JP2004279119A - Measuring device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device suitable for gas measurement or the like utilizing a color reaction of a liquid reagent. <P>SOLUTION: This measuring device is equipped with a measuring part equipped with an upper airtight chamber 407 having the open bottom face, and rotor plates 601-603 for rotating a filter unit 200 having the open upper face relatively to the measuring part. The rotor plates 601-603 moves the filter unit 200 from the origin position where the upper face of the filter unit 200 is exposed to a measuring position where the airtight chamber 407 and the filter unit 200 forms integrally an airtight chamber, and the measuring part optically measures the color reaction in the airtight chamber formed on the measuring position. The rotor plates 601-603 are arranged on the rotary plate support surface, and the filter unit 200 is moved in the vertical direction by overlapping a projection part 314 formed on the rotary plate support surface on a projection part 610 formed on the bottom surface of the rotor plate 603. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【００２１】
上記化学式に示したように、本測定方法では、アルカリ条件下におけるＡＨＭＴとホルムアルデヒドとの反応により生成した中間体を空気酸化により発色させる。
【００２２】
上記反応は発色試薬で湿潤されたフィルター中に保持された発色試液溶液中での実質的な溶液反応であり、発色過程は溶液表面と空気との接触による空気酸化により進行して発色するため、発色過程において酸化剤、たとえばＫＩＯ_４の添加は不要である。なお、本明細書において「湿潤」とは、発色試液がフィルターを構成する繊維間に充満しフィルターに保持され、フィルターと発色試液とが一体となって液層を形成している状態を意味する。
【００２３】
本測定方法においては、フィルターと被検ガスとの接触時間、すなわち測定時間は、被検ガス中のホルムアルデヒド濃度が０．０４〜１ｐｐｍの範囲の場合、１８０〜３００秒の範囲である。ホルムアルデヒド濃度がより高濃度の場合には、さらに短い時間で測定することが可能である。
【００２４】
≪発色試液≫
本測定方法において、発色試液は、ＡＨＭＴのアルカリ水溶液であり、ＡＨＭＴおよび１Ｎ以上（好ましくは２Ｎ以上）の遊離塩基を含有する水溶液である。ＡＨＭＴのアルカリ水溶液は、ＡＨＭＴが水に溶解し難いためＡＨＭＴを一旦酸水溶液に溶解してＡＨＭＴ酸水溶液を調製し、次いで当該ＡＨＭＴ酸水溶液中の酸を中和し、さらに前記遊離塩基を存在させ得る量のアルカリ水溶液を加えて混合することにより調製する。
【００２５】
ＡＨＭＴ酸水溶液は０．１〜１Ｎの遊離酸を含有する水溶液であり、その調製に使用する酸として、非酸化性の酸、好ましくは塩酸が使用される。ＡＨＭＴの濃度は、通常、０．１〜０．５重量％の範囲であるが、測定対象のホルムアルデヒド濃度により、適宜選択することができる。ＡＨＭＴ酸水溶液は、ガラス容器やプラスチック容器内で、室温下に安定に保存することができる。
【００２６】
アルカリ水溶液は、通常、２〜１０Ｎの遊離塩基を含有する水溶液を準備し、使用時にそのままあるいは必要に応じてさらに希釈して使用する。アルカリ源として、強塩基性のアルカリ金属水酸化物、たとえばＫＯＨ、ＮａＯＨが好適に使用される。アルカリ水溶液は、プラスチック容器内で、室温下に保存可能である。
【００２７】
発色試液は、前記ＡＨＭＴ酸水溶液とアルカリ水溶液とを容器中で混合して調製してもよく、また、フィルター上にそれらを個別に滴下することによってフィルター上で混合して調製してもよい。ＡＨＭＴ酸水溶液とアルカリ水溶液とが混合された発色試液自体は、光に不安定であるので、使用直前にあるいはフィルター上でＡＨＭＴ酸水溶液とアルカリ水溶液とを混合することが好ましい。
【００２８】
フィルターを湿潤させる発色試液量は、測定中、すなわち被検ガスの流通の間、フィルター上の試薬が溶液として存在し、フィルターが乾燥しない量であればよく、フィルターの溶液保持性や形状、被検ガス中の予測されるホルムアルデヒド濃度等により適宜選択される。例えば、直径５ｍｍの円形状のガラスろ紙のフィルターの場合、ＡＨＭＴ塩酸溶液およびＫＯＨ溶液を１：１の容量比で予め混合した発色試薬４０μｌをマイクロピペットから滴下して湿潤させる。
【００２９】
≪被検ガス≫
本測定方法においては、被検ガスはホルムアルデヒドを含有する可能性のあるガスであれば特に制限はない。具体的には、低濃度のホルムアルデヒドを含むことが予測される室内空気、高濃度のホルムアルデヒドを含む燻じょう室、あるいはその周辺の空気、土壌空気などを被検ガスとする。
【００３０】
また、ホルムアルデヒドを溶存する可能性のある養殖いけす中の海水、工場排水などに空気または窒素ガスをバブリングさせて捕集したガス、壁材等の固体物質を加熱して発生させたガスなども被検ガスとすることができる。
【００３１】
≪発色度の測定≫
上記被検ガスとフィルターに保持された発色試液とを接触させることにより、被検ガス中にホルムアルデヒドが存在する場合、フィルター表面に吸収極大波長が５５０ｎｍの紫色〜赤色のスポットが出現する。このスポットの発色度を光学的に測定し、予めホルムアルデヒド濃度が既知の標準ガスを用いて測定して作成した発色度の検量線と照合することによって被検ガス中のホルムアルデヒド濃度を決定する。
【００３２】
発色度の光学的な測定は、例えば、発光素子（ＬＥＤ等）によって前記スポットに向けて光を照射し、反射光を受光素子（フォトダイオード等）によって受光し、スポットからの反射光強度の変化（応答値％）、すなわち発色度を測定することで行う。
【００３３】
反射強度変化（応答値％）は、被検ガスの通気前、通気後の受光素子の出力電圧から次式で算出される。
【００３４】
応答値（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ｏｕｔｐｕｔ％））＝（１−Ｖ_１／Ｖ_０）×１００
【００３５】
ここで、Ｖ_０は被検ガス導入前の出力電圧、Ｖ_１は被検ガス導入後の出力電圧を表す。この出力電圧の変化は、フィルター表面の反射強度変化（応答値％）、すなわち発色度に対応する。
【００３６】
≪測定装置≫
次に、上記したような方法でホルムアルデヒドの濃度を測定する測定装置の構成について説明する。
【００３７】
図１は、本発明によるガス測定装置の外観を示す図である。本ガス測定装置は、携帯可能で、取り扱いが容易なガス測定装置として実現されている。
【００３８】
同図に示すように、測定装置１００はその外部に、フィルターセット部１０１、操作レバー１０２、ガス排気部１０３、ＡＣジャック１０４、電源スイッチ１０５、表示部１０６、操作キー１０７等を備えている。
【００３９】
測定装置１００は、電源スイッチ１０５を投入した後、発色試薬を保持するフィルターユニット（後述）をフィルターセット部１０１にセットし、操作レバー１０２を後述するように動かすと、ガス導入部（図５の５０１）から被検ガスを装置１００内に吸入し、装置１００内で被検ガスとフィルターとを接触させ、フィルターの呈色反応（発色度）を光学的に測定することで被検ガス中のホルムアルデヒドの濃度値を算出し、表示部１０６にホルムアルデヒドの濃度値を表示する。
【００４０】
なお、測定装置１００は、ＡＣジャック１０４にＡＣアダプターを差し込むことで、外部電源で動作させることもできるが、後述するように、電池を内蔵することができ、電池で動作させることも可能である。
【００４１】
図２は、フィルターユニットの構成を示す図である。同図（ａ）はフィルターユニットの分解斜視図であり、同図（ｂ）は平面図であり、同図（ｃ）は断面図である。
【００４２】
同図に示すように、フィルターユニット２００は、上面が開放された（すなわち、上向きの開口を有する）液体保持部であり、上部ユニット２０１と、フィルター２０２と、ガラス板２０３と、底部ユニット２０４とを備える。
【００４３】
フィルター２０２は、円形形状を有し、ガラスろ紙、シリカ繊維ろ紙又は石英ろ紙のいずれかで構成される。
【００４４】
上部ユニット２０１は弾性体材料で構成され、樹脂材料で構成された底部ユニット２０４と嵌合して、フィルター２０２とガラス板２０３を挟み込んで保持する。
【００４５】
ガラス板２０３は、フィルター２０２と同様の形状を有しており、フィルター２０２の下に配置されて、底部ユニット２０４に使われている樹脂材料の特性により、試薬の呈色反応に影響を及ぶのを防止する。
【００４６】
なお、フィルターユニット２００に保持させる発色試液の量が多い場合は、複数枚のフィルター２０２を積層させるようにしてもよい。
【００４７】
フィルター２０２を発色試液で湿潤させる方法としては、例えば、フィルターユニット２００をフィルターセット部１０１にセットする直前に、又は、セットした状態で、ピペットマンなどの分注器を使用してフィルター２０２上にＡＨＭＴ酸性水溶液とアルカリ水溶液とをそれぞれ直接滴下したり、予めＡＨＭＴ酸性水溶液とアルカリ水溶液とを混合した混合水溶液を、分注器を使用してフィルター２０２上に滴下したりすることが考えられる。
【００４８】
図３は、測定装置１００の内部構成を示す分解斜視図である。同図に示すように、測定装置１００は、上ケース３０１、表示部基板３０２、操作部基板３０３、メイン基板３０４、測定部３０５、ポンプ３０６、回転板３０７、位置検出センサ３０８、下ケース３０９、電池ケース３１０、電池３１１、電池蓋３１２等を備える。
【００４９】
上ケース３０１及び下ケース３０９は、測定装置１００の基本的な外形を規定する部材であり、その間に、表示部基板３０２、操作部基板３０３、メイン基板３０４、測定部３０５、ポンプ３０６、回転板３０７、位置検出センサ３０８等を収容する。上ケース３０１には、開口部３１５〜３１７が形成されており、それぞれを通して、回転板３０７の一部、表示部１０６、操作キー１０７が測定装置１００の外部に露出される。また、下ケース３０９の底面側には、電池３１１を収容する電池ケース３１０及び電池蓋３１２が装着される。更に、下ケース３０９には、回転板３０７を取り付けるための軸３１３と、フィルターユニット２００を上下動させるための断面が台形状の凸部３１４が設けられている。凸部３１４の働きについては後述する。
【００５０】
表示部基板３０２には、表示部１０６を構成する液晶パネルやその制御回路等が実装されている。操作部基板３０３には、測定装置１００の各種設定を行うための操作キー１０７及びそのインタフェース回路等が実装されている。
【００５１】
メイン基板３０４には、表示部基板３０２、操作部基板３０３、ＡＣジャック１０４及び電源スイッチ１０５並びに測定装置１００の動作を制御するための制御回路等が実装されている。
【００５２】
測定部３０５は、フィルターユニット２００のフィルター面の発色度を光学的に測定するためのものである。測定部３０５の詳細については後述する。
【００５３】
ポンプ３０６は、ガス導入部（図５の５０１）から測定装置１００内部に被検ガスを引き込み、測定部３０５を通過した被検ガスをガス排気部１０３から測定装置１００外部に排出するためのもので、例えば、ＤＣ駆動のダイヤフラムポンプで構成される。
【００５４】
回転板３０７は、下ケース３０９に設けられた軸３１３に取り付けられ、軸３１３を中心に回転することで、フィルターセット部１０１にセットされたフィルターユニット２００を測定位置に移動させるものである。
【００５５】
次に、主な構成要素の詳細について説明する。
【００５６】
図４は、測定部３０５の構成を示す図である。同図（ａ）は測定部３０５の分解斜視図であり、同図（ｂ）及び（ｃ）は、組立時の各部品の位置関係を示す斜視図及び断面図である。
【００５７】
同図に示すように、測定部３０５は、センサ基板４０１、三色カラーセンサ４０２、遮光部材４０３、サーミスター４０４、発光ダイオード（ＬＥＤ）４０５、チューブ継手４０６、上部気密室４０７、ブラケット４０８から構成される。
【００５８】
センサ基板４０１には、三色カラーセンサ４０２の制御に必要な回路等が実装されている。
【００５９】
三色カラーセンサ４０２は、上部気密室４０７の上方に配置され、測定時に上部気密室４０７の下方に配置されるフィルターユニット２００からの反射光を受光する。三色カラーセンサ４０２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの単色センサを一体化したものであり、受光した光をＲ、Ｇ、Ｂに分解する３種類のカラーフィルタと３個のフォトダイオードで構成される。ここでは、三色カラーセンサ４０２の最大感度波長が、Ｒは６６０ｎｍ、Ｇは５４０ｎｍ、Ｂは４６０ｎｍとする。
【００６０】
上部気密室４０７は、透明な材質（例えば、アクリル）で構成され、底面が開放された（すなわち、下向きの開口を有する）概ねドーム状の形状を有しており、フィルターユニット２００と組み合わされて、ガス測定を行うための気密室（ガス室）を形成する。
【００６１】
サーミスター４０４は、気密室内部の温度を測定するためのものであり、上部気密室４０７を貫通するように配置される。
【００６２】
チューブ継手４０６は、気密室内にガスを導入したり、気密室内からガスを排気したりするための吸排気口を構成するもので、上部気密室４０７を貫通するように装着されている。上部気密室４０７には、吸気用及び排気用のチューブ継手４０６が装着され（図４では、一方のみ表示）、各チューブ継手４０６は、ガス導入部（図５の５０１）とポンプ３０６とに接続される。吸気用のチューブ継手４０６は、確実な呈色反応を促すため、気密室形成時にフィルター２０２の方を向くように配置されており、吸引された被検ガスは、フィルター２０２に吹き付けられて発色試薬と接触する。
【００６３】
ＬＥＤ４０５は、白色ＬＥＤで構成され、フィルターユニット２００の測定部分を斜め４５度から照射する。測定装置１００では、上部気密室４０７のまわりに、軸方向から見て１２０度間隔で３個のＬＥＤ４０５を配置している（図５参照）。
【００６４】
遮光部材４０３は、ＬＥＤ４０５からの光が直接三色カラーセンサ４０２に入らないようにするもので、ＬＥＤ４０５及び三色カラーセンサ４０２を取り巻くように配置される。
【００６５】
図５は、測定装置１００における被検ガスの流路を示す図である。
【００６６】
同図に示すように、測定装置１００において被検ガスは、ポンプ３０６によって、ガス導入部５０１からチューブ配管５０２及びチューブ継手４０６ａを介して気密室内に引き込まれる。そして、チューブ継手４０６ｂ、チューブ配管５０３、５０４及びガス排気部１０３を介して、気密室から装置外部に排出される。
【００６７】
図６は、回転板３０７の構成を示す分解斜視図である。同図（ａ）は上から見た分解斜視図であり、同図（ｂ）は下から見た分解斜視図である。同図に示すように、回転板３０７は、上回転板６０１、中回転板６０２及び下回転板６０３から構成される。
【００６８】
上回転板６０１は概ね円板形状を有しており、外周に突起６１１及び突出部６１２が形成されている。突起６１１及び突出部６１２は、位置検出センサ３０８の検出対象部位となる。更に、上回転板６０１には、円形状の開口部６０６が形成されている。開口部６０６は、フィルターユニット２００がセットされるフィルターセット部１０１を構成するもので、フィルターユニット２００を保持するのに適当な大きさにされる。また、上回転板６０１には、開口部６０６に隣接してストッパー６２１が形成されている。ストッパー６２１の働きについては後述する。
【００６９】
また、上回転板６０１は、三色カラーセンサ４０２の校正に使用される第一の校正色票６０４及び第二の校正色票６０５を有する。第一の校正色票６０４及び第二の校正色票６０５の色は、三色カラーセンサ４０２の校正に適した色が適宜選択されるが、ここでは、それぞれ黒色及び白色とする。
【００７０】
中回転板６０２は、上回転板６０１と同軸の概ね背の低い円柱形状を有していて、その上面は、上回転板６０１を収容可能な形状及び深さに中央部が凹んでいる。また、その底面も、下回転板６０３を収容できる形状で、かつ、下回転板６０３が中回転板６０２に対して上下動できる程度の深さに中央部が凹んでいる。
【００７１】
中回転板６０２には、フィルターユニット２００がセットされるフィルターセット部１０１を構成する開口部６０７及び回転板３０７を回転させるための操作レバー１０２が取り付けられる突起６０８が形成されている。開口部６０７は、後述する待機位置から測定位置に中回転板６０２が回転する際に、上回転板６０１によって保持されたフィルターユニット２００と干渉しないような大きさ及び形状にされる。
【００７２】
中回転板６０２の上面に形成される周壁６１３には、上回転板６０１の突起６１１及び突出部６１２を収容可能なように切り欠き部６１４、６１５が設けられている。切り欠き部６１４、６１５の大きさは、中回転板６０２に対して、上回転板６０１が一定の角度回転できる程度の大きさにされる。また、中回転板６０２の底面に形成された周壁６１６には、下回転板６０３に形成された突起６１８ａ〜ｃを収容し、下回転板６０３の上下動をガイドする３個のガイド溝６１７が設けられている。
【００７３】
下回転板６０３は、上回転板６０１及び中回転板６０２と同軸の円板形状を有しており、外周に３個の突起６１８ａ〜ｃが形成されている。このうち、突起６１８ｂは、位置検出センサ３０８の検出対象部位となるため、長めに形成されている。
【００７４】
また、下回転板６０３の上面には、フィルターユニット２００の底部を支持する隆起部６０９が形成されている。隆起部６０９は、開口部６０７と同様に、待機位置から測定位置まで下回転板６０３が回転する間、上回転板６０１によって保持されたフィルターユニット２００の底面を支え続けられるような大きさ及び形状にされる。また、下回転板６０３の底面には、断面が台形状の凸部６１０が形成されている。凸部６１０は、下ケース３０９に設けられた凸部３１４とともに、フィルターユニット２００を上下動させるためのものである。凸部６１０の働きについては後述する。
【００７５】
上回転板６０１と中回転板６０２の間には、ねじりコイルばね６１９が取り付けられており、また、中回転板６０２と下回転板６０３との間には、圧縮コイルばね６２０が配置される。これらのばねの働きについては後述する。
【００７６】
図７は、メイン基板３０４等に実装されている制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【００７７】
同図に示すように、本制御回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）７０１、電源回路７０２、ＥＥＰＲＯＭ７０３、表示部制御回路７０４、操作キーＩ／Ｆ回路７０５、受光増幅器７０６、サーミスター温度計回路７０７、ＬＥＤ点灯回路７０８、位置センサ回路７０９、ポンプ駆動回路７１０等から構成される。
【００７８】
ＣＰＵ７０１は、操作キーＩ／Ｆ回路７０５、受光増幅器７０６、サーミスター温度計回路７０７、位置センサ回路７０８等からの入力に基づいて、表示部制御回路７０４、ＬＥＤ点灯回路７０８、ポンプ駆動回路７１０等への出力の制御を行ったり、測定結果の算出等の演算を行ったりする制御手段である。
【００７９】
電源回路７０２は、電源スイッチ１０５がオンにされると、外部電源７１２又は内蔵電源（電池）７１１から供給される電力を測定装置１００内の各回路に供給する。
【００８０】
ＥＥＰＲＯＭ７０３は、電気的に書換可能なメモリであり、ＣＰＵ７０１が実行する命令やＣＰＵ７０１が利用するデータ（検量線データ等）を格納する。
【００８１】
表示部制御回路７０４は、ＣＰＵ７０１からの指示に基づいて、表示部１０６に測定結果や測定経過等の情報を表示する。操作キーＩ／Ｆ回路７０５は、利用者が操作キー１０７によって入力した情報をＣＰＵ７０１へ渡すためのインタフェース回路である。
【００８２】
受光増幅部７０６は、三色カラーセンサ４０２のＲＧＢ出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換してＣＰＵ７０１に渡す。なお、前述したように測定装置１００では、フィルター表面に出現する吸収極大波長が５５０ｎｍのスポットの発色度を測定するので、実際は、Ｇ出力（最大感度波長が５４０ｎｍ）のみを利用する。
【００８３】
サーミスター温度計回路７０７は、サーミスター４０４によって気密室内の温度を測定するための回路である。位置センサ回路７０９は、位置検出センサ３０８が測定対象物を検出しているか否かについてのデータをＣＰＵ７０１に渡す。
【００８４】
ＬＥＤ点灯回路７０８は、ＣＰＵ７０１からの指示に基づいて、ＬＥＤ４０５の点灯及び消灯を行う。ポンプ駆動回路７１０は、ＣＰＵ７０１からの指示に基づいて、ポンプ３０６の作動及び停止を行う。
【００８５】
次に、以上のような構成を有する測定装置１００の動作について説明する。
【００８６】
測定装置１００は、測定を行うにあたって４つの動作位置、すなわち、原点位置、校正位置、待機位置及び測定位置を有している。以下、各位置について説明する。
【００８７】
図８は、測定装置１００の原点位置における各部品の位置関係を示す図である。
【００８８】
原点位置は、新たに測定を開始するときの位置であり、利用者は、原点位置において、上ケース３０１に設けられた開口部３１５を通してケース外に露出されたフィルターセット部１０１にフィルターユニット２００をセットする。また、測定装置１００は、原点位置にあることを検知すると、このとき測定部３０５（同図では上部気密室４０７のみ表示）の真下にある第一の校正色票６０４の色を読み取り、校正用データとして記憶しておく。なお、原点位置にあることは、位置検出センサ３０８ｂが上回転板６０１の突起６１１を検出することで認識する。
【００８９】
利用者がフィルターセット部１０１にフィルターユニット２００をセットし、操作レバー１０２を時計回りに動かし始めると、回転板３０７が回転し始める。このとき、上中下回転板６０１〜６０３が一体として回転する。なお、上回転板６０１と中回転板６０２の間の隙間８０１は、両回転板間に設けられたねじりコイルばね６１９（図６参照）の作用により、待機位置までそのまま維持される。
【００９０】
図９は、測定装置１００の校正位置における各部品の位置関係を示す図である。
【００９１】
利用者が、図８に示した状態から操作レバー１０２を時計回りに９０度回転させ、図９に示す状態に達すると、測定装置１００は、校正位置にあることを検出する。具体的には、位置検出センサ３０８ａが上回転板６０１の突出部６１２の先端を検出することで校正位置にあることを認識する。
【００９２】
校正位置では、測定部３０５（同図では上部気密室４０７のみ表示）の真下に第二の校正色票６０５があるので、測定装置１００は、第二の校正色票６０５の色を読み取り、校正用データとして記憶しておく。
【００９３】
なお、測定部３０５による校正色票の読み取りは、操作レバー１０２の移動速度に比べて充分に高速に行われるので、操作レバー１０２を停止させる必要は無い。
【００９４】
測定装置１００では、フィルターの呈色反応を測定する前に、第一及び第二の校正色票６０４，６０５の色を測定しておくことで初期校正時からのＲＧＢ出力値のずれを検出し、フィルター測定時のＲＧＢ出力値の補正に利用する。これによって、使用条件や経年変化等によってＲＧＢ出力値が変化した場合であっても、正確な測定結果を得ることができるようになる。
【００９５】
図１０は、測定装置１００の待機位置における各部品の位置関係を示す図である。
【００９６】
利用者が、図９に示した状態から操作レバー１０２を時計回りに更に７５度回転させて、図１０に示す状態に達すると、測定装置１００は、待機位置にあることを検出する。具体的には、位置検出センサ３０８ａ及び３０８ｂがそれぞれ上回転板６０１の突出部６１２の後端及び先端を検出することで待機位置にあることを認識する。
【００９７】
ここまでは操作レバー１０２の回転とともに、上中下回転板６０１〜６０３はすべてが同期して回転するが、これ以後は、上回転板６０１に設けられたストッパー６２１が遮光部材４０３の裏面に設けられたくぼみ（不図示）と嵌合して上回転板６０１の動きが止められるので、操作レバー１０２を回転させても上回転板６０１は回転せず、中下回転板６０２，６０３だけが回転することになる。すなわち、上回転板６０１と中回転板６０２の間に設けられているねじりコイルばね６１９の反発力に逆らいながら、中下回転板６０２，６０３が上回転板６０１に対して回転することになる。
【００９８】
図１１は、測定装置１００の測定位置における各部品の位置関係を示す図である。
【００９９】
待機位置から測定位置へ移動する間に、下回転板６０３の底面に設けられた凸部６１０の斜面と下ケース３０９に設けられた凸部３１４の斜面とが係合し、下回転板６０３と中回転板６０２の間に配置された圧縮コイルバネ６２０の反発力に逆らって、凸部６１０が凸部３１４の斜面を登ることで、下回転板６０３が上方向へ移動する。
【０１００】
図１２は、待機位置及び測定位置における各部材の状態を示す断面図である。同図（ａ）は、図１０の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、図１２（ｂ）は、図１１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【０１０１】
図１２（ａ）に示すように、待機位置においては、下回転板６０３は圧縮コイルばね６２０によって下方に付勢されていて、下回転板６０３の底面と凸部３１４の頂面が接している。しかし、同図（ｂ）に示すように、測定位置においては、凸部６１０と凸部３１４とが重なることで、下回転板６０３が上方に押し上げられ、それに伴い、下回転板６０３に設けられた隆起部６０９上に載っているフィルターユニット２００も上昇する。このとき、上回転板６０１は回転しないので、フィルターユニット２００は、水平方向には移動せず、隆起部６０９上を滑りながら垂直方向にのみ移動する。
【０１０２】
上部気密室４０７の下部、及び、フィルターユニット２００の上部にはそれぞれテーパが設けてあり、フィルターユニット２００が上昇して上部気密室４０７と嵌合することにより、両者が一体となり、気密室（ガス室）が形成される。前述したように、フィルターユニット２００は分割構造となっており、上部ユニット２０１は弾性体材料で構成されているのでより確実に気密室を形成できる。
【０１０３】
なお、前述したように上回転板６０１と中回転板６０２の間にはねじりコイルばね６１９が設けられているので、測定位置では、中回転板６０２（及び下回転板６０３）に待機位置へ戻そうとする力が作用することになるが、その力は摩擦力に比べて充分小さいため、利用者が操作レバー１０２を待機位置の方へ動かさない限り、測定位置は維持される。
【０１０４】
測定装置１００では、回転板３０７を、フィルターユニット２００の回転移動（水平移動）を担う上回転板６０１と、フィルターユニット２００の上昇移動（垂直移動）を担う中及び下回転板６０２，６０３とに分けているので、凸部６１０が凸部３１４の斜面を登る際にフィルターユニット２００が斜めに上昇するのではなく、回転と上昇が分離して行われる。これにより、フィルターユニット２００が上部気密室４０７に対して傾いてセットされるのを防ぐことができる。更に、操作レバー１０２を取り付ける中回転板６０２と、実際にフィルターユニット２００の上昇移動（垂直移動）を担う下回転板６０３とを分けているので、フィルターユニット２００の上下動に伴って操作レバー１０２が上下動することがなく、操作レバー１０２の動きを滑らかにすることができる。
【０１０５】
測定装置１００は、測定位置にあることを検出すると、上部気密室４０７とフィルターユニット２００とが一体となって形成された気密室を使って被検ガスの測定を開始する。なお、測定位置にあることは、位置検出センサ３０８ｃが下回転板６０３の突起６１８ｂ（図６参照）を検出することで認識する。
【０１０６】
測定装置１００は、測定位置において被検ガスの測定を開始すると、まず、呈色反応前のフィルター２０２の反射光を測定し、三色カラーセンサ４０２の出力値を記憶しておく。
【０１０７】
次に、ポンプ３０６を駆動し、気密室内に被検ガスを導入する。例えば、１００ｍｌ／ｍｉｎの一定流量にて導入する。被検ガスが気密室内に導入され、フィルターユニット２００に吹きつけられると、フィルターユニット２００のフィルター２０２に含浸された試薬が呈色反応を起こすので、一定時間（例えば、１８０〜３００秒）が経過した後、呈色反応後のフィルター２０２の反射光のＲＧＢ出力値を測定する。
【０１０８】
次に、被検ガスの導入前及び導入後のＲＧＢ出力値を前述した校正用データを使って補正した後に、出力変化率（反射強度変化）を計算し、検量線データを使って、ホルムアルデヒド濃度を算出する。なお、検量線データは、あらかじめ基準濃度で測定しておいたデータから作成されたものが、ＥＥＰＲＯＭ７０３に格納されている。
【０１０９】
最後に、算出されたホルムアルデヒド濃度を表示部１０６に測定結果として表示する。
【０１１０】
以上のようにして、被検ガス中のホルムアルデヒドの濃度値を測定することができる。
【０１１１】
測定終了後、新たな測定を行う場合は、操作レバー１０２を原点位置に戻してから、フィルターユニット２００を取り替えて、再度、前述した操作を行う。なお、凸部３１４及び凸部６１０は、図３及び図６に示すようにそれぞれ軸の両側に直線状に２個設けられているので、測定位置から原点位置に戻る際、一旦、下回転板６０３は下降し、原点位置の直前から原点位置にかけて、前述した待機位置から測定位置への動作と同様にして下回転板６０３が上昇し、原点位置においても測定位置と同様に凸部６１０と凸部３１４とが重なることになる。すなわち、原点位置においても、フィルターユニット２００の底部を支持し、フィルターセット部１０１の底面を構成する隆起部６０９は上昇しており、フィルターユニット２００をフィルターセット部１０１へセットするのが容易になっている。
【０１１２】
以上説明したように、本発明による測定装置１００では、フィルターユニット２００はフィルターセット部１０１に上向きにセットされ、上を向いたまま移動して気密室を形成するので、発色試液がたれたりすることがなく、液体試薬の呈色反応を利用したガス測定を支障なく実施することができる。
【０１１３】
なお、上記実施形態では、フィルターユニット２００が脱着可能となっているので、様々な液体試薬を利用することができる。これによって、様々な種類の被検ガスの測定をすることが可能になる。この場合、試薬が示す呈色反応に応じて、三色カラーセンサ４０２のＲＧＢ出力を適宜選択して使用するようにする。
【０１１４】
また、上記実施形態では、液体試薬を滴下したフィルターユニット２００に被検ガスを吹きつけるようにしていたが、被検査試料が液体の場合（例えば、酵素、抗体等の生体材料試料の場合）、フィルターユニット２００に試薬と液体試料を含ませて、その呈色反応を測定するようにしてもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態では、装置内部にポンプ３０６を設けているが、装置外部の吸引ポンプを利用するようにしてもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、液体試薬の呈色反応を利用したガス測定等に適した測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス測定装置の外観を示す図である。
【図２】フィルターユニットの構成を示す図である。
【図３】測定装置１００の内部構成を示す分解斜視図である。
【図４】測定部３０５の構成を示す図である。
【図５】測定装置１００における被検ガスの流路を示す図である。
【図６】回転板３０７の構成を示す分解斜視図である。
【図７】制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図８】測定装置１００の原点位置における各部品の位置関係を示す図である。
【図９】測定装置１００の校正位置における各部品の位置関係を示す図である。
【図１０】測定装置１００の待機位置における各部品の位置関係を示す図である。
【図１１】測定装置１００の測定位置における各部品の位置関係を示す図である。
【図１２】待機位置及び測定位置における各部材の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１００ 測定装置
１０１ フィルターセット部
１０２ 操作レバー
１０３ ガス排気部
１０４ ＡＣジャック
１０５ 電源スイッチ
１０６ 表示部
１０７ 操作キー
２００ フィルターユニット
２０１ 上部ユニット
２０２ フィルター
２０３ ガラス板
２０４ 底部ユニット
３０１ 上ケース
３０２ 表示部基板
３０３ 操作部基板
３０４ メイン基板
３０５ 測定部
３０６ ポンプ
３０７ 回転板
３０８ 位置検出センサ
３０９ 下ケース
３１０ 電池ケース
３１１ 電池
３１２ 電池蓋
３１３ 軸
３１４ 凸部
３１５〜３１７ 開口部
４０１ センサ基板
４０２ 三色カラーセンサ
４０３ 遮光部材
４０４ サーミスター
４０６ チューブ継手
４０７ 上部気密室
５０１ ガス導入部
５０２ チューブ配管
６０１ 上回転板
６０２ 中回転板
６０３ 下回転板
６０４，６０５ 校正色票
６０６，６０７ 開口部
６０８，６１１，６１８ａ〜ｃ 突起
６０９ 隆起部
６１０ 凸部
６１２ 突出部
６１３，６１６ 周壁
６１４，６１５ 切り欠き部
６１７ ガイド溝
６１９ ねじりコイルばね
６２０ 圧縮コイルばね
６２１ ストッパー
７０１ 中央処理装置
７０２ 電源回路
７０４ 表示部制御回路
７０５ 操作キーＩ／Ｆ回路
７０６ 受光増幅部
７０７ サーミスター温度計回路
７０８ 点灯回路
７０９ 位置センサ回路
７１０ ポンプ駆動回路
７１２ 外部電源
８０１ 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a measuring device for measuring the concentration of a gas in an atmosphere using a color reaction.
[0002]
[Prior art]
As a measuring device for measuring the gas concentration in the atmosphere using a color reaction, for example, a measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-13075 (hereinafter, referred to as Patent Document 1) is known.
[0003]
In the portable gas measurement device described in Patent Literature 1, the detection unit that generates a color reaction by reacting with the test gas is mounted on a measurement head that is partially exposed from the case, thereby obtaining the concentration of the test gas. Measurement is being performed.
[0004]
On the other hand, the specification of Japanese Patent Application No. 2002-122612 filed by one of the present applicants (hereinafter referred to as the applicant's prior application) includes 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole. A test gas is brought into contact with a filter moistened with a color reagent solution composed of an alkaline aqueous solution of (AHMT), and the formaldehyde concentration in the test gas is determined based on the degree of color development of the filter formed by the formaldehyde in the test gas. A measurement method is disclosed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-13075 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned method of the applicant's prior application, the filter needs to be brought into contact with the test gas in a state of being wetted with the color reagent, but in order to measure the color reaction of the filter wetted with the color reagent as described above, However, the gas measurement device described in Patent Document 1 is not suitable.
[0007]
That is, in the gas measurement device described in Patent Literature 1, the measurement is performed by mounting the detection unit downward with respect to the measurement head that is open at the top, so that the amount of the reagent solution that permeates the filter is large or the measurement time is long. If the test liquid is long, the test liquid may be dripped into the apparatus, which may cause a failure of the light receiving element and the like accommodated in the measuring head.
[0008]
An object of the present invention is to provide a measuring apparatus suitable for gas measurement utilizing a color reaction of a liquid reagent.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The measurement device according to the present invention includes a measurement unit including an upper airtight chamber with an open bottom surface, and a liquid holding unit transport unit that relatively moves the liquid holding unit with an open top surface with respect to the measurement unit. . Then, the liquid holding unit transporting unit is configured to measure from the origin position where the liquid holding surface of the liquid holding unit is exposed to the outside to a measurement position where the upper airtight chamber and the liquid holding unit are integrally formed to form an airtight chamber. Then, the liquid holding unit is moved, and the measurement unit optically measures a color reaction in the airtight chamber formed at the measurement position.
[0010]
For example, when moving the liquid holding unit from the origin position to the measurement position, the liquid holding unit transport unit first horizontally moves the liquid holding unit directly below the upper airtight chamber, and then moves the liquid An airtight chamber is formed by vertically moving the holding part vertically upward.
[0011]
In the above case, the liquid holding unit transport means is constituted by, for example, a rotating plate that rotates about an axis.
[0012]
In this case, the rotating plate is disposed on the rotating plate supporting surface, and the convex portion formed on the rotating plate supporting surface and the convex portion formed on the bottom surface of the rotating plate are overlapped, so that the liquid holding is performed. The part may move in a vertical direction to form the hermetic chamber.
[0013]
The rotating plate includes an upper rotating plate, a middle rotating plate, and a lower rotating plate, and the upper rotating plate, the middle rotating plate, and the lower rotating plate are arranged such that the liquid holding unit is positioned above the upper rotating plate from the origin position. Until the standby position located just below the hermetic chamber, they rotate integrally, and from the standby position to the measurement position, the middle rotating plate and the lower rotating plate rotate relative to the upper rotating plate, and at the same time, The liquid holding unit may move vertically by moving the lower rotating plate upward with respect to the middle rotating plate, and the airtight chamber may be formed.
[0014]
In the above case, the liquid holding unit may be detachable. Further, the liquid holding section may include a filter for impregnating the liquid.
[0015]
Further, the upper airtight chamber has an inlet for a test gas, and the measuring unit optically performs a color reaction between the test gas introduced from the inlet and the liquid held in the liquid holding unit. You may make it measure regularly. The test gas is, for example, a gas containing formaldehyde. Then, in this case, the liquid holding unit holds a color reagent containing an alkaline aqueous solution of 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT), and the measuring unit includes: The degree of color development of the color reaction between the formaldehyde in the test gas and the color reagent held in the liquid holder may be optically measured.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
Hereinafter, a case where the measuring device according to the present invention is applied to the measurement of formaldehyde concentration in gas will be described.
[0018]
First, a method of measuring the formaldehyde concentration performed by the present measuring device will be described.
[0019]
色 Color reaction≫
In this measurement method, the formaldehyde concentration is measured based on the following color-forming reaction between an aqueous solution of 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT) and formaldehyde under alkaline conditions.
[0020]
Embedded image

[0021]
As shown in the above chemical formula, in this measurement method, an intermediate produced by the reaction between AHMT and formaldehyde under alkaline conditions is colored by air oxidation.
[0022]
The above reaction is a substantial solution reaction in the color reagent solution held in the filter moistened with the color reagent, and the color development process proceeds by air oxidation due to contact between the solution surface and air, and the color is developed. An oxidizing agent such as KIO in the color forming process ₄ No addition of is required. In this specification, “wet” means a state in which the color reagent is filled between the fibers constituting the filter and held by the filter, and the filter and the color reagent are integrated to form a liquid layer. .
[0023]
In the present measurement method, the contact time between the filter and the test gas, that is, the measurement time, is in the range of 180 to 300 seconds when the formaldehyde concentration in the test gas is in the range of 0.04 to 1 ppm. When the formaldehyde concentration is higher, the measurement can be performed in a shorter time.
[0024]
色 Coloring reagent 試
In this measurement method, the color reagent solution is an alkaline aqueous solution of AHMT, and is an aqueous solution containing AHMT and 1N or more (preferably 2N or more) of a free base. Since the aqueous solution of AHMT is difficult to dissolve in water, AHMT is once dissolved in an aqueous acid solution to prepare an aqueous AHMT acid solution, and then the acid in the aqueous AHMT acid solution is neutralized. It is prepared by adding an obtained amount of an aqueous alkali solution and mixing.
[0025]
The AHMT acid aqueous solution is an aqueous solution containing 0.1 to 1 N free acid, and a non-oxidizing acid, preferably hydrochloric acid, is used as the acid used for its preparation. The concentration of AHMT is usually in the range of 0.1 to 0.5% by weight, but can be appropriately selected depending on the formaldehyde concentration to be measured. The AHMT acid aqueous solution can be stably stored at room temperature in a glass container or a plastic container.
[0026]
As the alkaline aqueous solution, an aqueous solution containing a free base of 2 to 10N is usually prepared, and used as it is at the time of use or further diluted as necessary. As the alkali source, a strongly basic alkali metal hydroxide such as KOH or NaOH is preferably used. The alkaline aqueous solution can be stored at room temperature in a plastic container.
[0027]
The color developing solution may be prepared by mixing the AHMT acid aqueous solution and the alkaline aqueous solution in a container, or may be prepared by mixing them on a filter by individually dropping them on a filter. Since the color reagent solution itself in which the aqueous AHMT acid solution and the aqueous alkaline solution are mixed is unstable to light, it is preferable to mix the aqueous AHMT acid solution and the aqueous alkaline solution immediately before use or on a filter.
[0028]
The amount of the color reagent solution that moistens the filter may be an amount in which the reagent on the filter exists as a solution during the measurement, that is, during the flow of the test gas, and does not dry the filter. It is appropriately selected according to the expected formaldehyde concentration in the detection gas. For example, in the case of a filter made of a circular glass filter paper having a diameter of 5 mm, 40 μl of a coloring reagent in which an AHMT hydrochloric acid solution and a KOH solution are previously mixed at a volume ratio of 1: 1 is dropped and wet from a micropipette.
[0029]
≪Test gas≫
In the present measurement method, the test gas is not particularly limited as long as it is a gas that may contain formaldehyde. Specifically, the indoor gas that is expected to contain a low concentration of formaldehyde, the smoking room that contains a high concentration of formaldehyde, or the surrounding air, soil air, and the like are used as the test gas.
[0030]
In addition, gas collected by bubbling air or nitrogen gas into seawater or industrial wastewater in a culture cage that may dissolve formaldehyde, gas generated by heating solid materials such as wall materials, etc. It can be a test gas.
[0031]
≫Measurement of color degree 色
When formaldehyde is present in the test gas by contacting the test gas with the color reagent held in the filter, a purple to red spot having an absorption maximum wavelength of 550 nm appears on the filter surface. The degree of color development of this spot is measured optically, and the formaldehyde concentration in the test gas is determined by comparing it with a calibration curve of the degree of color development created by measuring in advance using a standard gas having a known formaldehyde concentration.
[0032]
The optical measurement of the degree of color development is performed, for example, by irradiating light to the spot with a light emitting element (eg, an LED), receiving reflected light with a light receiving element (eg, a photodiode), and changing the intensity of the reflected light from the spot. (Response value%), that is, by measuring the degree of color development.
[0033]
The change in reflection intensity (response value%) is calculated from the output voltage of the light receiving element before and after ventilation of the test gas by the following equation.
[0034]
Response value (Response (output%)) = (1-V ₁ / V ₀ ) × 100
[0035]
Where V ₀ Is the output voltage before introducing the test gas, V ₁ Represents the output voltage after the introduction of the test gas. This change in the output voltage corresponds to the change in the reflection intensity (response value%) on the filter surface, that is, the degree of color development.
[0036]
≪Measuring device≫
Next, the configuration of a measuring device for measuring the concentration of formaldehyde by the method described above will be described.
[0037]
FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a gas measuring device according to the present invention. This gas measuring device is realized as a portable and easy-to-handle gas measuring device.
[0038]
As shown in the figure, the measuring apparatus 100 is provided with a filter set section 101, an operation lever 102, a gas exhaust section 103, an AC jack 104, a power switch 105, a display section 106, an operation key 107 and the like on the outside thereof.
[0039]
After turning on the power switch 105, the measuring device 100 sets a filter unit (described later) for holding the coloring reagent in the filter set unit 101, and moves the operation lever 102 as described later. From 501), the test gas is sucked into the apparatus 100, the test gas is brought into contact with the filter in the apparatus 100, and the color reaction (degree of color development) of the filter is optically measured to thereby measure the color of the test gas. The formaldehyde concentration value is calculated, and the display unit 106 displays the formaldehyde concentration value.
[0040]
The measuring device 100 can be operated by an external power supply by inserting an AC adapter into the AC jack 104. However, as described later, the measuring device 100 can incorporate a battery and can be operated by a battery. .
[0041]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the filter unit. FIG. 3A is an exploded perspective view of the filter unit, FIG. 3B is a plan view, and FIG. 3C is a cross-sectional view.
[0042]
As shown in the figure, the filter unit 200 is a liquid holding unit having an open upper surface (that is, having a upward opening), and includes an upper unit 201, a filter 202, a glass plate 203, and a bottom unit 204. Is provided.
[0043]
The filter 202 has a circular shape and is made of one of glass filter paper, silica fiber filter paper and quartz filter paper.
[0044]
The upper unit 201 is made of an elastic material, fits with the bottom unit 204 made of a resin material, and holds the filter 202 and the glass plate 203 therebetween.
[0045]
The glass plate 203 has a shape similar to that of the filter 202, and is disposed below the filter 202 to affect the color reaction of the reagent due to the characteristics of the resin material used for the bottom unit 204. To prevent
[0046]
If the amount of the color reagent stored in the filter unit 200 is large, a plurality of filters 202 may be stacked.
[0047]
As a method of wetting the filter 202 with the color reagent, for example, immediately before setting the filter unit 200 in the filter set unit 101, or in a state where the filter unit 200 is set, the AHMT is placed on the filter 202 by using a pipettor such as a pipetman. It is conceivable that an acidic aqueous solution and an alkaline aqueous solution are directly dropped, respectively, or a mixed aqueous solution obtained by previously mixing an AHMT acidic aqueous solution and an alkaline aqueous solution is dropped on the filter 202 using a dispenser.
[0048]
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the measuring device 100. As shown in the figure, the measuring apparatus 100 includes an upper case 301, a display unit substrate 302, an operation unit substrate 303, a main substrate 304, a measuring unit 305, a pump 306, a rotating plate 307, a position detection sensor 308, a lower case 309, A battery case 310, a battery 311, a battery cover 312, and the like are provided.
[0049]
The upper case 301 and the lower case 309 are members that define the basic outer shape of the measuring device 100, and include a display substrate 302, an operating substrate 303, a main substrate 304, a measuring unit 305, a pump 306, and a rotating plate. 307, a position detection sensor 308, and the like. Openings 315 to 317 are formed in the upper case 301, through which a part of the rotating plate 307, the display unit 106, and the operation keys 107 are exposed to the outside of the measuring device 100. On the bottom side of the lower case 309, a battery case 310 accommodating the battery 311 and a battery cover 312 are mounted. Further, the lower case 309 is provided with a shaft 313 for attaching the rotating plate 307 and a convex portion 314 having a trapezoidal cross section for vertically moving the filter unit 200. The function of the protrusion 314 will be described later.
[0050]
A liquid crystal panel constituting the display unit 106 and a control circuit for the liquid crystal panel are mounted on the display unit substrate 302. The operation unit board 303 is mounted with operation keys 107 for making various settings of the measuring apparatus 100 and an interface circuit thereof.
[0051]
On the main board 304, a display circuit board 302, an operation board 303, an AC jack 104, a power switch 105, a control circuit for controlling the operation of the measuring apparatus 100, and the like are mounted.
[0052]
The measurement unit 305 is for optically measuring the degree of color development of the filter surface of the filter unit 200. Details of the measurement unit 305 will be described later.
[0053]
The pump 306 is for drawing the test gas into the measurement device 100 from the gas introduction unit (501 in FIG. 5) and discharging the test gas passing through the measurement unit 305 from the gas exhaust unit 103 to the outside of the measurement device 100. Thus, for example, a DC-driven diaphragm pump is used.
[0054]
The rotating plate 307 is attached to a shaft 313 provided in the lower case 309, and moves the filter unit 200 set in the filter set unit 101 to a measurement position by rotating about the shaft 313.
[0055]
Next, details of main components will be described.
[0056]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the measurement unit 305. FIG. 7A is an exploded perspective view of the measuring unit 305, and FIGS. 7B and 7C are a perspective view and a cross-sectional view showing a positional relationship of each part at the time of assembly.
[0057]
As shown in the figure, the measurement unit 305 includes a sensor substrate 401, a three-color sensor 402, a light blocking member 403, a thermistor 404, a light emitting diode (LED) 405, a tube joint 406, an upper airtight chamber 407, and a bracket 408. Is done.
[0058]
Circuits and the like necessary for controlling the three-color sensor 402 are mounted on the sensor substrate 401.
[0059]
The three-color sensor 402 is disposed above the upper hermetic chamber 407, and receives reflected light from the filter unit 200 disposed below the upper hermetic chamber 407 during measurement. The three-color sensor 402 integrates three monochromatic sensors of R (red), G (green), and B (blue), and has three types of colors that separate received light into R, G, and B. It consists of a filter and three photodiodes. Here, the maximum sensitivity wavelength of the three-color sensor 402 is R at 660 nm, G at 540 nm, and B at 460 nm.
[0060]
The upper airtight chamber 407 is made of a transparent material (for example, acrylic), has a substantially dome shape with an open bottom surface (that is, has a downward opening), and is combined with the filter unit 200. An airtight chamber (gas chamber) for performing gas measurement is formed.
[0061]
The thermistor 404 is for measuring the temperature inside the airtight chamber, and is arranged so as to penetrate the upper airtight chamber 407.
[0062]
The tube joint 406 constitutes an intake / exhaust port for introducing a gas into the airtight chamber or exhausting the gas from the airtight chamber, and is mounted so as to penetrate the upper airtight chamber 407. Tube joints 406 for intake and exhaust are attached to the upper airtight chamber 407 (only one is shown in FIG. 4), and each tube joint 406 is connected to a gas inlet (501 in FIG. 5) and a pump 306. Is done. The tube joint 406 for intake is arranged so as to face the filter 202 when the airtight chamber is formed in order to promote a reliable color reaction, and the sucked test gas is blown onto the filter 202 to form a coloring reagent. Contact with
[0063]
The LED 405 is constituted by a white LED, and irradiates the measurement portion of the filter unit 200 from an oblique angle of 45 degrees. In the measuring device 100, three LEDs 405 are arranged around the upper airtight chamber 407 at intervals of 120 degrees when viewed from the axial direction (see FIG. 5).
[0064]
The light blocking member 403 prevents light from the LED 405 from directly entering the three-color color sensor 402, and is arranged so as to surround the LED 405 and the three-color color sensor 402.
[0065]
FIG. 5 is a diagram illustrating a flow path of a test gas in the measurement device 100.
[0066]
As shown in the figure, the test gas in the measuring apparatus 100 is drawn into the airtight chamber by the pump 306 from the gas inlet 501 via the tube pipe 502 and the tube joint 406a. Then, the air is exhausted from the airtight chamber to the outside of the apparatus via the tube joint 406b, the tube pipes 503 and 504, and the gas exhaust unit 103.
[0067]
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the rotating plate 307. FIG. 1A is an exploded perspective view seen from above, and FIG. 1B is an exploded perspective view seen from below. As shown in the figure, the rotating plate 307 includes an upper rotating plate 601, a middle rotating plate 602, and a lower rotating plate 603.
[0068]
The upper rotary plate 601 has a substantially disk shape, and has a protrusion 611 and a protrusion 612 formed on the outer periphery. The protrusion 611 and the protrusion 612 are detection target portions of the position detection sensor 308. Further, a circular opening 606 is formed in the upper rotating plate 601. The opening 606 constitutes the filter set unit 101 in which the filter unit 200 is set, and has an appropriate size to hold the filter unit 200. A stopper 621 is formed on the upper rotating plate 601 adjacent to the opening 606. The function of the stopper 621 will be described later.
[0069]
The upper rotating plate 601 has a first calibration color patch 604 and a second calibration color patch 605 used for calibration of the three-color sensor 402. As the colors of the first calibration color chart 604 and the second calibration color chart 605, colors suitable for calibration of the three-color color sensor 402 are appropriately selected. Here, the colors are black and white, respectively.
[0070]
The middle rotating plate 602 has a substantially short cylindrical shape coaxial with the upper rotating plate 601, and the upper surface thereof is concave at the center to a shape and depth capable of accommodating the upper rotating plate 601. Also, the bottom surface has a shape capable of accommodating the lower rotating plate 603, and has a central portion recessed to such a depth that the lower rotating plate 603 can move up and down relative to the middle rotating plate 602.
[0071]
The middle rotating plate 602 is formed with an opening 607 constituting the filter setting portion 101 in which the filter unit 200 is set, and a projection 608 to which the operation lever 102 for rotating the rotating plate 307 is attached. The opening 607 is sized and shaped such that it does not interfere with the filter unit 200 held by the upper rotary plate 601 when the intermediate rotary plate 602 rotates from a standby position to be described later to a measurement position.
[0072]
Notches 614 and 615 are provided on the peripheral wall 613 formed on the upper surface of the middle rotating plate 602 so that the projections 611 and the projecting portions 612 of the upper rotating plate 601 can be accommodated. The size of the notches 614 and 615 is set to such a size that the upper rotary plate 601 can rotate by a certain angle with respect to the middle rotary plate 602. Further, three guide grooves 617 for accommodating the projections 618a to 618c formed on the lower rotating plate 603 and guiding the vertical movement of the lower rotating plate 603 are formed in a peripheral wall 616 formed on the bottom surface of the middle rotating plate 602. Is provided.
[0073]
The lower rotating plate 603 has a disk shape coaxial with the upper rotating plate 601 and the middle rotating plate 602, and has three projections 618a to 618c formed on the outer periphery. Among them, the projection 618b is formed to be longer because it becomes a detection target part of the position detection sensor 308.
[0074]
On the upper surface of the lower rotating plate 603, a raised portion 609 supporting the bottom of the filter unit 200 is formed. Like the opening 607, the raised portion 609 has a size and a shape that can continue to support the bottom surface of the filter unit 200 held by the upper rotating plate 601 while the lower rotating plate 603 rotates from the standby position to the measurement position. To be. On the bottom surface of the lower rotating plate 603, a convex portion 610 having a trapezoidal cross section is formed. The protrusion 610 is for moving the filter unit 200 up and down together with the protrusion 314 provided on the lower case 309. The function of the protrusion 610 will be described later.
[0075]
A torsion coil spring 619 is attached between the upper rotating plate 601 and the middle rotating plate 602, and a compression coil spring 620 is arranged between the middle rotating plate 602 and the lower rotating plate 603. The function of these springs will be described later.
[0076]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a control circuit mounted on the main board 304 or the like.
[0077]
As shown in the figure, this control circuit includes a central processing unit (CPU) 701, a power supply circuit 702, an EEPROM 703, a display control circuit 704, an operation key I / F circuit 705, a light receiving amplifier 706, a thermistor thermometer circuit 707. , An LED lighting circuit 708, a position sensor circuit 709, a pump driving circuit 710, and the like.
[0078]
The CPU 701 includes a display control circuit 704, an LED lighting circuit 708, a pump driving circuit 710, and the like based on inputs from an operation key I / F circuit 705, a light receiving amplifier 706, a thermistor thermometer circuit 707, a position sensor circuit 708, and the like. It is a control means for controlling the output to the CPU and performing calculations such as calculation of measurement results.
[0079]
When the power switch 105 is turned on, the power supply circuit 702 supplies power supplied from the external power supply 712 or the built-in power supply (battery) 711 to each circuit in the measurement apparatus 100.
[0080]
The EEPROM 703 is an electrically rewritable memory, and stores commands executed by the CPU 701 and data (calibration curve data and the like) used by the CPU 701.
[0081]
The display unit control circuit 704 displays information such as a measurement result and measurement progress on the display unit 106 based on an instruction from the CPU 701. The operation key I / F circuit 705 is an interface circuit for passing information input by the user using the operation keys 107 to the CPU 701.
[0082]
The light receiving / amplifying unit 706 amplifies the RGB output of the three-color color sensor 402, A / D converts the amplified RGB output, and passes the result to the CPU 701. Note that, as described above, the measuring apparatus 100 measures the chromaticity of a spot having a maximum absorption wavelength of 550 nm that appears on the filter surface. Therefore, only the G output (the maximum sensitivity wavelength is 540 nm) is actually used.
[0083]
The thermistor thermometer circuit 707 is a circuit for measuring the temperature in the airtight room by the thermistor 404. The position sensor circuit 709 passes data on whether or not the position detection sensor 308 has detected the measurement target to the CPU 701.
[0084]
The LED lighting circuit 708 turns on and off the LED 405 based on an instruction from the CPU 701. The pump drive circuit 710 operates and stops the pump 306 based on an instruction from the CPU 701.
[0085]
Next, the operation of the measuring apparatus 100 having the above configuration will be described.
[0086]
The measurement apparatus 100 has four operation positions for performing measurement, that is, an origin position, a calibration position, a standby position, and a measurement position. Hereinafter, each position will be described.
[0087]
FIG. 8 is a diagram showing a positional relationship of each component at the origin position of the measuring device 100.
[0088]
The origin position is a position at which a new measurement is started. At the origin position, the user places the filter unit 200 in the filter set unit 101 exposed outside the case through the opening 315 provided in the upper case 301. set. When detecting that the measuring device 100 is at the origin position, the measuring device 100 reads the color of the first calibration color chart 604 immediately below the measuring unit 305 (only the upper airtight chamber 407 is shown in the figure) at this time, and performs calibration. It is stored as data. The position of the origin is recognized by the position detection sensor 308 b detecting the protrusion 611 of the upper rotating plate 601.
[0089]
When the user sets the filter unit 200 in the filter setting unit 101 and starts moving the operation lever 102 clockwise, the rotating plate 307 starts rotating. At this time, the upper, middle and lower rotating plates 601 to 603 rotate integrally. The gap 801 between the upper rotating plate 601 and the middle rotating plate 602 is maintained as it is to the standby position by the action of the torsion coil spring 619 (see FIG. 6) provided between the two rotating plates.
[0090]
FIG. 9 is a diagram illustrating a positional relationship between components at a calibration position of the measuring apparatus 100.
[0091]
When the user rotates the operating lever 102 clockwise by 90 degrees from the state shown in FIG. 8 and reaches the state shown in FIG. 9, the measuring device 100 detects that it is at the calibration position. Specifically, the position detection sensor 308a detects the tip of the protruding portion 612 of the upper rotary plate 601 to recognize that it is at the calibration position.
[0092]
At the calibration position, the second calibration color patch 605 is located immediately below the measuring unit 305 (only the upper airtight chamber 407 is shown in the figure). It is stored as application data.
[0093]
Note that the reading of the calibration color chart by the measurement unit 305 is performed at a sufficiently high speed as compared with the moving speed of the operation lever 102, so that there is no need to stop the operation lever 102.
[0094]
The measuring device 100 detects the deviation of the RGB output value from the time of the initial calibration by measuring the colors of the first and second calibration color chips 604 and 605 before measuring the color reaction of the filter. Are used for correcting the RGB output values at the time of filter measurement. This makes it possible to obtain accurate measurement results even when the RGB output values change due to use conditions, aging, and the like.
[0095]
FIG. 10 is a diagram illustrating a positional relationship between components at a standby position of the measuring apparatus 100.
[0096]
When the user further rotates the operation lever 102 clockwise from the state shown in FIG. 9 by 75 degrees to reach the state shown in FIG. 10, the measuring apparatus 100 detects that the measuring apparatus 100 is at the standby position. Specifically, the position detection sensors 308a and 308b detect the rear end and the front end of the protruding portion 612 of the upper rotary plate 601, respectively, thereby recognizing that they are at the standby position.
[0097]
Up to this point, all of the upper, middle and lower rotating plates 601 to 603 rotate in synchronization with the rotation of the operation lever 102, but thereafter, the stopper 621 provided on the upper rotating plate 601 is provided on the back surface of the light shielding member 403. The upper rotating plate 601 does not rotate even when the operation lever 102 is rotated, and only the middle and lower rotating plates 602 and 603 rotate because the movement of the upper rotating plate 601 is stopped by fitting into the recess (not shown). Will do. That is, the middle and lower rotating plates 602 and 603 rotate with respect to the upper rotating plate 601 while opposing the repulsive force of the torsion coil spring 619 provided between the upper rotating plate 601 and the middle rotating plate 602.
[0098]
FIG. 11 is a diagram illustrating a positional relationship of each component at a measurement position of the measurement device 100.
[0099]
While moving from the standby position to the measurement position, the slope of the protrusion 610 provided on the bottom surface of the lower rotating plate 603 and the slope of the protrusion 314 provided on the lower case 309 engage, and the lower rotating plate 603 and the lower rotating plate 603 are engaged. The convex portion 610 climbs the slope of the convex portion 314 against the repulsive force of the compression coil spring 620 disposed between the middle rotary plates 602, and the lower rotary plate 603 moves upward.
[0100]
FIG. 12 is a sectional view showing the state of each member at the standby position and the measurement position. 10A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[0101]
As shown in FIG. 12A, at the standby position, the lower rotary plate 603 is urged downward by the compression coil spring 620, and the bottom surface of the lower rotary plate 603 and the top surface of the convex portion 314 are in contact with each other. . However, as shown in FIG. 7B, at the measurement position, the convex portion 610 and the convex portion 314 overlap, so that the lower rotating plate 603 is pushed upward, and accordingly, the lower rotating plate 603 is provided on the lower rotating plate 603. The filter unit 200 resting on the raised portion 609 also rises. At this time, since the upper rotating plate 601 does not rotate, the filter unit 200 does not move in the horizontal direction, but moves only in the vertical direction while sliding on the raised portion 609.
[0102]
The lower part of the upper airtight chamber 407 and the upper part of the filter unit 200 are each provided with a taper. When the filter unit 200 rises and is fitted to the upper airtight chamber 407, both are integrated to form an airtight chamber (gas Chamber) is formed. As described above, since the filter unit 200 has a divided structure, and the upper unit 201 is made of an elastic material, the airtight chamber can be formed more reliably.
[0103]
Since the torsion coil spring 619 is provided between the upper rotating plate 601 and the middle rotating plate 602 as described above, at the measurement position, the middle rotating plate 602 (and the lower rotating plate 603) returns to the standby position. The force to be applied acts, but the force is sufficiently smaller than the frictional force, so that the measurement position is maintained unless the user moves the operation lever 102 toward the standby position.
[0104]
In the measurement device 100, the rotating plate 307 is divided into an upper rotating plate 601 that performs the rotational movement (horizontal movement) of the filter unit 200, and a middle and lower rotating plate 602, 603 that performs the ascending movement (vertical movement) of the filter unit 200. Since the projections 610 climb the slope of the projections 314, the filter unit 200 does not rise obliquely, but rotates and rises separately. Accordingly, it is possible to prevent the filter unit 200 from being set to be inclined with respect to the upper airtight chamber 407. Further, since the middle rotating plate 602 to which the operation lever 102 is attached is separated from the lower rotating plate 603 which actually performs the upward movement (vertical movement) of the filter unit 200, the operation lever 102 is moved in accordance with the vertical movement of the filter unit 200. Does not move up and down, and the movement of the operation lever 102 can be made smooth.
[0105]
When detecting that the measurement device 100 is at the measurement position, the measurement device 100 starts measurement of the test gas using the airtight chamber formed integrally with the upper airtight chamber 407 and the filter unit 200. Note that the position of the measurement position is recognized when the position detection sensor 308c detects the protrusion 618b (see FIG. 6) of the lower rotating plate 603.
[0106]
When the measurement device 100 starts measuring the test gas at the measurement position, first, it measures the reflected light of the filter 202 before the color reaction, and stores the output value of the three-color sensor 402.
[0107]
Next, the pump 306 is driven to introduce the test gas into the airtight chamber. For example, it is introduced at a constant flow rate of 100 ml / min. When the test gas is introduced into the airtight chamber and blown against the filter unit 200, the reagent impregnated in the filter 202 of the filter unit 200 causes a color reaction, so that a certain time (for example, 180 to 300 seconds) elapses. After that, the RGB output value of the reflected light of the filter 202 after the color reaction is measured.
[0108]
Next, after correcting the RGB output values before and after introduction of the test gas using the above-described calibration data, the output change rate (reflection intensity change) is calculated, and the formaldehyde concentration is calculated using the calibration curve data. Is calculated. Note that the calibration curve data created from data measured in advance at the reference concentration is stored in the EEPROM 703.
[0109]
Finally, the calculated formaldehyde concentration is displayed on the display unit 106 as a measurement result.
[0110]
As described above, the concentration value of formaldehyde in the test gas can be measured.
[0111]
When performing a new measurement after the measurement, the operation lever 102 is returned to the origin position, the filter unit 200 is replaced, and the above-described operation is performed again. Since the two convex portions 314 and 610 are provided linearly on both sides of the shaft as shown in FIGS. 3 and 6, when returning from the measurement position to the origin position, the lower rotating plate is temporarily provided. The lower rotating plate 603 is lowered from just before the origin position to the origin position in the same manner as the above-described operation from the standby position to the measurement position. The part 314 overlaps. That is, even at the origin position, the raised portion 609 that supports the bottom of the filter unit 200 and forms the bottom surface of the filter set unit 101 is raised, so that the filter unit 200 can be easily set on the filter set unit 101. ing.
[0112]
As described above, in the measuring apparatus 100 according to the present invention, the filter unit 200 is set upward in the filter set unit 101 and moves while facing upward to form an airtight chamber. Gas measurement using the color reaction of the liquid reagent can be performed without any trouble.
[0113]
In the above embodiment, since the filter unit 200 is detachable, various liquid reagents can be used. This makes it possible to measure various types of test gases. In this case, the RGB output of the three-color sensor 402 is appropriately selected and used according to the color reaction indicated by the reagent.
[0114]
In the above embodiment, the test gas is blown to the filter unit 200 to which the liquid reagent has been dropped. However, when the test sample is a liquid (for example, a biomaterial sample such as an enzyme or an antibody), A reagent and a liquid sample may be included in the filter unit 200, and the color reaction may be measured.
[0115]
In the above embodiment, the pump 306 is provided inside the apparatus, but a suction pump outside the apparatus may be used.
[0116]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a measurement device suitable for gas measurement or the like utilizing a color reaction of a liquid reagent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the appearance of a gas measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a filter unit.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing an internal configuration of the measuring device 100.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a measurement unit 305.
FIG. 5 is a diagram illustrating a flow path of a test gas in the measurement apparatus 100.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of a rotating plate 307.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a control circuit.
FIG. 8 is a diagram showing a positional relationship between components at an origin position of the measuring device 100.
FIG. 9 is a diagram showing a positional relationship between components at a calibration position of the measuring apparatus 100.
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship between components at a standby position of the measuring apparatus 100.
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship of each component at a measurement position of the measurement device 100.
FIG. 12 is a sectional view showing a state of each member at a standby position and a measurement position.
[Explanation of symbols]
100 measuring device
101 Filter set section
102 Operation lever
103 Gas exhaust unit
104 AC Jack
105 Power switch
106 Display
107 operation keys
200 filter unit
201 Upper unit
202 Filter
203 glass plate
204 Bottom unit
301 Upper case
302 Display board
303 Operation panel
304 main board
305 measuring unit
306 pump
307 rotating plate
308 Position detection sensor
309 Lower case
310 Battery case
311 Battery
312 Battery cover
313 axis
314 convex
315-317 opening
401 sensor board
402 Three-color sensor
403 Light blocking member
404 Thermistor
406 tube fitting
407 Upper airtight room
501 gas inlet
502 Tube piping
601 Upper rotating plate
602 medium rotating plate
603 Lower rotating plate
604,605 calibration color chart
606,607 opening
608, 611, 618a-c Projection
609 ridge
610 convex
612 Projection
613,616 peripheral wall
614,615 Notch
617 Guide groove
619 Torsion coil spring
620 compression coil spring
621 stopper
701 Central processing unit
702 power supply circuit
704 Display control circuit
705 Operation key I / F circuit
706 Receiver / Amplifier
707 Thermistor thermometer circuit
708 Lighting circuit
709 Position sensor circuit
710 Pump drive circuit
712 External power supply
801 gap

Claims (10)

A measuring unit having an upper airtight chamber with an open bottom,
A liquid holding unit having a liquid holding unit having an upper surface opened, and a liquid holding unit transporting unit for moving the liquid holding unit relative to the measurement unit;
The liquid holding unit transporting means, from an origin position where the liquid holding surface of the liquid holding unit is exposed to the outside, to a measurement position where the upper airtight chamber and the liquid holding unit are integrally formed to form an airtight chamber, Moving the liquid holding part,
The measurement device according to claim 1, wherein the measurement unit optically measures a color reaction in the hermetic chamber formed at the measurement position. When moving the liquid holding unit from the origin position to the measurement position, the liquid holding unit transport unit first horizontally moves the liquid holding unit directly below the upper airtight chamber, and then moves the liquid holding unit The measuring device according to claim 1, wherein an airtight chamber is formed by vertically moving the airtight chamber directly above. The measuring device according to claim 1, wherein the liquid holding unit transport unit is configured by a rotating plate that rotates about an axis. The rotating plate is disposed on a rotating plate support surface,
When the convex portion formed on the rotating plate support surface and the convex portion formed on the bottom surface of the rotating plate overlap, the liquid holding unit moves in the vertical direction, and the hermetic chamber is formed. The measuring device according to claim 3, characterized in that: The rotating plate is configured by an upper rotating plate, a middle rotating plate, and a lower rotating plate,
The upper rotating plate, the middle rotating plate and the lower rotating plate are integrally rotated from the origin position to a standby position where the liquid holding unit is located immediately below the upper airtight chamber,
During the period from the standby position to the measurement position, the middle rotating plate and the lower rotating plate rotate with respect to the upper rotating plate, and at the same time, the lower rotating plate moves upward with respect to the middle rotating plate. The measurement apparatus according to claim 3, wherein the liquid holding unit moves in a vertical direction, thereby forming the airtight chamber. The measuring device according to claim 1, wherein the liquid holding unit is detachable. The measuring device according to claim 1, wherein the liquid holding unit includes a filter that impregnates the liquid. The upper airtight chamber has an inlet for a test gas,
8. The method according to claim 1, wherein the measuring unit optically measures a color reaction between the test gas introduced from the inlet and the liquid held in the liquid holding unit. The measuring device according to Item. 9. The measuring apparatus according to claim 8, wherein the test gas is a gas containing formaldehyde. The liquid holding unit holds a color reagent containing an alkaline aqueous solution of 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT),
The measurement according to claim 9, wherein the measurement unit optically measures the degree of color development of a color reaction between formaldehyde in the test gas and the color reagent solution held in the liquid holding unit. apparatus.

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