfide contained in the sulfide-removed gas, that is, a metal adsorbing substance other than sulfide not adsorbed on the metal filter. it can. Further, “V1” can be understood as a response value to sulfides contained in the sulfide incomplete gas and metal adsorbing substances other than sulfides. By the way, metal adsorbing substances other than sulfides present in gases in a general living environment have a very weak adsorptivity to metals, so that even if they are present in large quantities, they are only slightly adsorbed to metals. Just as you did. Therefore, the response value due to the metal adsorbent other than sulfide in the sulfide-removed gas and the response value due to metal adsorbent other than sulfide in the sulfide-removed gas are both very small. It can be understood that there is almost no difference. Therefore, the sulfide contained in the measurement gas can be quantified by obtaining the difference value between V0 and V1 (hereinafter referred to as “Vx”).

Vxは、下記式1又は2のいずれの式で求めてもよいが、後述する検量線を使用する場合や複数の測定気体中に含まれる硫化物の相対量を求める場合には、同一式の下で求めた値を使用する。
Vx=V1−V0・・・・・・・・・・・・・・・・(式1)
Vx=V0−V1・・・・・・・・・・・・・・・・(式2)
Vxは、測定気体中の硫化物の指数に相当する。さらに、測定気体中の硫化物の濃度を定量する場合には、予め定められた検量線からVxに相当する硫化物濃度を得ればよい。なお、検量線は、当該Vxを求める際に使用した測定方法と同一の方法によって、複数の既知濃度の硫化物を含む測定気体について測定された標準差分値とそのときの硫化物の濃度との関係から作製される。
Vx may be obtained by either of the following formulas 1 or 2, but when using a calibration curve described later or when obtaining the relative amounts of sulfides contained in a plurality of measurement gases, the same formula is used. Use the value found below.
Vx = V1-V0 (Equation 1)
Vx = V0-V1 (Equation 2)
Vx corresponds to the index of sulfide in the measurement gas. Furthermore, when the concentration of sulfide in the measurement gas is quantified, a sulfide concentration corresponding to Vx may be obtained from a predetermined calibration curve. It should be noted that the calibration curve is obtained by measuring the standard difference value measured for a measurement gas containing a plurality of known concentrations of sulfides and the concentration of sulfides at that time by the same method as that used for obtaining the Vx. Made from relationships.

硫化物定量工程は、コンピュータなどの計算機に前記一連の定量方法を実行させるためのプログラム(硫化物定量プログラム)として実行することもできる。この場合、硫化物定量工程は、計算機で当該プログラムによって実行される。また、当該プログラムは、計算機によって読み取り可能な記録媒体に記録することができる。   The sulfide determination step can also be executed as a program (sulfide determination program) for causing a computer such as a computer to execute the series of determination methods. In this case, the sulfide determination step is executed by the program on the computer. The program can be recorded on a recording medium readable by a computer.

<実施形態1:処理の流れ>
本実施形態の処理の流れは、図1から図3で示す3つのパターンがある。いずれの場合も、硫化物除去済気体測定工程(S0101/S0202/S0301)、全気体測定工程(S0102/S0201/S0302)、硫化物定量工程(S0103/S0203/S0303)の3工程によって構成されている。また、硫化物除去済気体測定工程は、さらに硫化物除去工程(S0104/S0204/S0304)と、それに続くバックグラウンド測定工程(S0105/S0205/S0305)で構成されている。以下、それぞれのパターンについて説明する。
<Embodiment 1: Processing flow>
The processing flow of this embodiment has three patterns shown in FIGS. In any case, it is composed of three steps of a sulfide-removed gas measurement step (S0101 / S0202 / S0301), a total gas measurement step (S0102 / S0201 / S0302), and a sulfide determination step (S0103 / S0203 / S0303). Yes. Further, the sulfide-removed gas measurement step further includes a sulfide removal step (S0104 / S0204 / S0304) and a subsequent background measurement step (S0105 / S0205 / S0305). Hereinafter, each pattern will be described.

第1のパターンは、図1に示す処理の流れのパターンである。このパターンは、まず、硫化物除去済気体測定工程(S0101)を行い、次に、全気体測定工程(S0102)を行い、最後に硫化物定量工程(S0103)を行うというものである。   The first pattern is a process flow pattern shown in FIG. In this pattern, first, the sulfide-removed gas measurement step (S0101) is performed, then the total gas measurement step (S0102) is performed, and finally the sulfide determination step (S0103) is performed.

第2のパターンは、図2に示す処理の流れのパターンである。このパターンは、まず、全気体測定工程(S0201)を行う。次に、硫化物除去済気体測定工程(S0202)を行い、最後に硫化物定量工程(S0203)を行うというものである。   The second pattern is a process flow pattern shown in FIG. In this pattern, first, the total gas measurement step (S0201) is performed. Next, a sulfide removed gas measurement step (S0202) is performed, and finally a sulfide determination step (S0203) is performed.

第3のパターンは、図3に示す処理の流れのパターンである。このパターンでは、硫化物除去済気体測定工程(S0301)と全気体測定工程(S0302)とがそれぞれ独立している。両工程は、いずれが先に行なわれても、あるいは同時に行われても構わない。最後に硫化物定量工程(S0303)を行うというものである。   The third pattern is a process flow pattern shown in FIG. In this pattern, the sulfide-removed gas measurement step (S0301) and the total gas measurement step (S0302) are independent of each other. Either of these steps may be performed first or at the same time. Finally, a sulfide determination step (S0303) is performed.

以上のいずれかの処理の流れによって、本実施形態の硫化物測定方法による気中の硫化物の測定を達成することができる。   Measurement of sulfide in the air by the sulfide measurement method of the present embodiment can be achieved by any of the above processing flows.

ところで、硫化物除去済気体測定工程(S0101/S0202/S0301)は、測定気体中の硫化物を高感度に定量するために、測定基準値を得ることを目的としている。しかし、測定気体によっては当該測定基準値を得る必要がない場合もある。例えば、測定気体中に硫化物以外の金属吸着性物質が存在しないことが明白であり、単にその気体中の硫化物の濃度のみを測定する場合などが挙げられる。そこで、測定気体の測定基準値を得る必要がない場合に限り、例外的に、上記いずれのパターンにおいても硫化物除去済気体測定工程を省略することができるものとする。   By the way, the sulfide-removed gas measurement step (S0101 / S0202 / S0301) is intended to obtain a measurement reference value in order to quantify the sulfide in the measurement gas with high sensitivity. However, depending on the measurement gas, it may not be necessary to obtain the measurement reference value. For example, it is apparent that there is no metal-adsorbing substance other than sulfide in the measurement gas, and there is a case where only the concentration of sulfide in the gas is measured. Therefore, only when there is no need to obtain the measurement reference value of the measurement gas, the sulfide-removed gas measurement step can be omitted in any of the above patterns.

<実施形態1:効果>
本実施形態の硫化物測定方法によれば、後述する実施例のように、気中の硫化物の濃度が数ppt〜数10pptであっても検出することができる。これは、ヒトの嗅覚による硫化物の検出限界に匹敵する、若しくはそれを上回る値である。
<Embodiment 1: Effect>
According to the sulfide measuring method of the present embodiment, it is possible to detect even if the concentration of sulfide in the air is several ppt to several tens of ppt as in the examples described later. This is a value comparable to or exceeding the limit of detection of sulfide by human olfaction.

<<実施形態2>> << Embodiment 2 >>

<実施形態2:概要>
本実施形態は、実施形態1の硫化物測定方法を用いた硫化物測定装置に関する。本実施形態の硫化物測定装置によれば、ヒトの嗅覚による硫化物検出感度に匹敵する、若しくはそれを上回る検出感度を有する硫化物測定装置を提供することができる。
<Embodiment 2: Overview>
The present embodiment relates to a sulfide measuring apparatus using the sulfide measuring method of the first embodiment. According to the sulfide measuring apparatus of the present embodiment, a sulfide measuring apparatus having a detection sensitivity comparable to or exceeding the sulfide detection sensitivity by human olfaction can be provided.

<実施形態2:構成>
図4は本実施形態における硫化物測定装置の構成図の一例である。この図で示すように、本実施形態の硫化物測定装置は、気中に含まれる硫化物を測定する装置であって導入管(0401)、金属フィルタ部(0402)、測定部(0403)、計算部(0404)とから構成されている。以下、それぞれの構成要件について、詳細に説明をする。
<Embodiment 2: Configuration>
FIG. 4 is an example of a configuration diagram of the sulfide measuring apparatus in the present embodiment. As shown in this figure, the sulfide measuring apparatus of this embodiment is an apparatus for measuring sulfide contained in the air, and includes an introduction pipe (0401), a metal filter part (0402), a measuring part (0403), And a calculation unit (0404). Hereinafter, each component requirement will be described in detail.

(導入管)     (Introduction pipe)

「導入管」(0401)は、測定気体を後述する測定部に導入するように構成されている。   The “introducing tube” (0401) is configured to introduce a measurement gas into a measurement unit described later.

導入管の材質は、少なくとも硫化物除去未了気体を測定部に導入する場合には、気体と直接接する部分が金属以外の材質である必要がある。金属にした場合、導入管を通過する過程で測定気体中に含まれる硫化物が吸着されてしまうからである。導入管の材質としては、フッ素樹脂、あるいは、少なくとも管内壁面をフッ素樹脂などの合成樹脂で被覆した金属、ガラス(強化ガラス若しくは管外壁面を合成樹脂などで被覆したものが好ましい)などが挙げられる。   As for the material of the introduction pipe, at least when the sulfide removal-incomplete gas is introduced into the measurement unit, the portion in direct contact with the gas needs to be made of a material other than metal. This is because, when a metal is used, sulfide contained in the measurement gas is adsorbed in the process of passing through the introduction pipe. Examples of the material of the introduction pipe include fluororesin, metal having at least the inner wall surface covered with a synthetic resin such as fluororesin, and glass (preferably tempered glass or an outer wall surface covered with a synthetic resin). .

導入管の長さ、管内径については、それを配置する硫化物測定装置(特に測定部)のサイズ、当該硫化物測定装置の使用場所などに応じて適宜定める。例えば、屋内の気中の硫化物を測定することを目的とする設置タイプの硫化物測定装置であれば、後述の金属フィルタ部が配置可能な程度の長さであって、かつ内径が数cmの導入管にすればよい。また、排水管内部を測定する場合のように局所的な気中の硫化物を測定することを目的とする携帯型の硫化物測定装置であれば、測定する箇所に到達可能な程度の長さであって、かつ内径が1cm以下の小径の導入管にすればよい。さらに、導入管の内径は一定である必要はない。例えば、導入管の一部が肥大して気室状となっていてもよい。このような構造は、その気室内部に金属フィルタを充填し、金属フィルタ部を形成させる時などに便利である。   The length of the introduction pipe and the inner diameter of the pipe are appropriately determined according to the size of the sulfide measuring device (particularly the measuring section) in which it is placed, the place where the sulfide measuring device is used, and the like. For example, in the case of an installation-type sulfide measuring device intended to measure indoor air sulfide, the length is such that a metal filter section described later can be arranged, and the inner diameter is several cm. The introduction pipe may be used. In addition, if it is a portable sulfide measuring device intended to measure sulfide in the local air, such as when measuring the inside of a drain pipe, it is long enough to reach the location to be measured In addition, a small diameter introduction pipe having an inner diameter of 1 cm or less may be used. Furthermore, the inner diameter of the inlet tube need not be constant. For example, a part of the introduction pipe may be enlarged to form an air chamber. Such a structure is convenient when the inside of the air chamber is filled with a metal filter to form a metal filter portion.

導入管の機能は、測定気体を他の気体から隔離して、測定部へと導くことである。また、その間に、測定気体に対して処理を行う場を提供することである。本実施形態の導入管は、金属フィルタ部を配置することで硫化物除去済気体を得るための場を提供できる。   The function of the introduction pipe is to isolate the measurement gas from other gases and guide it to the measurement unit. Moreover, it is providing the place which processes with respect to measurement gas in the meantime. The introduction pipe of this embodiment can provide a field for obtaining a sulfide-removed gas by arranging a metal filter portion.

一の測定部に測定気体を導入する導入管の数は1本若しくは2本あれば足りるが、特に限定はしない。例えば、測定部に必要量の測定気体を短時間で導入するために、3本以上あっても構わない。   One or two introduction pipes for introducing the measurement gas into one measurement unit are sufficient, but there is no particular limitation. For example, there may be three or more in order to introduce a necessary amount of measurement gas into the measurement unit in a short time.

導入管は、着脱可能にしてもよい。着脱可能な導入管の例としては、図6で示すような、スクリューネジ式導入管が挙げられる。(a)は金属フィルタ部が配置された導入管を測定部にネジ込んで装着した状態、(b)はその導入管を取り外した状態を示している。このような形態によれば、金属フィルタ部を導入管ごと挿抜可能とできるため便利である。   The introduction tube may be detachable. As an example of the detachable introduction pipe, there is a screw-screw type introduction pipe as shown in FIG. (A) shows a state in which the introduction pipe on which the metal filter part is arranged is screwed into the measurement part, and (b) shows a state in which the introduction pipe is removed. According to such a configuration, the metal filter portion can be inserted and removed together with the introduction tube, which is convenient.

導入管は、内部に配置される弁、弁の開閉を制御する弁制御手段などを有していてもよい。当該弁は、後述する測定部における気室の気密性を保持したり、複数の導入管を有する場合に所定の導入管からのみ気体の導入を許可し、他の導入管からの気体の流入は遮蔽するといった機能を有する。弁制御手段による弁の開閉は、コンピュータなどの計算機によって実行させることもできる。それらの制御は、当該計算機に予め記録された弁開閉プログラムを実行することで実現できる。   The introduction pipe may have a valve disposed therein, a valve control means for controlling opening and closing of the valve, and the like. The valve maintains the airtightness of the air chamber in the measurement unit described later, or permits introduction of gas only from a predetermined introduction pipe when it has a plurality of introduction pipes, and inflow of gas from other introduction pipes It has a function of shielding. The opening and closing of the valve by the valve control means can be executed by a computer such as a computer. Such control can be realized by executing a valve opening / closing program recorded in advance in the computer.

(金属フィルタ部)     (Metal filter part)

「金属フィルタ部」(0402)は、測定気体中の硫化物を除去するための前記実施形態1の金属フィルタを有するように構成されている。金属フィルタ部は、実施形態1の硫化物除去工程を実行する部である。   The “metal filter unit” (0402) is configured to have the metal filter of the first embodiment for removing sulfides in the measurement gas. A metal filter part is a part which performs the sulfide removal process of Embodiment 1.

金属フィルタ部は、導入管に挿抜可能なように配置されている。ここでいう「挿抜可能」とは、図5で示すように、金属フィルタ部(0501)を一の導入管内に装着したり(a)、導入管内から取り外したり(b)するだけでなく、広く金属フィルタ部を介する気体(硫化物除去済気体)と介さない気体(硫化物除去未了気体)とを別個に得ることが可能なことをいう。例えば、前記図6で示したように、金属フィルタ部(0601)が配置された導入管が測定部に着脱可能な場合や、図7で示すように金属フィルタ部を有する導入管(0701)と有さない導入管(0705)の複数の導入管が測定部に配置された場合なども含む。   The metal filter portion is disposed so as to be insertable / removable into / from the introduction tube. As used herein, “insertable / removable” means not only that the metal filter portion (0501) is mounted in one introduction pipe (a) or removed from the introduction pipe (b) as shown in FIG. It means that a gas passing through the metal filter part (sulfide-removed gas) and a gas not passing through (sulfide-removed gas) can be obtained separately. For example, as shown in FIG. 6, when the introduction pipe in which the metal filter part (0601) is arranged is detachable from the measurement part, or as shown in FIG. 7, the introduction pipe (0701) having the metal filter part This includes a case where a plurality of introduction pipes (0705) which are not provided are arranged in the measurement unit.

金属フィルタ部は、導入管内に挿抜可能なように配置されていれば一の導入管内に複数配置されていてもよい。複数配置することで、測定気体中の硫化物をより確実に除去できるからである。この場合、一の導入管に配置される各金属フィルタ部は、必ずしも同一である必要はない。異なる種類の金属フィルタを配置した導入管を組み合わせることで、測定気体中の硫化物の除去率を高めることができるからである。   A plurality of metal filter portions may be arranged in one introduction pipe as long as they are arranged so that they can be inserted into and removed from the introduction pipe. It is because the sulfide in the measurement gas can be more reliably removed by arranging a plurality of them. In this case, each metal filter part arrange | positioned at one introduction pipe does not necessarily need to be the same. This is because the removal rate of sulfide in the measurement gas can be increased by combining the introduction pipes with different types of metal filters.

図5で示したように、金属フィルタ部を導入管に装着したり、あるいはそれを取り外した代わりに連結用の導入管を装着したりする切換が自動でできるようにすると便利である。金属フィルタ部は、このような切換を制御する金属フィルタ着脱制御手段をさらに有していてもよい。金属フィルタ着脱制御手段による金属フィルタの着脱は、コンピュータなどの計算機によって実行させることもできる。例えば、当該計算機のCPUが、不揮発性メモリに予め記録された硫化物測定プログラムを順次実行することで実現できる。   As shown in FIG. 5, it is convenient to automatically switch the mounting of the metal filter portion to the introduction pipe or the mounting of the connecting introduction pipe instead of removing the metal filter portion. The metal filter part may further have a metal filter attachment / detachment control means for controlling such switching. The attachment / detachment of the metal filter by the metal filter attachment / detachment control means can also be executed by a computer such as a computer. For example, this can be realized by the CPU of the computer sequentially executing a sulfide measurement program recorded in advance in a nonvolatile memory.

(測定部)   (Measurement part)

「測定部」(0403)は、気体中の分子の検出手段である金属体(0405)を配置した測定セル(0406)、並びに当該金属体表面に吸着した分子を測定する吸着分子測定手段(0407)から構成されている。測定部は、前記実施形態1のバックグラウンド測定工程及び全気体測定工程を実行する部である。   The “measuring unit” (0403) includes a measurement cell (0406) in which a metal body (0405) serving as a means for detecting molecules in a gas is disposed, and an adsorbed molecule measuring means (0407) for measuring molecules adsorbed on the surface of the metal body. ). The measurement unit is a unit that performs the background measurement process and the total gas measurement process of the first embodiment.

「測定セル」(0406)とは、気体を金属体表面に接触させるための場であり、同時に金属体表面に吸着された分子を検出する場である。気体を保持する気室と金属体の他、吸着分子測定手段に応じて必要な各種検出器、必要な基準溶液などの液体によって構成されている。   The “measurement cell” (0406) is a field for bringing a gas into contact with the surface of the metal body and simultaneously detecting a molecule adsorbed on the surface of the metal body. In addition to the gas chamber holding the gas and the metal body, it is composed of liquids such as various necessary detectors and necessary reference solutions according to the adsorbed molecule measuring means.

「吸着分子測定手段」(0407)とは、金属体表面に吸着された分子の吸着度合を測定するための手段である。具体例としては、後述する表面分極制御手段、SPR測定手段、QCM測定手段、若しくはそれらの組合せが挙げられる。ただし、当該吸着度合を測定できる手段であればよく、これらの手段に限定はされない。   “Adsorbed molecule measuring means” (0407) is a means for measuring the degree of adsorption of molecules adsorbed on the surface of a metal body. Specific examples include surface polarization control means, SPR measurement means, QCM measurement means, or a combination thereof, which will be described later. However, any means capable of measuring the degree of adsorption may be used, and the means is not limited to these means.

測定部の機能は、導入管から導入される気体を直接的に、あるいは間接的に金属体表面に接触させた後、金属体表面の分子の吸着度合を測定することである。   The function of the measurement unit is to measure the degree of adsorption of molecules on the surface of the metal body after the gas introduced from the introduction tube is brought into direct or indirect contact with the surface of the metal body.

前記気室内への気体の導入は、迅速かつ確実に導入するために能動的方法によって行うことが好ましい。また、前記金属フィルタ部は測定部への気体導入の障害になり得るが、気体を能動的に導入すれば、この問題も解決できる。気体の能動的な導入方法としては、例えば、導入管内に配置された送風機を用いて前記気室内へ気体を送風する方法や、バキューム手段やポンプ手段(以下「バキューム手段など」とする。)を用いて気室内を陰圧状態にする方法が挙げられる。後者の場合には気室内の気圧は、レギュレータなどの気圧調節装置を用いて調節すればよい。例えば、気室内の気体の導入及び排気を実行するためのプログラムを計算機に実行させ、当該計算機によりバキューム手段などとレギュレータの動作を制御することで、気室内の気圧を調節し、測定処理に応じて気室内への吸気、脱気を実行できる。   The introduction of the gas into the air chamber is preferably performed by an active method in order to introduce it quickly and reliably. In addition, the metal filter part can be an obstacle to gas introduction into the measurement part, but this problem can be solved if gas is actively introduced. As a method for actively introducing gas, for example, a method of blowing gas into the air chamber using a blower arranged in an introduction pipe, a vacuum means or a pump means (hereinafter referred to as “vacuum means” or the like). A method of using the negative pressure inside the air chamber by using it is mentioned. In the latter case, the air pressure in the air chamber may be adjusted using a pressure adjusting device such as a regulator. For example, by causing a computer to execute a program for introducing and evacuating gas in the air chamber, and controlling the operation of the vacuum means and regulator by the computer, the air pressure in the air chamber is adjusted and the measurement process is performed. Intake and deaeration into the air chamber can be executed.

以下で、測定部における吸着分子測定手段の例である、表面分極制御手段、SPR測定手段、QCM測定手段について説明をする。   Hereinafter, surface polarization control means, SPR measurement means, and QCM measurement means, which are examples of adsorbed molecule measurement means in the measurement unit, will be described.

A.表面分極制御手段       A. Surface polarization control means

「表面分極制御手段」とは、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法によって検出するように構成されている。   The “surface polarization control means” is configured to detect the degree of adsorption of molecules in the gas on the metal body surface by a surface polarization control method.

表面分極制御手段の構成は、特許文献4に開示された装置と同様である。すなわち、公知の電気化学インピーダンス測定装置と作用電極の電位値を複数の値に順次遷移させるため発振器とを組み合わせた構成を有する。より具体的には、表面分極制御手段は、図8で示すように、電極器(0801)と、電流制御器(0802)と、遷移制御器(0803)と、電気化学インピーダンス解析器(0804)とで構成されている。   The configuration of the surface polarization control means is the same as that of the apparatus disclosed in Patent Document 4. That is, it has a configuration in which a known electrochemical impedance measuring device and an oscillator are combined to sequentially shift the potential value of the working electrode to a plurality of values. More specifically, as shown in FIG. 8, the surface polarization control means includes an electrode device (0801), a current controller (0802), a transition controller (0803), and an electrochemical impedance analyzer (0804). It consists of and.

電極器(0801)は、いわゆる電気化学測定に用いられる3電極である、作用電極(0805)、参照電極(0806)、対極(0807)とから構成される。このうち作用電極(0805)が本実施形態の実質的な金属体に該当するが、参照電極や対極も化学インピーダンスを得る上で必要であり、補助金属体と解することができる。各電極の金属種は同一である必要はない。例えば、一の電極器内で作用電極が金(Au)、参照電極が飽和KCl溶液に浸漬された銀塩化銀電極(Ag/AgCl)、対極が白金黒(Pt−Pt)であっても構わない。また、本測定手段の電位測定は、液相中で行われる。したがって、電極器は電位測定時には少なくとも3電極を浸漬可能な基準溶液(0808)を必要とする。基準溶液は電解液であればよく、例えば、100mM KCl溶液が利用できる。なお、図8では、作用電極が気相中に曝露され、その後に矢印で示す基準溶液中に浸漬する方法を示しているが、実施形態1で述べたように作用電極は測定前から基準溶液中に浸漬された状態であっても構わない。     The electrode device (0801) includes a working electrode (0805), a reference electrode (0806), and a counter electrode (0807), which are three electrodes used for so-called electrochemical measurement. Of these, the working electrode (0805) corresponds to the substantial metal body of the present embodiment, but the reference electrode and the counter electrode are also necessary for obtaining chemical impedance, and can be understood as an auxiliary metal body. The metal species of each electrode need not be the same. For example, in one electrode device, the working electrode may be gold (Au), the reference electrode may be a silver-silver chloride electrode (Ag / AgCl) immersed in a saturated KCl solution, and the counter electrode may be platinum black (Pt-Pt). Absent. Further, the potential measurement of this measuring means is performed in the liquid phase. Therefore, the electrode device requires a reference solution (0808) in which at least three electrodes can be immersed during potential measurement. The reference solution may be an electrolytic solution, and for example, a 100 mM KCl solution can be used. FIG. 8 shows a method in which the working electrode is exposed to the gas phase and then immersed in a reference solution indicated by an arrow. However, as described in the first embodiment, the working electrode is used before the measurement. You may be in the state immersed in.

電流制御器(0802)は、前記電極器の参照電極に対する作用電極の電極電位を所定の電位値とするために必要な電流を流す機能を有する。具体的な例としては、ポテンショスタットが該当する。なお、当該電流制御器は、次の遷移制御器(0803)によってその電流の出力を制御されている。     The current controller (0802) has a function of flowing a current necessary for setting the electrode potential of the working electrode with respect to the reference electrode of the electrode device to a predetermined potential value. A specific example is a potentiostat. The current controller has its current output controlled by the next transition controller (0803).

遷移制御器(0803)は、前記電位値を複数の値に順次遷移させるために電流制御部を制御する機能を有する。具体的な例としては、発振器などが該当する。電位値を所望の値に順次遷移させるためには、遷移制御器内にインストールされた電位値遷移プログラムを実行することで実現できる。所望の電位値を予め入力しておけば、当該プログラムがその入力した複数の電位値に従って前記電流制御器を制御するように実行することができる。     The transition controller (0803) has a function of controlling the current controller in order to sequentially shift the potential value to a plurality of values. A specific example is an oscillator. The sequential transition of the potential value to a desired value can be realized by executing a potential value transition program installed in the transition controller. If a desired potential value is input in advance, the program can be executed so as to control the current controller according to the plurality of input potential values.

電気化学インピーダンス解析器(0804)は、前記複数の電位値ごとに流される電流値から電気化学インピーダンスを算出する機能を有する。具体的な例としては、コンピュータなどの計算機が該当する。電気化学インピーダンス解析器は、取得した電流値から電気化学インピーダンスを算出するための電気化学インピーダンス算出プログラムを予めインストールしている。電位値ごとに算出された電気化学インピーダンスの測定値は、後述する計算部へ送られる。なお、電気化学インピーダンス解析器と測定部とが同一の計算機であっても構わない。     The electrochemical impedance analyzer (0804) has a function of calculating an electrochemical impedance from a current value that flows for each of the plurality of potential values. A specific example is a computer such as a computer. The electrochemical impedance analyzer is preinstalled with an electrochemical impedance calculation program for calculating electrochemical impedance from the acquired current value. The measured value of the electrochemical impedance calculated for each potential value is sent to a calculation unit described later. The electrochemical impedance analyzer and the measurement unit may be the same computer.

B.SPR測定手段       B. SPR measurement means

「SPR測定手段」とは、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面プラズモン共鳴測定法によって検出するように構成されている。   The “SPR measurement means” is configured to detect the degree of adsorption of molecules in a gas on the surface of a metal body by a surface plasmon resonance measurement method.

SPR測定手段の基本構成は、公知のSPR測定装置と同様の構成を有する。具体的には、実施形態1で述べた図9(a)で示すように、混合室(0901)、金属薄膜(0902)、レーザーなどの光源(0903)、光検出器(0904)、必要なプリズム(0905)、SPR解析器(0906)などから構成されている。   The basic configuration of the SPR measurement means is the same as that of a known SPR measurement device. Specifically, as shown in FIG. 9A described in the first embodiment, a mixing chamber (0901), a metal thin film (0902), a light source (0903) such as a laser, a photodetector (0904), and the necessary A prism (0905), an SPR analyzer (0906), and the like are included.

混合室(0901)は、測定部に導入された気体をSPR測定用液と混合し、気体中に含まれる硫化物などの分子をキャリア溶液(0907)に溶解させる若しくは取り込むように構成されている。     The mixing chamber (0901) is configured to mix the gas introduced into the measurement unit with the SPR measurement liquid and dissolve or take in molecules such as sulfides contained in the gas in the carrier solution (0907). .

金属薄膜(0902)は、本実施形態の金属体が該当する。前述したようにSPR測定方法を用いる場合には、金属体は薄膜状であることが望ましい。金属薄膜は数nmから数十nmの厚さを有していればよい。なお、金属薄膜表面の一方は前記混合室(0901)において処理されたキャリア溶液が接触可能なように構成されている。     The metal thin film (0902) corresponds to the metal body of this embodiment. As described above, when the SPR measurement method is used, it is desirable that the metal body is a thin film. The metal thin film only needs to have a thickness of several nm to several tens of nm. Note that one of the metal thin film surfaces is configured so that the carrier solution treated in the mixing chamber (0901) can come into contact therewith.

光源(0903)は、前記金属薄膜がキャリア溶液と接する面とは反対の面に対して光を発するための機能を有する。通常、レーザーやLEDなどが使用される。このとき、光源からの光の金属薄膜表面への入射角度を制御するために反射板などを有していてもよい。     The light source (0903) has a function for emitting light to the surface opposite to the surface where the metal thin film is in contact with the carrier solution. Usually, a laser or LED is used. At this time, in order to control the incident angle of the light from the light source to the surface of the metal thin film, a reflection plate or the like may be provided.

光検出器(0904)は、前記光源から入射され前記金属薄膜表面で反射した反射光を検出する器である。通常、(フォト)ダイオードアレイ検出器などが使用される。     The photodetector (0904) is a device that detects reflected light that is incident from the light source and reflected by the surface of the metal thin film. Usually, a (photo) diode array detector or the like is used.

プリズム(0905)は、使用するSPR測定手段の必要に応じて使用すればよい。     The prism (0905) may be used as necessary for the SPR measurement means to be used.

SPR解析器(0906)は、前記光源の入射光強度と前記光検出器で検出される反射光強度とに基づく反射率、及びSPRが生じる光の入射角(共鳴角)を算出する機能を有する。具体的な例としては、コンピュータなどの計算機が該当する。SPR解析器は、反射率や共鳴角を算出するためのSPR算出プログラムを予めインストールしている。算出された測定値は、後述する計算部へ送られる。なお、電気化学インピーダンス解析器の場合と同様に、SPR解析器と計算部とが同一の計算機であっても構わない。     The SPR analyzer (0906) has a function of calculating the reflectance based on the incident light intensity of the light source and the reflected light intensity detected by the photodetector, and the incident angle (resonance angle) of light that causes SPR. . A specific example is a computer such as a computer. The SPR analyzer is preinstalled with an SPR calculation program for calculating reflectivity and resonance angle. The calculated measurement value is sent to a calculation unit described later. As in the case of the electrochemical impedance analyzer, the SPR analyzer and the calculation unit may be the same computer.

C.QCM測定手段       C. QCM measurement means

「QCM測定手段」とは、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を水晶振動子マイクロバランス測定法によって検出するように構成されている。   The “QCM measuring means” is configured to detect the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a quartz crystal microbalance measuring method.

QCM測定手段の基本構成は、公知のQCM測定装置と同様の構成を有する。具体的には、図10で示すように、水晶振動子(1001)、電流制御器(1002)、遷移制御器(1003)、周波数測定器(1004)、QCM解析器(1005)、補助電極(1006)などから構成されている。   The basic configuration of the QCM measuring unit is the same as that of a known QCM measuring device. Specifically, as shown in FIG. 10, a crystal resonator (1001), a current controller (1002), a transition controller (1003), a frequency measuring device (1004), a QCM analyzer (1005), an auxiliary electrode ( 1006).

水晶振動子(1001)は、水晶体とその表面に蒸着された金属電極で構成されている。水晶振動子は、QCM測定手段の金属体に該当する。当該金属電極に気体中の分子が吸着する。     The crystal unit (1001) is composed of a crystal body and a metal electrode deposited on the surface thereof. The crystal unit corresponds to the metal body of the QCM measuring unit. Molecules in the gas are adsorbed on the metal electrode.

電流制御器(1002)は、前記水晶振動子に対して必要な電流を流す機能を有する。具体的な例としては、ポテンショスタットが該当する。なお、当該電流制御器は、次の遷移制御器(1003)によってその電流の出力を制御されている。     The current controller (1002) has a function of flowing a necessary current to the crystal resonator. A specific example is a potentiostat. The current controller has its current output controlled by the next transition controller (1003).

遷移制御器(1003)は、前記水晶振動子の周波数を複数の値に遷移させるために、水晶振動子の金属電極に印加する電流値を制御する機能を有する。具体的な例としては、発振器などが該当する。印加する電流値を所望の値に遷移させる場合は、遷移制御器にインストールされた電流値遷移プログラムを実行することで実現できる。所望の電流値を予め入力しておけば、当該プログラムがその入力した複数の電位値に従って前記電流制御器を制御するように実行することができる。     The transition controller (1003) has a function of controlling the current value applied to the metal electrode of the crystal resonator in order to shift the frequency of the crystal resonator to a plurality of values. A specific example is an oscillator. The transition of the applied current value to a desired value can be realized by executing a current value transition program installed in the transition controller. If a desired current value is input in advance, the program can be executed to control the current controller in accordance with the plurality of input potential values.

周波数測定器(1004)は、水晶振動子から得られる周波数を測定する機能を有する。     The frequency measuring device (1004) has a function of measuring a frequency obtained from a crystal resonator.

QCM解析器(1005)は、水晶振動子から得られる発振周波数の変化を算出する機能を有する。具体的な例としては、コンピュータなどの計算機が該当する。QCM解析器は、周波数変化量や質量変化量などを算出するための質量など算出プログラムを予めインストールしている。算出された測定値は、後述する計算部へ送られる。なお、電気化学インピーダンス解析器やSPR解析器の場合と同様に、QCM解析器と計算部とが同一の計算機であっても構わない。     The QCM analyzer (1005) has a function of calculating a change in oscillation frequency obtained from the crystal resonator. A specific example is a computer such as a computer. The QCM analyzer is preinstalled with a calculation program such as mass for calculating a frequency change amount, a mass change amount, and the like. The calculated measurement value is sent to a calculation unit described later. As in the case of the electrochemical impedance analyzer and the SPR analyzer, the QCM analyzer and the calculation unit may be the same computer.

補助電極(1006)は、前記水晶振動子の金属電極との間で電流を流すための電極である。通電は電解液などの溶液(1007)中にて行われる。     The auxiliary electrode (1006) is an electrode for flowing current between the metal electrode of the crystal resonator. Energization is performed in a solution (1007) such as an electrolytic solution.

(計算部)   (Calculation section)

「計算部」(0404)は、金属フィルタ部を介して導入された気体の前記測定結果と、金属フィルタ部を介さないで導入された気体の前記測定結果と、の差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量するように構成されている。計算部は、コンピュータなどの計算機が該当する。計算部での硫化物を定量化する処理は、以下によって実現できる。まず、前記実施形態1の硫化物定量工程において説明した硫化物定量プログラムなどを不揮発性メモリ内などにインストールしておく。次に、CPUが当該プログラムをメインメモリ上に呼び出し、当該プログラムに従って順次命令を実行することで実現できる。   “Calculation unit” (0404) is included in the measurement gas from the difference between the measurement result of the gas introduced through the metal filter unit and the measurement result of the gas introduced without going through the metal filter unit. It is configured to quantify sulfides. The calculation unit corresponds to a computer such as a computer. The process of quantifying sulfide in the calculation unit can be realized by the following. First, the sulfide determination program described in the sulfide determination step of the first embodiment is installed in a nonvolatile memory or the like. Next, it can be realized by the CPU calling the program onto the main memory and sequentially executing instructions according to the program.

前述のように計算部は、電気化学インピーダンス解析器、若しくはSPR解析器、若しくはQCM解析器と同一の計算機であってもよい。すなわち、一の計算機で計算部及び前記いずれか一の解析器の処理ができるようにしてもよい。   As described above, the calculation unit may be the same computer as the electrochemical impedance analyzer, the SPR analyzer, or the QCM analyzer. In other words, the calculation unit and any one of the analyzers may be processed by one computer.

計算部で算出された測定気体中の硫化物の定量値は、画像、印刷、音声などで表示するための表示装置に出力される。表示装置は、例えば、画像であればディスプレイ装置、印刷であればプリンタ、音声であればスピーカなどが該当する。   The quantitative value of the sulfide in the measurement gas calculated by the calculation unit is output to a display device for display with images, prints, sounds, and the like. For example, the display device corresponds to a display device for images, a printer for printing, and a speaker for audio.

<実施形態2:効果>
本実施形態によれば、数ppt〜数10pptオーダーの検出感度を有する硫化物測定装置を提供できる。この検出感度は、ヒトの嗅覚の硫化物の検出感度に匹敵する若しくはそれを上回るものである。したがって、本実施形態の硫化物測定装置を用いることで、少なくとも硫化物による悪臭の原因を発見することが可能となる。
<Embodiment 2: Effect>
According to this embodiment, a sulfide measuring device having a detection sensitivity of the order of several ppt to several tens of ppt can be provided. This detection sensitivity is comparable to or exceeding the detection sensitivity of human olfactory sulfide. Therefore, by using the sulfide measuring apparatus of the present embodiment, it becomes possible to find at least the cause of bad odor due to sulfide.

<<実施形態3>> << Embodiment 3 >>

<実施形態3:概要>
本実施形態は、実施形態1の硫化物測定方法を用いた硫化物測定装置に関する。本実施形態の測定装置の測定原理や装置の基本構成については、前記実施形態2と同様である。本実施形態で最も特徴的、かつ実施形態2と異なる点は、二つの測定部を有することである。各測定部は硫化物除去済気体と硫化物除去未了気体とをそれぞれ別個に測定する。これによって、一の測定気体に対して硫化物除去済気体と硫化物除去未了気体とを同時に測定することが可能となるため、実施形態2の測定装置よりも短時間で測定気体中の硫化物を測定できる。
<Embodiment 3: Overview>
The present embodiment relates to a sulfide measuring apparatus using the sulfide measuring method of the first embodiment. The measurement principle of the measurement apparatus of the present embodiment and the basic configuration of the apparatus are the same as in the second embodiment. The most characteristic feature of this embodiment and the difference from the second embodiment is that it has two measuring units. Each measuring unit measures a sulfide-removed gas and a sulfide-removed incomplete gas separately. As a result, it is possible to simultaneously measure a sulfide-removed gas and a sulfide-removed incomplete gas with respect to one measurement gas. Therefore, the sulfidation in the measurement gas can be performed in a shorter time than the measurement apparatus of the second embodiment. You can measure things.

<実施形態3:構成>
図11は本実施形態における硫化物測定装置の構成の一例である。この図で示すように、本実施形態の硫化物測定装置は、気中に含まれる硫化物を測定する装置であって第一導入管(1101)、金属フィルタ部(1102)、第一測定部(1103)、第二導入管(1104)、第二測定部(1105)、共通計算部(1106)とから構成されている。以下各構成要件について具体的に説明をする。
<Embodiment 3: Configuration>
FIG. 11 shows an example of the configuration of the sulfide measuring apparatus in the present embodiment. As shown in this figure, the sulfide measuring apparatus of the present embodiment is an apparatus for measuring sulfide contained in the air, and includes a first introduction pipe (1101), a metal filter part (1102), and a first measuring part. (1103), a second introduction pipe (1104), a second measurement unit (1105), and a common calculation unit (1106). Each component will be specifically described below.

「第一導入管」(1101)とは、測定気体を後述する第一測定部に導入するように構成されている。第一導入管の基本構成や機能については、前記実施形態2の導入管(0401)と同様である。実施形態2の導入管(0401)と異なる点は、第一導入管が金属フィルタ部を常に配置していることである。つまり、第一導入管は、硫化物除去済気体導入用の管といえる。   The “first introduction pipe” (1101) is configured to introduce a measurement gas into a first measurement unit described later. The basic configuration and function of the first introduction pipe are the same as those of the introduction pipe (0401) of the second embodiment. The difference from the introduction pipe (0401) of the second embodiment is that the first introduction pipe always has the metal filter portion. That is, the first introduction pipe can be said to be a pipe for introducing a gas from which sulfide has been removed.

本実施形態の「金属フィルタ部」(1102)は、第一導入管に配置され、測定気体中の硫化物を除去するように構成されている。当該金属フィルタ部の基本構成や機能も前記実施形態2の金属フィルタ(0402)と同様である。ただし、本実施形態の金属フィルタ部は、前述のように第一導入管にのみ配置され、後述する第二導入管には配置されない。また、前述のように第一導入管内において常に配置されており、挿抜ができない点で実施形態2の金属フィルタ部の構成と異なる。   The “metal filter part” (1102) of the present embodiment is arranged in the first introduction pipe and is configured to remove sulfides in the measurement gas. The basic configuration and function of the metal filter unit are the same as those of the metal filter (0402) of the second embodiment. However, the metal filter part of this embodiment is arrange | positioned only at a 1st inlet tube as mentioned above, and is not arrange | positioned at the 2nd inlet tube mentioned later. Further, as described above, it is always arranged in the first introduction pipe, and is different from the configuration of the metal filter portion of the second embodiment in that it cannot be inserted or removed.

「第一測定部」(1103)とは、第一導入管から導入される気体を金属体表面に接触させ、気体分子の金属体表面への吸着度合を測定するように構成されている。第一測定部の基本構成や機能は、前記実施形態2の測定部(0403)と同様である。実施形態2の測定部と異なる点は、第一測定部に導入される気体が第一導入管から導入される気体、すなわち前記硫化物除去済気体のみであり、その気体中に含まれる金属吸着性の分子の吸着度合を測定することである。第一測定部の金属体は、少なくとも気体測定時には他の気体から隔離された気室内に配置される。硫化物除去済気体に他の気体が混入することを防止するためである。   The “first measurement unit” (1103) is configured to measure the degree of adsorption of gas molecules on the metal body surface by bringing the gas introduced from the first introduction pipe into contact with the metal body surface. The basic configuration and function of the first measurement unit are the same as those of the measurement unit (0403) of the second embodiment. The difference from the measurement unit of the second embodiment is that the gas introduced into the first measurement unit is only the gas introduced from the first introduction pipe, that is, the sulfide-removed gas, and the metal adsorption contained in the gas. It is to measure the degree of adsorption of sex molecules. The metal body of the first measurement unit is disposed in an air chamber isolated from other gases at least during gas measurement. This is to prevent other gases from being mixed into the sulfide-removed gas.

「第二導入管」(1104)とは、前記測定気体を後記第二測定部に導入するように構成されている。第二導入管の基本構成や機能については、前記実施形態2の導入管(0401)、及び前記第一導入管と同様である。それらと異なる点は、第二導入管が金属フィルタ部を配置していないことである。つまり、第二導入管は硫化物除去未了気体導入用の導入管といえる。なお、第二導入管は着脱可能なようにしてもよい。   The “second introduction pipe” (1104) is configured to introduce the measurement gas into the second measurement section described later. The basic configuration and function of the second introduction pipe are the same as those of the introduction pipe (0401) and the first introduction pipe of the second embodiment. The difference from them is that the second introduction pipe does not have a metal filter part. That is, it can be said that the second introduction pipe is an introduction pipe for introducing a gas whose sulfide has not been removed. The second introduction tube may be detachable.

「第二測定部」(1105)とは、第二導入管から導入される気体をそのまま金属体表面に接触させ、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を測定するように構成されている。「そのまま」とは、硫化物除去のための処理をすることなく、という意味である。
第二測定部の基本構成や機能は、前記実施形態2の測定部(0403)及び前記第一測定部(1103)と同様である。実施形態2の測定部及び前記第一測定部と異なる点は、第二測定部に導入される気体が第二導入管から導入される気体、すなわち前記硫化物除去未了気体のみであり、その気体中に含まれる金属吸着性の分子の吸着度合を測定することである。なお、第一測定部と第二測定部を構成する解析器(例えば、SPR解析器など)が、二以上の測定データを同時かつ独立に処理可能な場合には、前記第一測定部と第二測定部の解析器を統合しても構わない。
The “second measuring unit” (1105) is configured to measure the degree of adsorption of molecules in the gas to the metal body surface by bringing the gas introduced from the second introduction pipe into contact with the metal body surface as it is. Yes. “As is” means that no treatment for removing the sulfide is performed.
The basic configuration and functions of the second measurement unit are the same as those of the measurement unit (0403) and the first measurement unit (1103) of the second embodiment. The difference between the measurement unit of Embodiment 2 and the first measurement unit is that the gas introduced into the second measurement unit is only the gas introduced from the second introduction pipe, that is, the sulfide removal-incomplete gas, It is to measure the degree of adsorption of metal adsorbing molecules contained in the gas. In addition, when the analyzer (for example, SPR analyzer) which comprises a 1st measurement part and a 2nd measurement part can process two or more measurement data simultaneously and independently, said 1st measurement part and 1st The analyzers of the two measuring units may be integrated.

「共通計算部」(1106)とは、第一測定部の前記測定結果と、第二測定部の前記測定結果との差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量するように構成されている。共通計算部の基本構成や機能については、前記実施形態2の計算部(0404)と同様である。共通計算部は、実施形態2の計算部が一の測定部から得られた測定値に基づいて硫化物を定量するのに対して、第一測定部と第二測定部とから得られた測定値に基づいて硫化物を定量する点で異なる。つまり、本実施形態では、複数の測定部を有していても、それらから得られる測定値を一の計算部(共通計算部)で処理するように構成されている。   The “common calculation unit” (1106) is configured to quantify the sulfide contained in the measurement gas from the difference between the measurement result of the first measurement unit and the measurement result of the second measurement unit. . The basic configuration and functions of the common calculation unit are the same as those of the calculation unit (0404) of the second embodiment. The common calculation unit is a measurement obtained from the first measurement unit and the second measurement unit, whereas the calculation unit of the second embodiment quantifies sulfide based on the measurement value obtained from one measurement unit. The difference is that the sulfide is quantified based on the value. That is, in this embodiment, even if it has several measurement parts, it is comprised so that the measured value obtained from them may be processed by one calculation part (common calculation part).

上記のように本実施形態では、硫化物除去済気体と硫化物除去未了気体とが、測定気体の取り込み、金属体表面への分子の吸着度合の測定まで、それぞれ独立した部で行なわれている点で前記実施形態2と異なる。本実施形態では、前記2つの気体中に含まれる分子の金属体表面への吸着度合をそれぞれ同時並行して測定することができる。また、実施形態2のように、一の気体を測定後、測定部の金属体表面を洗浄若しくは交換することを要しない。したがって、実施形態2に比べて2つの気体の測定までに要する時間が短くてすむ。よって、硫化物の濃度を短時間で測定する必要のある場合には、本実施形態の硫化物測定装置が便利である。   As described above, in the present embodiment, the sulfide-removed gas and the sulfide-removed incomplete gas are carried out in independent parts from taking in the measurement gas and measuring the degree of molecular adsorption on the metal surface. This is different from the second embodiment. In the present embodiment, the degree of adsorption of the molecules contained in the two gases to the surface of the metal body can be measured simultaneously in parallel. Further, unlike Embodiment 2, it is not necessary to clean or replace the surface of the metal body of the measurement unit after measuring one gas. Therefore, the time required to measure two gases is shorter than that in the second embodiment. Therefore, when it is necessary to measure the sulfide concentration in a short time, the sulfide measuring apparatus of this embodiment is convenient.

<実施形態3:効果>
本実施形態の硫化物測定装置によれば、前記実施形態2の硫化物測定装置よりも短い測定時間で測定気体中の硫化物を測定することができる。
<Embodiment 3: Effect>
According to the sulfide measuring apparatus of the present embodiment, sulfide in the measurement gas can be measured in a shorter measurement time than the sulfide measuring apparatus of the second embodiment.

<<気中に含まれる硫化物の測定>>
以下の実施例をもって本発明を具体的に説明する。本実施例は、実施形態1の硫化物測定方法を用いて既知濃度の硫化物を測定し、硫化物濃度がpptレベルであっても応答可能であることを示すものである。なお、本実施例は単に例示するのみであり、実施形態1はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
<< Measurement of sulfides in the air >>
The present invention will be specifically described with reference to the following examples. This example shows that a known concentration of sulfide is measured using the sulfide measurement method of Embodiment 1, and that response is possible even when the sulfide concentration is at the ppt level. In addition, a present Example is only illustrated and Embodiment 1 is not limited at all by this Example.

<方法>
本実施例では、気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する方法として、表面分極制御法を用いた場合を例に説明する。
<Method>
In this example, a case where a surface polarization control method is used as an example of a method for measuring the degree of adsorption of molecules in a gas to the surface of a metal body will be described.

A.測定に用いた機器・器材など   A. Equipment and equipment used for measurement

(a)電極
・作用電極: 直径3mmの金(Au)電極棒
・参照電極: 飽和KCl溶液に浸漬された銀塩化銀電極(Ag/AgCl)
・対極: 直径0.5mmの白金線
・基準溶液: 100mM KCl溶液
(A) Electrode
-Working electrode: 3 mm diameter gold (Au) electrode rod
Reference electrode: Silver / silver chloride electrode immersed in a saturated KCl solution (Ag / AgCl)
・ Counter electrode: 0.5mm diameter platinum wire
Reference solution: 100 mM KCl solution

基準溶液を入れた容器内に上記3電極を浸漬したものを用いる。各電極は配線によって測定時にはポテンショスタットに接続されている。       A solution obtained by immersing the three electrodes in a container containing a reference solution is used. Each electrode is connected to a potentiostat during measurement by wiring.

(b)測定器具・器材など
・ポテンショスタット+発振器(AutoLab PGSTAT12:ECHO CHEMIE社)
・密閉可能な200mlの容器内にスチールウールを約1gを入れたもの(A気室)
・上記と同種の容器でスチールウールのないもの(B気室)
(B) Measuring instruments and equipment
· Potentiostat + oscillator (AutoLab PGSTAT12: ECHO CHEMIE)
・ About 1g of steel wool in a 200ml container that can be sealed (A air chamber)
-Containers of the same type as above, without steel wool (B air chamber)

B.電気化学インピーダンスの測定条件
・電極電位の測定範囲:0.2V以上0.8V以下(測定用)
:0.22V以上0.88V以下(プリスキャン用)
・電位ステップ幅: 0.1V(測定用)
0.02V(プリスキャン用)
・各ステップの測定時間:0.05秒
・印加電圧:交流周波数45Hz、振幅0.01mV(総インピーダンス用)
交流周波数1kHz、振幅0.01mV(溶液インピーダンス用)
電極インピーダンスは、総インピーダンスから溶液インピーダンスを減じた値
B. Electrochemical impedance measurement conditions
・ Measurement range of electrode potential: 0.2V to 0.8V (for measurement)
: 0.22V to 0.88V (for pre-scan)
-Potential step width: 0.1 V (for measurement)
0.02V (for pre-scan)
・ Measurement time for each step: 0.05 seconds
・ Applied voltage: AC frequency 45 Hz, amplitude 0.01 mV (for total impedance)
AC frequency 1kHz, amplitude 0.01mV (for solution impedance)
The electrode impedance is the total impedance minus the solution impedance

C.測定気体の調製
本実施例では実験室内空気をベースとした。すなわち、実験室内空気を採取し、それに硫化水素(HS)を1ppmになるように混合した。次に、当該1ppmの測定気体を前記室内空気で10倍に希釈し、100ppbの濃度の測定気体とした。以下、同様に前記室内空気で10倍ずつ希釈しながら、1pptの濃度の測定気体までを調製した。
C. Preparation of measurement gas In this example, laboratory air was used as a base. That is, laboratory air was collected and mixed with hydrogen sulfide (H 2 S) at 1 ppm. Next, the measurement gas of 1 ppm was diluted 10 times with the room air to obtain a measurement gas having a concentration of 100 ppb. Thereafter, the measurement gas having a concentration of 1 ppt was prepared while diluting 10 times with the room air.

D.測定の手順   D. Measurement procedure

1.電極の研磨・洗浄を行った。研磨の方法は、電極を0.1μm径のアルミナ研磨剤で5秒間研磨した後、電極表面を窒素ガスでブローして洗浄した。   1. The electrode was polished and cleaned. As a polishing method, the electrode was polished with an alumina abrasive having a diameter of 0.1 μm for 5 seconds, and then the electrode surface was blown with nitrogen gas and cleaned.

2.プレ測定を行うために、実験室内空気を充填したB気室に作用電極を4分間曝露した後、基準溶液中に移して電極インピーダンスを測定した。総インピーダンス及び、溶液インピーダンスの測定条件は、上記(2)電気化学インピーダンスの測定条件の「測定用」で行った。プレ測定での電極インピーダンスが±20Ω程度に安定するまで、研磨・洗浄とプレ測定を繰り返した。   2. In order to perform the pre-measurement, the working electrode was exposed to a B air chamber filled with laboratory air for 4 minutes, and then transferred to a reference solution to measure the electrode impedance. The measurement conditions for the total impedance and the solution impedance were the same as those described in (2) “Measurement for electrochemical impedance”. Polishing / cleaning and pre-measurement were repeated until the electrode impedance in the pre-measurement was stabilized at about ± 20Ω.

3.1ppmの硫化物を含む測定気体を、フッ素樹脂管を介してA気室、B気室にそれぞれ充填した。A気室における処理が、実施形態1の硫化物除去工程に該当する。   A measurement gas containing 3.1 ppm of sulfide was filled into the A gas chamber and the B gas chamber through fluororesin tubes. The treatment in the A chamber corresponds to the sulfide removal step of the first embodiment.

4.作用電極をA気室内に4分間曝露した。このとき、作用電極がスチールウールに接しないようにした。続いて、基準溶液中に移して電極インピーダンスを測定した。総インピーダンス及び、溶液インピーダンスの測定条件は、前記2工程と同様に行った。本工程は、実施形態1のバックグラウンド測定工程に該当する。   4). The working electrode was exposed to the A chamber for 4 minutes. At this time, the working electrode was not in contact with the steel wool. Subsequently, the electrode impedance was measured by moving into a reference solution. The measurement conditions for the total impedance and the solution impedance were the same as in the above two steps. This step corresponds to the background measurement step of the first embodiment.

5.作用電極を前記1工程と同様の方法で研磨・洗浄を行った後、再度前記2工程と同様の方法でプレ測定を行った。   5. The working electrode was polished and washed in the same manner as in the first step, and then pre-measurement was performed again in the same manner as in the second step.

6.作用電極をB気室内に4分間曝露した。続いて、基準溶液中に移して電極インピーダンスを測定した。総インピーダンス及び、溶液インピーダンスの測定条件は、前記2工程と同様に行った。本工程は、実施形態1の全気体測定工程に該当する。   6). The working electrode was exposed to the B chamber for 4 minutes. Subsequently, the electrode impedance was measured by moving into a reference solution. The measurement conditions for the total impedance and the solution impedance were the same as in the above two steps. This step corresponds to the total gas measurement step of the first embodiment.

7.前記4工程、及び6工程で得られた電極インピーダンスの値の差分を算出した。本工程は、実施形態1の硫化物定量工程に該当する。   7). The difference of the value of the electrode impedance obtained by the said 4 process and 6 processes was computed. This step corresponds to the sulfide determination step of the first embodiment.

8.100ppb、10ppb、1ppb、100ppt、10ppt、そして1pptの硫化物を含む測定気体について、それぞれ前記2工程から7工程までの手順で同様に行った。   8. Measurement gases containing 100 ppb, 10 ppb, 1 ppb, 100 ppt, 10 ppt, and 1 ppt of sulfide were similarly performed in the procedure from the above-mentioned 2 steps to 7 steps.

<結果>
図12から図14に、本実施例による測定結果を示す。図12は各硫化物濃度における硫化物除去済気体を、また図13図は硫化物除去未了気体を前記方法によって測定した際の電極電位ごとの電気化学インピーダンスの変化を示している。つまり、図12は、硫化物除去済気体測定工程における測定結果、図13は、全気体測定工程における測定結果にそれぞれ該当する。横軸は測定気体中の硫化物濃度(ppt)(本実施例では既知)を、また、縦軸は電気化学インピーダンス(Ω)を示す。なお、ここで示した電気化学インピーダンスは、インピーダンスの実部(ReZ)と、虚部(ImZ)に基づいて、ReZ+ImZの平方根の絶対値として求めた値を示している。したがって、硫化物を定量する場合には、図12と図13のそれぞれ対応する測定値の差分を求める必要がある。当該差分を示した図が図14である。この図は、図13の各測定値から、それに相当する図12の値を減じた値を示している。図14からもわかるように、約10ppt以上では濃度依存的に増加していることがわかる。
<Result>
12 to 14 show measurement results according to this example. FIG. 12 shows the change in electrochemical impedance for each electrode potential when measuring the sulfide-removed gas at each sulfide concentration, and FIG. 13 shows the sulfide-removed gas by the above method. That is, FIG. 12 corresponds to the measurement result in the sulfide-removed gas measurement process, and FIG. 13 corresponds to the measurement result in the total gas measurement process. The horizontal axis represents the sulfide concentration (ppt) in the measurement gas (known in the present example), and the vertical axis represents the electrochemical impedance (Ω). Incidentally, the electrochemical impedance shown here, the real part of the impedance (ReZ), based on the imaginary part (IMZ), shows a value obtained as an absolute value of the square root of ReZ 2 + ImZ 2. Therefore, when the amount of sulfide is quantified, it is necessary to obtain the difference between the corresponding measurement values in FIGS. FIG. 14 shows the difference. This figure shows values obtained by subtracting the corresponding values in FIG. 12 from the measured values in FIG. 13. As can be seen from FIG. 14, it is found that the concentration increases in a concentration-dependent manner at about 10 ppt or more.

以上のように、実施形態1の硫化物測定方法によって、硫化物濃度がpptレベルであっても、応答を得ることが可能であることが立証された。したがって、実施形態1の方法を実施形態2、及び3で述べた硫化物測定装置に用いることで、任意の測定気体中に含まれる硫化物を1ppt〜10数pptまで測定可能な装置を提供できる。   As described above, it was proved by the sulfide measurement method of Embodiment 1 that a response can be obtained even when the sulfide concentration is at the ppt level. Therefore, by using the method of Embodiment 1 for the sulfide measuring apparatus described in Embodiments 2 and 3, it is possible to provide an apparatus capable of measuring sulfide contained in an arbitrary measurement gas from 1 ppt to several tens of ppt. .

実施形態1における硫化物測定方法の処理の流れ(1)Flow of processing of sulfide measurement method in embodiment 1 (1) 実施形態1における硫化物測定方法の処理の流れ(2)Process flow of sulfide measurement method in embodiment 1 (2) 実施形態1における硫化物測定方法の処理の流れ(3)Process flow of sulfide measurement method in embodiment 1 (3) 実施形態2における硫化物測定装置の構成の概念図Conceptual diagram of the configuration of the sulfide measuring apparatus in the second embodiment 挿抜可能な金属フィルタ部の構成の概念図(1) (a)金属フィルタ部を一の導入管内に装着した状態 (b)金属フィルタ部を導入管内から取り外した状態Conceptual diagram of the configuration of the metal filter part that can be inserted and removed (1) (a) A state in which the metal filter part is mounted in one introduction pipe (b) A state in which the metal filter part is removed from the introduction pipe 挿抜可能な金属フィルタ部の構成の概念図(2) (a)金属フィルタ部が配置された導入管が、測定部にねじ込まれて装着された状態 (b)導入管ごと取り外された状態Conceptual diagram of the structure of the metal filter part that can be inserted and removed (2) (a) The state where the introduction pipe on which the metal filter part is arranged is screwed into the measuring part and attached (b) The state where the whole introduction pipe is removed 挿抜可能な金属フィルタ部の構成の概念図(3) 複数の導入管が測定部に配置された場合Conceptual diagram of the structure of the metal filter part that can be inserted and removed (3) When multiple introduction pipes are arranged in the measurement part 表面分極制御手段の構成の概念図Conceptual diagram of configuration of surface polarization control means SPR測定手段の構成の概念図Conceptual diagram of configuration of SPR measurement means QCM測定手段の構成の概念図Conceptual diagram of the configuration of the QCM measurement means 実施形態3における硫化物測定装置の構成の概念図The conceptual diagram of the structure of the sulfide measuring apparatus in Embodiment 3. 実施例の結果を示す図(1) 硫化物除去済気体を表面分極制御法により測定した時の電気化学インピーダンスThe figure which shows the result of an Example (1) Electrochemical impedance when measuring sulfide-removed gas by the surface polarization control method 実施例の結果を示す図(2) 硫化物除去未了気体を表面分極制御法により測定した時の電気化学インピーダンスThe figure which shows the result of an Example (2) Electrochemical impedance when measuring the sulfide incomplete gas by the surface polarization control method 測定気体中の硫化物を定量値を示す図Diagram showing the quantitative value of sulfide in the measurement gas

符号の説明Explanation of symbols

0401、0501、0601、0701、0809、1009:導入管
0402、0502、0602、0702:金属フィルタ部
0503 金属フィルタ部を有さない導入管の一部
0403:測定部
0404:計算部
0603、0703:測定部の一部
0405、0604、0704:金属体
0605、0707、0810、1008:必要な排気管
0705:金属フィルタを有さない導入管
0706:弁
0406:測定セル
0407:吸着分子測定手段
0401, 0501, 0601, 0701, 0809, 1009: Introduction pipes 0402, 0502, 0602, 0702: Metal filter part 0503 Part of the introduction pipe not having a metal filter part 0403: Measurement part 0404: Calculation part 0603, 0703: Part of measurement unit 0405, 0604, 0704: Metal bodies 0605, 0707, 0810, 1008: Necessary exhaust pipe 0705: Introduction pipe without metal filter 0706: Valve 0406: Measurement cell 0407: Means for measuring adsorbed molecules

Claims (11)

測定気体中の硫化物を金属フィルタによって除去し、硫化物除去済気体とする硫化物除去工程と、
硫化物除去済気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法によって硫化物除去済気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定するバックグラウンド測定工程と、
前記測定気体中の硫化物を除去しない硫化物除去未了気体を金属体表面に接触させ、表面分極制御法によって硫化物除去未了気体中の分子の金属体表面に対する吸着度合を測定する全気体測定工程と、
全気体測定工程によって測定された硫化物除去未了気体中の分子の吸着度合と、バックグラウンド測定工程によって測定された硫化物除去済気体中の分子の吸着度合と、の差分から前記測定気体中に含まれる硫化物を定量する硫化物定量工程と、
からなる硫化物測定方法。
The sulfide removal step of removing sulfide in the measurement gas with a metal filter to make sulfide-removed gas,
A background measurement step in which the sulfide-removed gas is brought into contact with the surface of the metal body, and the degree of adsorption of the molecules in the sulfide-removed gas on the surface of the metal body is measured by a surface polarization control method;
Total gas for measuring the degree of adsorption of molecules in the sulfide-unfinished gas on the metal body surface by contacting the surface of the metal body with the sulfide-unfinished gas that does not remove the sulfide in the measurement gas by the surface polarization control method Measuring process;
From the difference between the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas measured by the total gas measurement process and the degree of adsorption of molecules in the sulfide-removed gas measured by the background measurement process in the measurement gas A sulfide quantification process for quantifying sulfides contained in
A method for measuring sulfide.
前記表面分極制御法に代えて表面プラズモン共鳴測定法を用いた請求項1に記載の硫化物測定方法。   The sulfide measuring method according to claim 1, wherein a surface plasmon resonance measuring method is used instead of the surface polarization controlling method. 前記表面分極制御法に代えて水晶振動子マイクロバランス法を用いた請求項1に記載の硫化物測定方法。   The sulfide measuring method according to claim 1, wherein a quartz resonator microbalance method is used instead of the surface polarization control method. 気中に含まれる硫化物を測定する装置であって、
測定気体を後記測定部に導入するための導入管と、
導入管に配置され測定気体中の硫化物を除去するための挿抜可能な金属フィルタ部と、
導入管から導入される気体を金属体表面に接触させ、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を測定する測定部と、
金属フィルタ部を介して導入された気体の前記測定結果と、金属フィルタ部を介さないで導入された気体の前記測定結果と、の差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量する計算部と、
を有する硫化物測定装置。
An apparatus for measuring sulfides contained in the air,
An introduction pipe for introducing the measurement gas into the measurement section described later,
An insertable / removable metal filter part disposed in the introduction pipe for removing sulfides in the measurement gas;
A measurement unit for contacting the gas introduced from the introduction tube with the surface of the metal body, and measuring the degree of adsorption of the molecules in the gas to the surface of the metal body;
A calculation unit for quantifying the sulfide contained in the measurement gas from the difference between the measurement result of the gas introduced through the metal filter unit and the measurement result of the gas introduced without going through the metal filter unit; ,
A sulfide measuring device having
前記測定部は、
気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法によって検出する表面分極制御手段を有する請求項4に記載の硫化物測定装置。
The measuring unit is
The sulfide measuring device according to claim 4, further comprising a surface polarization control means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a surface polarization control method.
前記測定部は、
気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面プラズモン共鳴測定法によって検出するSPR測定手段を有する請求項4に記載の硫化物測定装置。
The measuring unit is
The sulfide measuring apparatus according to claim 4, further comprising an SPR measuring unit that detects the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a surface plasmon resonance measurement method.
前記測定部は、
気体中の分子の金属体表面への吸着度合を水晶振動子マイクロバランス測定法によって検出するQCM測定手段を有する請求項4に記載の硫化物測定装置。
The measuring unit is
The sulfide measuring apparatus according to claim 4, further comprising a QCM measuring unit that detects a degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a quartz crystal microbalance measuring method.
気中に含まれる硫化物を測定する装置であって、
測定気体を後記第一測定部に導入するための第一導入管と、
第一導入管に配置され測定気体中の硫化物を除去するための金属フィルタ部と、
第一導入管から導入される気体を金属体表面に接触させ、気体分子の金属体表面への吸着度合を測定する第一測定部と、
前記測定気体を後記第二測定部に導入するための第二導入管と、
第二導入管から導入される気体をそのまま金属体表面に接触させ、気体中の分子の金属体表面への吸着度合を測定する第二測定部と、
第一測定部の前記測定結果と、第二測定部の前記測定結果と、の差分から測定気体中に含まれる硫化物を定量する共通計算部と、
を有する硫化物測定装置。
An apparatus for measuring sulfides contained in the air,
A first introduction pipe for introducing a measurement gas into the first measurement section described later;
A metal filter portion disposed in the first introduction pipe for removing sulfides in the measurement gas;
A first measuring unit for contacting the gas introduced from the first introduction pipe with the surface of the metal body, and measuring the degree of adsorption of the gas molecules on the surface of the metal body;
A second introduction pipe for introducing the measurement gas into the second measurement section described later;
A gas that is introduced from the second introduction tube is brought into contact with the surface of the metal body as it is, and a second measurement unit that measures the degree of adsorption of the molecules in the gas onto the surface of the metal body;
A common calculation unit that quantifies the sulfide contained in the measurement gas from the difference between the measurement result of the first measurement unit and the measurement result of the second measurement unit;
A sulfide measuring device having
前記第一測定部及び第二測定部は、
気体中の分子の金属体表面への吸着度合を表面分極制御法によって検出する表面分極制御手段を有する請求項8に記載の硫化物測定装置。
The first measuring unit and the second measuring unit are
9. The sulfide measuring apparatus according to claim 8, further comprising a surface polarization control means for detecting the degree of adsorption of molecules in the gas on the surface of the metal body by a surface polarization control method.
前記第一測定部及び第二測定部は、
金属体表面に吸着された硫化物を表面プラズモン共鳴測定法によって検出するSPR測定手段を有する請求項8に記載の硫化物測定装置。
The first measuring unit and the second measuring unit are
9. The sulfide measuring device according to claim 8, further comprising an SPR measuring means for detecting the sulfide adsorbed on the surface of the metal body by a surface plasmon resonance measurement method.
前記第一測定部及び第二測定部は、
金属体表面に吸着された硫化物を水晶振動子マイクロバランス測定法によって検出するQCM測定手段を有する請求項8に記載の硫化物測定装置。
The first measuring unit and the second measuring unit are
9. The sulfide measuring apparatus according to claim 8, further comprising a QCM measuring means for detecting the sulfide adsorbed on the surface of the metal body by a quartz crystal microbalance measuring method.
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