JPH01253636A - Measurement of concentration of alcohols - Google Patents

Measurement of concentration of alcohols

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JPH01253636A
JPH01253636A JP8164288A JP8164288A JPH01253636A JP H01253636 A JPH01253636 A JP H01253636A JP 8164288 A JP8164288 A JP 8164288A JP 8164288 A JP8164288 A JP 8164288A JP H01253636 A JPH01253636 A JP H01253636A
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alcohol
fluid
coloring
concentration
metal oxide
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to measure the concentration of alcohol in fluid accurately in high sensitivity, by bringing metal oxide which indicates coloring phenomenon when light is projected into contact with a fluid incorporated in alcohol, and measuring the change in coloring degree. CONSTITUTION:As an alcohol sensor 2, a transparent conductive film 22 is formed on a glass substrate 21, and a metal oxide film 23 such as WO3 and MO3 in the amorphous state is formed on the film 22. A fluid to be measured 8 is filled in a transparent container 1. Light is projected to the sensor 2 from a light source 6. The film 23 is colored in correspondence with the concentration of alcohol in the fluid 8. The colored quantity is measured with a photodetector 7. Thus, the concentration of the alcohol in the fluid 8 can be obtained accurately. When the measurement is finished, a power source 4 is connected to a lead wire 25 of the sensor 2, and a specified potential is applied. Then, the transparent state is restored.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、アルコール類濃度測定方法にかかり、特に、
光を照射することにより着色現象を示す金属酸化物を、
アルコール類の含まれる流体に接触させた場合に、前記
着色度合か前記流体中のアルコニル類濃度に依存して変
化するという、本発明者が発見した新規な現象を利用し
たものに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for measuring alcohol concentration, and in particular,
Metal oxides that show a coloring phenomenon when irradiated with light,
This method utilizes a novel phenomenon discovered by the present inventors, in which the degree of coloring changes depending on the concentration of alconyls in the fluid when brought into contact with a fluid containing alcohols.

[従来の技術] 気体あるいは液体の流体中におけるアルコール類濃度を
測定するアルコール類濃度測定方法としては、従来、以
下の方法があった。
[Prior Art] Conventionally, there have been the following methods for measuring alcohol concentration in a gas or liquid fluid.

ます、化学分析的手法として、古くから知られている方
法に、アルコール類を含む溶液にヨウ素を加えて沸騰す
るとヨードホルムが生ずるということを利用した方法が
ある。この方法は、微量なアルコール類の検出には向か
ないとともに、空気中に含まれるアルコール類の検出に
は適用できず、さらには、手順が煩雑で定量性も必ずし
も十分でないという欠点があった。
One of the long-known chemical analytical methods is a method that takes advantage of the fact that when iodine is added to a solution containing alcohol and boiled, iodoform is produced. This method is not suitable for detecting trace amounts of alcohol, cannot be applied to detecting alcohol contained in the air, and has the disadvantages that the procedure is complicated and quantitative performance is not necessarily sufficient.

このため、近年にいたり、上記欠点を補うべく各種の化
学センサー、例えば、ガスセンサーあるいはバイオセン
サー等が開発されるようになった。
Therefore, in recent years, various chemical sensors, such as gas sensors or biosensors, have been developed to compensate for the above drawbacks.

前記ガスセンサーとしては、半導体力スセンザ−かよく
知られているが、これは、金属酸化物半導体の表面にア
ルコール類が吸着すると、該半導体表面の空間電荷層の
構造か変化して半導体の抵抗が変化するという現象を利
用したものである。
A well-known example of the gas sensor is a semiconductor force sensor, in which when alcohol is adsorbed onto the surface of a metal oxide semiconductor, the structure of the space charge layer on the surface of the semiconductor changes and the resistance of the semiconductor increases. This method takes advantage of the phenomenon that .

また、前記バイオセンサーとしては、隔膜酸素電極(例
えば、C1ark型電極)等の先端に、例えば、エタノ
ールと反応して酸素を消費する酵素(アルコールオキシ
ターセ)膜を装着したものが知られている。ずなわち、
前記酵素膜で消費される酸素の量を前記隔膜酸素電極で
検出することにより、間接的にエタノールを検出するも
のである。
Furthermore, as the biosensor, one is known in which an enzyme (alcohol oxitase) membrane that reacts with ethanol and consumes oxygen is attached to the tip of a diaphragm oxygen electrode (for example, a C1ark type electrode). There is. Zunawachi,
Ethanol is indirectly detected by detecting the amount of oxygen consumed by the enzyme membrane with the diaphragm oxygen electrode.

[発明が解決しようとする課題] ところか、これら従来の方法は、いずれも現在要求され
ている検出感度を十分に満たず程の感度が得られている
とはいい難く、また、一般に、アルコール類以外の有機
物に対しても応答性を有していることから選択性に欠け
(例えば、前記バイオセンサーであっても、前記アルコ
ールオキシターセかアルコール類のほかに酢酸やギ酸等
とも反応して酸素を消費する)、アルコール類のみの濃
度を正確に求めるという要求に十分に応えるものでない
とともに、構造が複雑で、かつ、耐久性にも問題かあっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] However, it is difficult to say that all of these conventional methods achieve a detection sensitivity that is sufficiently low to meet the currently required detection sensitivity. It lacks selectivity because it is responsive to organic substances other than the above (for example, the biosensor does not react with the alcohol oxitase or with acetic acid, formic acid, etc. in addition to alcohols). (consumption of oxygen), it does not fully meet the demand for accurately determining the concentration of alcohol alone, has a complicated structure, and has problems in durability.

本発明の目的は、このような欠点を除去できる新規なア
ルコール類濃度の測定方法を堤供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel method for measuring alcohol concentration that can eliminate such drawbacks.

1課題を解決するための手段] 本発明は、本発明者が発見した新規な現象、すなわち、
光を照射することにより着色現象を示す金属酸化物を、
アルコール類の含まれる流体に接触させた場合に、前記
着色度合が前記流体中のアルコール類濃度に依存して変
化する現象に基づいてなされたものであり、この新規な
現象を利用し、前記着色度合の変化を求めることにより
、前記流体中のアルコール類濃度を感度よく正確に求め
ることを可能にしたもので、以下の各構成を有する。
1. Means for Solving the Problems] The present invention addresses a novel phenomenon discovered by the inventor, namely:
Metal oxides that show a coloring phenomenon when irradiated with light,
This is based on the phenomenon that when the liquid is brought into contact with a fluid containing alcohol, the degree of coloring changes depending on the concentration of alcohol in the fluid.Using this new phenomenon, the coloring This device makes it possible to accurately and sensitively determine the alcohol concentration in the fluid by determining the degree of change, and has the following configurations.

(1)光を照射することにより着色現象を示す金属酸化
を、アルコール類の含まれる流体に接触させた場合に、
前記着色度合か前記流体中のアルコール類濃度に依存し
て変化する現象を利用し、この着色度合の変化を求める
ことにより、前記流体中のアルコール濃度を求めること
を特徴としたアルコール類濃度測定方法。
(1) When metal oxide, which shows a coloring phenomenon when irradiated with light, is brought into contact with a fluid containing alcohol,
A method for measuring alcohol concentration, characterized in that the alcohol concentration in the fluid is determined by determining a change in the degree of coloring by utilizing a phenomenon in which the degree of coloring changes depending on the concentration of alcohol in the fluid. .

(2)請求項(1)記載のアルコール類濃度測定方法に
おいて、前記アルコール類濃度を求めた後に、前記金属
酸化物に電圧を印加することにより、前記着色を消去す
るようにしたことを特徴とするアルコール類濃度測定方
法。
(2) In the alcohol concentration measuring method according to claim (1), the coloring is erased by applying a voltage to the metal oxide after determining the alcohol concentration. Alcohol concentration measurement method.

[作用] 前記構成(1)において、前記着色の度合が前記流体中
のアルコール類濃度に依存して変化するから、この着色
の度合の変化を求めることにより、前記流体中のアルコ
ール類濃度を求めることができる。
[Operation] In the configuration (1), since the degree of coloring changes depending on the alcohol concentration in the fluid, the alcohol concentration in the fluid is determined by determining the change in the degree of coloring. be able to.

この場合、この着色の度合は、前記流体中に微量のアル
コール類か含まれている場合であっても大きく変化し、
しかも、その着色の度合の変化量と前記アルコール類濃
度とがほぼ正確に一体一の対応ずけができることか確認
されている。
In this case, the degree of coloring varies greatly even if the fluid contains a trace amount of alcohol,
Moreover, it has been confirmed that the amount of change in the degree of coloring and the alcohol concentration can be almost exactly matched.

したかって、この方法によれば、vl、量のアルコ一ル
類が含まれている流体中のアルコール類濃度を正確に求
めることを可能にする。なお、この場合、前記金属酸化
物を俺かに負電位に設定することで、検出感度をより向
上できることも確認されている。
Therefore, this method makes it possible to accurately determine the alcohol concentration in a fluid containing vl of alcohols. In this case, it has also been confirmed that detection sensitivity can be further improved by setting the metal oxide to a more negative potential.

また、前記構成(2)によれば、−度測定した後、次に
測定する前に、前記電圧印加操作をすることにより、前
の測定における着色が消去されて、前の測定による影響
が次の測定に残らないようにすることができるから、繰
り返し測定を可能にする。
Further, according to the configuration (2), by performing the voltage application operation after measuring -degrees and before the next measurement, the coloring in the previous measurement is erased, and the influence of the previous measurement is reflected in the next measurement. This makes it possible to perform repeated measurements.

[実施例] 以下、本発明の実施例にかかるアルコール類濃度測定方
法について説明する。
[Example] Hereinafter, a method for measuring alcohol concentration according to an example of the present invention will be described.

(第1実施例) 第1図は本発明の第1実施例にかかるアルコール類濃度
測定方法を実施するための装置の構成を示す断面図、第
2図は第1図の一部を拡大した断面図である。
(First Example) Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for carrying out the alcohol concentration measuring method according to the first example of the present invention, and Figure 2 is a partially enlarged view of Figure 1. FIG.

図において、符号1は透明容器であり、この透明容器1
中にはアルコール類センサー2及び電極3が収容され、
これら、センサー2及び電極3間には直流電源4によっ
て電圧を印加できるように構成されている。なお、前記
電圧印加によって流れる電流を監視できるように、前記
電源4と電極3との間には電流計5が接続される。
In the figure, reference numeral 1 indicates a transparent container, and this transparent container 1
An alcohol sensor 2 and an electrode 3 are housed inside.
The structure is such that a voltage can be applied between the sensor 2 and the electrode 3 by a DC power source 4. Note that an ammeter 5 is connected between the power source 4 and the electrode 3 so that the current flowing due to the voltage application can be monitored.

前記アルコール類センサー2は、第2図にその拡大断面
図を示したように、ガラス基板21上に透明導電膜22
が形成され、この透明導電膜22上にはタングステン酸
化物(WO3)あるいはモリブデン酸化物(MO3)等
の金属酸化物がアモルファスの状態になっている金属酸
化物wA23が形成され、さらに、前記透明導電膜22
には銀ペースト24等により銅リード線25の一端が接
続されているとともに、この銅リード線25の他端は前
記電源4に接続されるようになっている。
The alcohol sensor 2 has a transparent conductive film 22 on a glass substrate 21, as shown in an enlarged cross-sectional view in FIG.
is formed, and on this transparent conductive film 22, a metal oxide wA23 in which a metal oxide such as tungsten oxide (WO3) or molybdenum oxide (MO3) is in an amorphous state is formed. Conductive film 22
One end of a copper lead wire 25 is connected to the power source 4 by a silver paste 24 or the like, and the other end of this copper lead wire 25 is connected to the power source 4.

また、前記透明容器1の外部であって前記アルコール類
センサー2の前記金属酸化物膜23の表面に対向する部
位には該金属酸化物23に着色現象を起こさせる光源6
が配置され、前記透明容器1を挾んで前記光源6と反対
側に位置する部位には、前記金属酸化物23の着色量を
測定する光デイテクタ−7が配置されている。
Further, a light source 6 for causing a coloring phenomenon in the metal oxide 23 is provided at a portion outside the transparent container 1 and facing the surface of the metal oxide film 23 of the alcohol sensor 2.
A light detector 7 for measuring the amount of coloring of the metal oxide 23 is arranged at a position opposite to the light source 6 across the transparent container 1.

そして、前記透明容器1中には測定対象たるアルコール
類を含む溶液あるいは気体等の流体8が満たされる(な
お、第1図では溶液を満たした場合を示している)。
The transparent container 1 is filled with a fluid 8 such as a solution or gas containing alcohol to be measured (FIG. 1 shows the case filled with a solution).

この場合、前記透明導電膜22は、電気伝導性を有し、
かつ、可視光線に対して透過性を有するものであればよ
く、例えば、S n O2、In20iあるいはZnO
等で構成できる。なお、場合によっては、この導電膜2
2を省略して、前記金属酸化物23に直接前記銅リード
線25を接続するようにしてもよい。
In this case, the transparent conductive film 22 has electrical conductivity,
Any material may be used as long as it is transparent to visible light, such as S n O2, In20i, or ZnO.
It can be composed of Note that in some cases, this conductive film 2
2 may be omitted and the copper lead wire 25 may be directly connected to the metal oxide 23.

また、前記電極3は、白金、カーホン等の通常の溶媒に
侵されないものであればよく、その形状や大きさは問題
でない。
Further, the electrode 3 may be made of any material that is not attacked by ordinary solvents such as platinum or carphone, and its shape and size do not matter.

さらに、前記電源4は、好ましくは正負の極性可変の直
流電源がよく、例えば、乾電池等を用いてもよい。
Further, the power source 4 is preferably a direct current power source with variable polarity of positive and negative, and for example, a dry battery or the like may be used.

また、前記光源6としては、水銀燈、キセノンランプ、
タングステン燈もしくはレーザ装置等が用いられ、前記
光デイテクタ−7としては、例えば、光電管やSi太陽
電池等を用いることができる。
Further, as the light source 6, a mercury lamp, a xenon lamp,
A tungsten lamp, a laser device, or the like is used, and as the optical detector 7, for example, a phototube, a Si solar cell, or the like can be used.

上述の装置において、本実施例の方法を実施するには、
まず、前記透明容器1内に測定対象たる流体8(例えば
、アルコール類を含む水、ベンゼンもしくは空気)を満
たし、次に、前記光源6がら前記アルコール類センサー
2に光を照射する。
In order to carry out the method of this example in the above-mentioned apparatus,
First, the transparent container 1 is filled with a fluid 8 to be measured (for example, water containing alcohol, benzene, or air), and then the alcohol sensor 2 is irradiated with light from the light source 6.

これにより、前記流体8中に含まれるアルコール類濃度
に応じて前記金属酸化物膜23が着色してくるので、こ
の着色量を前記光デイテクタ−7によって測定すること
により、前記流体8のアルコール類濃度を求めることが
できる。
As a result, the metal oxide film 23 becomes colored in accordance with the concentration of alcohol contained in the fluid 8. By measuring the amount of coloring with the optical detector 7, Concentration can be determined.

このとき、前記電源4をOF’Fにしておくか、あるい
は、前記電流計5によって検出できない程度の電流しか
流れないような電圧を印加した状態にしておく。
At this time, the power source 4 is turned off, or a voltage is applied such that only a current that cannot be detected by the ammeter 5 flows.

次に、前記測定が終了したら、前記電源4を・ −9− ONにするか、あるいは、印加する電圧をあけることに
より、前記アルコール類センサー2が正電位になるよう
に、該アルコール類センサー2と前記電極3間に所定の
電圧を印加する。
Next, when the measurement is completed, the alcohol sensor 2 is turned on so that the alcohol sensor 2 has a positive potential by turning on the power source 4 or by opening the applied voltage. A predetermined voltage is applied between the electrode 3 and the electrode 3.

これにより、前記金属酸化物膜23の着色か消去されて
元の透明な状態に復帰され、次の測定に供することがで
きる。
As a result, the coloring of the metal oxide film 23 is erased and the original transparent state is restored, so that the metal oxide film 23 can be used for the next measurement.

なお、前記測定対象たる流体8のアルコール類濃度が小
さくて前記金属酸化物膜23の着色度合が小さいときは
、前記光源6からの光照射時間を長くしたり、照射光量
を増大させ、もしくは、前記電源4からの印加電圧を変
えて前記アルコール類センサー2の電位をその平衡電位
よりやや負側(例えば、−0,2V程度)に設定するこ
とで前記着色量を増やすことができる。無論、これら処
理操作は、単独で行ってもよいし、複数組み合わせて行
ってもよい。そして、これら操作によって着色量を増す
ことにより、アルコール類の濃度に依存して変化する着
色の度合いの変化を大きくすることができる。すなわち
、これらの処理操作を行うことによってアルコール類の
検出感度を向上させることかできる。さらに、これらの
処理操作を行った後であっても、前述のように前記アル
コール類センサー2を正の電位にすることで元の透明な
状態に復帰させることができ、次の測定を行うことかで
きる。
Note that when the alcohol concentration of the fluid 8 to be measured is low and the degree of coloring of the metal oxide film 23 is low, the light irradiation time from the light source 6 is lengthened, the amount of irradiation light is increased, or The amount of coloring can be increased by changing the voltage applied from the power source 4 and setting the potential of the alcohol sensor 2 to be slightly more negative than its equilibrium potential (for example, about -0.2 V). Of course, these processing operations may be performed alone or in combination. By increasing the amount of coloring through these operations, it is possible to increase the change in the degree of coloring that changes depending on the concentration of alcohol. That is, by performing these processing operations, the detection sensitivity of alcohol can be improved. Furthermore, even after performing these processing operations, the alcohol sensor 2 can be returned to its original transparent state by setting it to a positive potential as described above, and the next measurement can be carried out. I can do it.

なお、本実施例の方法は、必ずしも、上述した構成を有
する装置を用いる必要はなく、例えば、前記アルコール
類センサー2を測定対象たる流体に接触させる操作と、
光を照射する操作とを行って該アルコール類センサー2
を着色させ、しかる後、このアルコール類センサー2の
吸光度を可視・紫外分光光度計等によって測定して、前
記着色度合を求めることによっても実施することかでき
る。
Note that the method of this embodiment does not necessarily require the use of a device having the above-mentioned configuration, and includes, for example, the operation of bringing the alcohol sensor 2 into contact with the fluid to be measured;
The alcohol sensor 2 is
This can also be carried out by coloring the alcohol sensor 2 and then measuring the absorbance of the alcohol sensor 2 using a visible/ultraviolet spectrophotometer or the like to determine the degree of coloring.

第3図は、本実施例におけるアルコール類センサー2の
検出感度を調べた実験結果を示すグラフである。図にお
いて、縦軸か吸光度変化であり、横軸がベンゼン溶液中
におけるエタノールの容量パーセントである。この場合
の実験条件は以下の通りである。
FIG. 3 is a graph showing the results of an experiment examining the detection sensitivity of the alcohol sensor 2 in this example. In the figure, the vertical axis is the change in absorbance, and the horizontal axis is the volume percent of ethanol in the benzene solution. The experimental conditions in this case are as follows.

アルコール類センサー カラス基板表面またはカラス基板上に SnO2をコートシたものの表面に真空蒸着法によりW
O3の薄膜(厚さ0.1〜1μm)を形成したもの(な
お、こうして形成されたWO5をX線回折法で分析した
ところ結晶性ピークは認められず、アモルファス状態で
あることが確認されている)。
W was applied to the surface of the alcohol sensor glass substrate or the surface of the glass substrate coated with SnO2 by vacuum evaporation.
A thin film (thickness: 0.1 to 1 μm) of O3 was formed (Note that when the WO5 thus formed was analyzed by X-ray diffraction, no crystalline peak was observed, and it was confirmed that it was in an amorphous state. ).

測定対象たる流体 ベンゼン中にエタノールか種々の容積パーセントで含ま
れているもの(なお、ベンゼンの代わりにプロピレンカ
ーボネイトを用いた場合もほぼ同じ結果か得られること
が確認されている)。
The liquid benzene to be measured contains ethanol or various volume percentages (it has been confirmed that almost the same results can be obtained when propylene carbonate is used instead of benzene).

光源 500W超高圧水銀燈 測定手順 前記アルコール類センサーを前記測定対象なる種々のエ
タノール濃度を有する流体中に浸=  12 − 潰し、次に、このアルコール類センサーに前記超高圧水
銀燈からの光を一定時間(2分間)照射する。なお、こ
のとき、前記光照射の前における前記アルコール類セン
サーの波長750nm〜800nmに対する吸光度を測
定しておく。次いで、光照射後における前記アルコール
類センサーの波長750nm〜800nmに対する吸光
度を測定し、しかる後、前記光照射の前後における吸光
度を比較する。前記グラフは、この比較結果を各エタノ
ール濃度毎にプロットしたものである。
Light source 500W ultra-high pressure mercury lamp measurement procedure The alcohol sensor is immersed in the fluid having various ethanol concentrations to be measured. 2 minutes). At this time, the absorbance of the alcohol sensor at a wavelength of 750 nm to 800 nm is measured before the light irradiation. Next, the absorbance of the alcohol sensor at a wavelength of 750 nm to 800 nm after light irradiation is measured, and then the absorbance before and after the light irradiation is compared. The above graph is a plot of the comparison results for each ethanol concentration.

なお、本発明者か、上述のアルコール類センサーか、前
記エタノール以外にどのような化合物に対して前記着色
の変化を示すかについて調査しなところ、メタノール、
インプロパツール、n−プロパツール及びn−ブタノー
ルに対しては着色変化を示すか、ベンゼン、アセトン、
水及びクロロホルムの純溶液に対しては着色変化か認め
られなかった。なお、着色変化の度合は、メタノール〉
エタノール〉インプロパツール〉n−プロパノ−ル〉n
−ブタノールの順であった。
In addition, neither the inventor nor the above-mentioned alcohol sensor has investigated what compounds other than ethanol cause the color change to occur, and it was found that methanol,
Inpropatool, n-propatool and n-butanol show a color change, or benzene, acetone,
No color change was observed for pure solutions of water and chloroform. In addition, the degree of color change is based on methanol>
Ethanol〉Improper Tool〉n-Propanol〉n
- butanol.

また、第4図は、上述のアルコール類センサーについて
、上述の実験条件とほぼ同じ条件のもとで、測定対象た
る流体としてメタノールを含む乾燥窒素を用いて同様の
測定を行った結果を示すものである。第4図において、
縦軸が吸光度変化であり、横軸が乾燥窒素中のメタノー
ルの容量パーセントである。
Furthermore, Figure 4 shows the results of similar measurements of the alcohol sensor described above, using dry nitrogen containing methanol as the fluid to be measured, under almost the same experimental conditions as described above. It is. In Figure 4,
The vertical axis is the absorbance change and the horizontal axis is the volume percent of methanol in dry nitrogen.

なお、上述のアルコール類センサー2は、測定対象とし
て、微量のエタノールを含む空気を選定しても、前記と
ほぼ同様にエタノール濃度に依存して着色変化(750
μmの波長の光に対する吸光度の変化)を示すことが確
認されている。
Note that even if air containing a small amount of ethanol is selected as the measurement target, the alcohol sensor 2 described above will cause a color change (750
It has been confirmed that the absorbance changes with respect to light with a wavelength of μm.

(第2実施例) 第5図は本発明の第2実施例にかかるアルコール類濃度
測定方法を実施するための装置の構成を示す断面図、第
6図は第5図の一部を拡大した断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of an apparatus for carrying out the alcohol concentration measuring method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5. FIG.

この実施例は、前記第1実施例に比較してアルコール類
の検出感度を増大できるものである。
This embodiment can increase the detection sensitivity of alcohol compared to the first embodiment.

図において、符号100は透明容器であり、この透明容
器100は、底部が除去されたものであって、アルコー
ル類センサー20.0上に載置されている。また、この
アルコール類センサー200内には電極103か収容さ
れ、これら、センサー200及び電極103間には電源
104によって電圧が印加できるようになっている。
In the figure, reference numeral 100 is a transparent container, the bottom of which has been removed, and which is placed on the alcohol sensor 20.0. Further, an electrode 103 is housed within the alcohol sensor 200, and a voltage can be applied between the sensor 200 and the electrode 103 by a power source 104.

また、このアルコール類センサー200の下方には光源
106が配置され、さらに、前記アルコール類センサー
200の図中右方側には光デイテクタ−107が配置さ
れている。
Further, a light source 106 is arranged below this alcohol sensor 200, and furthermore, a light detector 107 is arranged on the right side of the alcohol sensor 200 in the figure.

前記アルコール類センサー200は、第6図にその一部
拡大断面図を示したように、ガラス基板201上に透明
導電膜202か形成され、この透明導電膜202上には
タングステン酸化物(WOs)あるいはモリブデン酸化
物(M 03 >等の金属酸化物がアモルファスの状態
になっている金属酸化物膜203か形成されているもの
である。この場合、前記透明導電膜202は、電気伝導
性を有し、かつ、可視光線に対して透過性を有するもの
であればよく、例えば、SnO□、In20iあるいは
ZnO等で構成できる。なお、場合によっては、この導
電膜202を省略してもよい。
As shown in a partially enlarged cross-sectional view in FIG. 6, the alcohol sensor 200 has a transparent conductive film 202 formed on a glass substrate 201, and tungsten oxide (WOs) Alternatively, a metal oxide film 203 is formed in which a metal oxide such as molybdenum oxide (M 03 ) is in an amorphous state. In this case, the transparent conductive film 202 has electrical conductivity. However, the conductive film 202 may be made of any material as long as it is transparent to visible light, such as SnO□, In20i, ZnO, etc. In some cases, the conductive film 202 may be omitted.

また、前記電極103は、白金、カーボン等の通常の溶
媒に侵されないものであれはよく、その形状や大きさは
問題でない。
Further, the electrode 103 may be made of platinum, carbon, or other material that is not attacked by ordinary solvents, and its shape and size do not matter.

さらに、前記電源104は、好ましくは正負の極性可変
の直流電源がよく、例えば、乾電池等を用いてもよい。
Furthermore, the power source 104 is preferably a direct current power source with variable polarity between positive and negative, and for example, a dry battery or the like may be used.

また、前記光源106としては、水銀燈、キセノンラン
プ、タングステン燈もしくはレーザ装置等を用いること
ができる。この場合、前記光源106の配置位置は前記
透明容器100の上方であってもよい。
Further, as the light source 106, a mercury lamp, a xenon lamp, a tungsten lamp, a laser device, or the like can be used. In this case, the light source 106 may be placed above the transparent container 100.

そして、前記透明容器100中には測定対象たるアルコ
ール類を含む溶液あるいは気体等の流体108か満たさ
れる(なお、第5図では溶液を満たした場合を示してい
る)。
The transparent container 100 is filled with a fluid 108 such as a solution or gas containing alcohol to be measured (FIG. 5 shows the case filled with a solution).

ところで、前記ガラス基板201及び前記流体−16= 108は、一般に、前記金属酸化物M2O3や透明導電
膜202に比較してその屈折率が小さいため、これら金
属酸化物膜203や透明導電膜202の部分は、これら
と前記ガラス基板201及び前記流体108との境界面
を全反射面とするいわゆる光導波路として機能させるこ
とができる。
By the way, the glass substrate 201 and the fluid -16=108 generally have a lower refractive index than the metal oxide M2O3 and the transparent conductive film 202. The portions can function as so-called optical waveguides in which the interfaces between them and the glass substrate 201 and the fluid 108 serve as total reflection surfaces.

本実施例は、このように光導波路として機能する部分に
該部分の吸光度を測定するための光Rを入射させ、出射
光rを前記光デイテクタ−107で検出することにより
、前記金属酸化物膜203の着色度合の変化を測定する
ものである。この場合、前記光源106により前記金属
酸化物膜203をあらかじめ着色させておくことは勿論
である。
In this embodiment, the light R for measuring the absorbance of the part functioning as an optical waveguide is incident on the part functioning as an optical waveguide, and the emitted light r is detected by the optical detector 107, thereby forming the metal oxide film. This is to measure the change in the degree of coloring of 203. In this case, it goes without saying that the metal oxide film 203 is colored in advance by the light source 106.

また、前記光Rは、レーザ光あるいはキセノン燈の光を
干渉フィルター等によって単色化したものか望ましく、
この単色化された光を前記第6図に示されるように、レ
ンズ109(あるいは、レンズの代わりにプリズムや回
折格子を用いてもよい)を介して、前記光導波路部分に
入射させるようにする。
The light R is preferably a laser beam or a xenon lamp made monochromatic using an interference filter or the like.
This monochromatic light is made to enter the optical waveguide portion through a lens 109 (or a prism or a diffraction grating may be used instead of the lens), as shown in FIG. .

これにより、前記金属酸化物膜203の着色度合の変化
を極めて高感度に測定することができ、したがって、前
記流体108のアルコール類の濃度を極めて高感度で測
定することを可能とする。
Thereby, the change in the degree of coloring of the metal oxide film 203 can be measured with extremely high sensitivity, and therefore the concentration of alcohol in the fluid 108 can be measured with extremely high sensitivity.

なお、前記金属酸化物203を負電位にしつつ測定を行
って感度を向上させる点、及び−回の測定終了後に前記
金属酸化物203を正電位にして次の測定を行えるよう
にできる点は前記第1実施例の場合と同じである。
Note that the sensitivity can be improved by performing measurements while keeping the metal oxide 203 at a negative potential, and the point that the metal oxide 203 can be set at a positive potential to enable the next measurement after the -th measurement is completed is as described above. This is the same as in the first embodiment.

さらに、前記測定対象たる流体108は液体に限らず気
体であってもよい。この場合;−回の測定終了後に前記
金属酸化物203を正電位にして次の測定を行えるよう
する操作は、前記測定後に前記透明容器100に、硫酸
ナトリウム等を添加してイオン伝導性を持たせた水溶液
を満たしてがら前記電源104により電圧を印加するこ
とで行うことができる。
Further, the fluid 108 to be measured is not limited to a liquid, but may be a gas. In this case, the operation of setting the metal oxide 203 at a positive potential to perform the next measurement after completing the - measurement is to add sodium sulfate or the like to the transparent container 100 after the measurement to make it ionic conductive. This can be done by applying a voltage from the power source 104 while filling the aqueous solution.

(第3実施例) 第7図は本発明の第3実施例にかかるアルコール類濃度
測定方法を実施するための装置の構成を示す断面図、第
8図は第7図の一部を拡大した断面図である。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of an apparatus for carrying out the alcohol concentration measuring method according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 7. FIG.

この実施例は、いわば、前記第2実施例における光導波
路をオプティカルファイバー300で構成し、この光導
波路たるオプティカルファイバー300の一端部から入
射光Rを導入し、他方の端部からの出射光rを光デイテ
クタ−307によって検出するようにしたものである。
In this embodiment, so to speak, the optical waveguide in the second embodiment is constructed of an optical fiber 300, the incident light R is introduced from one end of the optical fiber 300, which is the optical waveguide, and the output light r is emitted from the other end. is detected by an optical detector 307.

すなわち、第8図に示されるように、前記オプティカル
ファイバー300のクラッド303の部分を前記W 0
3等の金属酸化物で構成し、コア302の部分をSiO
□ガラスあるいは高分子樹脂で構成したものである。
That is, as shown in FIG. 8, the cladding 303 portion of the optical fiber 300 is
The core 302 is made of SiO.
□It is made of glass or polymer resin.

そして、前記オプティカルファイバー300を測定対象
たる流体中に浸漬するとともに、該オプティカルファイ
バー300に該オプティカルファイバー300のクラッ
ド303の金属酸化物を着色させる光■(を照射して、
前記射出光rを測定することにより、前記クラッド30
3の金属酸化物の着色度合の変化を測定し、前記流体中
のアルコ一ル類の濃度を求めるものである。
Then, the optical fiber 300 is immersed in the fluid to be measured, and the optical fiber 300 is irradiated with light (1) that colors the metal oxide of the cladding 303 of the optical fiber 300.
By measuring the emitted light r, the cladding 30
The change in the degree of coloring of the metal oxide in No. 3 is measured to determine the concentration of alcohols in the fluid.

なお、前記クラッド303の金属酸化物の厚さは、0.
1〜1μm程度とされる。
Note that the thickness of the metal oxide of the cladding 303 is 0.
The thickness is approximately 1 to 1 μm.

この実施例によれは、センサーとしての有効面積が大き
くとれ、かつ、前記光Rかファイバー内で全反射される
回数か多いので、前記オプティカルファイバー300の
長さを適宜選定することにより、微μのアルコール類を
極めて高感度に測定することを可能にする。
According to this embodiment, the effective area as a sensor can be large, and the number of total reflections of the light R within the fiber is large, so by appropriately selecting the length of the optical fiber 300, it is possible to This makes it possible to measure alcohols with extremely high sensitivity.

なお、前記各実施例では、金属酸化物として、タングス
テン酸化物(WO,)及びモリブデン酸化物(M Os
 )を掲げたが、本発明は、これに限られるものでなく
、光を照射したときに着色現象を示す他の金属酸化物、
例えは、バナジウム酸化物、イリジウム酸化物等の遷移
金属酸化物、その他の金属酸化物でもよく、また、これ
らの金属酸化物によっても一定の効果が認められること
が確認されている。
In each of the above examples, tungsten oxide (WO) and molybdenum oxide (MOs) were used as metal oxides.
), but the present invention is not limited thereto, and can also be applied to other metal oxides that exhibit a coloring phenomenon when irradiated with light,
For example, transition metal oxides such as vanadium oxide and iridium oxide, and other metal oxides may be used, and it has been confirmed that these metal oxides also have certain effects.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、本発明者か発見した新
規な現象、すなわち、光を照射することにより着色現象
を示す金属酸化物を、アルコール類の含まれる流体に接
触させた場合に、前記着色度合が前記流体中のアルコー
ル類濃度に依存して変化する現象を利用し、前記着色度
合の変化を求めることにより、前記流体中のアルコール
類濃度を感度よく正確に求めることを可能にしたもので
ある。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention utilizes a novel phenomenon discovered by the present inventor, namely, the application of a metal oxide that exhibits a coloring phenomenon when irradiated with light to a fluid containing alcohol. By utilizing the phenomenon that the degree of coloring changes depending on the alcohol concentration in the fluid when the fluid comes into contact with the fluid, and determining the change in the degree of coloring, the alcohol concentration in the fluid can be determined accurately and sensitively. It made it possible to ask for it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例にかかるアルコール類濃度
測定方法を実施するだめの装置の構成を示す断面図、第
2図は第1図の一部を拡大した断面図、第3図及び第4
図は、本実施例におけるアルコール類センサー2の検出
感度を調べた実験結果を示すグラフ、第5図は本発明の
第2実施例にかかるアルコール類濃度測定方法を実施す
るための装置の構成を示す断面図、第6図は第5図の一
部を拡大した断面図、第7図は第2実施例にかかるアル
コール類濃度測定方法を実施するための装置の構成を示
す図、第8図は第7図の一部を拡大しな断面図である。 1.100・・・透明容器、 2.200,300・・・アルコール類センサー、21
.201・・・カラス基板、 22.202・・・透明導電膜、 23.203・・・金属酸化物膜、 3.103・・・電極、 4.104・・・電源、 6.106・・・光源、 7.107,307・・・光デイテクタ−,8,108
・・・測定対象たる流体、 300・・・オプティカルファイバー 302・・・コア、 303・・・金属酸化物たるクラッド。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an apparatus for implementing the alcohol concentration measuring method according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 1, and FIG. and the fourth
The figure is a graph showing the results of an experiment investigating the detection sensitivity of the alcohol sensor 2 in this embodiment, and FIG. 5 shows the configuration of an apparatus for implementing the alcohol concentration measuring method according to the second embodiment of the present invention 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an apparatus for implementing the alcohol concentration measuring method according to the second embodiment, and FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. 7. 1.100...Transparent container, 2.200,300...Alcohol sensor, 21
.. 201... Glass substrate, 22.202... Transparent conductive film, 23.203... Metal oxide film, 3.103... Electrode, 4.104... Power supply, 6.106... Light source, 7.107,307... Optical detector, 8,108
...Fluid to be measured, 300...Optical fiber 302...Core, 303...Clad being metal oxide.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光を照射することにより着色現象を示す金属酸化
物を、アルコール類の含まれる流体に接触させた場合に
、前記着色度合が前記流体中のアルコール類濃度に依存
して変化する現象を利用し、この着色度合の変化を求め
ることにより、前記流体中のアルコール類濃度を求める
ことを特徴としたアルコール類濃度測定方法。
(1) When a metal oxide that exhibits a coloring phenomenon when irradiated with light is brought into contact with a fluid containing alcohol, the degree of coloring changes depending on the alcohol concentration in the fluid. A method for measuring alcohol concentration, characterized in that the alcohol concentration in the fluid is determined by determining the change in the degree of coloring.
(2)請求項(1)記載のアルコール類濃度測定方法に
おいて、前記アルコール類濃度を求めた後に、前記金属
酸化物に電圧を印加することにより、前記着色を消去す
るようにしたことを特徴とするアルコール類濃度測定方
法。
(2) In the alcohol concentration measuring method according to claim (1), the coloring is erased by applying a voltage to the metal oxide after determining the alcohol concentration. Alcohol concentration measurement method.
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