JPH06242100A

JPH06242100A - ガス状有害物質を比色検出する１つまたは多数の通路の形で支持体内に設けられた反応帯域のための支持体

Info

Publication number: JPH06242100A
Application number: JP6015257A
Authority: JP
Inventors: Jutta Rieger; リーガーユタ; Wolfgang Breithaupt; ブライトハウプトヴォルフガング; Joachim Marcoll; マルコルヨアヒム
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1994-09-02
Also published as: CA2115310A1; DE4303860C2; US5415838A; DE4303860A1; EP0610667A1

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス状有害物質を比色検出する１つ以上の通
路の形で支持体内に設けられた反応帯域のための支持
体。【構成】フィルム複合体が試薬支持フィルムを有し、
この試薬支持フィルム上で反応帯域には試薬が塗布され
ており、この反応帯域が通路フィルムで被覆されてお
り、この通路フィルムが反応帯域を流動通路で覆ってお
り、この流動通路が一面で側壁によって反応帯域をこの
反応帯域の隣接部もしくは周囲と分離しており、他面通
路接続部を有し、この通路接続部を通して、検出すべき
有害物質が反応帯域に侵入し、試薬支持フィルムがＦＥ
Ｐからなり、このＦＥＰがコロナ放電によって表面処理
されている。【効果】反応帯域の敷設を異なる指示薬を用いて均一
の敷設密度で実現させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通路への貫流の際に反
応帯域の基面の１つの面上に被膜として施こされている
色指示薬との呈色反応を生じる、ガス状有害物質を比色
検出する１つまたは多数の通路の形で支持体に接して設
けられた反応帯域のための支持体に関し、この場合に
は、個々の通路または多数の通路が支持体上に設けられ
ている。

【０００２】

【産業上の利用分野】この種の支持体は、ドイツ連邦共
和国特許第３９０２４０２号明細書の記載から公知であ
る。

【０００３】公知の支持体の場合には、通路の形の凹所
が設けられており、この凹所は、比色検出反応のための
色指示薬および付加的な反応成分を有している。この場
合、反応成分は、空気中の同じ反応成分を数回検出する
かまたは異なるガス成分を検出するかに応じて、通路全
てにおいて同一であっても異なっていてもよい。通路は
全て検出すべき有害物質のための少なくとも１つの入口
開口を有しており、この有害物質は、通路を通して吸い
込まれる（貫流可能な試験管）かまたは通路内に拡散さ
れる（拡散試験管）。従って、個々の通路は全て、空気
中のガス状成分を比色検出するための従来の個々の試験
官と同様に作用する。多数の平行に配置された通路を支
持体上に配置することによって、ガス状有害物質を比色
検出するためのマルチ型測定装置が小型化された形で得
られる。チップ状のオプトエレクトロニック走査装置に
より評価される。そのために、送り装置および検出装置
は、個々の通路の全てに対して同じ高さで同一の隔たり
をもって案内され、かつ変色された通路帯域によって反
射された光を評価する。変色帯域の長さは、通路が試験
管として貫流部中に設計されているかまたは有害物質の
拡散により線量計として設計されているかに応じて、検
出試料中に含有されている試験されたガス成分の濃度に
ついての情報を提供するかまたは試験されたガス成分の
量についての情報を提供する。

【０００４】公知の支持体の場合、反応帯域は、通路と
して僅かな深さを有する切欠きの形で支持体材料の基材
中に設けられている。通路凹所の事後の被覆もしくは敷
設は、困難な完成条件下でのみ可能であり、かつ通路凹
所の全体区間の走りに沿っての反応成分、殊に色指示薬
のできるだけ均一な分布に関しての不満足な結果をもた
らす。このことは、反応成分の導入が一般に乳濁液から
行なわれ、したがって通路凹所内で液体の表面張力およ
び懸濁液中の固体成分の不規則な分布によって必然的に
案内通路内での反応成分の不規則で緻密な分布を生じる
という根拠に基づく。この問題は、種々の通路内で異な
る試薬用支持体を多種多様のガス成分の検出のために使
用する場合には、なお重大なこととなり、したがって種
々の表面張力および懸濁液中に分布された種々の固体の
反応担体を有する異なる懸濁液を使用する場合にも重大
なこととなる。案内通路に沿っての反応成分の不規則な
分布により、変動する変色の表示が生じ、この表示は、
検出すべき有害物質によって必ずしも行なわれず、した
がって測定結果の誤差を生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、記
載された種類の支持体を、反応帯域の簡単に実施すべき
個別的に変化可能な敷設を場合により異なる必要とされ
る指示薬を用いて均一の敷設密度で実現させることがで
きるように改善することである。この場合には、色指示
薬についての検出すべき有害物質の完全な反応が可能で
あることに特に価値があるはずである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、前記支持体
がサンドイッチ状のフィルム複合体として形成されてお
り、このフィルム複合体が１つの試薬支持フィルムを有
し、この試薬支持フィルム上で全ての反応帯域には試薬
が平面的に通路の走りを規定するように塗布されてお
り、この反応帯域が通路フィルムで被覆されており、こ
の通路フィルムが反応帯域の走りに従って帯域の全てを
流動通路で覆っており、この流動通路が一面で側壁によ
って全ての反応帯域をこの反応帯域の隣接部もしくは周
囲と、空間的および流動的に分離しており、他面少なく
とも１つの通路接続部を有し、この通路接続部を通し
て、検出すべき有害物質が反応帯域に侵入し、試薬支持
フィルムがＦＥＰ（ペルフルオルエチレンプロピレン）
からなり、このＦＥＰがコロナ放電によって表面処理さ
れている（ＦＥＰｃ）ことによって解決される。

【０００７】検出通路の形成に必要とされる要素を通路
の形の反応帯域の被覆の準備に適当な構成群、即ち一緒
に構成した状態でフィルム複合体として存在する本質的
に平らなフィルム中に分布させることによって、全ての
個々の作業過程に最適化された完成技術を利用すること
ができる。即ち、反応帯域は、フィルム状の試薬担体上
で液体を表面上にもたらすための公知の技術によって形
成させることができ；そのために、例えば反応帯域の走
りを規定するマスクが試薬支持フィルム上に置かれ、マ
スクが覆っていない区間は相応する検出に必要とされる
液体で充填されており、この液体は、溶剤の蒸発または
乾燥の後に反応成分、殊に色指示薬が固体の形で残留す
る。マスクを取り外した後、反応帯域は、シュプールと
して試薬支持フィルム上に残存する。異なる表面張力ま
たは反応帯域に沿っての反応成分の均一が不十分な分布
は、排除される。それというのも、ＦＥＰｃ−フィルム
は、まさに極性試薬の付着に関連して特に良好な付着特
性を有するからである。反応帯域が乾燥した後に初め
て、通路フィルムは、反応帯域の走りと同様に被覆する
ようにもたらされ、この通路フィルムは、その側で初め
て全ての個々の反応帯域とともに通路壁を達成する。こ
の場合も、通路構造体が１つのフィルム内に合体されて
いることは、有利である。それというのも、通路構造体
は、簡単な形でフィルム区間として形成されることがで
き、この通路構造体は、その側で指示薬で被覆されてい
てはならないからであり、この場合このフィルム区間の
間に存在するウェブは、その下方にある試薬支持フィル
ムと簡単に１つのユニットに溶接することができ、した
がってそれぞれ隣接する通路は、互いに密に閉鎖されて
いる。通路区間の上方には、通路壁を密閉する被覆フィ
ルムが置かれている。こうして形成された閉鎖通路の開
始部および／または終端部には、通路開口が備えられて
おり、この通路開口を介して検出すべき有害物質は、反
応帯域に侵入する。通路開口は、その側でフィルム膜に
よって密閉されていてもよく、さらに同時に、このフィ
ルム膜は、通路フィルム上に引張られた付加的な被覆フ
ィルムの構成成分である。この封止は、支持体を試験管
としてもたらした際に貫通され、このことは、例えばド
イツ連邦共和国特許第３９０２４０２号明細書に記載の
公知技術水準により公知であるように、機械的に行なわ
れてもよいし、通路への貫流のために吸込ポンプを取り
付ける際に同時に行なってもよい。

【０００８】ＦＥＰｃ−フィルムの特に良好な付着特性
は、１回施こされた色指示薬および呈色反応に必要とさ
れる付加的な試薬がフィルムの折り返しまたは折り畳み
の際にも良好な付着安定性を示すということに表われて
いる。

【０００９】更に、ＦＥＰｃ−フィルム上には、数多く
の塗布方法を用いて試薬を施こすことができ；これに
は、印刷（スクリーン印刷）とともに刷毛を用いての塗
布または型押印刷、回転塗布、噴霧法もしくは吹付塗が
属する。

【００１０】ポリフルオルエチレンプロピレンからなる
フィルムは、種々の製造業者によって提供され；このフ
ィルムは、デュポン（E. du Pont）からは“ＴＥＦＬＯ
ＮＦＥＰフルオルカーボンフィルムタイプＣ”の商標
で提供される。ガラスおよび従来の“テフロン”それ自
体が試薬支持体フィルムのための材料として適当である
としても、上記の性質は、コロナ放電で処理された特殊
なＦＥＰ−フィルムによって初めて達成される（コロナ
放電の種類は、米国特許第３６７６１８１号明細書に記
載されている）。被膜の付着特性および寿命は、この特
殊なフィルムの場合に初めて支持される。殊に、極性物
質を例えば乳濁液から噴霧もしくは吹付けによって塗布
することは、意外なことに記載したＦＥＰｃ−フィルム
の場合に特に容易に湿潤の困難なしに順調にゆくことが
判明した。このことは、ＦＥＰが根本的に非湿潤性の性
質であるとされるＰＴＦＥ−化合物（商品名ＴＥＦＬＯ
Ｎ）である場合に予想しなかった結果であると見なすこ
とができる。

【００１１】その上、ＦＥＰｃからなるフィルムは、良
好な溶接特性を示し、それによって形成すべき流動通路
の確実で直接的な溶接がフィルム複合体の場合に可能に
なる。

【００１２】反応帯域の走りは、簡単な方法で、試薬支
持フィルム上に、ゾル−ゲル方法（欧州特許出願公開第
９４０６０号公報）により得られる前縮合物からの付着
層を塗布することによって確定することができる。この
平らに塗布された前縮合物上には、例えば色指示薬で含
浸されたシリカゲル玉が塗布される。また、前縮合物
は、定義された位置で点状に、点状マトリックスを形成
するように支持フィルム上に印刷され、したがって引続
きこの付着点でのみ含浸されたシリカゲルが施こされ
る。

【００１３】呈色反応に必要とされる試薬を先に不可能
とされる多種多様な変法によってもたらす１つの方法
は、反応帯域が点状マトリックスの形で形成されている
ことによって明らかになる。このマトリックス構造は、
溶液または乳濁液の個々の液滴が貯蔵容器から液滴発生
装置により反応帯域に沿って意図的に施こされることに
よって得られる。液滴発生装置は、ピエゾセラミックノ
ズルの原理により作業し、この液滴発生装置を用いた場
合には、液体を滴下法でナノリットルの範囲内で配量す
ることが可能である（所謂、商業的に入手可能なインキ
ジェットプリンターによって知られているインキジェッ
ト印刷法）。この種の装置は、マイクロドロップ社（Mi
crodrop GmbH, Deutschland）によって販売されてお
り、かつ刊行物：Feinwerktechnik und Messtechnik
９９（１９９１）１１，第４５９〜４６３頁に記載さ
れている。反応帯域上にもたらされた液滴は、試薬支持
フィルム上で点状の斑点として拡散し；この場合には、
再び試薬支持フィルムとして材料ＦＥＰｃを選択するこ
とが有利であることが判明する。それというのも、良好
な付着特性は、直接に極性の液体から液滴の殆ど円形の
表面形成を生じるからであり、したがって平滑な閉鎖さ
れた点縁部が得られる。この性質は、反応帯域において
液滴の大きさによって定義可能で再現可能な表面敷設に
役立つ。それによって、試薬帯域に沿っての試薬の不変
の表面分布を可能にする液体量の正確な配量が可能にな
ると思われ、したがって正確な色の表示は、試薬のでき
るだけ僅かな使用の際に定められている。

【００１４】更に、反応帯域上での個々の点の表面分布
を変えることによって検出感度を変化させることができ
る：例えば、拡散通路の場合には、試薬を希釈するこ
と、即ち試薬液滴を用いての表面敷設が僅かになること
によって、拡散区間に亘って変色表示の線状化を達成す
ることができる。必要な場合には、変色帯域の長さと検
出すべき有害物質の量／濃度との間の線状の関係式と別
の関係式は、試薬液滴を用いる敷設の相応する変化によ
って実現させることができる。反応帯域上での点密度に
おける勾配の発生によるこのような検出感度の変化は、
貫流される通路（試験管）の場合にもしばしば検出感度
の変化を可能にする。多くの場合には、点を有する領域
が点なしの領域を随伴するように反応帯域の表面上での
点を分布させることが望ましく、したがって点領域内で
の変色の進行は緩徐であるが、しかし点領域から点領域
への変色の進行は迅速である。

【００１５】反応帯域上への試薬の塗布は、所謂“一槽
法での調製”で実施することができる：この場合には、
支持体物質としてのシリカゲルの製造のための成分以外
に呈色反応に必要とされる試薬（指示薬）は、共通の容
器（槽）中に存在し、この容器から試薬帯域上への塗布
に必要とされる量が取り出される。液滴発生装置を使用
する場合には、この容器は、直接貯蔵容器として使用す
ることができ、この貯蔵容器から液滴の発生に必要とさ
れる量が直接取り出される。所謂、ゾル−ゲル方法は、
例えば欧州特許出願公開第９４０６０号公報に記載され
ているように、適当な調製法であることが判明した。そ
の後に、差当たり前縮合物が製造され、引続きこの前縮
合物に検出に特異的な成分が添加される。ＮＨ₃、ＮＯ₂
およびＨ₂Ｓの検出には、例示的に反応帯域を引続き被
覆するためのこの種の溶液の組成および製造が記載され
る：前縮合物：テトラメトキシシラン２０ｍｌエタノール２０ｍｌをガラス容器中に入れ、かつ氷水中で電磁撹拌装置を用
いて撹拌し、０．０１モルのＨＣｌ１０ｍｌを添加し、かつ約５分間撹拌する。前縮合物を差当たり
２４時間後に後加工する。

【００１６】記載した前縮合物は、テトラメトキシシラ
ンを用いる代わりにテトラエトキシシランを用いても同
様に良好に沈殿されることができる。更に、前縮合物
は、長い時間に亘って加工可能であり、即ち所謂可使時
間は延長させることができる。添加される酸の量は、加
工時間の長さに対する他のパラメーターとして変動可能
である。エタノールは、希釈成分として使用される。

【００１７】本明細書中で記載される前縮合物は、試薬
支持フィルムと指示薬で含浸された試薬支持体との間の
付着助剤として使用することも適当である。

【００１８】ＮＨ₃−被覆溶液：ブロムフェノールブルー溶液（ＢＰＢ溶液）：ブロムフェノールブルー２ｇエタノール９０ｍｌに電磁撹拌機を用いてＢＰＢ溶液４５ｍｌ前縮合物１５ｍｌを混合する。

【００１９】ＮＯ₂−被覆溶液：ｏ−トリジン溶液：ｏ−トリジン０．４２５ｇエタノール９３ｍｌエチレングリコール７ｍｌに電磁撹拌機を用いてｏ−トリジン溶液４２．５ｍｌ前縮合物１０ｍｌを混合する。

【００２０】Ｈ₂Ｓ−被覆溶液：Ｐｂ酢酸塩溶液：Ｐｂ酢酸塩５ｇエチレングリコール１．５ｍｌに５０ｍｌの目盛フラスコ中で若干量のメタノールを添
加し、かつ超音波によって混合する。メタノールを補充
する。

【００２１】エタノール３２ｍｌＰｂ−酢酸塩溶液２．８ｇ前縮合物５ｍｌを電磁撹拌機を用いて混合する。

【００２２】記載した実施例は、全て所謂“一槽法での
調製”に当てはまることができ、即ち全ての必要とされ
る成分は、共通に１つの槽中で調製することができる。
別の被覆溶液および前縮合物の際の成分の多様性および
濃度に依存して、成分は別々に加工されなければなら
ず、場合によってはまた別個に試薬支持フィルム上に塗
布されなければならない。

【００２３】被覆を液滴発生装置を用いて実施する場合
には、個々の反応帯域上に特に簡単な方法で多数の異な
る点状マトリックスを施こすことができる。即ち、第１
の点状マトリックスは、ＮＨ₃（アンモニア）を検出す
るための試薬を含有することができ、第２の点状マトリ
ックスは、Ｈ₂Ｓを検出するための試薬を含有すること
ができる。従って、二重に表示する比色検出装置が得ら
れるかまたは横方向の敏感性を消去するための第２の有
害物質表示装置を採用することができる。種々の部分領
域に設けられた点状マトリックスに対する種々の部分領
域の配置は、順次に存在するように設けられていてもよ
いし、互いに平行に流動方向もしくは拡散方向に向かっ
て設けられていてもよい。配置のためのもう１つの方法
は、第１の点状マトリックスを塗布することにあり、こ
の点状マトリックスは、個々の点の間の十分に幅広の中
間空間を備えており、したがって第２のマトリックスの
点は、意図的にこの中間空間内に置かれていてもよい。
公知の液滴発生装置を用いての微量配量は、この液滴の
再現可能な正確な位置決めを可能にし、そのために専ら
液滴発生装置の開口に沿っての高度に正確な商業的に入
手できるＸ−Ｙシフトを位置決めすることが必要であ
り、このＸ−Ｙシフトは、コンピューターにより制御さ
れた駆動装置を用いて点状マトリックスの望ましい形状
に応じて移動される。この場合には、反応帯域上での個
々の液滴の位置が標準的であるだけでなく、全ての個々
のマトリックス点上にもたらされる液滴数も確定するこ
とができる。

【００２４】点状マトリックスの形状は、使用者に文字
数字併用方式の筆跡を得させることをも可能にし、この
筆跡は、呈色反応が行なわれた後に明らかに目で見て試
薬支持フィルムの下地から取り除かれる。この筆跡は、
言葉（“ＭＡＫ値を超えた”）として認めることができ
るかまたは数（“４０ｐｐｍ”）として認めることがで
きるか、或いは言葉と数の組合せとして認めることがで
きる。

【００２５】多数の順次に存在する部分領域は、検出す
べき有害物質に対して直接に表示する色試薬を使用する
ことができないかまたは簡単な方法で長時間安定性で得
ることができない場合に有利に設けることができる。こ
のような場合には、指示薬層には、変換層を前接続する
ことができ、この変換層は、検出すべき有害物質を化学
的方法で成分に分解するような試薬を含有し、この変換
層の中、少なくとも１つは、次の指示薬層と呈色反応を
生じる。適当な前層（変換領域）および指示薬層の選択
のために、当該有害物質には、試験管技術から公知の試
薬を使用することができる。

【００２６】また、部分領域は、第１の点状マトリック
スの点上に液滴指示薬からなる１つまたはそれ以上の液
滴が正確に配量され、この液滴が第２または場合によっ
ては第３の点状マトリックスおよび第１の点状マトリッ
クスを覆う他のマトリックスを形成するので、重ねて配
置されていてもよい。このような配置は、例えば色指示
薬が作用を十分な湿潤の際に初めて示すような場合に設
けることができる。従って、第２の点状マトリックス
は、湿分を放出する層である。そのために、湿分は、例
えば検出試料から取り出すことができる（空気湿分）か
または水性試料（水分析）の際に何れにせよ存在する。
他面、湿分は、多孔質の含浸された支持体中でシリカゲ
ルの調製によって十分に先に含有されていてもよい（湿
分の蓄積）。他の使用の場合には、試験ガスの乾燥が設
けられており、むしろ検出すべき有害物質は試薬と反応
される。こうして、付加的な点状マトリックスは、乾燥
層として存在する。別の使用の場合には、ＮＯ_Xの検出
に関する。この場合、第１の点状マトリックスは、ＮＯ
_Xのための色指示薬を含有し、均一に覆ってその上に存
在する、ＮＯ_Xに晒された第２の点状マトリックスは、
ＮＯ_XをＮＯ₂に変換するための酸化剤を有する。このよ
うな酸化剤は、例えばクロム（ＶＩ）塩および過マンガ
ン酸塩である。

【００２７】フィルム複合体は、試薬支持フィルムとと
もになお通路フィルム、保護フィルムおよび基礎フィル
ムを有する。こうして構成されたフィルム複合体は、ド
イツ連邦共和国特許第３９０２４０２号明細書に記載さ
れているように、支持体上部と支持体下部との間に固定
的に収容され、こうしてチップ状の支持体を形成し、こ
の支持体は、光学的走査装置を用いて電子的に評価され
ることができる。

【００２８】フィルム複合体の好ましい構成は、円形の
実施形式に見ることができ、このフィルム複合体は、相
応して形成された支持体上部および支持体下部によって
覆われており、この場合通路接続部は、フィルム複合体
の円形周縁部に接して設けられている。更に、反応通路
は、中央部に向かって延び、この中央部で吸引ポンプの
ための１つの接続部が存在する。吸引の間、反応層は、
検出すべき有害物質の存在に応じて多少とも深く変色
し、この有害物質の量または濃度は、変色の深さについ
て色標準を用いての色比較により評価されることができ
る。中心の接続部を欠く場合には、同じ支持体は拡散板
（Diffusionsplakette）として利用することができ、こ
の場合には検出すべき有害物質は、周縁部から中央部に
向かって拡散する。次に、評価は上記の記載と同様に行
なわれる。また、拡散の開始は、中央部で行なうことが
でき、したがって有害物質は、拡散板内で反応帯域の表
面に接し円板状のフィルム複合体の周縁部に沿って拡散
される。

【００２９】好ましくは、ＦＥＰｃからなるフィルム
は、簡単な拡散板が検出すべき有害物質に直接に晒され
るような場合に使用される。下層としての支持体上でＦ
ＥＰｃフィルムは、固定されるかまたは接着され、この
ＦＥＰｃフィルムの周囲の方向に向いた表面は、１つま
たはそれ以上の、種々の領域に存在する色指示薬および
比色検出に必要とされる他の化学薬品で被覆され、指示
薬には、検出すべき有害物質が自由に侵入する。有害物
質の量および暴露時間に応じて、指示薬は多少とも強力
に変色する。

【００３０】指示薬としては、試験管で使用される公知
の物質が使用され、この物質は、ＦＥＰｃフィルムの意
外にも良好な付着特性のために困難なしに施こすことが
でき；この場合には、フィルム複合体中の通路帯域で述
べられたパターンおよび感度の点で互い違いの被膜を塗
布することもできる。

【００３１】

【実施例】本発明の１実施例は図面につき示されてお
り、かつ以下に記載されている。

【００３２】図１には、チップ状の支持体１が示されて
おり、この支持体は、支持体上部２および支持体下部３
（図２）から構成されており、この場合部材２，３の間
には、フィルム複合体４が張設されている。透明のプラ
スチック材料からなる上部２は、１０本の平行に走る反
応帯域５を自由に一瞥させることができ、この反応帯域
は、反応通路５のための底面として構成されている。通
路６の終端部には、入口開口７が備えられており、この
入口開口を通じて検出すべきガス混合物は、図示されて
いないポンプを用いて吸引されるかまたは片側だけに開
口がある場合には、拡散により通路６に沿って反応帯域
５に移動することができる。入口開口７は、シール８で
閉鎖されており、このシールは、測定の実施のために突
き破られる。入口開口７は、通路接続部９を介して通路
６と接続している。支持体上部２の表面上には、データ
領域１０が印刷されており、このデータ領域は、比色検
出装置の使用についての技術的情報および取扱いの説明
を内容として含んでいる。これらの情報は、使用者によ
って解読可能であるかまたは図示されていない評価装置
によりバーコードを用いて理解可能である。この種の評
価装置は、ドイツ連邦共和国特許第３９０２４０２号明
細書に記載されている。矢印１１は、支持体１のどの側
がまず評価装置中に差し込まれるかを示している。差し
込んでいる間に、データ領域は読み取られ、データ領域
中に含まれている情報は評価装置に渡される。支持体１
は、最初に利用されなかった反応帯域６が光学的評価装
置の上に達するまで評価装置中に押し込まれる。この評
価装置は、発光器および受光器の１つの装置を有し、こ
の装置は、一定の波長で反応帯域５の走りに沿って変色
を走査する。

【００３３】シール８を突き破ると同時に１つのポンプ
が接続され、このポンプは、試験すべき測定ガスを通路
６を通じて吸引する。測定試料中の検出すべきガス成分
の含量に応じて、反応帯域５は多少とも変色する。この
ことは、評価装置によって把握され、かつ処理されて測
定値となる。第１の通路（６）の評価を行なった後、支
持体１は、隣接する第２の通路６へ自動的に運搬され、
第２の通路の評価は、前記の記載と同様に行なわれる。
こうして、必要な場合には、異なるガスを１０回まで検
査することができかつ測定することができる。

【００３４】図２は、図１の線Ｉ−Ｉによる支持体１か
らの通路６に沿った断面図を示し、この場合フィルム複
合体４は、点状マトリックス１３を有する試薬支持フィ
ルム１２を備えている。点状マトリックス１３は、フィ
ルム１２上での液滴斑点の定義された配置からなり、こ
のフィルムは、通路６内で検査すべきガスに晒されてい
る。支持体上部２は、入口開口７上に存在するシール８
を有し、このシールは、例えば図示されていないガス供
給ポンプを接続するために突き破られる。入口開口７を
介して、検査すべきガスは、通路６、ひいては施こされ
た指示薬を有する点状マトリックス１３に侵入する。支
持体上部２と支持体下部３とは、環状に延びている接着
継目１４を介して結合しており、それによってフィルム
複合体４は、２つの部材２，３の間で締め付けられてい
る。

【００３５】指示薬は、点状マトリックスの形の代わり
に、シリカゲル球上に含浸されて存在していてもよく、
このシリカゲル球は、試薬支持フィルム１２上で反応帯
域１８に沿って塗布されている。球１３は、今や液滴の
位置を占めている。この場合、図２に示された支持体の
残りの部材は、不変のままであり、したがって同じ参照
符号で示すことができる。従って、図２は、反応帯域１
８上での点状マトリックスの被覆ならびにシリカゲルの
被覆の１つの実施例を示す。

【００３６】図３に示された基礎フィルムは、専ら角部
に４個の同心配置孔もしくは固定孔１５を有する簡単な
矩形のＦＥＰフィルム（コロナ放電による前処理なし）
からなる。同じ基礎フィルム１６は、被覆フィルム１７
として使用することもできる。図４には、ＦＥＰ、タイ
プＣ（ＦＥＰｃ）からなる試薬支持フィルム１２が図示
されており、この試薬支持フィルムは、個々の互いに平
行に走る反応帯域１８を有し、この反応帯域は、比色検
出に必要とされる試薬で被覆されている。反応帯域１８
は、塗布された被膜１９からなり、この被膜は、有害物
質の検出に必要とされる全ての試薬を有する懸濁液（一
槽法による調製）から得られたものであった。

【００３７】図５による通路フィルム３１は、反応帯域
１８の走りと一致して穿孔部を有し、この穿孔部は、検
査すべきガス成分のための通路２１として使用される。
全ての通路２１は、通路接続部９を介して入口開口７と
結合されている。通路２１の穿孔部は、後に通路フィル
ム３１を試薬支持フィルム１２上に設置する際に通路壁
を形成し、この通路壁上には被覆フィルム１７が置か
れ、したがって通路２１は、互いに分離され、ならびに
周囲と分離される。

【００３８】反応帯域１８上の点状マトリックス１３の
１つの例は、図６に示されており、この場合には、唯１
つの反応帯域１８のみが示されている。試薬支持フィル
ム１２上で円形で拡げられた多数の液滴１３は、点状マ
トリックスを形成し、この点状マトリックスは、反応帯
域１８の走りをも規定している。全ての個々の液滴１３
は、液滴発生装置２０（図１２）を用いて試薬支持フィ
ルム１２上にもたらされ、かつ呈色反応に必要とされる
試薬を含有している。

【００３９】図７には、図６の線ＩＩ−ＩＩによる点状
マトリックス１３が示されており、この点状マトリック
スは、２つの部分領域Ａ，Ｂに分割されており、その内
の１つのＡは、流動的に別のＢの前方で反応帯域１８上
に存在している。前方の部分領域Ａは、液滴１３からな
り、この液滴は、部分領域Ｂの次の液滴１３によって呈
色反応で検出可能であるような成分中で検出すべき物質
を変換するための化学薬品を含有する。従って、部分領
域Ａは変換領域であり、部分領域Ｂは指示薬領域であ
る。

【００４０】図８には、２つの互いに平行に走る部分領
域ＣおよびＤが点状マトリックス１３として示されてお
り、この場合全ての部分領域Ｃ，Ｄは液滴１３を含有
し、液滴は、それぞれ異なる有害物質を検出するための
指示薬を含有する。

【００４１】図９に示された部分領域Ｅ，Ｆは、互いに
入り交じった点状マトリックス１３と見なすことができ
る：部分領域Ｅの点１３の間の空隙には、部分領域Ｆの
点１３が嵌め込まれている。

【００４２】点状マトリックス１３のこの種々の実施形
式は、専ら多数の他の変形の１つの選択であり、この場
合には、例えば部分領域は、ストリップ状で並置してか
または順次に試薬支持フィルム１２上に配置されている
かまたは種々の試薬を有する点１３は、一列内で交互に
現われ、こうして点状で交互の部分領域を形成する。従
って、“部分領域”の概念は、幅広い解釈で理解するこ
とができることは明らかである。

【００４３】２つの積み重なっている部分領域Ｇ，Ｈの
配置のための１つの例は、図１０による断面図で示され
ている。試薬支持フィルム（ＦＥＰｃ）１２には、ＮＯ
₂のための指示薬を有する液滴１３からなる第１の被膜
が塗布されている。この指示薬は、純粋なシリカゲルか
らなる液滴１３によって被覆されており、この液滴は、
保護被膜（中間層）として、液滴１３から形成されたそ
の上に存在する部分領域Ｈに対して作用を有し、この液
滴は、ＮＯ₂中の検出すべきＮＯ_Xの変換のための酸化剤
を含有する。液滴中に存在する、ＮＯ₂のための指示薬
の安定性に関連して酸化剤による部分領域Ｇ中の液滴１
３の望ましくない変化を回避するために、シリカゲルか
らなる中間層は適当であり、この中間層は、ＮＯ₂中の
ＮＯ_Xの変換に対して酸化作用を制限することができ
る。

【００４４】付加的に、外側の変換領域Ｈの上には、他
の部分領域Ｉが施こされており、この部分領域は、液滴
１３から形成されており、この液滴の試薬は、検査すべ
き物質混合物（ガス状または液状）からなる、検出また
は検出反応を損なうかまたは妨害する可能性のある成分
を濾過しかつ呈色反応への関与を排除するために吸着特
性を有する。

【００４５】全体的に試薬支持フィルム１２上には、３
重の点状マトリックス１３から形成された部分領域Ｇ，
Ｈ，Ｉの３層の積層が存在し、この場合には、異なる組
成の３つの液滴は、均一の被覆になるように互いに上下
に位置決めされている。

【００４６】個々の部分領域Ａ〜Ｉの液滴の種々の組成
の相違を明示するために、異なるハッチングが選択され
た。

【００４７】図１１には、線量計装置（Dosimeterplake
tte）の実施形式のための他の可能性が示されている。
円形のフィルム複合体は、矩形の透明な支持体上部と下
部との間に固定されている。試薬支持フィルム１２は、
表面全体が液滴１３からなる点状マトリックスで被覆さ
れている。従って、反応帯域１８は、同様に試薬支持フ
ィルム１２の表面全体に亘って拡がっている。フィルム
複合体４の周縁部から通路開口９は出発し、この通路開
口を通じて検出すべき有害物質は、反応帯域１８中に拡
散することができる。通路開口９は、上部２と図面の下
側にある下部３との縁部で穿孔部を限定している。接続
部１９は、支持体上部２の中心に設けられており、この
支持体上部には、必要に応じて、線量計を濃度−測定装
置（Konzentrations-Messplakette）として利用するた
めに吸込ポンプ（図示されていない）を接続することが
できる。（そのために、試料空気の定義された量がこの
装置によって吸い込まれる。これから生じる、反応帯域
１８上での変色の深さは、試料空気中に含有されている
検出すべき有害物質の濃度に対する１つの尺度であ
る。）この装置を線量計として使用する場合には、中央
部の接続部１９は、緊密に設けられるかまたは始めから
省略されている。

【００４８】試薬支持フィルム１２上への点状マトリッ
クス１３の施与を明示するために、図１２には、液滴発
生装置２０が図示されており、この液滴発生装置は、液
体２１で充填された毛管２２からなり、この毛管は、ピ
エゾセラミック素子２３で部分的に被覆されている。液
体２１は、望ましい呈色反応に必要とされる全ての試薬
の溶液からなり、かつ貯蔵容器２４中に貯蔵されてい
る。公知のインキジェットプリンターの場合と同様に、
ノズル２５から毛管２２の端部で少量の液体ｎｌ〜ｐｌ
が液滴１３として試薬支持フィルム１２上に噴射され
る。フィルム１２は、Ｘ−Ｙシフト２６上に収容され、
このＸ−Ｙシフトは、図示されていない駆動装置によっ
て１つの平面内で互いに依存せずに２つの方向に沿って
移動することができる。

【００４９】Ｘ−Ｙシフトは、液滴発生装置２０と同期
的に作業し、したがって相応する制御の際に試薬支持フ
ィルム１２上に点状マトリックス１３が発生される。

【００５０】液滴の発生は、発生装置の制御によって電
圧をピエゾセラミック素子の電極に印加した際に液滴は
変形し、それによって非圧縮性の液体中で著しく迅速に
圧力上昇が発生することによって行なわれる。この圧力
上昇は、音波速度と一緒に毛管２２に沿ってノズル２５
にまで伝達される。微細な液体柱は、速度が高まるにつ
れてノズル２５を去り、順次に液滴１３を形成する。失
われた液体容量は、毛管力によって貯蔵容器２４から再
び供給される。容器２４は、通気口および再供給口２８
を有する。

【００５１】試験板（Pruefplakette）の特に簡単な実
施形式は、図１３に示されている。この平面図は、専ら
支持体下部３ならびに縁部３０からなる支持体１を示
し、この縁部上には、反応帯域１３としての色指示薬で
被覆されているＦＥＰｃからなるフィルム１２が接着さ
れている。反応帯域１３は、検出すべき有害物質に直接
に晒されている。この有害物質が色指示薬上に入ると直
ちに、有害物質は色指示薬との呈色反応を生じ、それに
よって指示薬は、多少とも強力に変色される。

【図面の簡単な説明】

【図１】多数の反応帯域を有するチップ状支持体を示す
平面図。

【図２】図１の線Ｉ−Ｉによる通路状反応帯域に沿って
の支持体を示す断面図。

【図３】基礎シートもしくは被覆シートを示す平面図。

【図４】試薬支持フィルムを示す平面図。

【図５】通路フィルムを示す平面図。

【図６】点状マトリックスの形の反応帯域の１つを示す
平面図。

【図７】図６の線ＩＩ−ＩＩによる２つの順次に存在す
る部分領域中の点状マトリックスを示す平面図。

【図８】２つの並置の部分領域中の点状マトリックスを
示す平面図。

【図９】２つの互いに入り交じった部分領域中の点状マ
トリックスを示す平面図。

【図１０】点状マトリックスの２つの重なり合った部分
領域を示す断面図。

【図１１】線量計装置を示す平面図。

【図１２】配量装置を示す系統図。

【図１３】試験板を示す平面図。

【符号の説明】

１チップ状支持体、２支持体上部、３支持体
下部、４フィルム複合体、５反応帯域、６
反応通路、７入口開口、８シール、９通路接
続部、１０データ領域、１１矢印、１２試
薬支持フィルム、１３点状マトリックス、１５
同心配置孔もしくは固定孔、１６基礎フィルム、１
７被覆フィルム、１８反応帯域、１９被膜、
２０液滴発生装置、２１通路、２２毛管、
２３ピエゾセラミック素子、２４貯蔵容器、
２５ノズル、２６Ｘ−Ｙシフト、２７発生器
制御装置、２８再充填口、２９液体、３０
縁部、３１通路フィルム、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ部分領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヴォルフガングブライトハウプトドイツ連邦共和国ゼードルフヴィーゼングルント 18 (72)発明者ヨアヒムマルコルドイツ連邦共和国リューベックフンデシュトラーセ 81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通路への貫流の際に反応帯域の基面の１
つの面上に被膜として施こされている色指示薬との呈色
反応を生じる、ガス状有害物質を比色検出する１つまた
は多数の通路の形で支持体内に設けられた反応帯域のた
めの支持体において、該支持体がサンドイッチ状のフィ
ルム複合体（４）として形成されており、このフィルム
複合体が１つの試薬支持フィルム（１２）を有し、この
試薬支持フィルム上で反応帯域（１８）には試薬が平面
的に通路の走りを規定するように塗布されており、この
反応帯域が通路フィルム（３１）で被覆されており、こ
の通路フィルムが反応帯域の走りに従って帯域（１８）
の全てを流動通路（２１）で覆っており、この流動通路
が一面で側壁（２３）によって全ての反応帯域をこの反
応帯域の隣接部もしくは周囲と、空間的および流動的に
分離しており、他面少なくとも１つの通路接続部（９）
を有し、この通路接続部を通して、検出すべき有害物質
が反応帯域（１８）に侵入し、試薬支持フィルム（１
２）がＦＥＰ（ペルフルオルエチレンプロピレン）から
なり、このＦＥＰがコロナ放電によって表面処理されて
いる（ＦＥＰｃ）ことを特徴とする、ガス状有害物質を
比色検出する１つまたは多数の通路形で支持体内に設け
られた反応帯域のための支持体。
【請求項２】反応帯域が試薬支持フィルム（１２）上
に施こされた付着層（１８）によって形成されており、
この付着層上には、色指示薬で含浸されたシリカゲルボ
ール（１３）が試薬担体として施こされている、請求項
１記載の支持体。
【請求項３】反応帯域が点状マトリックス（１３）の
形で形成されており、この点状マトリックスが前置可能
な網目スクリーン中で液滴発生装置（２０）として作業
する供給ヘッドを用いて、呈色反応に必要とされる試薬
からの懸濁液で充填された溜め（２７）から供給されか
つＦＥＰｃフィルム（１２）上に施こされる個々の液滴
（１３）からなる、請求項１記載の支持体。
【請求項４】懸濁液がゾル−ゲル方法で得られる被覆
溶液からなる、請求項３記載の支持体。
【請求項５】固体の支持体上部（２）および固体の支
持体下部（３）が設けられており、これら支持体上部と
支持体下部との間にはフィルム複合体（４）が固定的に
収容されている、請求項１から４までのいずれか１項に
記載の支持体。
【請求項６】反応帯域（１８）が多数の順次にかまた
は平行に互いに設けられた部分領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆ）に分割されており、この部分領域が種々の反応
成分によって区別されている、請求項３から６までのい
ずれか１項に記載の支持体。
【請求項７】色指示薬を反応成分として含有する部分
領域（Ｂ）に、検出すべき物質を呈色反応を可能にする
反応生成物に変換する試薬を含有する変換領域（Ａ）が
前接続されている、請求項６記載の支持体。
【請求項８】第１の呈色反応のための色指示薬を含有
する部分領域（Ｃ）と平行に第２の部分領域（Ｄ）が配
置されており、この第２の部分領域は、第１の色指示薬
とは異なる、第２の呈色反応のための第２の色指示薬を
含有している、請求項６記載の支持体。
【請求項９】第１の部分領域（Ｇ）に試験すべきガス
試料の検出のために試薬支持フィルム（１２）上に点状
マトリックス（１３）として塗布されており、部分領域
（Ｇ）の点状マトリックス（１３）上に少なくとも１つ
の第２の部分領域（Ｉ）が塗布されており、この第２の
部分領域の点状マトリックス（１３）が均一の被覆にな
るように部分領域（Ｇ）の点状マトリックス（１３）上
に施こされている、請求項６記載の支持体。
【請求項１０】フィルム複合体（４）が円形に形成さ
れており、通路接続部（９）が円形周縁部から出発して
中心点に向かって延びており、かつ試薬支持フィルム
（１２）の全体面が反応帯域（１８）として形成されて
いる、請求項１から９までのいずれか１項に記載の支持
体。
【請求項１１】フィルム複合体（４）が円形に形成さ
れており、通路接続部（１９）がフィルム複合体（４）
の中心点から出発して円形周縁部に向かって延びてお
り、かつ試薬支持フィルム（１２）の全体面が反応帯域
（１８）として形成されている、請求項１から９までの
いずれか１項に記載の支持体。
【請求項１２】反応帯域上に施こされた色指示薬と一
緒に呈色反応を生じるガス状有害物質を連続的に検出す
る反応帯域のための支持体において、支持体（１）上に
ＦＥＰ（ペルフルオルエチレンプロピレン）からなるフ
ィルム（１２）が固定されており、このフィルムはコロ
ナ放電によって表面処理されている（ＦＥＰｃ）ことを
特徴とする、ガス状有害物質を連続的に検出する反応帯
域のための支持体。
【請求項１３】反応帯域が被膜（１３）の形でフィル
ム（１２）上に施こされており、かつ直接に有害物質に
晒されている、請求項１２記載の支持体。