JPH06505335A - 測定方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 測定方法及びこの方法を実施するための装置本発明は大気中の微量の所望されな い物質の存在を測定することに関する。

環境的理由のため、人々が呼吸する又は作業中に滞在していなくてはならない大 気中には数多くの所望されない物質が存在している。

かかる物質は例えば毒性もしくはアレルギー性であるか、又は健康に害する他の ものでありうる。従って、かかる物質の存在の法的基準は極端に低く設定されて おり、これらの基準を超えたかどうかをチェックすることさえも困難なものとな っている。

大気中の有害物質の含有量をチェックするための周知の方法に関しては、フィル ターを介してチェックすべき一定量の大気を吸引する固定された装置が用いられ ている。一定時間後、このフィルターを新しいものと交換し、そして最初のフィ ルター上に集まった塵を所望されない物質について分析することができる。この フィルターを介して吸引された空気の量がわかっているならば、この分析はフィ ルターが使用されていた期間の際の有害物質含有量の平均値を示しうる。これは 法的基準が短期間の間に大いに超えられてしまったかどうかの安全な指標を提供 しないであろうが、しかしながら大部分の時間によく応じている。

上記の対策は一定箇所にてのみ空気をチェックすることを可能にする。実際に要 望されている対策は、作業する者がどこにいようともその者を囲む大気をチェッ クすべきものであり、そしてこの目的のため、米国第４，５８６，３８９号は１ 分間当り約１０！の空気を吸い込む強力なポンプを含んで成るポータプル型エー ロゾル塵分光計を提案している。空気中の塵は粒径に従って分類され、そして時 計仕掛けで作動する粘着ドラム上に蓄積される。これは−日を通じてどのように 塵が載ったかを分析することを可能にする。

しかしながら、何が要望されているかというと、作業者により装置が持ち運ばれ ることを可能にするのみでなく、この装置により吸引された空気サンプルを直ち に分析して法的基準が超えてしまったかを直ちに知らせることを可能とする測定 方法及び装置である。

本発明の目的は、大気中の非常に微量な一定の物質を実際に連続測定するための 方法を提供することにある。更に、本目的はこの方法を実施するためのポータプ ル型装置の提供にある。

本発明に関する方法は請求項１に記載の方法を含んで成る。チェックすべき空気 本体のサンプルを基質に通過させ、この基質の不透明度の変化を生じせしめ、次 いでこの不透明さの発現を検出する。

これは不透明度、そしてその結果としての物質負荷の実際の連続式モニターを提 供し、なぜなら空気サンプルの流れはこの不透明度測定に有害な空気の泡を防ぐ ためにほんのわずかな時間の間止められるだけでよいからである。

この方法の著しい高感度は空気の流れを約０．３１７分ぐらいの低さに保つこと を更に可能にする。これはポータプル性を高め、なぜならこのような低い空気流 速は小さな寸法の空気通路を可能にするだけでなく、小さなポンプ容量、その結 果としての小さめの電源をも可能にするからである。

物質の量に比例した速度で基質の不透明度を変化せしめながら物質と触媒的に反 応するような基質を用いると、更により高感度な測定方法が獲得され、なぜなら 触媒的に働くことによっては不透明度を測定可能な程度にまで直ちに変化せしめ ることのできないであろうような量の物質が、長い目で見て測定可能な不透明さ を生じしめるであろうからである。

物質と触媒的に反応する基質を用いて、ある時間間隔から別のそれに至る不透明 さの発現速度における可能な上昇を決定するためにこの速度を測定すべきであり 、上昇はより多くのこの物質がこの基質に付加されたことを示唆する。不透明さ の発現速度は不透明度／時間−関数の微分によって決定されうる。−次関数は累 積物質負荷を示し、そして二次関数は即時物質負荷、即ち、最後の時間間隔の際 の物質負荷を示すであろう、基質として５ｕｃ−＾１ａ−＾１ａ−Ｐｒｏ−Ｐｈ ｅ−ｐ−ニトロアニリドを用いると、この方法は空気中の微量のプロテアーゼの 検出のために用いられうる。

この方法を実施するための装置は請求項５に記載の通りに設計されている。ポー タプル型にするため、この装置は小型化されなくてはならず、そして少なくとも 空気吸入口を有するキュベツトは、空気本体のサンプルが摂取される点に事実上 置いて、物質がこのキュベツトの中に到達する前にチューブの中で沈降してしま うことを防ぐ必要がある。小型化の一部として、入口チューブが容量レベルモニ ターの電極を構成してよく、ハウジングが支持するキュベツトの内壁が他の電極 を構成してよい。

このキュベツトは上部が疎水性フィルターによって閉鎖されていてよく、このフ ィルターを通じて空気がこのキュベツトの上部から吸引される。このフィルター はこの基質にわたる空気の吹き込みにより発生するエーロゾルがキュベツトから 出ていくことを防ぐ。

レンズとフィルターを光度計ダイオードの前面に取付けることができ、このレン ズはキュベツトを通過する光を集めるためにあり、そしてフィルターは不透明度 変化を最もよく規定する波長のみを考慮することによってその他の反応に原因す る不透明さを無視できることを保証するためにある。

蒸発した基質に由来する水分が空気フローモニターに損傷を与えることを防くた め（この空気フローモニターは空気通路の中に挿入され、キュヘットを出る空気 を受容する）、キュベ・ノドとフローモニターとの間の空気通路の中に吸湿剤を 挿入してよい。

ポータプル性は、電源、ポンプ及びコンピューターがこの装置の残りの部分から 離されて、ケーブル及びチューブを通じてこの装置の残りの部分に接続されてい るということによって高められている。

この装置の個々の部分を保持するためのポケット及びベルトを有する特製チョッ キが製造されうる。

以下において、本発明を図面を参照しながら更に詳しく説明するが、ここで 図１　本発明にかかわる装置の構造を図解し、そして図２　商業用の本装置の一 体化構造の断面図を示す。

この装置はチャンバー２を有するキュベツトを保持するハウジング１を含んで成 り、このキュベツトの中に基質３がレベル４まで満たされている。このチャンバ ー２はその最上部に、０−リング６によってこのキュヘット本体にシールされた カバー５が施されている。

カバー５に固定されているのはチューブ７であり、これはカバー５がハウジング １の上に取り付けられている際にチャンバー２の縦軸に沿って広がる。このチュ ーブ７はその最上端に、チェックすべき周辺の空気に通じる入口２８を有し、そ してその最下端に、チューブ７を通して吸引された空気を追い出し、そして基質 ３にわたって吹き込むためのノズル８が施されている。

チューブ７を通しる空気の吸引はチャンバー２の中のこの基質の上方に真空を付 することによって獲得される。この真空は、吸引ニップル９とチャンバー２の最 上部の間に置かれた、疎水性フィルター１２を伴う別のＯ−リング１１によりカ バー５にシールされた閉鎖プレー目０におけるこの吸引ニップル９を通じてこの チャンバーから空気を吸引することによって獲得され、ここで例えば０．５μの 孔径を有するフィルターは、基質にわたって空気が吹き込まれる際に生成される エーロゾルがこのキュベツトの外気に移動してしまうことを防ぐであろう。この フィルターによって捕獲された液滴は少な（ともこのポンプを停止させたときに 、漏斗２５の中に落ちてキュベツトの中へと逆流するであろう。

吸引は該装置の測定部分と隔てられて置かれ、そしてこの部分にチューブ１４に よって接続されていてよく、このチューブはスナ・ンプカノプリング１５によっ てこの測定部分へと連結されていてよい、この測定部分において、空気は入口ニ ップル１６と出口ニップル１７を有するフローモニター用装置に吸引され、初め の二・ノズルはこのキュベントの最上部にあるニップル９に接続され、そして他 はスナ・ンプカップリング１５に、従ってポンプ１３の吸引側に接続されている 。

空気通路中の一組のセンサー３０及びコンピューターインターフェース２９を含 んで成るフローモニター用装置は、この装置にわたって一定の空気流を担うため にポンプモーターをコントロールするように、又は物質負荷を計算する際に変動 を補正できるようにそれが実際の流れをモニターするように設計されている。

前記した通り、空気のフローモニターの入口ニップル１６はキュベントの最上部 のニップル８に接続されている。このキュベツトを出る空気は、それが基質にわ たって吹き込まれることに原因して水分により飽和とされているため、その水分 は、吸湿剤、例えばシリカゲルを有する容器１８にわたる接続を確立することに よって除去される。

キュベツトチャンバー２の一端にある光度計ランプ１９はこの基質にわたって光 を当て、そしてこの基質を通過するその光はこのチャンバーのランプ１９の反対 側の対立端に置かれた光ダイオ−・ｌ’２０によって測定される。レンズ２１が この光を集めるために光グイＡ−ド２゜の前方に偏っており、そして不透明度が 主として影響される光波長の測定を選択的に供するためにこの１／ンズ２１と光 ダイオ−１’２０とのｆｆ１ｕ’ｌ　ニフィルター２２が挿入されている。

更に、基質の温度をモニターして、この基質における反応が温度依存性であると いう事実が考慮されることを可能となるように温度センｇ−２３が施されている 。同様に、基質のレベルが−ｆ的にモ、−ターされ、なぜなら基質の不透明度は それに空気を吹き込んだときの蒸発に基づいてそれがより濃くなったときに変わ るであろうためである。温度及びレベルモニター、並びに光ダイオードに由来す る信号はコンビヱーターインターフェース２４へと導かれる。示し７でいないコ ンビ−】−ターは種々の測定用及びモニター用装置より獲得した信号に基づいて 必要な酊算全てを行ってくれうる。更に、このコンピューターはデー・ターの後 の読み取りの準備のために計算データーを保存しうる。

この装置の測定部分を使用するとき、ポンプ及びコンピューター、並びＣ電源は 持ち運ぶ者の身体にががる重量を分散せしめるように別々のポケントの中に又は ヘルドにクリップされて持ち運ばれてよく、この測定用部分は、チューブＩ４に よってポンプ１３の吸引側に、そし７て、プラグ２７によってこの測定用部分に 接続されたケーブル２６によって電源及びコンピューターに接続されている。

図２においては、図１における部品に相当する部品は接頭辞「１」を有するのみ で同し番号を有している。

ハウジング１０１にはチャンバー１０２を構成するキュヘット１３１が収容され 、このチャンバーの中に基質１０３がレベル１０４まで満されている。

カバー１０！５が０−リング１０６も二よってキュベツト１３１にシールされ− （いる７チユーブ１０７は子ヤ゛／バー１０２の中で縦軸に広がり、その上＠　 ４！　１質１０３の中＆′−浸しである。この下端にはノズル１０Ｂが施されて おり、他方、チューブ１０７の他の目視できない先端はデー１、ツクずべき空気 のための入口を構成し、ている。

シリカゲルを含む容器が蓋１３４の中のチャ゛／バー１１８としζ一体化されＣ いる。これにより、図１におけるニップル９はカバー１０５にシールされている 閉鎖プレーＨＩＯにおける開口部１．０９に置き換えられている。そのシーリン グはカバー１０５と疎水性フィルター＝１１２の間にシーソ〉′グを形成してい るシリコ−ン０−リング１１１によって獲得されており、このフィルターはテフ ロンリング１３２により、２０−リング１１１の上面の受け台の中で保持されて いる。閉鎖シレー＋−１ｉｏの中のくぼみにおレノるシリコーンガスケツ１１３ ３はテフロンリング１３２及びカバー１０５に対してシ・−ルされている。疎水 性フィルター１１２により拘束された液体は、カバー１０５がらキュベツト中中 へと垂れ下がっている注ぎ口１２５を有する漏斗によってこのキー５−へ・／１ ・の中−１と戻される。

Ｍ２Ｂ５はハウジング１０１にねじ式ブツシュ１３６の中にねじ込まれたねじに よって固定されており、ぞしてスプリングワッシャー１３７がこのねじの頭１３ ５の下に付されている。

空気は図示していないポンプによってこの装置にわたって吸引され、図１に示す プラグ２７に対応するプラグにより電気ケーブルを接続することのできるソケッ ト１３８の隣りに置かれたニップル１１５に図示していないチューブが連結され ている。フローモニター１３８に至る大ロチ１−ブ１１７（このモニターは簡単 に図示しており、図１のように詳細に図示し７ていない）が閉鎖プレート１１０ の中に取付けられており、そして蓋１３４における別のチャンバー１３９へと通 じている。このチャンバー１３４は図示していないダクトを通してチャンバー１ １８と連絡している。入口チューブ１１７を囲むシール用０−リング１４３が閉 鎖プレート１１０とハウジング１０１の間に施されている。

光度計部品は、キュペン日３１の一面にある分光光度計ランプ１１９及びこのキ ュヘット１３１の他の面にある、このランプに対立する光ダイオードを含んで成 る。レンズ１２１　とフィルター１２２が図示していない光ダイオードの前方Ｇ こ取付けられており、これらはチャンバー１４４の中に取り付けられ、その電線 はダクト１４５を通してソヶノ目３８の中の電気端末の入口端に至っている。

ランプ１］、９に隣接して、対照光センサー１４０が、ランプに由来する光出力 をモニターするために取付けられており、減少した光出力をコンピューター補正 するか、又はこのランプが焼は切れて交換すべきことを標示する。かかる交換は このランプの後ろのプラグ１４１をはずし、ランプを取外し、そして新しいもの と交換し、このプラグをハウジングに再びねじ入れるときにスプリング１４２に よってその位置へと押し付けることによって簡単に行われうる。

見ての通り、電気部品及びその電線接続は図２には示していないが、それらの位 置は示している。ここでは、ハウジングの温度を測定する温度センサー１２３が 示されており、この温度は基質１０３の温度に対応するこのハウジングの優れた 熱導性に由来する。

キュへ７）チャンバー２は、物質と反応する基質によって一定のレベルにまで満 たされ、チェックすべき物質の存在はこの基質が着色する又はより不透明となる ことによって行われる。物質と触媒的に反応する基質が選ばれる、即ち、総着色 でなく着色速度が物質の量に比例するもの、又は換言すれば、この物質の粒子が 基質に入ったときにこの粒子中の物質の量に対応してこの基質の一定の着色が生 ずるのではなく、この基質がその最大着色に至るまで着色が増強され、増強され るこの着色の速度が物質の量に比例するような基質方法は非常に高感度な測定方 法となる。

原理的には、この装置は空気の連続チェックを成すが、実用的な理由のため、測 定に担うために間隔をもってポンプを停止させることが必要であり、なぜなら泡 は分光光度計測定の機能を妨害するであろうからである。ある時間間隔における 着色の進行と先の間隔の際の進行とを比べることにより、新たな物質がこの基質 に付加されたかどうかを決定することが可能となり、なぜならこの場合、着色の 進行はより速くなるからである。時間の関数として不透明度のグラフをプロット すると、傾きが基質中の物質の総量を示し、そして傾きにおける変化が更なる物 質の追加を示している、そのグラフは何本かの線分により構成されるであろう。

従って、不透明度／時間のグラフの二次関数はチェックした空気中の物質の即時 負荷を示す。

上記の考えは一定温度を有するキュベツト中の一定量の基質に対して有効である 。前記した通り、基質液は蒸発して空気と一緒にキュベツトを出るので、この基 質はより密となり、この理由のためその不透明度は上昇するであろう。基質のレ ベルを定常的にモニターすることにより、レベルモニターに由来するレベル信号 はこの基質の濃縮により生じた不透明度の変動をコンピューターに補正させるこ とを可能にする。関連して、このコンピューターは、反応速度が温度により変動 する事実に関して補正するだめの温度信号を受信してよい。これにより、このコ ンピューターはキュベツトチャンバーにわたって吹き込まれる空気の中の物質、 例えば酵素の濃度を一般に計算することができる。

ここでこの装置は種々のアラームが備わっていることができる。

この装置がその目的を遂行するため、アラームは空気の物質負荷が許容されてい るよりも高（なっていることを示すことができ、これは予備設定値を超えた不透 明度／時間関数の二次関数により示される。

ところで、この装置の不調を示す他のアラームを備わしめることが重要である。

かかる不調は、フローコントロールが所望の流れを確立しない、キュベツト中の 基質がその最大着色に達した、基質レベルが低すぎる、電池がほとんど放電され た、光度計ランプが焼は切れた、又は基質における反応速度が最大に達した、で ありうる。

不調の表示としてコンピューターが判断しうる信号は種々のセンサーから獲得さ れうる。明らかに、レベルモニター由来の信号はこのレベルが低すぎる場合を表 示しうる。関連して、光ダイオードに由来の信号はこの基質が濁りすぎているか どうか、又はランプが焼は切れたかどうかを表示しうる。制御範囲の限界に達し たポンプコントロール回路は空気流の不良を表示し、そして電圧モニターは電池 がほとんど放電されたことを表示する。反応速度がその既知の最大値に達したと き、それは不透明度／時間グラフの一次関数がその最大値に達したことにより表 示されうる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年　８月　６日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．空気中の所望されない微量の物質の存在を一般に測定するための方法であっ て、以下の工程、 ａ．キュベットの中に、不透明度を変化せしめながら物質と反応する既知量の基 質を付与する、 ｂ．この基質にわたってチェックすべき空気本体に由来する空気を規定の流速で 流す、 ｃ．予備設定した時間間隔にてこの基質の不透明度を測定する、ｄ．最後の時間 間隔の際の不透明さの発現と、先の時間間隔の際の不透明さの発現とを比べる、 ｅ．基質の温度及び量における変動についての補正を考慮した不透明度が、ある 時間間隔から他のそれに至って上昇したかどうかを検定する（この上昇は、より 多くの前記物質がこの基質に付加されたことを示すものとして解釈される）こと 、を含んで成る方法。
2. ２．前記基質が前記物質と、その不透明度をこの物質の量に比例した速度で変化 せしめながら触媒的に反応することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ３．前記の不透明さ発現速度を、この速度がある時間間隔から他のそれに至って 上昇したかどうか（この上昇は、より多くの前記物質がこの基質に付加されたこ とを示すものとして解釈される）を判定するために検定することを特徴とする、 請求項２に記載の方法。
4. ４．不透明さの発現速度の検定が、一次関数を累積物質負荷の表示として、そし て二次関数を即時物質負荷として解釈する、補正された不透明度／時間の関数の 微分により獲得されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. ５．前記基質がプロテアーゼを検出するためのＳｕｃ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｐｒｏ −Ｐｈｅ−ｐ−ニトロアニリドであることを特徴とする、請求項２，３又は４に 記載の方法。
6. ６．請求項１〜５に記載の方法を実施するためのポータブル型装置であって、一 定量の基質であってその不透明度を変えながら前記物質と反応するものを含むキ ュベットを支持するハウジング；チェックすべき空気本体からこのキュベットの 底付近に至る入口チューブ；この装置にわたって予備設定した一定量の空気流を 供するための、このキュベットの上端からポンプを制御する流速モニターを通じ て空気を吸引するエアーポンプ；このキュベットの対立面上に互いに対立して置 かれている分光光度計ランプと光ダイオード；このキュベット中の基質のレベル をモーターするレベルモニターとこの基質の温度をモニターする温度モニター； この光ダイオード、このレベルモニター及びこの温度モニターから信号を受信し て温度及びレベル補正されたこの基質の不透明度の表示を計算するためのコンピ ューター回路、を含んで成ることを特徴とする装置。
7. ７．前記入口チューブが容量レベルモニターの電極を構成し、前記ハウジングの 内壁が他の電極を構成していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. ８．前記キュベットが疎水性フィルターによって上方が閉鎖され、そのフィルタ ーを介してこのキュベットの上部から空気が吸引されることを特徴とする、請求 項６又は７に記載の装置。
9. ９．レンズ及びフィルターが前記光ダイオードの前方に取り付けられていること を特徴とする、請求項６〜８のいづれか１項に記載の装置。
10. １０．前記キュベットとフローモニターとの間の空気通路の中に吸湿剤が挿入さ れていることを特徴とする、請求項６〜９のいづれか１項に記載の装置。
11. １１．電源、ポンプ及びコンピューターが前記装置の残りの部分から隔てられて おり、ケーブル及びチューブを通じてこの装置の残りの部分に接続されているこ とを特徴とする、請求項６〜１０のいづれか１項に記載の装置。