KR20090060452A - 포름알데히드 검출체, 포름알데히드 검출장치, 포름알데히드 검출방법 및 포름알데히드 검출시약 - Google Patents

포름알데히드 검출체, 포름알데히드 검출장치, 포름알데히드 검출방법 및 포름알데히드 검출시약 Download PDF

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KR20090060452A
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다까시 와따나베
윤명 강
가즈히사 시게모리
교오헤이 무라야마
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

포름알데히드 검출장치(10)는, 포름알데히드에 반응하여 발색하는 검출시약을 구비한다. 검출장치(10)는, 광이 전반사를 반복하여 전파되는 광도파로를 구성하는 기재(31)와, 기재(31) 표면이며 광반사면의 적어도 일부에 적층 형성되고 또 상기 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(32)을 갖는 검출소자(30)를 구비한다. 또한, 기재(31)에 광을 입사시키는 발광체와, 기재(31)로부터 출사되는 광을 수광하는 수광체를 구비한다. 더불어, 수광체로부터의 광신호를 받아, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색에 기초한 광학특성의 변화를 검출하고, 광학특성 변화로부터 포름알데히드를 검출함과 더불어 그 농도를 측정하는 신호처리부를 구비한다.
포름알데히드, 광도파로, 광 반사면, 검출시약, 메조포러스층, 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one), 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one)

Description

포름알데히드 검출체, 포름알데히드 검출장치, 포름알데히드 검출방법 및 포름알데히드 검출시약{FORMALDEHYDE DETECTING MATERIAL, FORMALDEHYDE DETECTOR, FORMALDEHYDE DETECTING METHOD AND FORMALDEHYDE DETECTING REAGENT}
본 발명은, 포름알데히드 검출체, 포름알데히드 검출장치, 포름알데히드 검출방법 및 포름알데히드 검출시약에 관하며, 특히, 광학특성의 변화를 이용한 포름알데히드의 검출체, 검출장치, 검출방법 및 검출시약에 관한 것이다.
(광학적 특성을 이용한 방법)
종래, 포름알데히드를 검출하는 수법으로, 적외선광 흡수를 이용한 방법이 있다. 즉, 포름알데히드를 포함하는 케톤·알데히드류는 C=O결합이 파수 1765∼1645cm-1로 강한 적외선광 흡수를 나타낸다. 이 파수영역에서의 흡수 정도를 검출함으로써, 케톤·알데히드류를 검출할 수 있다.
그러나, 케톤·알데히드류의 혼합가스 분석에 있어서, 이 파수영역에서의 C=O결합에 유래하는 흡수는, 모든 케톤·알데히드류에 공통이므로, 포름알데히드에 대해서만 신호 분리하기란 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 이 수법은 포름알데히드만의 검출에는 적용할 수 없다.
(화학반응을 이용한 방법)
화학반응을 이용하는 방법의 대다수는, 알데히드류와 아민류의 반응이나, 알데히드류의 강한 산화력을 이용하는 것이다. 이 방법은, 이들 반응에 의한 생성물을 직접 또는 간접적으로 검출함으로써, 포름알데히드를 검출하는 것이다. 반응시약으로는, 푹신아류산류, 아조벤젠-p-페닐히드라진-술폰산(APHS), 4-아미노-3-펜텐-2-온 등이 알려져 있다(비특허문헌1; Analytica Chimica Acta 119(1980) 349-357 참조). 단, 특정 케톤·알데히드류와 반응시약의 조합이 존재하므로, 검출 대상의 케톤·알데히드류에 맞추어 분류 사용하고 있다.
이들 중, 포름알데히드의 검출에 대해서는, 특히 4-아미노-3-펜텐-2-온과 그 유사시약이 그 선택성과 감도가 우수하다.
이들 반응시약을 이용한 검출방법은, 검체 가스를 용액에 포집하고, 그 용액 중의 케톤·알데히드류와 반응시약에 의하여, 반응에 의한 생성물의 착색이나 발광의 정도를, 고속 액체크로마토그래피를 이용하여 검출하는 방법, 혹은 검출시약을 칼럼에 채우고, 여기에 소정 양의 검체가스를 흡인할 때의 반응에 따른 착색 정도로부터 검지 및 농도를 측정하는 방법(검지관) 등이 알려져 있다.
그러나, 전자의 크로마토그래피를 이용하는 방법은 감도 및 선택성은 우수하나, 조작이 번잡하다는 결점이 있으며, 후자의 검지관을 이용하는 방법은 간편하기는 하나, 검지정밀도가 떨어진다는 문제가 있어 실용적이지 못하다는 결점이 있다.
또, 복합 광도파로를 이용하는 암모니아 등의 센서가 제안되었다(비특허문헌2; 전기화학 및 공업물리화학(Electrochemistry)[고감도 복합 도파로의 암모니아센 서에의 대응] 69, No.11(2001) p.863-865, 비특허문헌3; Applied Spectroscopy "Analysis and Application of the Transmission Spectrum of a Cpmposite Optical waveguide" 56, No.9(2002) p.1222-1227 참조). 그러나, 이들은 복합 광도파로의 제작프로세스가 복잡하고, 또 프리즘을 사용해야 하므로 실용성이 없다는 문제가 있다.
(검출시약의 발색을 이용한 방법)
그래서, 특허문헌1(일본 특허공개 2005-345390호 공보)에 개시된 바와 같이, 포름알데히드와 반응하는 검출시약을 유지시킨 필터를 이용하여 포름알데히드를 검출하는 검출장치가 있다.
이 검출장치는, 검출시약을 함침시킨 필터를 피측정 가스에 폭로한다. 그리고, 이 폭로에 의해 피측정 가스 중의 포름알데히드와 검출시약이 반응하여 필터 표면이 발색한다. 이 필터에 소정 파장의 광을 조사하여 필터로부터의 반사광을 수광한다. 상기 발색에 의하여 소정 흡수대역의 광이 흡수되는 점에서, 반사광을 검출함으로써 포름알데히드의 농도를 검출한다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 종래 특허문헌1의 포름알데히드 검출장치에서는, 반사광을 검출하기는 하나, 이 반사광은 필터에 1회만 반사할 뿐이다. 따라서, 발색에 의해 흡수되는 광의 양에 한계가 있어, 측정정밀도가 낮다는 문제가 있다.
또, 상기 필터는, 셀룰로오스 등의 여과지를 이용하는 점에서, 안정되게 유지되는 검출시약의 양이 적으며, 발색 정도에 한계가 있는 점에서, 흡수되는 광의 양에도 한계가 있다. 이 점에서, 측정정밀도의 신뢰성이 낮다는 문제가 있다.
특히, 종래의 포름알데히드 검출장치는, 피측정 가스에 폭로시키는 필터의 표면으로부터 광학특성을 측정하도록 하여, 즉, 필터의 폭로면과 측정면이 동일한 점에서, 광학기기의 배치 등이 제약을 받아, 소형화 등을 저해하는 요인이었다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 검출시약의 유지량을 충분히 확보할 수 있도록 함과 더불어, 흡수되는 광의 양을 증대시켜 측정정밀도의 신뢰성 및 소형화의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은, 포름알데히드 검출시약을 안정되게 담지하는 다공질(Porous)층을 이용함과 더불어, 반사를 반복하여 광이 전파되는 광도파로를 이용하도록 하는 것이다.
즉, 본원 발명자들은, 오랜 예의연구 끝에 메조포러스(Mesoporous)층을 이용함으로써, 충분한 양의 검출시약을 안정되게 담지시킬 수 있음을 발견함과 동시에, 광도파로를 이용함으로써 광 반사가 반복되어 흡수되는 광의 양을 충분히 확보할 수 있음을 발견하여, 다공질층의 표면 쪽을 피측정 가스의 폭로면으로 하고, 이면 쪽을 측정면으로 하도록 한 것이다.
(구성)
제 1 발명∼제 17 발명은 포름알데히드 검출체에 관한 발명이며, 제 18 발명∼제 22 발명은, 상기 검출체를 구비한 포름알데히드 검출장치에 관한 발명이고, 제 23 발명∼제 25 발명은 포름알데히드 검출방법에 관한 발명이며, 제 26 발명은 포름알데히드 검출시약에 관한 발명이다.
구체적으로, 제 1 발명은 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색에 기초하는 광학특성의 변화에 의하여 포름알데히드 농도를 검출하기 위한 포름알데히드 검출체를 대상으로 한다. 그리고, 입사한 광이 전반사를 반복하여 전파되고 출사되는 광도파로를 구성하는 기재(31)를 구비한다. 또한, 이 기재(31)의 표면이며 광 반사면의 적어도 일부에 적층 형성되고 또 상기 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(Mesoporous)(32)을 구비한다.
또, 제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 검출시약이, 4-아미노-3-펜텐-2-온(4-aminopent-3-en-2-one), 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one), 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one), 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온(4-amino-4-phenylbut-3-en-2-one), 3-아미노-1,3-디페닐-2-프로펜-1-온(3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one), 및 2-아미노-3-펜텐-2-온(2-aminopent-3-en-2-one) 중에서 선택되는 1종이다.
또한, 제 3 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 검출시약이 메조포러스층(32)의 미세공 내에 함침된다.
제 4 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역의 광을 투과시키는 층이다.
제 5 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광 파장 1/10 이하의 평균값 지름의 미세공을 갖는다.
제 6 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광에 대응한 두께로 구성된다.
제 7 발명은 제 6 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)의 두께가 0.01∼2㎛이다.
제 8 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이 실리카층이다.
제 9 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이, 계면활성제 또는 블록 공중합체의 미셀을 분자주형으로 이용하여 에틸오르토규산으로부터 졸-겔법으로 합성된 규칙성 메조미세공 구조를 갖는 메조포러스 실리카층이다.
제 10 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)가, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광을 투과시키는 것이다.
제 11 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)가 사각평판으로 구성된다.
제 12 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)가 원주형체로 구성된다.
제 13 발명은 제 11 발명에 있어서, 상기 메조포러스층(32)이 기재(31) 한쪽의 광반사면 전면에 형성된다.
제 14 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)의 두께가 0.05∼2mm이다.
제 15 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)가 유리기재이다.
제 16 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 기재(31)로 입사하는 광은, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광을 포함하는 광이다.
제 17 발명은 제 16 발명에 있어서, 상기 기재(31)로 입사하는 광은 파장이 405nm 부근의 광이다.
또, 제 18 발명은, 제 1 내지 제 17 발명 중 어느 한 발명의 포름알데히드 검출체(30)를 구비하며 포름알데히드 농도를 검출하는 포름알데히드 검출장치이다. 그리고, 상기 검출체(30)의 기재(31)로 광을 입사시키는 발광체(61)와, 상기 검출체(30)의 기재(31)로부터 출사되는 광을 수광하는 수광체(62)를 구비한다. 더불어 이 수광체(62)로부터의 광 신호를 받아, 상기 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색에 기초하는 광학특성 변화를 검출하고, 이 광학특성의 변화로부터 포름알데히드 농도를 검출하는 신호처리수단(40)을 구비한다.
제 19 발명은 제 18 발명에 있어서, 상기 검출체(30)가 탈착 자유롭게 배치된다.
제 20 발명은 제 18 발명에 있어서, 상기 신호처리수단(40)이 검출한 포름알데히드 농도를 표시하는 표시수단(50)을 구비한다.
제 21 발명은 제 18 발명에 있어서, 상기 발광체(61)가 레이저다이오드 또는 발광다이오드이다.
제 22 발명은 제 18 발명에 있어서, 상기 수광체(62)가 포토다이오드이다.
또한, 제 23발명은 검출방법의 발명이며, 광이 전반사를 반복하여 전파되는 광도파로를 구성하는 기재(31)와, 이 기재(31)의 표면이며 광반사면의 적어도 일부에 적층 형성되고 또 포름알데히드에 반응하여 발색하는 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(32)을 구비한 포름알데히드 검출방법을 대상으로 한다. 그리고, 상기 메조포러스층(32)을 피측정 가스에 폭로시키는 폭로공정을 구비한다. 이어서, 상기 포름알데히드와 검출시약과의 소정 반응시간이 경과한 후에, 상기 기재(31)에 광을 전파시켜, 이 기재(31)로부터 출사되는 광에 기초하여 광학특성의 변화를 검출하고, 이 광학특성의 변화로부터 포름알데히드 농도를 검출하는 신호처리공정을 구비한다.
제 24 발명은 제 23 발명에 있어서, 상기 검출시약이, 4-아미노-3-펜텐-2-온(4-aminopent-3-en-2-one), 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one), 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one), 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온(4-amino-4-phenylbut-3-en-2-one), 3-아미노-1,3-디페닐-2-프로펜-1-온(3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one), 및 2-아미노-3-펜텐-2-온(2-aminopent-3-en-2-one) 중에서 선택되는 1종이다.
제 25 발명은 제 23 발명에 있어서, 상기 신호처리공정에 이어, 검출한 포름알데히드 농도를 표시하는 표시공정을 구비한다.
또, 제 26 발명의 포름알데히드 검출시약은, 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one) 또는 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one)이다.
(작용)
상기 제 1, 제 18 및 제 23의 발명에서는, 포름알데히드 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(32)을 피측정 가스에 폭로한다. 이 폭로에 의해 검출시약이 발색한다. 한편, 상기 메조포러스층(32)이 적층된 광도파로의 기재(31)에 광을 입사시킨다. 예를 들어, 제 21 발명에서는, 레이저다이오드 또는 발광다이오드로 기재(31)에 광을 입사시킨다. 그리고, 상기 광은 기재(31) 내부로 전파되게 되며, 더욱이 전반사를 반복하여 전파되어 상기 기재(31)로부터 출사된다.
예를 들어, 제 11 및 제 12 발명에서는, 광이 사각 평판형 기재(31) 또는 원주체의 기재(31)를 전파하며, 특히 제 15 발명에서는 광이 유리기재를 전파한다.
이 기재(31)를 전파하여 출사된 광을 수광하며, 예를 들어 제 22 발명에서는 포토다이오드의 수광체(62)로 수광한다. 상기 기재(31)를 전파하는 광은, 상기 발색에 의하여 소정 파장의 광이 흡수되어, 이 소정 파장 광의 강도가 감쇠된다. 이 광학특성의 변화를 검출하여, 피측정 가스 중의 포름알데히드의 농도를 검출한다.
특히, 상기 제 2, 제 24 및 제 26 발명에서는, 검출시약이 특정물질로 선정되므로, 포름알데히드에 확실하게 반응하여, 예를 들어 포름알데히드와 검출시약의 화학반응에 의하여 루티딘이 생성되어 발색하게 된다.
또, 상기 제 4 및 제 8 내지 제 10 발명에서는, 메조포러스층(32) 및 기재(31)가 발생 광 흡수대역의 광을 투과시키는 것이므로, 발색에 의한 광학특성의 변화가 정확하게 반영된다.
또한, 상기 제 5 발명에서는, 메조포러스층(32)의 미세공이 소정 직경으로 설정됨으로써, 소정 검출시약의 담지량이 확보되게 된다.
또, 상기 제 6 및 제 7 발명에서는, 메조포러스층(32)의 두께가 소정 두께로 설정되므로, 메조포러스층(32)의 기재면까지의 반응시간이 단축된다.
또한, 상기 제 16 및 제 17 발명에서는, 기재(31)의 입사광이 소정 파장으로 설정되므로, 포름알데히드와 검출시약에 의한 발색에 기초하는 광학특성의 변화가 확실하게 보증된다. 특히, 포름알데히드와 검출시약의 화학반응에 의하여 루티딘이 생성될 경우, 루티딘이 파장 405nm 부근의 광에 흡수피크를 나타내는 점에서, 파장 405nm 부근의 광을 기재(31)에 입사시킨다.
또, 상기 제 19 발명에서는, 검출체(30)가 탈착 자유로우므로, 측정 조작이 용이하게 이루어진다.
또한, 상기 제 20 및 제 25 발명에서는 포름알데히드의 농도를 표시하므로 측정결과를 신속하게 인식할 수 있다.
[발명의 효과]
상기 제 1 내지 제 25의 본 발명에 의하면, 메조포러스층(32)에 포름알데히드 검출시약을 담지하도록 하므로, 소정량의 검출시약을 안정되게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 포름알데히드와 검출시약과의 반응을 충분히 확보할 수 있는 점에서, 측정에 필요한 발색을 보증할 수 있다.
또, 광도파로의 기재(31)를 광이 전파하고, 반사를 반복하도록 하므로, 충분한 광학변화를 확보할 수 있다. 그 결과, 상기 메조포러스층(32)과 광도파로를 조합시킴으로써, 측정정밀도의 현저한 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 메조포러스층(32)을 이용함으로써, 포름알데히드와 검출시약의 반응이 메조포러스층(32) 표면에서 이면에 걸쳐 신속하게 진행되므로, 메조포러스층(32)의 표면 쪽을 피측정 가스의 폭로면으로 하고, 이면 쪽을 측정면으로 할 수 있다. 그 결과, 광학기기 등의 배치 자유도를 현저히 향상시킬 수 있어, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 상기 기재(31)가 광도파로를 구성하므로, 광 조사부 등의 배치 자유도를 확대할 수 있다. 그 결과, 각종 부품의 배치 등이 용이해져, 더욱 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 제 2 및 제 24 발명에 의하면, 검출시약이 특정물질의 인식분자로 선정됨으로써, 포름알데히드에 확실하게 반응시킬 수 있으므로, 포름알데히드에 의해 확실하게 발색시킬 수 있다.
특히, 상기 제 26 발명에 의하면, 상기 기재(31) 표면의 알킬사슬 수식처리와의 조합에 의하여, 5-아미노-4-헵텐-3-온 및 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온을 검출시약으로 하면, 반응 전의 검출시약 그 자체의 안정화 및 반응 후 생성물의 안정화를 도모할 수 있다.
또, 상기 제 3 발명에 의하면, 검출시약을 메조포러스층(32)에 함침시키므로, 검출시약을 메조포러스층(32)에 확실하게 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 제 4 및 제 10 발명에 의하면, 메조포러스층(32) 및 기재(31)가 발색의 광 흡수대역 광을 투과시키는 것으로 하므로, 검출시약의 발색 광학특성 변화를 정확하게 검출할 수 있다.
또, 상기 제 5 발명에 의하면, 메조포러스층(32)의 미세공이 소정 직경으로 설정된 점에서, 검출시약의 담지량을 충분히 확보할 수 있으므로, 검출시약의 충분한 발색을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제 6 및 제 7 발명에 의하면, 메조포러스층(32)의 두께가 소정 두께로 설정되므로, 검출시약의 발색이 메조포러스층(32)에서의 기재면까지 신속하게 진행하므로 반응시간의 단축을 도모할 수 있다.
또, 상기 제 8 발명에 의하면, 메조포러스층(32)을 실리카층으로 하므로, 포름알데히드 검출에 적합한 포러스층을 간단히 작성할 수 있다.
또한, 상기 제 9 발명에 의하면, 상기 메조포러스층(32)이 규칙성 메조미세공 구조를 갖는 메조포러스 실리카층이므로, 검출시약을 메조포러스층(32) 전체에 균일하게 담지시킬 수 있음과 더불어, 포름알데히드와 검출시약을 메조포러스층(32) 전체에 걸쳐 균일하게 반응시킬 수 있다.
또, 상기 제 11 발명에 의하면, 기재(31)를 사각 평판형으로 형성하므로, 용이하게 형성할 수 있음과 더불어, 상기 메조포러스층(32)을 간단히 적층 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 12 발명에 의하면, 기재(31)를 원주체로 형성하므로, 충분한 길이의 광도파로를 용이하게 형성할 수 있다.
또, 상기 제 13 발명에 의하면, 기재(31) 한쪽 면에 메조포러스층(32)을 형성하므로, 간단한 구성으로 포름알데히드의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 14 발명에 의하면 기재(31)를 소정 두께로 하므로 제작의 용이함을 도모할 수 있다.
또, 상기 제 15 발명에 의하면, 기재(31)를 유리기재로 하므로 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 상기 제 16 및 제 17 발명에 의하면, 기재(31)의 입사광이 소정 파장으로 설정되므로, 포름알데히드와 검출시약에 의한 발색의 광학특성 변화를 확실하게 확보할 수 있다. 특히, 포름알데히드와 검출시약의 화학반응에 의하여 루티딘이 생성될 경우, 루티딘이 파장 405nm 부근의 광에 흡수피크를 나타내는 점에서, 파장 405nm 부근의 광을 기재(31)에 입사시킬 수 있다.
또, 상기 제 19 발명에 의하면, 검출체(30)를 탈착 자유롭게 하므로 측정 조작을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 제 20 및 제 25 발명에 의하면, 포름알데히드의 농도를 표시하도록 하므로 측정결과를 신속하게 인식할 수 있다.
또, 상기 제 21 발명에 의하면, 발광체(61)를 발광다이오드 등으로 구성하므로, 장치 전체 구성의 간략화가 가능해져 장치크기의 소형화 및 장치중량의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 제 22 발명에 의하면, 수광체(62)를 포토다이오드로 구성하므로, 기재(31)의 출사광을 확실하게 수광할 수 있다.
특히, 상기 발광체(61)를 발광다이오드로 구성하고, 또 상기 수광체(62)를 포토다이오드로 구성하면, 저 소비전력으로 동작하는 장치를 실현할 수 있다.
도 1은, 포름알데히드 검출장치의 개략구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는, 포름알데히드 검출장치의 주요부를 나타낸 개략사시도이다.
도 3은, 검출소자의 종단면을 나타낸 개략도이다.
도 4는, 구체예에 기재한 검출소자에 의한 포름알데히드의 응답성을 나타낸 특성도이다.
도 5는, 구체예에 기재한 검출소자에 의한 포름알데히드 농도와 투과광 강도의 관계를 나타낸 특성도이다.
도 6은, 구체예에 기재한 다른 시약 도포식의 검출소자에 의한 포름알데히드의 응답성을 나타낸 특성도이다.
도 7은, 다른 실시형태의 포름알데히드 검출장치의 주요부를 나타낸 개략사시도이다.
도 8은, 포름알데히드 검출시약을 나타낸 도이다.
[부호의 설명]
10 : 포름알데히드 검출장치 20 : 가스흡인부
30 : 검출소자(검출체) 31 : 기재(유리기판)
32 : 메조포러스층(메조포러스 실리카박막)
40 : 신호처리부(신호처리수단)
50 : 입출력부(표시수단) 60 : 광
61 : 발광체 62 : 수광체
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 포름알데히드 검출장치(10)는, 실내공기 등의 각종 피측정 가스에 포함된 포름알데히드의 농도를 검출하는 것이다. 특히, 상기 포름알데히드 검출장치(10)는, 포름알데히드와 검출시약(인식분자)과의 반응에 의한 발색을 이용한 것이며, 이 발색에 의하여 광학특성이 변화하 는 성질에 기초하여 포름알데히드의 농도를 검출하는 것이다.
상기 포름알데히드 검출장치(10)는, 케이싱(11) 내에 가스흡인부(20)와, 포름알데히드 검출소자(30), 검출신호의 신호처리부(40), 표시 및 조작을 행하기 위한 입출력부(50)가 배치된다.
상기 가스흡인부(20)는, 도시하지 않으나 팬 등을 구비하며, 피측정 가스를 케이싱(11) 내로 흡인하여, 검출소자(30)에 피측정 가스를 공급하도록 구성된다.
상기 검출소자(30)는, 본원 발명의 가장 특징적인 것이며, 포름알데히드 검출체를 구성한다. 상기 검출소자(30)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 기재(31)와, 이 기재(31)의 한쪽 면에 적층 형성된 메조포러스층(32)을 구비한다.
상기 메조포러스층(32)은, 직경 수nm의 미세공을 다수 갖는 메조포러스 실리카 박막으로 구성된다. 그리고, 상기 메조포러스층(32)의 미세공에는, 검출시약이 담지되며, 즉, 검출시약이 미세공 내에 유지된다. 상기 메조포러스층(32)은, 표면이 피측정 가스의 폭로면이 되고, 이면이 기재(31)의 접착면(측정면)이 되며, 폭로면에서 포름알데히드가 미세공으로 침입함으로써, 포름알데히드와 검출시약이 반응하여 이면쪽의 측정면까지 발색하도록 구성된다.
상기 검출시약은, 도 8에 나타낸 것 외에 2-아미노-3-펜텐-2-온(2-aminopent-3-en-2-one) 등의 에나미논(Enaminone) 유도체에서 선택되는 1종이다. 상기 검출시약은, 포름알데히드와의 화학반응에 의하여 루티딘을 생성하게 된다. 그리고, 이 생성물인 루티딘은 파장 405nm 부근의 광을 가장 흡수하는 흡수피크를 나타내는 특성을 갖는다.
즉, 상기 메조포러스층(32)은, 검출시약에 대응하여 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색으로 흡수되는 대역의 광을 투과시키는 층에 구성된다.
또, 상기 메조포러스층(32)의 미세공은, 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색으로 흡수되는 대역의 광 파장에 대하여, 이 파장의 1/10 이하의 평균직경으로 설정된다.
그리고, 상기 메조포러스층(32)은, 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색으로 흡수되는 대역의 광에 대응한 두께로 구성되며, 예를 들어, 상기 메조포러스층(32)은 두께 0.01∼2㎛로 설정된다.
한편, 상기 기재(31)는, 사각 평판형의 유리기판으로 구성되며, 광(60)을 가두고, 기재 내부로 광(60)이 전파되는 광도파로에 구성된다. 상기 기재(31)는, 두께가 0.05∼2mm로 구성되며, 두께방향의 4 끝단면 중 서로 대향하는 2개의 끝단면이 광(60)의 입사면(31a)과 출사면(31b)으로 구성된다.
그리고, 상기 기재(31)의 입사면(31a)에 대치하여 발광체(61)가 배치되는 한편, 출사면(31b)에 대치하여 수광체(62)가 배치된다. 상기 기재(31)는, 입사된 광(60)이 전반사를 반복하여 전파되도록 구성된다.
즉, 상기 기재(31)는, 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색으로 흡수되는 대역의 광을 투과시키는 무색 투명의 평판에 구성된다.
한편, 상기 메조포러스층(32)은, 기재(31) 한쪽의 광반사면 전면에 형성된다. 상기 기재(31)를 전파하는 광(60)은, 전반사 시 메조포러스층(32)으로 번져나와 소정 파장의 광이 흡수된다.
또, 상기 검출소자(30)는, 도시하지 않으나 케이싱(11)에 대하여 탈착 자유롭게 배치된다.
상기 발광체(61)는, 레이저다이오드 또는 발광다이오드로 구성되며, 기재(31)의 입사면(31a)에 대하여 입사각(θ)이 33도로 되도록 설정된다. 상기 발광체(61)가 조사하는 광(60)은, 포름알데히드와 검출시약의 반응에 의한 발색에 의하여 흡수되는 대역 파장의 광을 포함하는 광이며, 구체적으로, 파장이 405nm 부근의 광이다. 즉, 상기 포름알데히드와 검출시약의 반응생성물이 루티딘일 경우, 흡수대역의 광 파장이 405nm인 점에서, 상기 발광체(61)가 조사하는 광(60)은, 발색에 의하여 흡수되는 광을 포함하도록 설정된다.
상기 수광체(62)는, 포토다이오드로 구성되며, 기재(31)를 전파한 광(60)을 수광하도록 구성된다.
상기 신호처리부(40)는, 수광체(62)로부터의 광신호를 받아 이 광신호를 처리하는 신호처리수단을 구성한다. 상기 신호처리부(40)는, 발색의 광학특성 변화, 즉, 소정 파장 광의 강도 저하를 검출하고, 이 저하에 기초하여 종말점 분석(endpoint assay)이나 레이트법(rate assay)에 의하여 포름알데히드의 농도를 검출하도록 구성된다.
상기 입출력부(50)는, 포름알데히드 농도를 표시하는 표시수단을 구성함과 더불어, 측정의 ON 및 OFF 등의 조작을 행하는 조작수단을 구성한다. 상기 입출력부(50)는 신호처리부(40)로부터의 신호를 받아 포름알데히드 농도의 절대값 등을 디지털 표시하도록 구성된다.
<검출소자의 제조>
다음으로, 전술한 검출소자(30)의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기 메조포러스층(32)은, 규칙적인 미세공을 갖는 주지의 다공질 실리카층이며, 제조방법 및 주지의 재료로 구성된다(일본 특허 재공표 99/026881호 공보, 일본 특허공개 평성11-049511호 공보, 일본 특허공개 2002-250713호 공보 참조). 즉, 상기 메조포러스층(32)은, 메조포러스 실리카이면 되며, 대표적으로는 계면활성제 또는 블록 공중합체의 미셀을 분자 주형으로 이용하여 에틸오르토규산으로부터 졸-겔법으로 합성된 규칙성 메조미세공 구조를 갖는 메조포러스 실리카층이다.
이 조성물을 소정의 유리기판인 기재(31)에 적하하고, 스핀코팅 등으로 박막화시켜, 전기로 등으로 350∼450℃로 소성함으로써, 기재(31)의 표면상에 형성된 메조포러스층(32)인 메조포러스 실리카 박막을 얻을 수 있다.
다음으로, 기재(31)가 될 유리판 표면에 메조포러스 박막을 제작한다. 한편, 포름알데히드 검출시약을 휘발성 빈용매(poor solvent)에 용해시킨 용액을 조제한다.
이 용액에 먼저 제작한 메조포러스층(32) 형성 유리판을 침지시키거나 혹은 그 용액을 메조포러스층(32) 표면에 도포한다. 용매를 제거함으로써 미세공 내에 발색시약을 도입한다.
상기 검출시약은, 도 8에 나타낸 것을 일례로 들 수 있다.
도 8에 나타낸 (1)은, 일본의 (주)도진화학연구소(同仁化學硏究所)에서 제품명 "Fluoral-P"로 판매되고 있는 것이다. 또, 포름알데히드 검출을 위한 시약으 로, B.J.Compton et.al에서 발표된 논문 Analytica Chimica Acta, 119(1980) pp.349-357이 있다.
도 8에 나타낸 (2) 및 (3)은 본원 발명자들이 새로 합성한 것이다.
도 8의 (4) 및 (5)는, 일본 재단법인 카나가와(神奈川)화학아카데미 스즈키 타카하루(鈴木孝治)(케이오(慶??)대학) 등에 의해 개시된 것이 있다. 구체적으로, 일본 특허공개 2003-207498호 공보 [포름알데히드 측정용 시약 및 이를 이용한 포름알데히드 측정방법] 및 일본 특허공개 2004-157103호 공보 [포름알데히드 검지재] 참조.
<포름알데히드의 검출동작>
다음으로, 전술한 포름알데히드 검출장치(10)에 의한 포름알데히드의 검출동작에 대하여 검출방법과 함께 설명한다.
우선, 포름알데히드 검출장치(10)를 소정의 피측정 가스 분위기로 설치한다. 그리고, 입출력부(50)에서 측정스위치를 ON하면, 가스흡인부(20)가 피측정 가스를 케이싱(11) 내로 흡인하고, 피측정 가스를 검출소자(30)에 분출한다. 즉, 메조포러스층(32)을 피측정 가스에 폭로한다(폭로공정). 예를 들어, 이 폭로는 1분간 실시된다.
상기 메조포러스층(32)을 피측정 가스에 폭로하면, 피측정 가스 중에 포함된 포름알데히드는, 메조포러스층(32)의 미세공 내로 침입하여 검출시약과 반응한다. 이 검출시약은 포름알데히드와 반응하면, 발색되어 메조포러스층(32)의 표면이 변색된다.
예를 들어, 검출시약이 에나미논유도체일 경우, 포름알데히드와의 화학반응에 의해 루티딘이 생성된다. 이 루티딘의 경우, 발색에 의해 흡수되는 대역의 광 파장이 405nm이다.
따라서, 상기 폭로에서 소정의 반응시간이 경과하면, 발광체(61)로부터 파장 405nm의 광(60)을 조사하고, 이 광(60)을 기재(31)의 입사면(31a)에서 입사시킨다. 예를 들어, 상기 폭로에서 10분 경과하면 광(60)을 조사시킨다.
상기 기재(31)에 입사된 광(60)은, 광도파로인 기재(31) 내부에서 전반사를 반복하며 전파된다. 이 기재(31)를 전파하는 광(60)은, 전반사 시에 메조포러스층(32)으로 확산되는 한편, 검출시약이 발색되는 점에서 소정 파장의 광, 예를 들어 405nm 파장의 광이 흡수되고 이 파장의 광강도가 저하된다.
상기 기재(31)의 출사면(31b)에서 출사된 광(60)은, 포토다이오드의 수광체(62)가 수광하며, 광 신호가 신호처리부(40)로 입력된다. 이 신호처리부(40)는, 광학특성의 변화를 검출하며, 즉 광 강도를 검출하며, 이 강도의 저하에 기초하여 포름알데히드를 검출하는 동시에 그 농도를 측정한다(신호처리공정).
그 후, 상기 신호처리부(40)의 출력신호에 기초하여 입출력부(50)가 포름알데히드의 농도를 표시한다(표시공정).
여기서, 상기 신호처리부(40)는 예를 들어, 종말점 분석으로 포름알데히드 농도를 검출한다. 즉, 폭로 전의 투과광 강도를 I0으로 하고, 종말점에 달했을 때의 투과광 강도를 I로 한다. 농도(C)에 대하여 -log(I/I0)를 산출하고, 투과광 강도의 감소량에서 포름알데히드 농도를 검출한다.
상기 신호처리부(40)는 예를 들어, 레이트법을 적용해도 된다. 즉, 폭로 전의 투과광 강도에 대한 투과광 강도의 감소정도(기울기)에 기초하여, 포름알데히드 농도를 검출하도록 해도 된다.
<실시형태의 효과>
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 메조포러스층(32)에 포름알데히드의 검출시약을 담지시키도록 하므로, 소정량의 검출시약을 안정되게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 포름알데히드 검출시약과의 반응을 충분히 확보할 수 있는 점에서, 측정에 필요한 발색을 확보할 수 있다.
또, 광도파로의 기재(31)를 광이 전파되어 반사를 반복하도록 하므로, 충분한 광학변화를 확보할 수 있다. 그 결과, 상기 메조포러스층(32)과 광도파로를 조합시킴으로써, 측정 정밀도의 현저한 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 메조포러스층(32)을 이용하는 점에서, 포름알데히드와 검출시약의 반응이 메조포러스층(32) 표면에서 이면에 걸쳐 신속하게 진행되므로, 메조포러스층(32)의 표면 쪽을 피측정 가스의 폭로면으로 하고, 이면 쪽을 측정면으로 할 수 있다. 그 결과, 광학기기 등의 배치 자유도를 현저히 향상시킬 수 있어 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 상기 기재(31)가 광도파로를 구성하므로, 광 조사부 등의 배치 자유도를 확대할 수 있다. 그 결과, 각종 부품의 배치 등이 용이해져, 보다 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 검출시약이 특정물질의 인식분자로 선정되는 점에서, 포름알데히 드에 확실하게 반응시킬 수 있으므로, 포름알데히드에 의하여 확실하게 발색시킬 수 있다. 특히, 상기 기재(31) 표면의 알킬사슬 수식처리와의 조합에 따라, 5-아미노-4-헵텐-3-온 및 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온을 검출시약으로 하면, 반응 전의 검출시약 그 자체의 안정화, 그리고 반응 후 생성물의 안정화를 도모할 수 있다.
또, 상기 메조포러스층(32) 및 기재(31)를 발색 광흡수대역의 광을 투과시키는 것으로 하므로, 검출시약의 발색 광학특성 변화를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 상기 메조포러스층(32)의 미세공이 소정의 직경으로 설정되는 점에서, 검출시약의 담지량을 충분히 확보할 수 있으므로, 검출시약의 충분한 발색을 확보할 수 있다.
또, 상기 메조포러스층(32)의 두께가 소정 두께로 설정되므로, 검출시약의 발색이 메조포러스층(32)의 기재면까지 신속하게 진행하므로, 반응시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 상기 메조포러스층(32)을 실리카박막으로 하므로, 포름알데히드 검출에 적합한 포러스층을 간단히 작성할 수 있다.
또, 상기 메조포러스층(32)이 규칙성 메조미세공 구조를 갖는 메조포러스 실리카층이므로, 검출시약을 메조포러스층(32) 전체에 균일하게 담지시킬 수 있음과 더불어, 포름알데히드와 검출시약을 메조포러스층(32) 전체에 걸쳐 균일하게 반응시킬 수 있다.
또한, 상기 기재(31)를 사각 평판으로 형성하므로, 용이하게 형성할 수 있음 과 더불어, 상기 메조포러스층(32)을 간단히 적층 형성할 수 있다.
또, 상기 기재(31)의 한쪽 면에 메조포러스층(32)을 형성하므로, 간단한 구성으로 포름알데히드의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 기재(31)를 소정의 두께로 하므로, 제작의 용이함을 도모할 수 있다.
또, 상기 기재(31)를 유리기재로 하므로 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 상기 기재(31)의 입사광이 소정의 파장으로 설정되므로, 포름알데히드와 검출시약에 의한 발색의 광학특성 변화를 확실하게 확보할 수 있다. 특히, 포름알데히드와 검출시약의 화학반응에 의해 루티딘이 생성될 경우, 루티딘이 파장 405nm 부근의 광에 흡수 피크를 나타내는 점에서, 파장 405nm 부근의 광을 기재(31)에 입사시킬 수 있다.
또, 상기 검출체(30)를 탈착 자유롭게 하므로, 측정조작을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 포름알데히드의 농도를 표시하도록 하므로, 측정결과를 신속하게 확인할 수 있다.
또, 상기 발광체(61)를 발광다이오드 등으로 구성하므로, 장치 전체 구성의 간략화가 가능해져, 장치크기의 소형화 및 장치중량의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 수광체(62)를 포토다이오드로 구성하므로, 기재(31)의 출사광을 확실하게 수광할 수 있다.
또, 상기 발광체(61)를 발광다이오드로 구성하고, 또 상기 수광체(62)를 포 토다이오드로 구성하므로, 저소비전력으로 동작하는 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 검출시약을 메조포러스층(32)에 함침시키도록 하면, 검출시약을 메조포러스층(32)에 확실하게 유지시킬 수 있다.
(구체예)
다음으로, 전술한 검출소자(30)의 구체예에 대하여 설명한다.
(1)메조포러스 실리카박막(메조포러스층)의 제조 및 에나미논 메조포러스 실리카박막(메조포러스층)의 미세공 내로의 도입
우선, 메조포러스 실리카박막의 제조에 있어서는, 유리판 상에 메조포러스 실리카박막을 형성한다. 제작방법은 비특허문헌2 및 비특허문헌3에 기재한 방법으로 한다.
구체적으로, 에틸오르토규산에, 1-프로파놀, 희염산, 2-부타놀을 가하여 교반한다. 여기에, 세틸트리메틸암모늄클로라이드(C16TMA) 수용액을 가하여 교반한다. 그 후, 얻어진 용액을 유리기판 상에 몇 방울 적하시켜 스핀코터로 박막화한다. 이어서, 얻어진 것을 전기로에 의해 대기 중에서 400℃로 소성한다. 박막 내 구조의 평가는 X선 회절장치(XRD)로 확인한다.
다음으로, 함침 프로세스에 의한 에나미논의 메조포러스 박막의 미세공 내부로의 도입 예를 나타낸다.
우선, 에나미논(2-아미노-3-펜텐-2-온) 50mg을 에탄올 0.006mL와 n-펜탄 6mL의 혼합 용매에 가한 용액을 조제하고, 그 용액에 상기 방법으로 제조한 메조포러스 실리카박막이 형성된 유리판을 1시간 내지 수일간 침지한다. 그 후, 메조포러 스 실리카박막이 형성된 유리판을 용액에서 꺼내, 실온에서 드라이어 냉풍에 충분히 노출시켜 용매를 제거한다.
여기서, 분광 엘립소미터로 에나미논 함침처리 전후의 메조포러스박막의 굴절률을 측정한다. 함침 전 메조포러스박막의 굴절률은 n=1.35이고, 함침처리 후의 굴절률은 n=1.49이다. 이 굴절률의 증가는, 함침처리에 의한 미세공 내부로의 에나미논 도입을 나타낸다.
다음으로, 전술한 방법으로 작성한 검출소자(30)를 도 2에 나타낸 장치에 조립하여 파장 405nm의 광(60)을 조사하고, 출사된 광(60)의 강도를 검출기로 측정한다.
도 4는, 측정결과의 일례를 나타낸다. 이 측정의 조건은, 대기압하 26.0℃, 0.1ppm 농도의 포름알데히드를 포함하는 건조공기, 0.5ppm 농도의 포름알데히드를 포함하는 건조공기, 1.0ppm 농도의 포름알데히드를 포함하는 건조공기, 및 3.0ppm 농도의 포름알데히드를 포함하는 건조공기를 각각 1L/min 유량으로 1분간 분사하고, 검출소자(30)를 포름알데히드 가스에 폭로시킨다.
포름알데히드 가스에 폭로시킨 후, 투과광 강도의 감소 극소값을 종말점으로 한다. 폭로 전의 투과광 강도를 I0, 종말점에 달했을 때의 투과광 강도를 I로 한다. 농도(C)에 대하여 -log(I/I0)을 플롯을 구하면, 도 5에 나타낸 바와 같이 R=0.993의 직선성을 나타낸 검량선이 얻어진다.
이상의 결과를 정리하면, (1) 유리기판 상의 메조포러스 실리카박막의 미세공 내로 에나미논을 도입시켜 검출소자(30)를 제작한다. (2) 이 검출소자(30)를 이용하여 전술한 측정조건하에서 0.1 내지 3.0ppm의 농도범위에서 대기 중의 포름알데히드가 검출된다. (3) 그 결과로 얻어진 검량선은 상관계수 R=0.993을 나타내는 직선성을 보인다.
(2)도포에 의한 에나미논 도입
다른 실시예로서, 상기 에나미논의 미세공 도입은 도포에 의해서도 가능하다.
구체적으로, 메조포러스 실리카박막을 (1)에 나타낸 방법과 동일한 방법으로 제작한다. 다음으로, 에나미논(2-아미노-3-펜텐-2-온)을 n-펜탄과 에탄올 혼합용매에 용해한다. 이 용액을 붓으로 메조포러스박막 면에 도포한 후, 드라이어 냉풍으로 용매를 제거한다.
얻어진 검출소자(30)를 도 2에 나타낸 장치에 설치하고, 포름알데히드에 대한 응답성을 조사한다.
도 6은, 포름알데히드에 대한 응답성을 나타낸 것이다. 측정 조건은, 대기압 하 20.1℃에서, 1.5ppm의 포름알데히드를 포함하는 건조공기를 1.0L/min 유량으로 1분간 분사한다. 함침에 의한 에나미논 도입의 경우와 마찬가지로, 도포에 의해서도 충분한 포름알데히드 검출능력을 갖고 있음을 알 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
다음으로, 본 발명의 그 밖의 실시형태에 대하여 설명한다.
다른 실시형태로는, 도 7에 나타낸 바와 같이 검출소자(30)의 기재(31)를 원주형으로 구성하여 광도파로를 형성하도록 해도 된다. 즉, 검출소자(30)를 섬유형 태로 한 것으로, 기재(31) 표면에 메조포러스층(32)이 형성된다. 이 실시형태에서, 발광체(61)로부터 조사된 광(60)은 원주형 기재(31)를 전파하게 된다. 본 실시형태에 의하면, 기재(31)를 원주형으로 형성하므로, 충분한 길이의 광도파로를 용이하게 형성할 수 있다. 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 전술한 실시형태와 마찬가지이다.
여기서, 상기 기재(31)는 직선형의 원주체로 한정되는 것은 아니며, 나선형으로 형성하여 전파거리가 길어지도록 해도 된다.
또 다른 실시형태로서, 메조포러스층(32)은, 전술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 검출시약에 대응하여, 포름알데히드와 검출시약의 반응생성물에 대응한 소재 등을 이용하면 된다. 따라서, 포름알데히드와 검출시약의 반응생성물에 대응하여 메조포러스층(32)의 미세공 직경 등이 정해진다.
또, 상기 기재(31)에 있어서도, 포름알데히드와 검출시약의 반응생성물에 대응한 소재 등을 이용하면 된다.
또한, 상기 메조포러스층(32)은, 기재(31)를 양면에 적층 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 광(60)의 반사를 효과적으로 이용할 수 있다.
또, 상기 실시형태는, 포름알데히드 검출장치(10)에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 검출소자(30)인 포름알데히드 검출체만이라도 좋음은 물론이다.
여기서, 이상의 각 실시형태는, 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 가스 중에 포함된 포름알데히드를 검출하는 포름알데히드 검출체, 포름알데히드 검출장치, 포름알데히드 검출방법 및 포름알데히드 검출시약에 대하여 유용하다.

Claims (26)

  1. 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색에 기초하는 광학특성의 변화에 의하여 포름알데히드 농도를 검출하기 위한 포름알데히드 검출체에 있어서,
    입사한 광이 전반사를 반복하여 전파되고 출사되는 광도파로를 구성하는 기재(31)와,
    이 기재(31)의 표면이며 광 반사면의 적어도 일부에 적층 형성되고 또 상기 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(Mesoporous)(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출시약은, 4-아미노-3-펜텐-2-온(4-aminopent-3-en-2-one), 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one), 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one), 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온(4-amino-4-phenylbut-3-en-2-one), 3-아미노-1,3-디페닐-2-프로펜-1-온(3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one), 및 2-아미노-3-펜텐-2-온(2-aminopent-3-en-2-one) 중에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출시약은, 메조포러스층(32)의 미세공 내에 함침되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광을 투과시키는 층인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광 파장의 1/10 이하의 평균값 지름의 미세공을 갖는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광에 대응한 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 두께가 0.01∼2㎛인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은 실리카층인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 계면활성제 또는 블록 공중합체의 미셀을 분자주형으로 이용하여 에틸오르토규산으로부터 졸-겔법으로 합성된 규칙성 메조미세공 구조를 갖는 메조포러스실리카층인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)는, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광을 투과시키는 것임을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)는, 사각평판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)는, 원주형체로 구성되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)은, 기재(31) 한쪽의 광반사면 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)는, 두께가 0.05∼2mm인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)는 유리기재인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재(31)로 입사하는 광은, 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색의 광흡수대역 광을 포함하는 광인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기재(31)로 입사하는 광은, 파장이 405nm 부근의 광인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출체.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항 기재의 포름알데히드 검출체(30)를 구비하며 포름알데히드 농도를 검출하는 포름알데히드 검출장치에 있어서,
    상기 검출체(30)의 기재(31)로 광을 입사시키는 발광체(61)와,
    상기 검출체(30)의 기재(31)로부터 출사되는 광을 수광하는 수광체(62)와,
    이 수광체(62)로부터의 광 신호를 받아, 상기 포름알데히드와 검출시약과의 반응에 의한 발색에 기초하는 광학특성 변화를 검출하고, 이 광학특성의 변화로부터 포름알데히드 농도를 검출하는 신호처리수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 검출체(30)는, 탈착 자유롭게 배치되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 신호처리수단(40)이 검출한 포름알데히드 농도를 표시하는 표시수단(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 발광체(61)는, 레이저다이오드 또는 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 수광체(62)는 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  23. 광이 전반사를 반복하여 전파되는 광도파로를 구성하는 기재(31)와, 이 기재(31)의 표면이며 광반사면의 적어도 일부에 적층 형성되고 또 포름알데히드에 반응하여 발색하는 검출시약을 담지시킨 메조포러스층(32)을 구비한 포름알데히드 검출방법에 있어서,
    상기 메조포러스층(32)을 피측정 가스에 폭로시키는 폭로공정과,
    이어서, 상기 포름알데히드와 검출시약과의 소정 반응시간이 경과한 후에, 상기 기재(31)에 광을 전파시켜, 이 기재(31)로부터 출사되는 광에 기초하여 광학특성의 변화를 검출하고, 이 광학특성의 변화로부터 포름알데히드 농도를 검출하는 신호처리공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 검출시약은, 4-아미노-3-펜텐-2-온(4-aminopent-3-en-2-one), 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one), 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one), 4-아미노-4-페닐-3-부텐-2-온(4-amino-4-phenylbut-3-en-2-one), 3-아미노-1,3-디페닐-2-프로펜-1-온(3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one), 및 2-아미노-3- 펜텐-2-온(2-aminopent-3-en-2-one) 중에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출방법.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 신호처리공정에 이어, 검출한 포름알데히드 농도를 표시하는 표시공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출방법.
  26. 4-아미노-3-옥텐-2-온(4-aminooct-3-en-2-one) 또는 5-아미노-4-헵텐-3-온(5-aminohept-4-en-3-one)인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출시약.
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