JP5007274B2

JP5007274B2 - 揮発成分採取具

Info

Publication number: JP5007274B2
Application number: JP2008143635A
Authority: JP
Inventors: 浩彦石田; 正元松金
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009288191A

Description

本発明は、室内空間の空気中に含まれる香気や臭気の成分の採取具及び採取方法に関する。

近年、環境に対する意識の高まりによって悪臭を減らすことへの要望が高まっており、特に長時間にわたって徐々に発生して広がる居住空間のにおいが問題となっている。従来問題となっていた生ゴミなどの悪臭発生源に対するにおいの採取は、悪臭の混合臭の濃度が高い場合、例えば１ｐｐｍより高い場合は、検知管を使って行われていた。あるいは、吸引ポンプなどを使い、大量の空気を吸着材に流して数十分〜数時間等の短期の採取期間で採取されていた。

現在問題となっている居室、病室、介護施設等の居住空間に漂う混合臭全体の濃度が低い場合（例えば１００ｐｐｂ以下）、その混合臭全体の採取に関しては、いわゆる発生源と呼べる悪臭濃度の高い箇所は存在せず、更に、悪臭濃度が低いため採取時間帯による影響も大きく受ける。したがって、長期間の採取によって、採取量を蓄積することが必要となる。しかし、他者による居住空間での長期間の採取は、特に夜間をまたぎ、一昼夜を超える場合にはプライベート侵害の問題、ポンプによる騒音、居住者の日常生活による装置の損傷など、採取上の問題点／リスクがあり、実際の居住空間の悪臭を反映したデータを獲得することは困難であった。

この課題に対して、特許文献１では、騒音の全くない採取装置が提案されている。しかしこの装置は、キャニスター部分の容積が大きいので（通常６Ｌ以上）、運搬時の労力が大きく、採取される居住者の生活に支障をきたす場合がある。

特許文献２及び３には、固相マイクロ抽出法（Solid Phase Micro Extraction、以下「ＳＰＭＥ」とも言う。）用のファイバーを用いた空間の揮発成分採取方法が開示されている。ＳＰＭＥ用のファイバーを用いた揮発成分の採取方法は、ポンプなどを用いない受動的な方法であり、騒音の心配がなく良好な方法と言える。しかしながら、特許文献２及び３に記載の装置や道具では、小さな入り口からＳＰＭＥ用ファイバーに流入する流体を採取するため、広範囲の平均的な揮発成分を採取するよりは、狭い範囲の流体の揮発成分の採取に適している。したがって、居住空間の揮発成分を採取するためには、ＳＰＭＥ用ファイバーを長期間安定して居住空間に設置し、かつ、家具や壁面などから放出される特定の揮発成分のみが多く採取されることを防止して、居住空間において感じる混合臭を採取する必要がある。

特開２００２−３２８０７８号公報特表平５−５０６７１５号公報米国特許第６９２９７７８号明細書

本発明の目的は、上述した従来技術が有する種々の欠点を解消し得る揮発成分の採取具及び採取方法を提供することにある。

本発明は、室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取する揮発成分採取具であって、
前記採取具は、棒状の支持体の一端に針状吸着部が支持されてなる吸着器と、天面及び該天面と対向する底面を有する基台とを備え、
前記採取具の基台が室内の載置面に載置された状態で、前記針状吸着部の軸方向が、前記載置面に対して６０〜９０度の角度をなすように、前記吸着器における前記支持体の他端が前記基台の天面に固定されており、
前記基台はその底面に、該基台を前記載置面に着脱可能に止着するための止着部を備えている揮発成分採取具を提供するものである。

本発明は、棒状の支持体の一端に針状吸着部が支持されてなる吸着器を有する揮発成分採取具を用いた室内の揮発成分採取方法であって、
前記採取具を室内の載置面に載置した状態で、外部に露出した前記針状吸着部の軸方向と該載置面とのなす角度を６０〜９０度に設定して、室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取する、室内の揮発成分採取方法を提供するものである。

本発明によれば、長期間にわたって徐々に発生してくる室内空間の空気中に存在する微量のにおい成分を、騒音等を発生することなく、居住者の生活にほとんど影響を与えず、安定して、かつ、小型の装置で採取することができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の揮発成分採取具の一実施形態を示す模式図であり、図２は、図１における吸着器の要部拡大図である。図１及び図２に示す採取具１０は、室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取するために用いられるものである。特に空気中に含まれる微量の揮発性有機化合物の採取に好適に用いられる。とりわけ、ヒトを始めとする動物から発生する、悪臭源となる揮発成分の採取に好適に用いられる。揮発成分は、室内のにおいの元となる化学物質である。揮発成分は、空気中に一種又は二種以上含まれている。

採取具１０は、吸着器１２と基台１３とを備えている。吸着器１２は、丸棒状の支持体１２ｂと、該支持体１２ｂの一端に支持された針状吸着部１１と、該支持体１２ｂの他端に設けられた雄ネジ部１２ａを有している。更に吸着器１２は、支持体１２ｂの外周面を覆い、かつ支持体１２ｂの軸方向に摺動可能な円筒状の中空パイプ（ニードル）１２ｃを備えている。針状吸着部１１は細長い針状ないし繊維状のものであり、一本又は複数本が、支持体１２ｂの一端に所定の手段によって固定されている。針状吸着部１１は、物理的吸着及び／又は化学的吸着によって、揮発成分である化学物質を吸着することが可能な材料から構成されている。中空パイプ１２ｃはその内周面が、支持体１２ｂの外周面と接触状態になっている。そして両者間の摩擦力によって、中空パイプ１２ｃを支持体１２ｂの所定の位置に保持可能となっている。

採取具１０の使用前の状態においては、図２（ａ）に示すように、中空パイプ１２ｃを支持体１２ｂの上端寄りの位置において固定して、針状吸着部１１を中空パイプ１２ｃで覆い、針状吸着部１１が外部に露出しないようにしている。そして揮発成分の採取時に、図２（ｂ）に示すように、中空パイプ１２ｃを支持体１２ｂの下端寄りの位置に押し下げて、針状吸着部１１が外部に露出するようにする。

採取具１０における基台１３は、天面１３Ａ及び該天面１３Ａと対向する底面１３Ｂを有する直方体の形状を有している。採取具１０を水平な載置面３０に載置した場合、基台１３の天面１３Ａは載置面３０と略平行となる。天面１３には、陥没又は削孔によって支持凹部１３ａが設けられている。支持凹部１３ａの内周面には、吸着器１２の雄ネジ部１２ａに螺合可能な雌ネジ部１３ｂが形成されている。そして、吸着器１２の雄ネジ部１２ａを基台１３の雌ネジ部１３ｂに螺合して固定することで、吸着器１２は、基台１３の天面から立設される。なお、一つの基台１３当たりに、内周面に雌ネジ部１３ｂが形成された支持凹部１３ａを一つ形成することもでき、あるいは二以上の複数個形成することもできる。支持台１３に複数の支持凹部１３ａを形成することにより、二本以上の吸着器１２を基台１３に装着することができるので、一度の採取で同時に多量の揮発成分の採取を行うことができる。

本実施形態の採取具１０は吸着器１２を基台１３に固定した状態の位置関係に特徴の一つを有する。詳細には、採取具１０の基台１３が室内の載置面３０に載置された状態で、針状吸着部１１の軸方向が、載置面３０に対して６０〜９０度、好ましくは８０〜９０度の角度をなすように、吸着器１２における支持体１２ｂの下端部が基台１３の天面１３Ａに固定されている。このような位置関係で吸着器１２を基台１３に固定することで、載置面３０を構成する樹脂等の材料から放出される揮発成分の積極的な吸着を可能な限り低減することができる。その結果、長期間にわたって徐々に発生してくる居住空間の微量のにおい成分（揮発成分）を、効率的に採取することができる。また、上述の位置関係は、採取具１０の小型化の観点からも有利である。

微量の揮発成分の更に効率的な採取の観点から、吸着器１２は、その全長（ただし雄ネジ部１２ａを除く。）が９〜１２ｃｍであることが好ましい。また吸着器１２の針状吸着部１１の長さは１〜２ｃｍであることが好ましい。

吸着器１２としては、市販されているものを用いることが可能である。特に、ＳＰＭＥファイバーアセンブリー（Sigma-Aldrich社）を用いることが好ましい。ＳＰＭＥファイバーアセンブリーとしては、一端にＧＣ-ＭＳの分析装置に固定可能な雄ネジ部１２ａが形成されているものを採用することができる。ＳＰＭＥファイバーアセンブリーは、吸着器１２を構成する細い棒状の支持体１２ｂの先端に１〜２ｃｍのファイバーからなる針状吸着部１１が取着されたものからなる。ＳＰＭＥファイバーアセンブリーの針状吸着部１１は、揮発成分の採取前には棒状の支持体１２ｂの外周面に摺動可能に取着された中空パイプ（ニードル）１２ｃによって覆われている。

針状吸着部１１としては、採取したい揮発成分の性質や極性に応じて適切なＳＰＭＥ用ファイバーを選択すればよい。ＳＰＭＥ用ファイバーは、例えばフューズドシリカの表面に各種コーティング相を形成したものからなる。あるいは、フューズドシリカの表面に薄いポリマーをコーティングし、更にその上に各種コーティング相を形成したものからなる。コーティング相としては、例えばポリジメチルシロキサン等の非極性のシリコン系材料、極性を有するポリアクレート系材料、ポリジビニルベンゼン系材料、吸着力の強い材料である活性炭系材料等が市販されている。具体的にはCarboxen（商品名）、Carbowax（商品名）、 Polydimethylsiloxan(PDMS)、 Divinyl benzene(DVB)等を用いることができる。

支持台１３は、その材質や製造方法に特に限定はないが、揮発成分の発生が少ない点からシリコン樹脂が好ましい。加工性や変形の少なさの点からは、アクリル樹脂が好ましい。アクリル樹脂で支持台１３を形成した場合には、支持台１３から揮発成分の発生を減らすために１週間程度放置してから用いることが望ましい。

支持台１３は、縦１５〜３０ｍｍ、横１５〜１００ｍｍの天面を備え、厚み５〜２５ｍｍとし、コンパクトに形成することが好ましい。また、支持凹部１３ａは吸着器１２（ＳＰＭＥファイバーアセンブリー）の雄ネジ部１２ａを螺合可能な大きさの雌ネジ部１３ｂを形成し、例えば、直径３〜５ｍｍで形成される。なお、室内の広範囲の平均的なにおいを効果的に採取する観点から、支持台１３に装着された吸着器１２の針状吸着部１１への空気の流れに影響を与える可能性のある高さを有する凸部や蓋は、支持台１３に設けないことが好ましい。つまり、支持台１３の天面１３Ａは概ね平坦であることが好ましい。

採取具１０は、基台１３の底面１３Ｂに、基台１３を載置面３０に着脱可能に止着するための止着部を備えている。止着部１３ｃは、例えば支持台１３の底面１３Ｂに塗布された粘着剤、又は支持台１３の底面１３Ｂに貼着された粘着シート又は基台１３の底面に貼着された磁石シートから形成されている。

止着部１３ｃを粘着剤の塗布又は粘着シートで形成する場合、止着部１３ｃを形成する粘着剤として、例えば、アクリル系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、熱硬化性ゴム系粘着剤等を使用することができる。また、これらの粘着剤の粘着強度を抑制して載置面３０から剥離容易とするために、例えばアクリル系粘着剤を用いるときには、アクリル酸とアクリル酸エステルの配合を変えるとともに、粘着剤に無機系の中空微粒子や、多孔質シリカ等の多孔質フィラー、ポリメタクリル酸メチル等の非粘着性固体粒子を分散させることが有利である。これらの粒子が粘着表面に現れることによって貼り付け時の粘着面積を減少させられるからである。

次に、上述の採取具１０を用いた揮発成分の採取方法について説明する。本採取方法においては、採取具１０を室内の載置面３０に載置した状態で、外部に露出した針状吸着部１１の軸方向と載置面３０とのなす角度を６０〜９０度、好ましくは８０〜９０度に設定して、室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取する。室内空間とは、一般家屋（一戸建て住宅及びマンション等の集合住宅）における居室、病院やペットクリニックにおける病室、介護施設における居室、学校の教室、オフィスビルにおけるオフィスルーム、飲食店におけるホールや厨房、電車や自動車の車内、飛行機の機内、船舶の船室などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。載置面３０としては、例えば室内の床面に置かれた机やテープの天面などの水平面を用いることができる。この水平な載置面３０は、室内における床面又は天井から離間していることが好ましい。室内における採取具１０の載置位置に特に制限はなく、例えば室内の中央や隅部等を採用できる。

揮発成分の採取期間は、例えば食事やおむつ交換時等の突発的に発生する揮発成分が、採取した揮発成分中に高い割合を占めて平均的な室内のにおいの採取を妨げることがないようにする観点、及び長期間にわたって徐々に発生してくるような居住空間の微量の揮発成分、例えば０．１〜１０ｐｐｂレベルの濃度の揮発成分を十分に採取する観点から、一昼夜ないし一ヶ月間とすることが好ましく、更に好ましくは三日ないし二週間とする。採取具１０には、基台１３の底面１３Ｂに止着部１３ｃが備えられているので、このような長期にわたり採取を行っても、採取具１０の位置ずれ等が起こりにくいので、揮発成分の採取を安定して行うことができる。

本採取方法によれば、長期間の採取によって１００ｐｐｂ以下、特に０．１〜１０ｐｐｂで居住空間等の室内空間に漂うヒト由来のにおい成分（揮発成分）等をＧＣ／ＭＳ等によって分析可能なレベルの量まで採取することができる。ヒト由来のにおい成分としては、例えば、酪酸、イソ吉草酸、ヘキサン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ペラルゴン酸などの炭素数が２〜１０の脂肪酸類や、ノナナール等の不飽和アルデヒド類が挙げられる。室内空間のにおいは、これらのにおい成分と他の揮発成分との混合臭である。

本採取方法においては、載置面３０から放出される揮発成分（この揮発成分は、採取の対象として望ましいものではない。）の採取量を少なくして、室内の広範囲の平均的な揮発成分を効果的に採取する観点から、針状吸着部１１を載置面３０から１０〜１５ｃｍ離して位置させて揮発成分を採取することが好ましい。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態においては、螺合によって吸着器１２を基台１３に固定したが、これに代えて、嵌合や接着剤による接着等の様々な手段で固定を行うことができる。

また、前記実施形態においては採取具の載置面３０は水平面であったが、載置面はこれに限られず、例えば壁面等の鉛直面を載置面としてもよい。また、水平な載置面として、室内の床面及び天井面を採用してもよい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明はかかる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
図１に示す採取具１０を用いて、病室内の空気中に含まれる揮発成分の採取を行った。採取は、室内のにおいが問題となっている病室Ａと、においの問題がない病室であって、病室Ａと同床面積の病室Ｂで行った。採取具１０における基台１３はアクリル製であり、縦２０ｍｍ、横７０ｍｍの長方形の天面１３Ａ及び底面１３Ｂを備え、厚み２０ｍｍの直方体であった。支持台１３の底面に、縦２０ｍｍ、横７０ｍｍ、厚み１ｍｍの磁石シートを接着剤等によって貼着した。基台１３の天面１３Ａの中央には支持凹部１３ａを三個形成した。支持凹部１３ａはその中心軸が、天面１３Ａに対して９０度の角度をなすように形成した。支持凹部１３ａに直径４ｍｍで雌ネジ部１３ｂを形成した。吸着器１２として、Polydimethylsiloxan(PDMS)を装着したＳＰＭＥファイバーアセンブリー（Sigma-Aldrich社）を用いた。吸着器１２は二本用意し、吸着器１２の下端部に、この雌ネジ部１３ｂに螺合する雄ネジ部１２ａを形成した。吸着器１２は二本用意した理由は、複数本の測定結果の平均値をとることで、測定精度を高めるためである。基台１３を、室温２５℃の病室における隅２箇所の床面上に置いた鉄製のキャビネットの天面（つまり載置面３０、床面からの高さ２ｍ）に載置し磁石シートで固定した。そして、基台１３の雌ネジ部１３ｂに、各吸着器１２の雄ネジ部１２ａを螺合した。これによって、棒状の吸着器１２が載置面３０に対して９０度の角度で起立状態となった。針状吸着部１１は、載置面３０から１１ｃｍ上方に位置していた。また針状吸着部１１は、室内の隅を構成する２つの壁から約５０ｃｍ離間していた。なおこの状態では、吸着器１２における針状吸着部１１は、中空パイプ１２ｃによって覆われていた。次いで、中空パイプ１２ｃを下方に押し下げて、針状吸着部１１を外部に露出させ、揮発成分の採取を開始した。採取は１週間にわたって行った。採取期間中、室内で換気などによる空気の流動や、看護師の日常の作業が行われるにもかかわらず、採取具１０は転倒することもなく、また室内における看護師等の作業に支障を与えることもなかった。

採取期間経過後、吸着器１２における中空パイプ１２ｃを押し上げて針状吸着部１１を該中空パイプ１２ｃで覆い、次いで吸着器１２を支持台１３から取り外した。そして、吸着器１２の針状吸着部１１（ＳＰＭＥ用ファイバー）を、ＧＣ／ＭＳに導入し、該針状吸着部１１に吸着している揮発成分を分析した。そして、病室Ａと病室Ｂの分析結果を対比した。その結果、イソ吉草酸などのヒト由来のにおい成分（揮発成分）が病室Ａから検出された。

〔比較例１〕
実施例１で用いた採取具１０を、図３に示すように、吸着器１２の針状吸着部１１の軸方向が載置面３０に対して概ね水平になるように横に寝かして載置した。この状態下にした２本の吸着器１２について、実施例１と同様の採取を行った。この結果、ベンゼンや２−エチルヘサノールなどキャビネットの塗料由来と思われる成分が非常に多く検出され、目的とするヒト由来のにおい成分はほとんど検出されなかった。

本発明の揮発成分採取具の一実施形態を示す模式図である。図１に示す採取具における要部拡大図である。比較例１で用いた揮発成分採取具を示す模式図である。

符号の説明

１０揮発成分採取具
１１針状吸着部
１２吸着器
１２ｂ支持体
１３基台
１３Ａ天面

Claims

室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取する揮発成分採取具であって、
前記採取具は、棒状の支持体の一端に針状吸着部が支持されてなる吸着器と、天面及び該天面と対向する底面を有する基台とを備え、
前記採取具の基台が室内の載置面に載置された状態で、前記針状吸着部の軸方向が、前記載置面に対して６０〜９０度の角度をなすように、前記吸着器における前記支持体の他端が前記基台の天面に固定されており、
前記基台はその底面に、該基台を前記載置面に着脱可能に止着するための止着部を備えている揮発成分採取具。
前記針状吸着部が固相マイクロ抽出法（ＳＰＭＥ）ファイバーからなる請求項１記載の揮発成分採取具。
前記止着部が、前記支持台の底面に塗布された粘着剤、前記支持台の底面に貼着された粘着シート又は前記支持台の底面に貼着された磁石シートからなる請求項１又は２記載の揮発成分採取具。
棒状の支持体の一端に針状吸着部が支持されてなる吸着器を有する揮発成分採取具を用いた室内の揮発成分採取方法であって、
前記採取具を室内の載置面に載置した状態で、外部に露出した前記針状吸着部の軸方向と該載置面とのなす角度を６０〜９０度に設定して、室内空間の空気中に含まれる揮発成分を採取する、室内の揮発成分採取方法。