JPH07243973A

JPH07243973A - 酸性ガスまたはアルカリ性ガスの検知材及びその製造方法並びに検知装置

Info

Publication number: JPH07243973A
Application number: JP5837094A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Murabayashi; 真行村林; Kiminori Ito; 公紀伊藤; Giyoumin Chin; 暁民陳; Chiaki Igarashi; 千秋五十嵐
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度且つ高感度で、測定が容易であり、更
に連続測定が可能なガス検知材及びその製造方法並びに
検知装置を提供することにある。【構成】ｐＨ指示薬、透明な高分子化合物、及びｐＨ
調整材を含有することを特徴とする酸性ガスまたはアル
カリ性ガスの検知材及びその製造方法、並びに該検知材
及び光導波路を有するガス検知装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環境ガス中の酸性ガス
またはアルカリ性ガスの検知材及び製造方法並びに検知
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、地球環境汚染が深刻化するにつ
れ、各種の環境中に存在する酸性あるいはアルカリ性ガ
スの濃度を測定する必要性が特に増している。そのよう
な酸性あるいはアルカリ性ガスとしては、例えば全地球
的に生じている酸性雨の原因となるＳＯ_x、ＮＯ_xなどの
酸性ガス、移動排出源である自動車の排ガス中のＮ
Ｏ_x、固定排出源である都市ゴミあるいは各種焼却炉・
ボイラ排ガス中のＣＯ₂、ＨＣｌ、ＳＯ_x、ＮＯ_xなどの
酸性ガス、下水処理場やし尿処理場等から発生する悪臭
成分のＮＨ₃、種々のアミン類等のアルカリ性ガスやＨ₂
Ｓ、酢酸等の酸性ガス、あるいは半導体製造工程から排
出されるＨＣｌ、ＨＦ、ＮＨ₃等があげられる。これら
のガスの濃度はppmレベル以下の低濃度であることが多
い。従来、これら酸性あるいはアルカリ性ガスの検知に
は、ガスクロマトグラフや定電位電解法あるいは検知
管、検知テープなどが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には以下
の様な様々な欠点があった。すなわち、ガスクロマトグ
ラフは、測定精度はよいが、装置が大型で、操作に時間
がかかり連続測定が不可能であり、その上高価である。
定電位電解法は、電解液の補充に手間がかかり、感度校
正が必要で、更に精度は余り良くない。また、検知管は
精度が落ちるうえ連続測定が不可能である。検知テープ
は、検知管同様連続測定はできず、テープの消費が多
く、コストが高い。また、光導波路上に感応層を設けて
ガス検知素子を作成する方法が報告されている。これら
の検知素子の多くは、多モード光導波路を利用している
ため感度が低くかった。一方、単一モード光導波路を用
いると感度が良くなると考えられるが、そのためには、
なめらかな表面を持つ感応層を作成する必要がある。し
かし、これまで採用されてきたゾルゲル法によるセラミ
ックス、あるいはイオン交換樹脂（ナフィオン）などの
感応層では、層内の光散乱が著しく、感応層と光導波路
の接合が不十分で剥がれるなどの欠点があり、多モード
測定を余儀なくされるので、高感度な検知素子は得られ
ていない。

【０００４】更に、特開平４−１８１８５１号公報に
は、吸着剤あるいは担持体に指示薬及び対象ガスと反応
する薬品の混合液を担持させたガスインディケーターが
報告されている。これにより、任意にインディケーター
の寿命を延ばしたり、経時的に段階的にガスを検知して
表示することができる。しかしながら、上記インディケ
ーターでは感度が低く、実質上、希薄濃度（数ｐｐｍ以
下）のガスを高精度に検知することは困難であり、連続
測定も不可能であった。従って、本発明の目的は、高精
度且つ高感度で、測定が容易であり、更に連続測定が可
能なガス検知材及びその製造方法並びに検知装置を提供
することである。

【０００５】

【発明が解決するための手段】上記目的は、下記構成に
より達成されることが見いだされた。（１）ｐＨ指示薬、透明な高分子化合物、及び該ｐＨ指
示薬の変色域の近傍にｐＨを調整するｐＨ調整材を含有
することを特徴とする酸性ガスまたはアルカリ性ガスの
検知材。（２）上記（１）記載の検知材を担体上に固定したこと
を特徴とする酸性ガスまたはアルカリ性ガスの検知材。（３）ｐＨ指示薬、透明な高分子化合物、及び該ｐＨ指
示薬の変色域の近傍にｐＨを調整するｐＨ調整材を各々
の溶媒に溶解又は分散し、それら溶液又は分散液を混合
し、あるいは更に該混合液から溶媒を除去することを特
徴とする酸性ガスまたはアルカリ性ガスの検知材の製造
方法。（４）光導波路上の上記（１）記載の検知材からなるガ
ス感応層に被検ガスを接触させる接触手段と、該光導波
路部分に所定の波長を有する光線を入射させる光線入射
手段と、該光線の強度変化を該光導波路出口にて電気的
に計測する計測手段とから少なくとも構成される酸性ガ
スまたはアルカリ性ガス検知装置。（５）基体上の上記（１）記載の検知材からなるガス感
応層に被検ガスを接触させる接触手段と、該感応層に所
定の波長を有する光線を入射させる光線入射手段と、該
光線の強度変化を該光線出口にて電気的に計測する計測
手段とから少なくとも構成される酸性ガスまたはアルカ
リ性ガス検知装置。

【０００６】

【作用】即ち、本発明の検知材は、ｐＨ指示薬、透明な
高分子化合物及びｐＨ調整材を少なくとも含有する検知
材を用いることにより、測定ガス中の酸性ガスあるいは
アルカリ性ガス成分は、上記検知材に吸着、溶解して該
検知材のｐＨを変化させ、指示薬の変色をもたらす。本
発明では、透明な高分子化合物を含むため、検知材が透
明になり、それにより、不透明の検知材に比べて、種々
の光学的測定手段（反射法、透過法、散乱法、蛍光法
等）を利用して高精度に検知でき、利用範囲を広範囲に
できる。また、透明な検知材であるため、いずれの方式
でもより高精度且つ高感度に該指示薬の変色を検知する
ことができる。更に、光導波路を用いた光学的測定手段
を用いた場合には、透明な検知材であるため、極微小な
変色でも光学的に高精度に検知できるようになる。

【０００７】更に、本発明では、特にｐＨ調整材を含ま
せ、使用するｐＨ指示薬の変色領域近傍に検知材のｐＨ
を調整する。対象のガスが検知材に接触することにより
検知材中のｐＨが僅かに変化しても、検知材中のｐＨが
ｐＨ指示薬の変色領域近傍に設定されているので、直ち
にｐＨ指示薬が変色し、高精度且つ高感度な検知材が得
られる。また、該検知材のｐＨ変化を生じさせるに要す
る量は、測定ガス中の酸性ガスあるいはアルカリ性ガス
の濃度に比例するから、あらかじめ適当なｐＨに調整し
ておけば、所定の感度を持つ検知材を作成できる。更
に、本発明の場合ｐＨ指示薬を高分子化合物中に含有さ
せることにより、ｐＨ指示薬含有感応層の機械的強度を
改善することができる。

【０００８】上記本発明の検知材を担体上に固定する事
により、本発明の検知材の取扱が容易になり、種々の形
態に利用出来うるようになる。本発明の場合、ｐＨ指示
薬及びｐＨ調整材とともに、高分子化合物を用いている
ことから担体に接着し易い。ｐＨ指示薬、透明な高分子
化合物、及びｐＨ調整材を各々の溶媒に溶解あるいは分
散して、それら溶液あるいは分散液を混合・分散するこ
とにより、本発明の検知材を容易に得ることができる。
光導波路上に上記検知材を固定した感応層、あるいは検
知材自体を光導波路としても使用する感応層を組み入れ
た、光線入射手段、光線の強度変化を計測する計測手段
を有する酸性ガスまたはアルカリ性ガス検知装置によ
り、該ガス濃度を高精度且つ容易に測定でき、更に連続
して測定可能な装置を提供できる。また、本発明の検知
材の単位面積当たりの実表面積が大きいほうが、ガスと
の接触面積が広くなりより感度良好になる。

【０００９】以下、本発明の構成について詳細に説明す
る。本発明では、被検ガスの種類によって、検知材の構
成を最適に選定すると感度、再現性、ライフ等が良好と
なる。その選定方法は、概ね以下の通りである。即ち、
酸性ガスを検知する場合には、アルカリ性ポリマ、酸性
側で着色ないし変色するｐＨ指示薬、ｐＨ調整材として
酸性ポリマもしくは酸を選び、混合液のｐＨを中性から
ややアルカリ性とすると良い。また、アルカリ性ガスを
検知する場合には、逆に、酸性ポリマ、アルカリ性で着
色するｐＨ指示薬、ｐＨ調整材としてアルカリ性ポリマ
もしくはアルカリを選び、混合液のｐＨを中性からやや
酸性に調整すると良い。被検ガスの酸・塩基度が弱い場
合には、中性ポリマと、中性付近で変色するｐＨ指示薬
を選定すると良い。本発明に用いる透明な高分子化合物
としては、透明で、ｐＨ調整が可能な素材である高分子
化合物であればいずれでもよい。

【００１０】ここでいう透明とは、被検ガスの接触によ
るｐＨ指示薬の変色が、目視あるいは光学的手段により
高感度で検知できる程度に透明であればよい。例えば、
該変色を光学的手段により検知する場合には、光導波路
中を通る光の減衰率が光路長１cmあたりの50％以下であ
る透明度を持つことが好ましい。該透明度が１cm当たり
９０％以上、減衰率で表せば、１cm当たり１０％以下で
あることが特に好ましい。このような高分子化合物の組
成としては、上記所定の透明度を持つものなら酸性、中
性、アルカリ性を問わず用い得る。一例として酸性ポリ
マとしては硝酸セルロース、酢酸セルロース、ナフィオ
ン等の種々の陽イオン交換樹脂、中性ポリマとしてポリ
ビニルアルコール、ポリスチレン、メタクリル酸メチ
ル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリアミド、ポ
リイミド、アルカリ性ポリマとしてポリエチレンイミン
等のポリアミン、種々の陰イオン交換樹脂等があげられ
る。上記のような高分子化合物中でも、親水性で、透明
度を損ねない限り多孔質なものが好ましい。

【００１１】本発明において用いるｐＨ指示薬は、これ
までに報告されている種々のものから、高分子化合物と
相互に溶解できる溶媒と、検知ガス濃度に適当な変色ｐ
Ｈ領域により適宜選定できる。また、指示薬そのものが
酸性あるいはアルカリ性を示す場合があるので、高分子
化合物との混合後に希望のｐＨに近くなるものを選定す
ると良い。一例として、チモールブルー、ブロモチモー
ルブルー、ヘマトキシリン、コンゴーレッド、キナルジ
ンレッド、ヘキサメトキシレッド等があげられる。ｐＨ
調整材としては、酸性あるいはアルカリ性を示す物質で
あればいずれのものでもよい。具体的には、上記のよう
な酸性・アルカリ性の高分子化合物等の有機系のものを
用いても、塩酸やカセイソーダ等の無機系のものを用い
ても良いしあるいは上記両方用いてもよい。本発明にお
いては、上記ｐＨ調整材により検知材のｐＨをｐＨ指示
薬の変色域近傍に調整する。ここでいうｐＨ指示薬の変
色域近傍とは、検知材中のわずかなｐＨ変化でも、ｐＨ
指示薬が変色するようなｐＨ位置のことをいい、該指示
薬の変色域の直ぐ外側でも、また透明度を損なわない範
囲で変色域の中に入ってもよい。この検知材のｐＨは、
使用するｐＨ指示薬、高分子化合物、ｐＨ調整材の種類
等に従って、本発明の目的を達成されるように適宜設定
される。例えば、変色が全くないｐＨ領域を基準とし
て、吸光度変化が光路長１cmあたり０．０１〜０．００
１程度になるｐＨ領域に、検知材のｐＨを調整すること
ができる。

【００１２】本検知材の反応性は、混合後の溶液の緩衝
性に大きく影響されるから、指示薬、高分子化合物ある
いはｐＨ調整材の持つ官能基が、強酸・強塩基の組み合
わせとなることが好ましい。弱酸、弱塩基によりｐＨ調
整を行うと、緩衝能が大きく、被検ガスによる検知材の
ｐＨ変化量が少なくなるので、センサとしての感度が悪
くなる。本発明の検知材は、溶液状態で用いることも可
能であるが、溶媒を除去し、固化させた状態でもガスと
反応するので、固体状でも利用できる。また、多くの物
質表面に吸着しやすく、剥がれにくいので、紙・セラミ
ックス・プラスチック・金属等の固体、液体等の様々な
担体上に固定しても利用できる。変色反応を検知するに
は、肉眼あるいは変色反応を光学的に検知する手段（特
定の波長を持つ光源と受光センサなど）等を挙げること
ができる。好ましくは測定を自動化できる光学的検知手
段である。光学的検知手段としては、適当な波長の光源
を用いて、従来の透過法、散乱法、蛍光法などで変色度
を測定するものが好ましい。光学的検知手段を用いる場
合、被検ガスが検知材と接触した時に、吸光度変化が光
路長１cmあたり10^-1以上となるように、ｐＨ指示薬、高
分子化合物、ｐＨ調整材の種類、量等を適宜選択された
検知材を用いることが感度をより良好にする点で好まし
い。

【００１３】更に、高分子化合物の組成を接着性の良い
ものにすることにより、本発明の検知材を層状に光導波
路上に塗布してガス検知素子とし、塗布面に平行に光線
を入射させてガス濃度を検知する装置が好ましい（図
１）。また、本発明の場合検知材自体が透明であるの
で、塗布した検知材層自体を光導波路にしてもよい（図
２）。特に光導波路を用いると被検ガスを高感度に計測
することができる。ここで、上記検知材を光導波路上に
塗布した場合のガス検知素子の検知装置と検知材層自体
が光導波路であるガス検知素子の検知装置とを各々の模
式図である図１と図２を用いて説明する。

【００１４】図１においては、基体１上に光導波路２、
更にその上に感応層である検知材３が設けてある。レー
ザー等の光源４からモニター光５を光導波路２の塗布面
に平行に入射させ、光導波路２を出た出射光６の出口光
量を光ディテクター７により測定する。ここで、光源４
からのモニター光５は、図３に示すように、反射鏡、プ
リズム等を用いて光導波路２を通過する時点のみ光導波
路２の塗布面に平行にしてもよい。図２においては、基
体１上に本発明の光導波路も兼ねる検知材３が塗布して
あり、光源４からのモニター光５が光導波路も兼ねる検
知材３の塗布面に平行に入射する以外は、上記図１の場
合と同様である。ここで、本発明の検知材と被検ガスの
接触と光学測定は、同時に行ってもよいし、別々に行っ
てもよい。検知材と被検ガスを接触させつつ、同時に光
学測定を行うことが、継続的且つ自動的にガス濃度を容
易に測定できる点で好ましい。そのような装置例の模式
図を図３に示した。

【００１５】図３において、Ｌ字型の基体１の垂直面に
平行に光導波路２を設置し、その光導波路２の基体１と
は反対の表面のほぼ中央部に検知材３を方形に塗布し
た。更にその検知材３の表面に１面の開口部を有する立
方体のセル８を、その開口部が検知材３に接するように
被覆し、密閉する。そのセル８の上下面には被検ガスの
入口９と出口１０が設けられている。被検ガスは入口９
から入り検知材に接触し、出口１０から排出される。被
検ガスが所定量以上の酸性あるいはアルカリ性ガスを含
有していれば、検知材は変色する。一方、その光導波路
２の検知材３の設置面と同側に、検知材３を挟んで両側
にプリズム１１が設置してある。光源４からの光線１２
は、反射鏡１３を通過し、プリズム１１に入り、光導波
路２中にその設置面と平行に入射させ、反対側のプリズ
ム１１により再び反対側の反射鏡１３を通して、光電子
増倍管１４に入射させる。光電子増倍管１４で増幅した
光吸光度の時系列変化をレコーダー１５に記録する。ま
た、別の態様としては、光ファイバーの先端または側面
に検知材を塗布し、ファイバーを延長させて遠隔地で上
記と同様に測定することもできる。本発明においては、
そのガスの種類と本発明に用いる高分子化合物の種類を
適宜選択して、該ガスの濃度に応じた高分子化合物との
吸着性を調節することにより、一度変色した検知材でも
被検ガス濃度が低くなれば再生し、可逆的にすることが
できる。これにより、検知材を変色する度に取り替える
必要がなく、連続測定を可能にできる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものでは
ない。実施例１．アルカリ性ガスとして、5ppm程度のアンモニ
アを検知する場合について述べる。この被検ガスは、所
定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成したガスを、空
気にて希釈・調製したものである。指示薬としてブロモ
チモールブルー（BTB）、高分子化合物として酸性の酢
酸セルロース、ｐＨ調整材としてポリエチレンイミン
（PEI）またはカセイソーダ（NaOH）を用いて、以下の
ように検知材を作成した。ＢＴＢはエタノールに３０g/
l で溶解した（指示薬溶液）。酢酸セルロースはエタノ
ール：酢酸ブチル＝１：２の混合溶媒に50g/lで溶解し
た（ポリマ溶液）。ｐＨ調製材溶液として、ポリエチレ
ンイミンをエタノール：水＝５：１の混合溶媒に30％で
溶解し、カセイソーダは１g/lのエタノール溶液とし
た。これらの溶液を以下の割合で混合し、検知材とし
た。検知材指示薬溶液：ポリマ溶液：ｐＨ調整材溶液（材）１−１４：１：１（PEI）１−２４：１：２（NaOH）上記検知材１−１及び１−２のｐＨは、６．０で行っ
た。上記検知材５mlを直径15mm長さ10cmのガラス製試験
管に入れ、上記ガス中に１分間放置したのち、試験管を
光透過型比色計の光路中にセットし、620nmにて吸光度
を測定した。あらかじめ求めた検量線（透過光吸光度と
ガス濃度との関係）より、ガス濃度を求めた。これとは
別に上記ガスをガスクロマトグラフ（ＧＣ法）により測
定してみた。以下の測定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法１−１ 4.9 ppm １分本法１−２ 5.1 １分ＧＣ法 5.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００１７】実施例２．アルカリ性ガスとして、5ppm程
度のアンモニアを検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は実施例１と同様のものを用いた。これらの検知材をス
テンレス製容器（直径50mm、深さ50mm）中に入れ、真空
乾燥して、厚さ5mm、直径30mmの平板を得た。この平板
を上記ガス中に１分間放置したのち、反射型照度計にセ
ットし、620nmにて反射光量を測定した。あらかじめ求
めた検量線（反射光量とガス濃度との関係）により、ガ
ス濃度を求めた。以下の測定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法１−１ 4.8 ppm １分本法１−２ 5.0 １分ＧＣ法 5.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００１８】実施例３．アルカリ性ガスとして、5ppm程
度のアンモニアを検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は実施例１と同様のものを用いた。前記図１に示す装置
にこれらの検知材を組み込んだ。即ち、上記検知材をガ
ラス導波路上にスピンコート（500rpm, 5sec、1000rpm,
20sec）し、常温常湿にて乾燥させた。光源として633n
mのレーザを用いて、ガラス導波路に入射し、出口光量
をフォトマルで測定した。感応層である検知材上部に上
記アンモニアガスを流して出口光量を測定した。あらか
じめ求めた検量線（アンモニアガス濃度と出口光量との
関係）より、ガス濃度を求めた。また、本検知素子は可
逆性があり、繰り返し測定が可能であった。上記ガスと
空気とを交互に100回測定した後の、測定データも併せ
て下表に示す。方法検知材測定濃度測定時間本法１−１ 4.95ppm １分 5.05 １（100回繰り返し測定後）本法１−２ 5.05 １ 5.15 １（100回繰り返し測定後）ＧＣ法 5.0 30 本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持ち、その性能は長期間変わ
らないことが分かる。また、連続測定可能であることも
わかる。

【００１９】実施例４．アルカリ性ガスとして、5ppm程
度のアンモニアを検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。指示薬
としてブロモチモールブルー（BTB）、高分子化合物と
して中性のポリビニルアルコール（PVA）、ｐＨ調整材
として酢酸セルロースを用いて、以下のように検知材を
作成した。ＢＴＢはエタノールに３０g/lで溶解した
（指示薬溶液）。ＰＶＡは水：エタノール＝２：１の混
合溶媒に40g/lで溶解した（ポリマ溶液）。酢酸セルロ
ースはエタノール：酢酸ブチル＝１：２の混合溶媒に50
g/lで溶解した。これらの溶液を以下の割合で混合し、
検知材とした。検知材指示薬溶液：ポリマ溶液：ｐＨ調整材溶液（材）４−１４：１：０．１（酢酸セルロース）上記検知材４−１のｐＨは、６．７で行った。上記検知
材５mlを直径15mm長さ10cmのガラス製試験管に入れ、上
記ガス中に１分間放置したのち、試験管を光透過型比色
計の光路中にセットし、620nmにて吸光度を測定した。
あらかじめ求めた検量線（透過光吸光度とガス濃度との
関係）より、ガス濃度を求めた。以下の測定結果を得
た。方法検知材測定濃度測定時間本法４−１ 4.9 ppm １分ＧＣ法 5.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００２０】実施例５．アルカリ性ガスとして、5ppm程
度のアンモニアを検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は、実施例４と同様のものを用いた。上記検知材をステ
ンレス製容器（直径50mm、深さ50mm）中に入れ、真空乾
燥して、厚さ5mm、直径30mmの平板を得た。この平板を
上記ガス中に１分間放置したのち、反射型照度計にセッ
トし、620nmにて反射光量を測定した。あらかじめ求め
た検量線（反射光量とガス濃度との関係）より、ガス濃
度を求めた。以下の測定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法４−１ 4.8 ppm １分ＧＣ法 5.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００２１】実施例６．アルカリ性ガスとして、5ppm程
度のアンモニアを検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は、実施例４と同様のものを用いた。上記検知材をセル
ロース製ろ紙に含浸させた後、常温常湿にて乾燥させ、
試験紙を作成した。この試験紙を上記ガス中に１分間放
置したのち、反射型照度計にセットし、620nmにて反射
光量を測定した。あらかじめ求めた検量線（反射光量と
ガス濃度との関係）より、ガス濃度を求めた。以下の測
定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法４−１ 4.8 ppm １分ＧＣ法 5.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００２２】実施例７．酸性ガスとして、5ppm程度の塩
化水素（HCl）を検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。指示薬
としてチモールブルー（TB）、高分子化合物としてアル
カリ性のポリエチレンイミン（PEI）、ｐＨ調整材とし
て酸性ポリマである硝酸セルロースまたは塩酸を用い
て、以下のように検知材を作成した。ＢＴＢはエタノー
ルに２５g/lで溶解した（指示薬溶液）。ポリエチレン
イミンはエタノール：水＝５：１の混合溶媒に30％で溶
解した（ポリマ溶液）。硝酸セルロースは、エタノール
中に50g/lで溶解した（ｐＨ調整材溶液）。塩酸は２g/l
の水溶液とした（ｐＨ調整材溶液）。これらの溶液を以
下の割合で混合し、検知材とした。検知材指示薬溶液：ポリマ溶液：ｐＨ調整材溶液（材）７−１２：２：１（硝酸セルロース）７−２４：４：１（塩酸）上記検知材７−１及び７−２のｐＨは、８．０で行っ
た。上記検知材５mlを直径15mm長さ10cmのガラス製試験
管に入れ、上記ガス中に１分間放置したのち、試験管を
光透過型比色計の光路中にセットし、560nmにて吸光度
を測定した。あらかじめ求めた検量線（透過光吸光度と
ガス濃度との関係）より、ガス濃度を求めた。以下の測
定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法７−１ 6.1 ppm １分本法７−２ 5.9 ppm １分ＧＣ法 6.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００２３】実施例８．酸性ガスとして、5ppm程度の塩
化水素（HCl）を検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は実施例７と同様のものを用いた。上記検知材をステン
レス製容器（直径50mm、深さ50mm）中に入れ、真空乾燥
して、厚さ5mm、直径30mmの平板を得た。この平板を上
記ガス中に１分間放置したのち、反射型照度計にセット
し、560nmにて反射光量を測定した。あらかじめ求めた
検量線（反射光量とガス濃度との関係）より、ガス濃度
を求めた。以下の測定結果を得た。方法検知材測定濃度測定時間本法７−１ 6.2 ppm １分本法７−２ 5.8 １分ＧＣ法 6.0 30分本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持つことが分かる。

【００２４】実施例９．酸性ガスとして、5ppm程度の塩
化水素（HCl）を検知する場合について述べる。この被
検ガスは、所定濃度（約100ppm、空気ベース）に作成し
たガスを、空気にて希釈・調製したものである。検知材
は実施例７と同様のものを用いた。前記図２に示す装置
にこれらの検知材を組み込んだ。即ち、上記検知材をア
ルミナ基板上にスピンコート（500rpm, 5sec、1000rpm,
20sec）し、常温常湿にて乾燥させた。前述の如く、こ
の検知材は感応層のみならず光導波路としても機能す
る。光源として545.5nmのレーザを用いて、光線をこの
検知材層に入射し、出口光量をフォトマルで測定した。
感応層である検知材上部に上記ガスを流して出口光量を
測定した。あらかじめ求めた検量線（HCl 濃度と出口光
量との関係）より、ガス濃度を求めた。また、本検知素
子は可逆性があり、繰り返し測定が可能であった。上記
ガスと空気とを交互に100回測定した後の、測定データ
も併せて下表に示す。方法検知材測定濃度測定時間本法７−１ 5.95ppm １分 6.05 １（100回繰り返し測定後）本法７−２ 6.05 １ 6.15 １（100回繰り返し測定後）ＧＣ法 6.0 30 本方法は、ＧＣと同等の測定精度をもち、測定に要する
時間と手間が省ける効果を持ち、その性能は長期間変わ
らないことが分かる。また、連続測定可能であることも
わかる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、透明な検知材中にｐＨ
指示薬、ｐＨ調整材を含有させることにより、種々の光
学的測定手段を用いることができるので利用範囲が広が
り、更にｐＨ指示薬の変色を高精度且つ高感度に検知で
きるようになる。ｐＨ調整材により検知材のｐＨの調整
をすることにより、ｐＨ指示薬の変色を高精度、高感度
で且つ容易に検知できる。また該検知材を容易に製造で
きる製造方法を提供できる。更に上記検知材及び光導波
路を用いた検知装置を用いることにより、被検ガスの濃
度を容易に測定でき、且つ連続して測定可能にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的測定手段を用いたガス検知装置
の一態様を示す図である。

【図２】本発明の光学的測定手段を用いたガス検知装置
の別の態様を示す図である。

【図３】本発明の光学的測定手段を用いたガス検知装置
の別の態様を示す図である。

【符合の説明】

１基体２光導波路３検知材４光源５モニター光６出射光７光ディテクター８セル９ガス入口１０ガス出口１１プリズム１２光線１３反射鏡１４光電子増倍管１５レコーダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五十嵐千秋神奈川県藤沢市石川2552−２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐＨ指示薬、透明な高分子化合物、及び
該ｐＨ指示薬の変色域の近傍にｐＨを調整するｐＨ調整
材を含有することを特徴とする酸性ガスまたはアルカリ
性ガスの検知材。
【請求項２】請求項１記載の検知材を担体上に固定し
たことを特徴とする酸性ガスまたはアルカリ性ガスの検
知材。
【請求項３】ｐＨ指示薬、透明な高分子化合物、及び
該ｐＨ指示薬の変色域の近傍にｐＨを調整するｐＨ調整
材を各々の溶媒に溶解又は分散し、それら溶液又は分散
液を混合し、あるいは更に該混合液から溶媒を除去する
ことを特徴とする酸性ガスまたはアルカリ性ガスの検知
材の製造方法。
【請求項４】光導波路上の請求項１記載の検知材から
なるガス感応層に被検ガスを接触させる接触手段と、該
光導波路部分に所定の波長を有する光線を入射させる光
線入射手段と、該光線の強度変化を該光導波路出口にて
電気的に計測する計測手段とから少なくとも構成される
酸性ガスまたはアルカリ性ガス検知装置。
【請求項５】基体上の請求項１記載の検知材からなる
ガス感応層に被検ガスを接触させる接触手段と、該感応
層に所定の波長を有する光線を入射させる光線入射手段
と、該光線の強度変化を該光線出口にて電気的に計測す
る計測手段とから少なくとも構成される酸性ガスまたは
アルカリ性ガス検知装置。