JP2005069761A

JP2005069761A - Gas detection member

Info

Publication number: JP2005069761A
Application number: JP2003297410A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Iwazawa; 忠岩沢; Nobuo Nakano; 信夫中野; Tetsuya Kawabe; 哲也川辺; Satomi Abe; 佐都美阿部
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP4187159B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas detection member which measures highly accurately gas to be detected in a wide concentration range, while keeping the concentration of a reaction reagent constant. <P>SOLUTION: This gas detection member has a constitution wherein reaction particles 5 carrying the reaction reagent colored or changing the optical concentration by reacting with the gas to be detected are stored in a bottomed container 2 having an aperture 2a on one end, and the aperture 2a is sealed by a film 3 restricting the permeation quantity of the gas to be detected and having optical transparency. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、呈色剤を担持して検出ガスとの反応による反応痕の光学濃度からガスの濃度を検出するガス検知材に関する。 The present invention relates to a gas detection material that carries a colorant and detects the concentration of a gas from the optical density of a reaction mark caused by reaction with a detection gas.

或るガス、例えば硫化水素は、環境基準の極めて低い濃度から、船倉の原油から発生する極めて高濃度のもを検出する必要がある。
このような広範囲のガスの濃度を化学反応による光学的濃度の変化として検出するガス検知材、例えば特許文献１に見られるガス検知テープにより検出するためには、それぞれの検出対象となる濃度範囲に対応するように反応試薬の濃度を調整することも考えられる。
特開平06-18509 Certain gases, such as hydrogen sulfide, need to be detected from very low concentrations of environmental standards, and very high concentrations generated from crude oil in the hold.
In order to detect such a wide range of gas concentrations as a change in optical density due to a chemical reaction, for example, a gas detection tape found in Patent Document 1, each detection target has a concentration range. It is also conceivable to adjust the concentration of the reaction reagent so as to correspond.
JP 06-18509

しかしながら、多品種のものを製造するには手間が掛かるという問題のほかに、高濃度のガスに対応するために反応試薬の濃度を低くすると、サンプリング時のガスの流れによる反応試薬の揮散の影響を受けやすく、測定精度が低下するという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなれたものであって、その目的とするところは反応試薬の濃度を一定としつつ、広い濃度範囲の被検ガスを高い精度で測定することができるガス検知材を提供することである。 However, in addition to the problem that it takes time to manufacture a wide variety of products, if the concentration of the reaction reagent is lowered to cope with a high concentration of gas, the influence of volatilization of the reaction reagent due to the gas flow during sampling There is a problem that the measurement accuracy is lowered.
The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a gas detector capable of measuring a gas having a wide concentration range with high accuracy while keeping the concentration of a reaction reagent constant. Is to provide materials.

このような課題を達成するために本発明においては、被検ガスと呈色反応する反応試薬を担体に担持させた呈色反応基材と、前記被検ガスに対して透過性を有する膜とを備え、前記呈色反応基材の少なくとも前記被検ガスの流入面側に前記膜を積層して構成されている。 In order to achieve such a problem, in the present invention, a color reaction base material in which a reaction reagent that performs a color reaction with a test gas is supported on a carrier, and a membrane that is permeable to the test gas, And the film is laminated at least on the inflow surface side of the test gas of the color reaction base material.

これによれば、膜により被検ガスの透過量を制限して高濃度の被検ガスであっても反応試薬の反応量を抑えて確実に測定することが可能となる。
また、担体は、酸性、アルカリ性の試薬に対しても安定な物質を選択することが容易なため、試薬の種類に制限を受けることがない。 According to this, the permeation amount of the test gas is limited by the membrane, and even when the test gas has a high concentration, the reaction amount of the reaction reagent can be suppressed and reliably measured.
In addition, since it is easy to select a substance that is stable even for acidic and alkaline reagents, the carrier is not limited by the type of reagent.

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すものであって、この実施例においては後述する自動検出装置に装填しやすいようにタブとして構成されている。
タブ１は、基本的には開口２ａを備え、後述する粒子状の担体である反応粒子５を収容する有底の容器２と、開口２ａを封止するように容器の外周に貼着される膜３と、必要に応じて貫通孔４ａを備えた保護体としても機能する枠体４とにより構成されている。 Therefore, details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, a tab is configured so that it can be easily loaded into an automatic detection device to be described later.
The tab 1 is basically provided with an opening 2a, and is attached to the outer periphery of the container so as to seal the opening 2a and the bottomed container 2 that accommodates a reaction particle 5 that is a particulate carrier described later. It is comprised by the film | membrane 3 and the frame 4 which functions also as a protector provided with the through-hole 4a as needed.

反応粒子５は、反応試薬を保持できるように多孔質材料、例えばシリカゲル、アルミナなどの材料で構成され、その粒径は、積層状態となっている粒子相互に間隙を形成して被検ガスを下層に到達させる程度の間隙を形成でき、かつ膜３に穿設されているガス透過孔３ａよりも大径の粒径、例えば０．２乃至０．５ｍｍ程度に調整されている。 The reaction particles 5 are made of a porous material such as silica gel or alumina so that the reaction reagent can be held, and the particle size of the reaction particles 5 forms a gap between the stacked particles to allow the test gas to flow. A gap that can reach the lower layer can be formed, and the particle diameter is adjusted to be larger than the gas permeation hole 3a formed in the membrane 3, for example, about 0.2 to 0.5 mm.

また、膜３は、タブを自動検出装置に適用する場合には、反応の程度を光学的に検出する必要上、光の反射率が低くかつ透過率が高く、さらに穿孔した孔径の時間的変化が少ない材料、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）が好適で、図１(ｃ)、(ｄ)に示したように１個、または複数個の孔３ａが穿設されている。 Further, when the film 3 is applied to an automatic detection device, it is necessary to optically detect the degree of reaction, so that the reflectance of light is low and the transmittance is high, and the diameter of the perforated hole changes with time. For example, polyethylene terephthalate (PET) is preferable, and one or a plurality of holes 3a are formed as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d).

さらには、被検ガスとの反応色の変化が大きい場合には、光の反射率や透過率があまり問題とならないので、多孔質膜、例えばフッ素系樹脂を多孔質加工した膜を使用することができる。 Furthermore, when the reaction color change with the test gas is large, the reflectance and transmittance of light do not matter so much, so use a porous film, for example, a film processed with a porous fluorine resin. Can do.

ところで、反応粒子は、被検ガスに対して呈色反応する反応試薬、例えば硫化水素に例を採ると、過塩素酸銀、パラトルエンスルホン酸、保湿剤を、好ましくは易揮発性溶媒、たとえばメタノールに溶解させて調製された反応液に、所定粒径の粒子を浸漬し、溶媒から引き上げてから溶媒を乾燥させたり、または反応液を霧状にして粒子に吹き付け、溶媒を乾燥させることにより製造することができる。 By the way, if the reaction particles are a reaction reagent that undergoes a color reaction with the test gas, such as hydrogen sulfide, silver perchlorate, paratoluene sulfonic acid, a humectant, preferably an easily volatile solvent, for example, By immersing particles with a predetermined particle size in a reaction solution prepared by dissolving in methanol and pulling it up from the solvent, the solvent is dried, or the reaction solution is atomized and sprayed onto the particles to dry the solvent. Can be manufactured.

このように構成されたタブ１は、被検ガスが存在する環境に載置されると、膜３のガス透過率、例えば膜３に穿設されているガス透過孔３ａの数に略比例して被検ガスが容器２に侵入して反応粒子５と反応し、その光学的濃度が変化する。所定時間が経過した段階で、ガス遮蔽性を有する保護容器に収容してそれ以上の反応を停止させる。 When the tab 1 configured as described above is placed in an environment where the test gas exists, the gas permeability of the membrane 3, for example, the number of gas permeation holes 3 a formed in the membrane 3 is approximately proportional. Thus, the test gas enters the container 2 and reacts with the reaction particles 5 to change its optical density. When a predetermined time has passed, the reaction is stopped in a protective container having gas shielding properties.

図２は、膜３に形成されたガス透過孔３ａの数をパラメータとして、被検ガスの濃度と反応粒子の光学的濃度との関係を調査した結果を示すものであって、図中符号Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ一定サイズの孔３ａを８、１２、１６個穿設したもので、これから明らかなようにガス透過孔３ａの数に比例して光学的濃度が変化することが判る。 FIG. 2 shows the result of investigating the relationship between the concentration of the test gas and the optical concentration of the reaction particles using the number of gas permeation holes 3a formed in the film 3 as a parameter. , B, and C have 8, 12, and 16 holes 3a of a certain size, respectively, and as is apparent from this, the optical density changes in proportion to the number of gas permeation holes 3a.

次に上述したタブに適した測定装置の一実施例を図３に基づいて説明する。
携帯可能なサイズのケース１０の上面１０ａに、一端を軸１２ａにより枢支された蓋体１２により開閉可能な窓１３を形成して、ここに上述のタブ１が脱着される装填部１４を設け、光を照射する発光手段１５と、タブ１からの反射光を受ける受光手段１６とが収容されている。 Next, an embodiment of a measuring apparatus suitable for the tab described above will be described with reference to FIG.
A window 13 that can be opened and closed by a lid 12 having one end pivotally supported by a shaft 12a is formed on an upper surface 10a of a portable case 10, and a loading portion 14 to which the above-described tab 1 is attached is provided. The light emitting means 15 for irradiating light and the light receiving means 16 for receiving the reflected light from the tab 1 are accommodated.

このように構成された装置において、被検ガスに晒されたタブ１を、その膜３を窓１３に対向させてセットして発光手段１５を発光させて反応粒子からの反射光を受光手段１６により検出し、図示しない予め不揮発性のＲＡＭに格納されている検量線データに基づいてガス濃度を算出して表示することができる。 In the apparatus configured as described above, the tab 1 exposed to the test gas is set with the film 3 facing the window 13 to cause the light emitting means 15 to emit light, and the reflected light from the reaction particles is received by the light receiving means 16. The gas concentration can be calculated and displayed based on calibration curve data stored in advance in a non-volatile RAM (not shown).

なお、枠体４の貫通孔４ａを、容器２の開口２ａのサイズよりも一回り小さくしておくと、光学検出手段により反応後の光学濃度を検出する場合、容器２の端部領域に不規則に堆積している反応粒子を検出領域から排除して高い精度で濃度を検出することができる。
また、枠体４の開口を規制する壁４ｂの表面に梨地加工などの無反射処理を施しておくと、光の回り込みによる検出誤差を低減できる。 If the through-hole 4a of the frame 4 is made slightly smaller than the size of the opening 2a of the container 2, the optical detection means detects the optical density after the reaction, so that it does not appear in the end region of the container 2. It is possible to detect the concentration with high accuracy by removing the regularly deposited reactive particles from the detection region.
In addition, if non-reflective processing such as satin finish is performed on the surface of the wall 4b that restricts the opening of the frame body 4, detection errors due to light wraparound can be reduced.

上述の実施例においては、膜に予め穿孔処理を施した場合について説明したが、未穿孔状態として出荷し、使用時に剣山状の治具により穿孔して使用すると、未使用状態では反応試薬が密閉されているため、反応試薬の揮散や、反応性ガスとの反応を防止できるため、有効期間を長期化することができる。
このような用途に使用する上記治具としては、図４に示したように太さが一定の針２０を、測定対象となる濃度に対応した数だけ一定の密度で基台２１に植設して構成できる。 In the above-described embodiments, the case where the membrane has been previously perforated has been described. However, when the membrane is shipped in an unperforated state and used after being perforated with a sword-shaped jig, the reaction reagent is sealed in the unused state. Therefore, since the volatilization of the reaction reagent and the reaction with the reactive gas can be prevented, the effective period can be extended.
As the jig used for such an application, as shown in FIG. 4, needles 20 having a constant thickness are implanted on the base 21 with a constant density corresponding to the concentration to be measured. Can be configured.

なお、上述の実施例においては、反応後の光学的の濃度を光学検出手段により検出する場合について説明したが、目視により反応色を判定する場合には、粒子の反応色に対して略補色関係となる色に膜を着色しておくと、濃度変化を顕著化できるので望ましい。 In the above-described embodiment, the case where the optical density after the reaction is detected by the optical detection unit has been described. However, when the reaction color is visually determined, a substantially complementary color relationship with the reaction color of the particles is used. It is desirable to color the film so that the change in density can be noticeable.

また、目視により反応後の色を検出する場合には、反応試薬を含浸させていなダミーの粒子や、また未反応状態での反応粒子の色と同一の色に着色したダミーの粒子を混在させておくと、反応粒子の色変化がダミーの粒子の色との相対比較により容易に目視で判定できる。 In addition, when visually detecting the color after reaction, dummy particles that are not impregnated with the reaction reagent and dummy particles that are colored in the same color as the color of the reaction particles in the unreacted state are mixed. If this is done, the color change of the reaction particles can be easily visually determined by relative comparison with the color of the dummy particles.

なお、上述の実施例においては、検出すべき濃度範囲が非常に大きい硫化水素ガスについて説明したが、その他のガスを検出する場合にも反応試薬を変更することで対応することができる。
すなわち、反応試薬について例示すると、大気中のホルムアルデヒドを検出対象とする場合には、硫酸ヒドロキシルアミン１．０グラムを１００ミリリットルの精製水に溶解して第１の液を調製し、また硫酸に対して呈色反応を示す水素イオン濃度指示薬メタニールイエロー０．０２グラム、グリセリン１５ミリリットルをメタノールで全量１００ミリリットルとなるように溶解して第２の液を調製し、これらを混合したものを反応試薬として使用することができる。 In the above-described embodiment, the hydrogen sulfide gas having a very large concentration range to be detected has been described. However, even when other gases are detected, it is possible to cope with the problem by changing the reaction reagent.
That is, as an example of a reaction reagent, when formaldehyde in the atmosphere is to be detected, a first solution is prepared by dissolving 1.0 gram of hydroxylamine sulfate in 100 ml of purified water. A second liquid is prepared by dissolving 0.02 g of hydrogen ion concentration indicator methanol yellow showing a color reaction and 15 ml of glycerin in methanol so that the total amount becomes 100 ml. Can be used as

また、ＨＦ等の酸性ガスを検出する場合には、例えばメチルレッド０．２２ｗｔ％、バッファ溶液１７．５ミリリットル、及び保湿剤を、全量が１００ｍｌとなるように易蒸発性有機溶媒に溶解したものを反応試薬として使用することができる。 When detecting acidic gas such as HF, for example, methyl red 0.22 wt%, buffer solution 17.5 ml, and humectant dissolved in an easily evaporable organic solvent so that the total amount becomes 100 ml Can be used as a reaction reagent.

アンモニアガスを検出対象とする場合には、ローズベンガル０．０５グラム、パラトルエンスルホン酸０．１５グラム、グリセリン１５ミリリットルを、全量で１００ミリリットルとなるようにメタノールに溶解させたものを反応試薬として使用することができる。 When ammonia gas is to be detected, 0.05 g Rose Bengal, 0.15 g p-toluenesulfonic acid, and 15 ml glycerin dissolved in methanol to a total volume of 100 ml are used as reaction reagents. Can be used.

トルエンを検出対象とする場合には、マルキス試薬として知られているホルマリンに硫酸を混合した反応試薬を使用することができる。
その他、ガス検知管に使用されている反応試薬を利用することも可能である。 When toluene is a detection target, a reaction reagent in which sulfuric acid is mixed with formalin known as a Marquis reagent can be used.
In addition, it is also possible to use a reaction reagent used in the gas detection tube.

また、膜を構成する材料自体を透過してしまうようなガスに対しては、穿孔処理を施すことなく、膜を構成するフィルムの厚みを調整することにより、ガス透過率を調整できる。 In addition, for a gas that permeates the material constituting the membrane itself, the gas permeability can be adjusted by adjusting the thickness of the film constituting the membrane without performing perforation.

図(ａ)乃至(ｄ)は、それぞ本発明のガス検知材の一実施例を示す分解斜視図、断面図、及び膜を拡大して示す正面図である。FIGS. 1A to 1D are an exploded perspective view, a cross-sectional view, and an enlarged front view showing an embodiment of the gas detection material of the present invention. 同上ガス検知材を構成する膜のガス透過率ごとの時間と検出感度との示す線図である。It is a diagram which shows time and the detection sensitivity for every gas permeability of the film | membrane which comprises a gas detection material same as the above. 図(ａ)、(ｂ)は、それぞれ同上ガス検知材に適した光学濃度測定装置の一実施例の要部を示す断面図である。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing the main parts of one embodiment of an optical density measuring apparatus suitable for the gas detection material. 同上ガス検知材にガス透過孔を穿孔するための治具の一実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Example of the jig | tool for punching a gas permeation hole in a gas detection material same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

２容器、３膜、３ａガス透過孔、５反応粒子、
１２蓋体、１３窓、１４装填部、１５発光手段、
１６受光手段、２０針、２１基台、 2 container, 3 membrane, 3a gas permeation hole, 5 reactive particles,
12 lid, 13 window, 14 loading section, 15 light emitting means,
16 light receiving means, 20 needles, 21 base,

Claims

被検ガスと反応して呈色、または光学濃度を変化する反応試薬を担持させた粒子状の担体を、一端に開口を有する有底容器に収容するとともに、前記開口を被検ガスの透過量を制限し、かつ光透過性を有する膜により封止したガス検知材。 A particulate carrier carrying a reaction reagent that reacts with the test gas and changes its color or optical density is accommodated in a bottomed container having an opening at one end, and the permeation amount of the test gas through the opening. And a gas detection material sealed with a light-transmitting film.

前記膜が、高分子膜に少なくとも１つの細孔を穿設して構成されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein the membrane is configured by forming at least one pore in a polymer membrane.

前記膜が、ガス透過性を有する膜により構成されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein the film is configured by a film having gas permeability.

前記粒子状担体が、シリカゲル粒子、またはアルミナ粒子の少なくとも１つ、またはこれらの混合物である請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein the particulate carrier is at least one of silica gel particles, alumina particles, or a mixture thereof.

前記膜の上面に中心側に位置する通孔を有する保護部材が固定されている請求項１に記載の記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein a protective member having a through hole located on the center side is fixed to the upper surface of the film.

前記通孔が、前記容器の開口よりもサイズが小さくされている請求項５に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 5, wherein the through hole is smaller in size than the opening of the container.

前記膜が、前記反応試薬の反応色に対して補色関係となる色に着色されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein the film is colored in a color that is complementary to the reaction color of the reaction reagent.

前記容器の少なくとも前記開口面に無反射処理が施されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein at least the opening surface of the container is subjected to antireflection treatment.

前記保護部材の表面に無反射処理が施されている請求項７に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 7, wherein the surface of the protective member is subjected to an antireflection treatment.

前記担体が、前記凹部と膜とで制限された空間で移動可能に収容されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein the carrier is movably accommodated in a space limited by the recess and the film.

前記細孔が、使用開始直前に穿設される請求項２に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 2, wherein the pore is formed immediately before the start of use.

前記粒子状担体に、前記被検ガスに対して無反応で呈色反応を起こさない粒子が混合されている請求項１に記載のガス検知材。 The gas detection material according to claim 1, wherein particles that do not react with the test gas and do not cause a color reaction are mixed in the particulate carrier.