(57)【要約】【課題】有色成分を簡便に濃縮でき、少量の試料で高感度に測定できる簡易呈色分析方法の提供を目的とする。【解決手段】分析の対象となる溶液に、発色剤と、沈降性又は浮上性の選択性吸着剤とを、同時に又は順次加えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析の対象となる溶液に、発色剤と、沈降性又は浮上性の選択性吸着剤とを、同時に又は順次加えることを特徴とする簡易呈色分析方法。
【請求項２】
前記選択性吸着剤は、微粒子からなることを特徴とする請求項１記載の簡易呈色分析方法。
【請求項３】
前記選択性吸着剤は、シリカゲルからなることを特徴とする請求項１又は２記載の簡易呈色分析方法。
【請求項４】
前記溶液に発色剤を加える際に、前処理又は／及び後処理するステップを有することを請求項１〜３のいずれかに記載の簡易呈色分析方法。
【請求項５】
前記選択性吸着剤は、界面活性剤にて修飾されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の簡易呈色分析方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの簡易呈色分析方法に用いるための分析具であって、
透視性及び可撓性を有する容器からなり、前記容器の内部は通液性の仕切壁にて複数の試料室に仕切られていることを特徴とする分析具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析対象とする成分を試薬にて呈色させることで、その濃度を目視又は機器によって測定できる簡易分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液中の目的成分の濃度を簡易的に目視等で測定する方法としては、目的成分と反応し発色する呈色試薬を試料に加え、その発色の色調変化の程度で分析する比色分析法が公知である。
しかし、目的成分の濃度が低い場合には発色する色調の変化が小さく、高感度で測定するのが困難である。
【０００３】
そこで本出願人は、これまでにホルムアルデヒドを対象としたものであるが、呈色した試料水をメンブランフィルターを用いて濾過濃縮し、このメンブランフィルターに定着した色調に基づく測定方法を提案している（特許文献１）。
また特許文献２には、試料中のマンガンを疎水的なイオン会合体にし、これを濾過膜に化学的に吸着捕集することで低濃度のマンガンを現場で定量できる技術が開示されている。
【０００４】
しかし、これらの測定方法は試薬にて発色させた有色成分をイオン会合体に変換するステップ、及びメンブランフィルター等で分離濃縮するステップ等が必要であった。
そこで、少量の試料であってもより簡単な操作で高感度に濃度測定できないか検討した結果、本発明に至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７６９９４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、有色成分を簡便に濃縮でき、少量の試料で高感度に測定できる簡易呈色分析方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る簡易呈色分析方法は、分析の対象となる溶液に、発色剤と、沈降性又は浮上性の選択性吸着剤とを、同時に又は順次加えることを特徴とする。
ここで沈降性又は浮上性の選択性吸着剤とは、分析試料となる溶液に加えると、溶液よりも比重が大きく沈降する吸着剤又は溶液よりも比重が小さく、溶液の上部に浮上する吸着剤をいう。
このように試料の溶液に加えると沈降する吸着剤や浮上する吸着剤を用いると、呈色試薬により発色した目的成分が吸着剤に吸着濃縮された状態で沈降又は浮上するので、その吸着剤に定着した色調の濃淡変化が大きく表れ、目的成分の濃度測定を高感度に行うことができる。
【０００８】
この場合に、発色剤による目的成分の発色と吸着剤による吸着濃縮が同時に行われてもよく、発色剤（呈色試薬）で目的成分を発色させた後に吸着剤に吸着させてもよい。
また、溶液に発色剤を加える前に中間生成物を生成させる等の前処理するステップや、発色後に吸着剤に吸着しやすいように後処理するステップを有してもよい。
【０００９】
本発明において、選択性吸着剤は微粒子であるのが好ましい。
微粒子にすることで比表面積が増大し、吸着濃縮効果が向上する。
本発明に用いられる沈降性の吸着剤としては特に限定はないが、例えばシリカゲル等の微粒子が例として挙げられる。
また、イオン交換樹脂等の粒子でもよい。
浮上性の吸着剤としては、中空のビーズ等、浮上性の粒子を用いることができる。
【００１０】
シリカゲルの微粒子は、各種粒径分布のものが市販されている。
粒度分布として、４５〜７５μｍ，７５〜１０５μｍ，６３〜２１２μｍ，４５〜１０５μｍ等のものを用いることができる。
シリカゲルの微粒子は表面がマイナスの電荷を帯びているので、陽イオン性の有色成分を吸着するのに適している。
また、シリカゲルの表面を長鎖アルキル陽イオン等の界面活性剤で修飾すると、陰イオンや中性の有色成分を吸着させることもできる。
【００１１】
本発明の濃度測定に用いる呈色分析用の容器（分析具）は、外部から色調の濃淡が識別できるものであれば制限がない。
発色や吸着等のステップが２段以上に分かれている場合には、本発明に係る簡易呈色分析方法に用いるための分析具であって、透視性及び可撓性を有する容器からなり、前記容器の内部は通液性の仕切壁にて複数の試料室に仕切られているものが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る簡易呈色分析方法を用いた目的成分の濃度測定にあっては、目的成分を発色させると同時又は発色後に吸着剤に吸着濃縮させ沈降又は浮上させることにより、吸着剤が集積し定着した色調の濃淡比較が容易となる。
これにより現地で少量の試料を用いて、簡便に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】呈色（発色）と吸着が同時進行し、シリカゲルが沈降する説明図である。
【図２】Ｆｅ２＋イオンを呈色分析した例を示す。
【図３】シリカゲルの粒度分布Ｓ１：４５〜７５μｍ，Ｓ２：６３〜２１２μｍのものを用いたＦｅ２＋濃度と吸着量変化のグラフを示す。
【図４】分析試料中の腐食物質の影響を調査した結果を示す。
【図５】ホルムアルデヒドの濃度測定例を示す。
【図６】酵素法によりリン酸イオンの濃度を測定した例を示す。
【図７】シリカゲルの表面を陽イオン界面活性剤で修飾した場合の測定原理の説明図である。
【図８】シリカゲルの表面をＣＴＡＢ（臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム）で修飾した例を示す。
【図９】ＣＴＡＢ修飾したシリカゲルを用いたＮｉ２＋イオンの分析例（中性分子又は陰イオン）を示す。
【図１０】ＣＴＡＢ修飾したシリカゲルを用いたＺｎ２＋イオンの分析例（陰イオン錯体）を示す。
【図１１】ＣＴＡＢ修飾したシリカゲルを用いたＮｉ２＋イオンの分析例（陰イオン錯体）を示す。
【図１２】ＣＴＡＢ修飾したシリカゲルを用いたＺｎ２＋イオンの分析例（無電荷錯体）を示す。
【図１３】ＣＴＡＢ修飾したシリカゲルを用いたＭｎ２＋イオンの分析例（陰イオン）を示す。
【図１４】ＮＯ２−イオンの分析例（発色後の後処理）を示す。
【図１５】大腸菌の検出例を示す。
【図１６】シリカゲルを塩化ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウム［通称：Ｚｅｐｈｉｒａｍｉｎｅ（Ｚｅｐｈ）］で修飾した例を示す。
【図１７】Ｚｅｐｈ修飾シリカゲルを用いたＭｎ２＋イオンの分析例を示す。
【図１８】陰イオン交換樹脂を用いたＮｉ２＋イオンの分析例を示す。
【図１９】一室からなる分析具の例を示す。
【図２０】Ａ，Ｂの二室からなる分析具の例を示す。
【図２１】ホルムアルデヒドとＭＢＴＨとの反応の説明図である。
【図２２】本発明に係る分析具を用いたホルムアルデヒドの測定例を示す。
【図２３】浮上性の中空ガラス粒子を用いた例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る簡易呈色分析方法を用いた濃度測定法を、具体例を挙げて以下説明する。
図１に測定（分析）の原理を示す。
シリカゲルは多孔性のＳｉＯ２であり、表面は［ＳｉＯ−］からなるマイナスの電荷を帯びている。
例えばＦｅ２＋イオンを含む水溶液にｐｈｅｎ（フェナントロリン）を加えると、疎水性の有色フェナントロリン錯陽イオンが生成され、シリカゲルの表面に選択的に吸着捕集される。
これにより発色した錯体がシリカゲルに吸着されると同時に沈降するので、容器の底部に集積したシリカゲルの色調の濃淡を例えば、予めＦｅ２＋イオン濃度と対応させた標準色列表に照らし合せて濃度を読みとることができる。
その実施例を図２に示す。
Ｆｅ２＋イオンの濃度が１ｐｐｍ以下であっても、３分間以下の所要時間で測定できた。
この場合に、図１９に示したような一室の吸い込み式の分析具を用いると現地での測定が容易になる。
分析具は透視性及び可撓性を有する。
【００１５】
Ｆｅ２＋イオンの濃度測定に対するシリカゲルの微粒子のサイズの影響を調査した結果を図３のグラフに示す。
図３のグラフ中、Ｓ１は粒度分布４５〜７５μｍのものであり、Ｓ２は同粒度分布６３〜２１２μｍのものである。
いずれの場合もＦｅ２＋イオンの初期濃度に対する吸着量の変化は、ほぼ同じであった。
【００１６】
次に、シリカゲルの吸着の選択性について調査した結果を図４に示す。
Ｆｅ（ｐｈｅｎ）３２＋錯体が０．５ｐｐｍ含まれる水溶液に腐植物質を２５ｐｐｍ，１００ｐｐｍ加えると、錯体の色調が全く判別できなかったが、シリカゲルを加え、沈着させることで色調の判別が可能であり、（ｆ）に示すように腐植物質はシリカゲルに全く吸着していなかった。
このことから、シリカゲルは、この有色錯体を選択的に吸着していることが確認できた。
【００１７】
ホルムアルデヒドの分析例を図５に示す。
ホルムアルデヒドに３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾン（ＭＢＴＨ）を加えると、図２１に示すように中間生成物（アジン）を経由して、発色生成物が得られる。
この反応の流れを図２１に示し、このような２段のステップによる分析に適した分析具の構造例を図２０に示す。
透明なチューブ状の容器の内部に通液性を有する仕切壁（多孔板）を設けることで、Ａ，Ｂの２つの試料室を有するようにした。
図２０はＦｅ２＋の分析例であるが、図２２に雨水中のホルムアルデヒドを分析した例を示す。
このような分析具は、複数の反応ステップを有する分析に好適である。
【００１８】
図６に、ＰＯ４３−イオンを酵素反応により得られた、４−アミノアンチピリン誘導体をシリカゲルに吸着させた例を示す。
この場合に、酵素反応に約５分間要したものの、シリカゲルへの吸着は速やかであり、０．１６ｐｐｍ以下のリン酸態リンの目視分析ができた。
【００１９】
これまでは、シリカゲルに陽イオンを吸着させる例を示したが、陰イオンや中性分子を吸着及び沈降させる場合の原理を図７に示す。
シリカゲルの微粒子の表面を界面活性剤にて修飾すると、プラスの電荷の場やイオン対による中性の場を形成することができる。
例えば、図８にシリカゲルの表面にＣＴＡＢ（臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム）を修飾合成する例を示す。
界面活性剤修飾シリカゲルは化学結合法よりも簡便に製作でき、特に有用である。
この、修飾シリカゲルＣＴＡＢ（ＳｉＯ２）を用いて、Ｎｉ２＋イオンを分析した例を図９に示す。
Ｎｉ２＋イオンにＰＡＲ［４−（２−ピリジルアゾ）レソルシノール］を発色剤として加え、中性又は陰イオン性の錯体を生成させるとともに、ＣＴＡＢ（ＳｉＯ２）に吸着させた。
これにより、１ｐｐｍ以下のＮｉ２＋イオンの分析が可能であった。
図１０は、Ｚｎ２＋に５−Ｂｒ−ＰＡＰＳ｛２−（５−ブロモ−２−ピリジルアゾ）−５−［Ｎ−ｎ−プロピル−Ｎ−（３−スルホプロピル）アミノ］フェノールニナトリウム塩｝を加え、陰イオン錯体を形成し、ＣＴＡＢ（ＳｉＯ２）に沈着させた例を示す。
図１１は、Ｎｉ２＋イオンを陰イオンに錯体にし、分析した例を示す。
図１２は、Ｚｎ２＋イオンにＰＡＮ［１−（２−ピリジルアゾ）−２−ナフトール］を加え、無電荷錯体にして分析した例を示す。
図１３は、Ｍｎ２＋イオンを酸化剤にて発色させることで分析した例を示す。
図１４は、ＮＯ２−イオンの分析例を示す。
この場合に、酸性溶液で生成したアゾ色素は、シリカゲルに殆ど吸着されなかったが、ｐＨを中性に調整することで吸着及び分析ができた。
図１５は、大腸菌に対して酵素によってインジゴ系色素を形成させ、分析した例を示す。
このように、シリカゲルを界面活性剤で修飾することで、陰イオン，中性分子も分析できることが明らかになった。
【００２０】
次に図１６は、シリカゲルをＺｅｐｈｉｒａｍｉｎｅで表面修飾した例を示し、図１７にＭｎ２＋イオンを分析した例を示す。
Ｚｅｐｈ（ＳｉＯ２）もＣＴＡＢ（ＳｉＯ２）と同様に選択吸着性を示した。
【００２１】
図１８は、陰イオン交換樹脂を用いてＮｉ２＋イオンを分析した例を示す。
このように、陰イオン交換樹脂の吸着性と沈降性を利用することでも分析に使用できることが明らかになった。
【００２２】
次に図２３に浮上性を有する中空ビーズとして中空のガラス粒子の表面をＣＴＡＢで修飾した例を示す。
このように本発明は浮上性の吸着剤を用いてもよいことが明らかになった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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