JP4406702B2 - ホルムアルデヒド検出方法及び検出装置 - Google Patents
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Description
従来、ホルムアルデヒドを検出する手法として、赤外光吸収を利用した方法がある。ホルムアルデヒドを含むケトン・アルデヒド類はC=O結合が波数1765〜1645cm-1に強い赤外光吸収を示す。この波数領域での吸収の程度を検出することにより、ケトン・アルデヒド類を検出することができる。
しかし、ケトン・アルデヒド類の混合ガスの分析において、この波数領域でのC=O結合に由来する吸収は、全てのケトン・アルデヒド類に共通なので、ホルムアルデヒドについてのみ信号分離することは困難であるという問題がある。したがって、この手法はホルムアルデヒドのみの検出には適用できない。
化学反応を利用した方法の多くは、アルデヒド類とアミン類との反応や、アルデヒド類の強い酸化力を利用したものが多い。それらの反応による生成物を直接的又は間接的に検出することにより、ホルムアルデヒドを検出するものである。
反応試薬として、フクシン亜硫酸類、アゾベンゼン-p-フェニルヒドラジン-スルホン酸(APHS)、4-アミノ-3-ペンテン-2-オン(フルオラル-P)等が知られる(非特許文献1参照)。但し、特定のケトン・アルデヒド類と反応試薬の組み合わせが存在するので、検出対象のケトン・アルデヒド類に合わせて使い分けられている。
これらの中で、ホルムアルデヒドの検出については、特にフルオラル-Pとその類似試薬がその選択性と感度に優れている。
しかし、前者のクロマトグラフィを用いる方法は感度及び選択性は優れているが、操作が煩雑であるという欠点があり、また後者の検知菅を用いる方法は簡便ではあるが、検知精度が劣るという問題があり、実用的ではないという欠点があった。
また、複合光導波路を用いたアンモニア等のセンサーが提案されている(非特許文献2、3参照)。しかし、これらは複合光導波路の製作プロセスが複雑であり、またプリズムを使用しなければならないので、実用性に欠けるという問題があった。
Analytica Chimica Acta 199(1980)349-357 電気化学および工業物理化学(Electrochemistry)「高感度複合導波路のアンモニアセンサへの応用」69,No.11(2001)p.863-865 Applied Spectroscopy"Analysis and Application of the TransmissionSpectrum of a Composite Optical wavegide"56,No.9(2002)p.1221-1227
(1)光導波路を用いてホルムアルデヒドを検出する方法であって、ホルムアルデヒドとの反応により呈色または発光する検出試薬を含む薄膜を透明基板の上に形成した後、透明基板と検出試薬の薄膜全体を光導波路として機能させ、さらにホルムアルデヒドを含む気体に透明基板上の薄膜を曝露させ後、光源からの光を該透明基板と薄膜の断面において導波条件を満たす入射角度で導入し、液膜中の検出試薬とホルムアルデヒドの生成物の光吸収による伝播損失または発光強度を検出することにより、気体中のホルムアルデヒドの濃度を検出することを特徴とするホルムアルデヒド検出方法
(2)光導波路を用いてホルムアルデヒドを検出する装置であって、透明基板と、該透明基板上に形成したホルムアルデヒドとの反応により呈色する検出試薬を含む薄膜と、光を透明基板と薄膜の断面において導波条件を満たす入射角度で導入する光源と、薄膜におけるホルムアルデヒドと検出試薬との生成物の光吸収による光伝播損失を検出する装置とを備えていることを特徴とするホルムアルデヒドの大気中の濃度を検出する検出装置
透明基板1上の薄膜2部分をホルムアルデヒド雰囲気に暴露すると、ホルムアルデヒドは気相から薄膜内部へ侵入し、そのとき検出試薬と反応する。生成物を透明基板1と薄膜2を導波する光を用いて光学的に検出する。
始めに吸収特性を利用した方法を示す。光源からの光は透明基板1の断面で導波条件を満たす入射角度で導入される。導波光は透明基板1及び検出試薬膜2中を、透明基板/大気界面又は呈色試薬膜/大気界面で全反射しつつ透明基板1及び検出試薬膜2を通り、もう一方の基板の断面へ到達する。
このとき、薄膜2でホルムアルデヒドと検出試薬との生成物の光吸収による伝播損失の程度を検出することによりホルムアルデヒドの大気中の濃度を間接的に見積もることができる。
このように、液膜中の検出試薬とホルムアルデヒドの生成物の光吸収による伝播損失を検出することにより、気体中のホルムアルデヒドの濃度を容易に検出することができる。
次に、蛍光特性を利用した方法を示す。図8は408 nmの励起光によって発光するルチジン誘導体の蛍光スペクトルに示し、そのピーク波長は510 nmである。ガラス基板上に作製したフルオラル-P膜が検体ガスに曝露されるとき、膜中に溶け込むホルムアルデヒドとフルオラル-Pとの反応によって生じるルチジン誘導体の濃度を、ルチジン誘導体が発する蛍光強度を測定することにより、間接的に検体ガス中のホルムアルデヒドの濃度を見積もる方法である。
2:検出試薬を含む薄膜
3:光導波路
4:光源
5:検出器
6:導波光
7:蛍光
8:データ記録装置
Claims (2)
- 光導波路を用いてホルムアルデヒドを検出する方法であって、ホルムアルデヒドとの反応により呈色及び発光する検出試薬を含む薄膜を透明基板の上に塗布した後、透明基板と検出試薬の薄膜全体を光導波路として機能させ、さらにホルムアルデヒドを含む気体に透明基板上の薄膜を曝露させた後、光源からの光を該透明基板と薄膜の断面において導波条件を満たす入射角度で導入し、薄膜中の検出試薬とホルムアルデヒドの生成物の光吸収による伝播損失及び又は発光特性を検出することにより、気体中のホルムアルデヒドの濃度を検出することを特徴とするホルムアルデヒド検出方法。
- 光導波路を用いてホルムアルデヒドを検出する装置であって、透明基板と、該透明基板上に形成したホルムアルデヒドとの反応により呈色及び発光する検出試薬を含む薄膜と、光を透明基板と薄膜の断面において導波条件を満たす入射角度で導入する光源と、薄膜におけるホルムアルデヒドと検出試薬との生成物の光吸収による光伝播損失及び発光を検出する装置とを備えていることを特徴とするホルムアルデヒドの大気中の濃度を検出する検出装置。
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