(57)【要約】【課題】水素ガスを容易に検出できる水素ガス検出キットを提供する。【解決手段】開示される水素ガス検出キット１００は、溶媒に溶解させることによって溶液１０２とすることが可能な少なくとも一種の化合物と、検査対象となる被検ガスを溶液１０２に直接接触させることが可能な状態で溶液１０２を保持することが可能な保持部材１０１と、金属微粒子とを含む。溶液１０２は、溶液１０２中に前記金属微粒子が存在している状態で水素ガスと接触したときに変色する溶液である。【選択図】図１
2019215283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを検出するための水素ガス検出キットであって、
溶媒に溶解させることによって溶液とすることが可能な少なくとも一種の化合物と、
検査対象となる被検ガスを前記溶液に直接接触させることが可能な状態で前記溶液を保持することが可能な保持部材と、
金属微粒子とを含み、
前記溶液は、前記溶液中に前記金属微粒子が存在している状態で水素ガスと接触したときに変色する溶液である、水素ガス検出キット。
【請求項２】
前記保持部材は、その内部をガスが通過可能な状態で前記溶液を保持することが可能な部材である、請求項１に記載の水素ガス検出キット。
【請求項３】
前記保持部材は、繊維および多孔質体からなる群より選ばれる少なくとも１つを構成要素として含む、請求項１または２に記載の水素ガス検出キット。
【請求項４】
前記溶液が溶媒として水を含み、
前記保持部材が親水性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素ガス検出キット。
【請求項５】
前記溶液に溶解している状態で前記少なくとも一種の化合物を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素ガス検出キット。
【請求項６】
前記金属微粒子が前記溶液中に入れられている、請求項５に記載の水素ガス検出キット
【請求項７】
前記保持部材と前記溶液とが分けられている、請求項５または６に記載の水素ガス検出キット。
【請求項８】
前記金属微粒子および前記溶液が前記保持部材に保持されており、
前記金属微粒子および前記溶液を保持した前記保持部材が、容器内に封入されている、請求項５に記載の水素ガス検出キット。
【請求項９】
前記保持部材は、その内部をガスが通過可能な状態で前記溶液を保持している、請求項８に記載の水素ガス検出キット。
【請求項１０】
前記金属微粒子は、少なくとも表面に白金が存在する金属微粒子である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の水素ガス検出キット。
【請求項１１】
前記少なくとも一種の化合物が、メチレンブルー、インジゴカルミン、およびサフラニンからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水素ガス検出キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス検出キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水素ガスを検知する装置が提案されている。たとえば、特許文献１（特開２００５−３３１２８４号公報）は、１ｍＭ以上の次亜塩素酸イオンと、ｐＨ９での変色電位が０．８９Ｖ以下の酸化還元指示薬とを混合した水溶液からなる水素ガス検知剤を開示している。さらに、特許文献１は、その検知剤を用いた水素ガス検知装置を開示している。その装置は、水素ガス検知剤を含浸させた多孔質体の２カ所に電極を接触させ、それらの電極を電位差計をはさんで接続した構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３１２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、水素ガスを検知するために電極および電位差計が必要であり、構造が複雑でコストが高い。そのため、水素ガスをどこでも簡単に検知できるというわけではない。
【０００５】
このような状況において、本発明の目的の１つは、水素ガスを容易に検出できる水素ガス検出キットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による検出キットは、水素ガスを検出するための水素ガス検出キットである。その検出キットは、溶媒に溶解させることによって溶液とすることが可能な少なくとも一種の化合物と、検査対象となる被検ガスを前記溶液に直接接触させることが可能な状態で前記溶液を保持することが可能な保持部材と、金属微粒子とを含む。前記溶液は、前記溶液中に前記金属微粒子が存在している状態で水素ガスと接触したときに変色する溶液である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、水素ガスを容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１の検出キットの一例を模式的に示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、保持部材に保持された溶液の状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、保持部材に保持された溶液の状態の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施形態１の検出キットの他の一例を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示した検出キットを模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態１の検出キットの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態１の検出キットの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、実施形態２の測定装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について以下に説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明はそれらの例示に限定されない。
【００１０】
（水素ガス検出キット）
本実施形態による水素ガス検出キットは、溶媒に溶解させることによって溶液とすることが可能な少なくとも一種の化合物と、その溶液を保持することが可能な保持部材と、金属微粒子とを含む。当該化合物、溶液、および金属微粒子を、それぞれ以下では、「化合物（Ｃ）」、「溶液（Ｓ）」および「金属微粒子（Ｍ）」と称する場合がある。保持部材は、検査対象となる被検ガスを溶液（Ｓ）に直接接触させることが可能な状態で溶液（Ｓ）を保持することが可能な部材である。たとえば、溶液（Ｓ）が大気にさらされている状態となるように保持部材が溶液（Ｓ）を保持できればよい。その状態で保持部材を被検ガスにさらせば、被検ガスが溶液（Ｓ）に直接接触する。被検ガスを溶液（Ｓ）に直接接触させることによって、水素ガスを速やかに検出できる。
【００１１】
溶液（Ｓ）は、溶液（Ｓ）中に金属微粒子（Ｍ）が存在している状態で水素ガスと接触したときに変色する溶液である。換言すれば、そのような溶液（Ｓ）となるように化合物（Ｃ）および溶媒が選択される。なお、この明細書において、変色には、退色（色が薄くなったり色が消えたりすること）も含まれる。
【００１２】
なお、溶液（Ｓ）は、溶液（Ｓ）中に金属微粒子（Ｍ）が存在している状態で水素ガス（実質的に水素ガスのみからなるガス）と接触したときに変色する溶液であるが、もちろん、水素ガスと他のガスとの混合ガスと接触したときに変色してもよい。
【００１３】
さらに、溶液（Ｓ）は、溶液（Ｓ）中に金属微粒子（Ｍ）が存在していない状態で水素ガスと接触したときに多少は変色する溶液であってもよい。そのような溶液（Ｓ）であっても、金属微粒子（Ｍ）を用いることによって、変色を明確にしたり（すなわち目視による確認を容易になったり）、変色速度を速くしたりすることが可能になる。
【００１４】
溶液（Ｓ）は、たとえば水溶液である。ただし、本発明の効果が得られる限り、溶媒は、水以外の液体であってもよいし、水と水以外の液体（たとえばアルコール）との混合液であってもよい。
【００１５】
保持部材は、溶液（Ｓ）を安定に保持できるものであればよい。保持部材は、溶液（Ｓ）の変色が分かりやすいものであることが好ましい。そのため、好ましい保持部材の一例は、透明や白色のものである。
【００１６】
水素ガスの検出をより容易にする観点では、保持部材は、その内部をガスが通過可能（透過可能）な状態で溶液（Ｓ）を保持することが可能な部材であることが好ましい。
【００１７】
保持部材が厚すぎると、それに保持される溶液（Ｓ）の変色の速度が遅くなる場合がある。一方、保持部材が薄すぎると、それに保持される溶液（Ｓ）の変色を確認しづらくなる恐れがある。これらの観点から、保持部材の厚さを３ｍｍ以下や２ｍｍ以下や１ｍｍ以下としてもよく、保持部材の厚さを０．０５ｍｍ以上や０．１ｍｍ以上や０．２ｍｍ以上としてもよい。一例では、保持部材の厚さを、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲（たとえば０．１２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲）としてもよい。これらの厚さの保持部材は、上述したように、その内部をガスが通過可能（透過可能）な状態で溶液（Ｓ）を保持することが可能な部材であることが好ましい。
【００１８】
保持部材は、繊維および多孔質体からなる群より選ばれる少なくとも１つを構成要素として含んでもよく、それらからなるものであってもよい。それらを用いることによって、内部をガスが通過可能な状態で溶液（Ｓ）を保持することが容易になる。たとえば、保持部材として、布（織布、不織布、その他の布）や紙を用いてもよい。溶液（Ｓ）を保持した状態でガスを通過させる観点では、目の粗い布や紙（たとえばろ紙など）を用いることが好ましい。たとえば、繊維間に空間が残るように少量の溶液（Ｓ）をろ紙に保持させることによって、溶液（Ｓ）を保持したろ紙を水素ガスが通過することが可能となる。
【００１９】
溶液（Ｓ）を保持する観点では、保持部材は、溶液（Ｓ）の溶媒との親和性が高いものであることが好ましい。そのような保持部材は、内部をガスが通過可能な状態で溶液（Ｓ）を保持することが容易である。溶液（Ｓ）が溶媒として水を含む場合（たとえば溶液（Ｓ）が水溶液である場合）、保持部材は親水性であってもよい。親水性の保持部材の例には、親水性の繊維で構成された保持部材が含まれ、たとえば、親水性の繊維で構成された布や紙が含まれる。親水性の繊維の例には、親水性の合成樹脂の繊維（親水化処理された合成樹脂繊維を含む）や、綿（主にセルロース）などの天然の親水性繊維が含まれる。
【００２０】
親水性であるか否かの目安として、毛管現象のような現象が生じるか否かを目安の１つとして挙げることができる。具体的には、保持部材の一部を水に浸漬し、残りの部分は水から出しておく。その時に、水が重力に逆らって当該残りの部分を上昇するようであれば、その保持部材は親水性であると推定できる。
【００２１】
溶液（Ｓ）の例には、水素ガス（水素分子）の還元作用によって変色する溶液が含まれる。具体的には、溶液（Ｓ）は、水素ガスによって還元されて変化する化合物（Ｃ）の溶液であってもよい。化合物（Ｃ）の例には、メチレンブルー、インジゴカルミン、サフラニン（ベーシックレッド２）、クリスタルバイオレッドなどが含まれる。たとえば、少なくとも一種の化合物（Ｃ）は、メチレンブルー、インジゴカルミン、およびサフラニンからなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。
【００２２】
溶液（Ｓ）の例には、メチレンブルー水溶液、インジゴカルミンの水溶液、サフラニン溶液（実質的に水溶液）、およびそれらの２種以上の混合液等が含まれる。メチレンブルー水溶液は、水素ガスの検知に好ましく用いることができる。メチレンブルーが還元されるとロイコメチレンブルーとなる。メチレンブルー水溶液は青色であるが、ロイコメチレンブルー水溶液は無色である。そのため、メチレンブルー水溶液の退色によって水素ガスを検出できる。
【００２３】
メチレンブルー水溶液は、メチレンブルーを溶媒（水または水溶液）に溶解させることによって得られる。溶媒の例には酸性水溶液が含まれ、塩酸（塩化水素の水溶液）であってもよい。溶媒の一例は、濃度が０．１〜３ｍｏｌ／Ｌの範囲にある塩酸である。メチレンブルー水溶液におけるメチレンブルーの濃度は、目的に応じて選択すればよく、飽和濃度の０．０１〜１倍の範囲にあってもよい。メチレンブルーの濃度が低すぎると、変色の検出が難しくなる場合がある。一方で、メチレンブルーの濃度が高すぎると、変色の応答性が低下する場合がある。メチレンブルーの濃度は、変色の検出がしやすい濃度で、且つ、応答性が高い濃度を選択すればよい。
【００２４】
酸性から弱アルカリ性の範囲にある水にインジゴカルミンを溶解させると、青色の水溶液が得られる。後述するように、この青色の退色によって水素ガスを検出できる。インジゴカルミン水溶液におけるインジゴカルミンの濃度は、飽和濃度の０．００３〜１倍の範囲にあってもよい。
【００２５】
サフラニン溶液は、たとえば、サフラニンを微量のエタノールに溶解したのちに純水で希釈することによって調製でき、ほぼ水溶液である。サフラニン溶液は、赤色を呈する。サフラニンが還元されると、サフラニン溶液は黄色を呈する。この変色によって、水素ガスを検出できる。
【００２６】
金属微粒子（Ｍ）の量に特に限定はなく、水素ガスが問題なく検出できる量を用いればよい。金属微粒子（Ｍ）は、微小電極として作用すると考えられる。金属微粒子（Ｍ）は、溶液（Ｓ）中で溶解したり反応したりしない金属であることが好ましい。金属微粒子（Ｍ）の好ましい一例は、少なくとも表面に白金が存在する金属微粒子であり、たとえば白金の微粒子である。白金を用いることによって反応の活性化エネルギーを下げることができ、その結果、水素ガスによる溶液（Ｓ）の変色を促進できる。
【００２７】
金属微粒子（Ｍ）は、酸化還元反応における電子のやり取りを媒介することが可能である。そのため、溶液（Ｓ）と接触するように金属微粒子（Ｍ）を配置することによって、酸化還元反応に関与する反応物質同士が衝突しなくても、金属微粒子（Ｍ）を介した酸化還元反応が可能になると考えられる。
【００２８】
金属微粒子（Ｍ）は、溶液（Ｓ）中に入れられていてもよい。たとえば、金属微粒子（Ｍ）は、コロイド溶液を構成するように溶液（Ｓ）中に分散されていてもよい。金属微粒子（Ｍ）の粒径に特に限定はなく、一般的にナノ粒子と呼ばれる粒子を用いてもよい。本発明の効果が得られる限り、金属微粒子を安定的に分散させるための分散剤（たとえば界面活性剤）を添加してもよい。
【００２９】
本実施形態の検出キットは、溶液（Ｓ）の状態で化合物（Ｃ）を含んでもよいし、溶液（Ｓ）ではない状態（たとえば乾燥状態）にある化合物（Ｃ）を含んでもよい。また、検出キットは、溶液（Ｓ）に入れられた状態で金属微粒子（Ｍ）を含んでもよいし、溶液（Ｓ）とは別の液体に入れられた状態で金属微粒子（Ｍ）を含んでもよいし、乾燥状態の金属微粒子（Ｍ）を含んでもよい。そして、それらの状態にある化合物（Ｃ）および金属微粒子（Ｍ）は、保持部材に保持されていてもよいし、保持部材とは別に添付されていてもよい。たとえば、それらは、保持部材とは別に容器に入れて添付されていてもよい。また、液体を保持している保持部材は、容器に封入されていてもよい。溶媒や、化合物（Ｃ）および／または金属微粒子（Ｍ）を含む液体が保持部材とは別に容器に入れて添付される場合、水素ガスの検出に際して、ユーザがそれらの液体を保持部材に保持させることによって（たとえば滴下することによって）、水素ガスの検出を実施できる。
【００３０】
上述したように、溶液（Ｓ）（または化合物（Ｃ）と溶媒）、保持部材、および金属微粒子（Ｍ）は、様々な状態で検出キットに含まれてもよい。たとえば、それらは、以下の表１に示すいずれかの状態で検出キットに含まれてもよい。なお、表１において「保持部材とは別に添付されるもの」とは、化合物（Ｃ）および金属微粒子（Ｍ）に関して、保持部材に保持されずに保持部材とは別に添付されるものを意味する。また、表１の「コロイド溶液」は、溶液（Ｓ）とは別の溶液として存在するコロイド溶液を意味する。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１の検出キット（Ｘ）に例示されるように、検出キットは、溶液（Ｓ）に溶解している状態で前記少なくとも一種の化合物（Ｃ）を含んでもよい。
【００３３】
検出キット（Ｘａ）および（Ｘｂ）に例示されるように、金属微粒子（Ｍ）は溶液（Ｓ）中に入れられていてもよい。この場合、溶液（Ｓ）は、化合物（Ｃ）および金属微粒子（Ｍ）の両方を含む。検出キット（Ｘａ）では、金属微粒子（Ｍ）を含む溶液（Ｓ）が保持部材に保持されている。一方、検出キット（Ｘｂ）では、金属微粒子（Ｍ）を含む溶液（Ｓ）は、保持部材とは別に容器に入れた状態で検出キットに含まれる。
【００３４】
検出キット（Ｘｃ）、（Ｘｄ）および（Ｘｅ）に例示されるように、金属微粒子（Ｍ）は溶液（Ｓ）とは別になっていてもよい。検出キット（Ｘｃ）では、溶液（Ｓ）が保持部材に保持され、コロイド溶液が別に添付される。検出キット（Ｘｄ）では、コロイド溶液が保持部材に保持され、溶液（Ｓ）が別に添付される。検出キット（Ｘｅ）では、乾燥状態の金属微粒子（Ｍ）が保持部材に保持され、溶液（Ｓ）が別に添付される。
【００３５】
化合物（Ｃ）および／または金属微粒子（Ｍ）を乾燥状態で保持部材に保持させる方法に特に限定はない。たとえば、それらを含む溶液または液体を保持部材に染み込ませたのちに乾燥することによって、乾燥状態の化合物（Ｃ）および／または金属微粒子（Ｍ）を保持部材に保持させてもよい。
【００３６】
検出キット（Ｘｂ）、（Ｘｄ）および（Ｘｅ）に例示されるように、保持部材と溶液（Ｓ）とが分けられていてもよい。そのような検出キットでは、水素ガスの検出に際して、ユーザが溶液（Ｓ）を保持部材に保持させればよい。
【００３７】
保持部材とは別に添付する液体（溶液（Ｓ）、コロイド溶液、溶媒など）を入れる容器としては、それらの液体を通過させない容器を用いることができる。溶液（Ｓ）を入れる容器は、溶液（Ｓ）を封入しておいて一定期間（たとえば１ヶ月）のあいだ大気中に放置しても問題なく水素ガス検出を実施できる程度の性能（たとえばガスバリア性）を有する容器であることが好ましい。溶液（Ｓ）の変色や乾燥を抑制するため、容器はガスバリア性（水蒸気バリア性、水素ガスバリア性、酸素ガスバリア性など）を有するものであることが好ましい。なお、大気に占める水素ガスの割合は小さい。また、大気中には、水素ガス（還元性を有するガス）よりも酸素ガス（酸化性を有するガス）の方が多い。そのため、通常、大気中の水素ガスによる溶液（Ｓ）の変色が問題となることは少ない。一方、溶媒の蒸発を防止するために、容器は、溶媒のガスに対するバリア性を有することが好ましい。
【００３８】
容器は、主に、樹脂、金属、ガラスなどからなる固い容器であってもよいし、主に樹脂からなる柔らかい容器であってもよい。そのような容器は、長期保存が可能な食品の容器として一般的に広く用いられている。たとえば、容器は、アルミニウム層と樹脂層との積層体で構成された袋（ガスバリア性を有する容器）であってもよい。アルミニウム層は、たとえばアルミニウム蒸着層であり、ガスバリア性（水蒸気バリア性、水素ガスバリア性、酸素ガスバリア性など）を有する層として機能する。
【００３９】
溶液（Ｓ）やその他の液体を保持している保持部材を容器に封入する場合、その容器には、上述した容器を用いてもよく、ガスバリア性を有する容器を用いることが好ましい。
【００４０】
金属微粒子（Ｍ）および溶液（Ｓ）が保持部材に保持されていている場合、金属微粒子（Ｍ）および溶液（Ｓ）を保持した保持部材が容器内に封入されていてもよい。その場合、保持部材は、その内部をガスが通過可能な状態で溶液（Ｓ）を保持していてもよい。
【００４１】
表１の検出キット（Ｙ）に例示されるように、検出キットは、化合物（Ｃ）を乾燥状態で含んでもよい。検出キット（Ｙａ）では、化合物（Ｃ）および金属微粒子（Ｍ）が乾燥状態で保持部材に保持される。検出キット（Ｙｂ）では、化合物（Ｃ）が乾燥状態で保持部材に保持され、コロイド溶液が別に添付される。
【００４２】
本実施形態の水素ガス検出キットを用いることによって、水素ガスを検出できる。さらに、この検出キットを用いることによって、測定対象となるガス中の水素ガスを検知したり、当該ガス中の水素ガス濃度を推測（定量）したりすることも可能である。その場合の測定装置について、以下に説明する。
【００４３】
（水素測定装置）
水素測定装置は、ガス中に存在する水素ガスを検出および測定する装置である。この装置は、本実施形態の水素ガス検出キットを用いる。この装置は、水素ガス検出キットと、当該水素ガス検出キット中の溶液（Ｓ）の変色に基づく光学特性の変化を測定する測定器とを含む。測定器には、一般的な分光測定に用いられている測定器を適用することが可能であり、たとえば反射率測定装置を用いることができる。測定器の一例は、溶液（Ｓ）の変色に対応する波長の光を発する光源と、当該光の強度を測定するための受光素子とを含む。
【００４４】
（水素測定方法）
本実施形態の水素測定装置を用いた水素測定方法の一例について説明する。この方法は、ガス中に存在する水素ガス濃度を測定する方法である。この方法は、以下の工程（ｉ）、（ii）、および（iii）を含む。
【００４５】
工程（ｉ）では、測定対象となる被検ガス中に、本実施形態の水素ガス検出キットを配置する。このとき、金属微粒子（Ｍ）を含む溶液（Ｓ）が保持部材に保持されている状態で水素ガス検出キットを被検ガス中に配置する。換言すれば、工程（ｉ）では、金属微粒子（Ｍ）を含む溶液（Ｓ）を保持している保持部材を、測定対象となるガス中に配置する。水素ガスが存在する場合、溶液（Ｓ）が変色する。
【００４６】
工程（ii）では、工程（ｉ）による溶液（Ｓ）の変色に関する光学特性を測定する。たとえば、溶液（Ｓ）を保持した保持部材の反射光量（反射率）を測定する。光学特性の測定は、溶液（Ｓ）の変色に対応する波長で行われる。たとえば、一例の青色のメチレンブルー水溶液は、２５０〜３００ｎｍおよび５７０〜６７０ｎｍの範囲で吸収が大きくなる。そのため、この範囲の波長（たとえば６６０ｎｍまたはその近傍）で光学特性を測定してもよい。溶液（Ｓ）の光学特性の測定は、必要に応じて、工程（ｉ）の後だけでなく工程（ｉ）の前にも行う。
【００４７】
工程（iii）では、光学特性の測定結果から水素ガスの濃度を求める。なお、工程（iii）において、水素ガス濃度の測定ではなく水素ガスの有無の判断（水素ガスの検出）を行うことも可能である。
【００４８】
溶液（Ｓ）の変色は、水素ガス濃度が高いほど大きくなる。また、変色が飽和するまでは、変色は、水素ガスを含むガスに水素ガス検出キットをさらす時間が長いほど大きくなる。そのため、所定の時間だけ水素ガス検出キットを測定対象のガス中に配置して変色の度合いを測定することによって、当該ガス中の水素ガス濃度を求めることが可能である。あるいは、所定の変色が生じるまでの時間を測定し、その時間から、水素ガス濃度を求めることも可能である。その場合、測定対象であるガス中に水素ガス検出キットを配置したままの状態で、工程（ii）の光学特性の測定を行ってもよい。
【００４９】
工程（iii）は、予め作成された検量線を用いて行ってもよい。工程（iii）は、記憶手段（メモリ）などと、演算処理装置とを含むコントローラによって行ってもよい。その場合の一例では、記憶手段には検量線のデータが格納される。そして、工程（ii）で測定された値と検量線とが比較され、水素ガスの濃度が求められる。
【００５０】
なお、工程（ｉ）の後に、溶液（Ｓ）の変色を目視で判別し、それに基づいて水素ガス濃度を推測することも可能である。その場合、検量線に相当するカラーチャートと溶液（Ｓ）とを目視で比較すればよい。カラーチャートの一例は、水素ガス検出キットを所定の時間だけ所定のガス雰囲気（測定対象ガスと同じガス雰囲気で水素ガス濃度が異なる複数のガス雰囲気）においたときの水素ガス検出キットの色（溶液（Ｓ）の色）を示したものである。検量線の他の一例は、溶液（Ｓ）が所定の色に変化するまでの時間と、所定の雰囲気（サンプルと同じ雰囲気）における水素ガス濃度との関係を示したものである。
【００５１】
本発明の実施形態の例について、図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。本発明の効果が得られる限り、以下の実施形態の構成は、上述した他の構成に置き換えることが可能である。以下の実施形態の装置の構成のうち、本発明の効果を奏するために必要でない構成は省略してもよい。１つの実施形態について説明した事項は、他の実施形態の構成に反しない限り他の実施形態にも適用できる。そのため、１つの実施形態で説明した事項は、他の実施形態の説明において説明を省略する場合がある。
【００５２】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明による水素ガス検出キットの一例について説明する。実施形態１の水素ガス検出キット１００の上面図を図１に模式的に示す。
【００５３】
検出キット１００は、保持部材１０１と、保持部材１０１に保持された溶液１０２（溶液（Ｓ））とを含む。溶液１０２には金属微粒子（Ｍ）が入れられている。金属微粒子（Ｍ）の図示は省略する。
【００５４】
溶液１０２を保持している保持部材１０１をガスが通過可能なように、溶液１０２が保持部材１０１に保持されていてもよい。たとえば、保持部材１０１が繊維からなる場合、当該繊維の表面に溶液１０２が付着しており、溶液１０２がない空間（隙間）が繊維間に存在するように、溶液１０２が保持部材１０１に保持されてもよい。その構成によれば、溶液（Ｓ）の表面積が大きくなるとともに、隙間をガスが通過するため、溶液１０２に水素ガスが溶解する速度が速くなる。その結果、水素ガスによる変色の速度が速くなる。なお、保持部材１０１をガスが通過しない状態となるように、溶液１０２が保持部材１０１に保持されてもよい。
【００５５】
ガスが通過しないように溶液（Ｓ）が保持部材に保持されている状態の一例を、図２Ａに模式的に示す。図２Ａの保持部材１０１は、親水性の繊維１０１ｆで構成されている。保持部材１０１は、溶液１０２を保持している。この一例において、溶液１０２は水溶液である。図２Ａの状態では、繊維１０１ｆの間を溶液１０２が満たしており、繊維１０１ｆ間に隙間がない。そのため、繊維１０１ｆ間をガスが通過することはない。
【００５６】
ガスが通過可能なように溶液（Ｓ）が保持部材に保持されている状態の一例を、図２Ｂに模式的に示す。図２Ｂは、図２Ａの点線Ａで囲まれた部分の近傍を示す拡大図である。図２Ｂでは、溶液１０２の量が少なく、繊維１０１ｆの間には空間が存在する。そのため、繊維１０１ｆ間をガスが通過可能な状態となっている。
【００５７】
検出キット１００の製造方法の一例について説明する。まず、化合物（Ｃ）、金属微粒子（Ｍ）、および溶媒を混合し、金属微粒子（Ｍ）を含む溶液（Ｓ）を得る。次に、その溶液（Ｓ）を保持部材１０１に染み込ませる。このようにして、検出キット１００が得られる。保持部材１０１に少量の溶液（Ｓ）を保持させることによって、ガスが通過可能な状態にすることができる。
【００５８】
検出キットは、保持部材１０１をホールドするホルダーを含んでもよい（他の実施形態においても同様である）。そのような検出キット１００ａの正面図を図３Ａに模式的に示す。また、図３Ａの線IIIＢ−IIIＢにおける断面図を図３Ｂに示す。検出キット１００ａは、溶液（Ｓ）および金属微粒子（Ｍ）を保持している保持部材１０１をホールドするホルダー１１０を含む。
【００５９】
ホルダー１１０は、被検ガスが保持部材１０１に到達可能なように、貫通孔１１０ｈを有する。ホルダー１１０を含む検出キット１００ａは、取り扱いが容易である。
【００６０】
検出キットは、保持部材１０１が封入される容器を含んでもよい（他の実施形態においても同様である）。一例として、容器１２０と、容器１２０に封入された検出キット１００とを含む検出キット１００ｂを、図４に示す。容器１２０には、上述した容器を用いることができる。
【００６１】
検出キットは、保持部材１０１と分離されている状態で溶液（Ｓ）を含んでもよい。そのような検出キットの一例を、図５に模式的に示す。図５の検出キット１００ｃは、保持部材１０１と、蓋付きの容器１２１に入れられた溶液１０２とを含む。金属微粒子（Ｍ）の図示は省略する。容器１２１には、上述した容器を用いることができる。金属微粒子（Ｍ）は溶液１０２に入れられていてもよいし、保持部材１０１に担持されていてもよい。検出キット１００ｃは、使用時に溶液１０２を保持部材１０１に滴下することによって使用可能になる。このとき、所定の量の溶液１０２を滴下することによって、保持部材１０１をガスが通過可能な状態で、溶液１０２を保持部材１０１に保持させることが可能である。
【００６２】
（実施形態２）
実施形態２では、本発明の水素測定装置の例について説明する。実施形態２の水素測定装置の構成を、図６に模式的に示す。図６の水素測定装置３００は、測定器３１０およびコントローラ３２０を含む。測定器３１０は、光源３１１および受光素子３１２を含む。装置３００には、実施形態１で説明した検出キット１００がセットされ、溶液（Ｓ）が存在する部分の反射光（反射光量または反射率）が測定器３１０によって測定される。光源３１１は、水素ガスによって検出キット１００（溶液（Ｓ））の反射が変化する波長の光を少なくとも発する。受光素子３１２は、当該波長の光強度を測定するために用いられる。
【００６３】
装置３００を用いた測定では、まず、検出キット１００を、測定対象である被検ガスに所定の時間だけさらす。そして、上記反射光を測定する。
【００６４】
コントローラ３２０には、標準試料の水素ガス濃度と反射光量との関係に関するデータ（検量線）が予め格納されている。コントローラ３２０は、そのデータと受光素子３１２の出力とから、被検ガスの水素ガス濃度を求める。なお、検出キット１００を測定ガスにさらす前にも装置３００で反射光を測定し、測定ガスにさらす前後の測定結果を用いて水素ガス濃度を求めてもよい。また、検出キット１００を装置３００にセットした状態で測定ガスにさらし、その状態で反射光を測定してもよい。
【実施例】
【００６５】
本発明について、実施例によってさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例において検出キットをガス（水素ガスや混合ガス）にさらすときには、ガスが放出されるチューブの先端に検出キットを配置することによって検出キットをガスにさらした。そして、チューブが配置されている側とは反対側から検出キットの変色を目視で確認した。
【００６６】
（実施例１）
実施例１では、化合物（Ｃ）としてメチレンブルーを用い、金属微粒子（Ｍ）として白金微粒子を用いた水素検出キットについて実験した。メチレンブルーには、メチレンブルー２水和物（林純薬製）を用いた。金属微粒子には、水を分散媒とした白金コロイド溶液（白金微粒子径は数ｎｍで、白金濃度は１００ｍｇ／Ｌ程度）を用いた。保持部材には、白色のろ紙（ADVANTEC社の定性ろ紙Ｎｏ．１）を用いた。
【００６７】
まず、メチレンブルーの粉末０．０３８ｇを、純水１０ｍＬ（ｐＨ６．８）に溶解させて、濃青色の第１のメチレンブルー水溶液を得た。次に、第１のメチレンブルー水溶液０．６ｍLを純水１０ｍＬ（ｐＨ６．８）で希釈し、青色の第２のメチレンブルー水溶液を得た。次に、白金コロイド溶液および第２のメチレンブルー水溶液をろ紙に染み込ませた。これらの液体は、ガスがろ紙を通過可能な状態（図２Ｂに模式的に示される状態）となるようにろ紙に染み込ませた。このようにして、メチレンブルー水溶液および白金微粒子が保持されたろ紙（検出キット１）を作製した。
【００６８】
検出キット１を、水素ガスにさらしたところ、水溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。このように、検出キット１を用いることによって、水素ガスを検出できた。なお、水溶液がほぼ無色になった検出キット１を大気中に放置したところ、水溶液は青色に戻った。これは、大気中の酸素による酸化が生じたためではないかと考えられる。
【００６９】
上記の検出キット１を水素ガスと酸素ガスとの混合ガス（体積比で水素ガス：酸素ガス＝２：１）にさらしたところ、水溶液の青色はわずかに退色した程度でほとんど変化しなかった。そのため、本発明の検出キットを用いることによって、測定ガス中の水素ガスの割合をある程度推測できると考えられる。
【００７０】
検出キット１を乾燥させて溶液の水分を蒸発させた。これによって、メチレンブルーおよび白金微粒子を乾燥状態でろ紙に担持させた。乾燥した状態でも、メチレンブルーは青色を呈していた。次に、その乾燥したろ紙に純水を染み込ませたところ、検出キット１と同様に青色の溶液がろ紙に保持された検出キットを得た。このようにして得られた検出キットを水素ガスにさらすと、溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。このように、一度乾燥させた検出キットでも、水素ガスを検出できた。
【００７１】
白金コロイド溶液をろ紙に染み込ませないことを除いて検出キット１と同様の方法で、検出キットＣ１を作製した。すなわち、検出キットＣ１のろ紙には、メチレンブルー水溶液のみを保持させた。この検出キットＣ１を水素ガスにさらしたところ、メチレンブルー水溶液の色はほとんど変化しなかった。
【００７２】
図２Ａに示す状態となるように白金コロイド溶液および第２のメチレンブルー水溶液をろ紙に染み込ませることを除いて検出キット１と同様の方法で、検出キット１ａを作製した。検出キット１ａでは、ろ紙が液体で満たされているため、ガスがろ紙を通過しない。この検出キット１ａを水素ガスにさらしたところ、青色の退色は見られたが、退色のスピードは検出キット１に比べて非常に遅かった。
【００７３】
（実施例２）
純水の代わりにｐＨ２．６のＨＣｌ水溶液を用いることを除いて上記と同様の方法で、第１および第２のメチレンブルー水溶液を調製した。その第２のメチレンブルー水溶液を用いることを除いて検出キット１の作製と同様の方法で、検出キット２ａを作製した。
【００７４】
純水の代わりにｐＨ１１．５のＮａＯＨ水溶液を用いることを除いて上記と同様の方法で、第１および第２のメチレンブルー水溶液を調製した。その第２のメチレンブルー水溶液を用いることを除いて検出キット１の作製と同様の方法で、検出キット２ｂを作製した。
【００７５】
検出キット２ａおよび２ｂをそれぞれ水素ガスにさらしたところ、どちらも水溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。水素ガスにさらしたときの変色のスピードは、検出キット１、２ａ、および２ｂでほぼ同じであった。
【００７６】
（実施例３）
実施例３では、製造方法を変えて検出キットを作製した。まず、実施例１と同様の方法で第１のメチレンブルー水溶液を調製した。その第１のメチレンブルー水溶液１ｍＬと上記白金コロイド溶液０．４ｍＬとを純水１０ｍＬで希釈して、白金微粒子を含むメチレンブルー水溶液を調製した。この水溶液を、実施例１と同じろ紙に染み込ませて、実施例３の検出キット３を作製した。
【００７７】
検出キット３を水素ガスにさらすと、水溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。このように、検出キット３を用いることによって、水素ガスを検出できた。変色の速度は、検出キット１の方が速かった。
【００７８】
（実施例４）
実施例４では、化合物（Ｃ）としてインジゴカルミンを用い、金属微粒子（Ｍ）として白金微粒子を用いた水素検出キットについて実験した。金属微粒子には、実施例１で用いた白金コロイド溶液を用いた。保持部材には、実施例１で用いた白色のろ紙を用いた。
【００７９】
まず、インジゴカルミン（東京化成工業株式会社製）０．０３３８ｇを純水１０ｍＬ（ｐＨ６．８）に溶解させて青色の第１のインジゴカルミン水溶液を調製した。次に、第１のインジゴカルミン水溶液２ｍＬを純水１０ｍＬで希釈し、青色の第２のインジゴカルミン水溶液を得た。次に、白金コロイド溶液をろ紙に染み込ませた。そのろ紙に、第２のインジゴカルミン水溶液を染み込ませた。このようにして、インジゴカルミン水溶液および白金微粒子が保持されたろ紙（検出キット４）を得た。その検出キット４を水素ガスにさらしたところ、水溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。このように、検出キット４を用いることによって、水素ガスを検出できた。
【００８０】
上記の検出キット４を水素ガスと酸素ガスとの混合ガス（体積比で水素ガス：酸素ガス＝２：１）にさらしたところ、水溶液の青色はほとんど変化しなかった。そのため、本発明の検出キットを用いることによって、測定ガス中の水素ガスの割合をある程度推測できると考えられる。
【００８１】
上記純水（ｐＨ６．８）の代わりにｐＨ２．６のＨＣｌ水溶液を用いることを除いて、上記と同様の方法でインジゴカルミン水溶液を調製した。そのインジゴカルミン水溶液を用いることを除いて検出キット４の作製と同様の方法で、検出キット４ａを作製した。検出キット４ａを水素ガスにさらしたところ、水溶液の青色が薄くなって無色に近い色になった。
【００８２】
上記純水（ｐＨ６．８）の代わりにｐＨ１１．５のＮａＯＨ水溶液を用いることを除いて、上記と同様の方法でインジゴカルミン水溶液を調製した。そのインジゴカルミン水溶液を用いることを除いて検出キット４の作製と同様の方法で、検出キット４ｂを作製した。検出キット４ｂを水素ガスにさらしたところ、水溶液の青色が薄くなった。
【００８３】
水素ガスにさらしたときの変色のスピードは、検出キット４ａが最も速く、検出キット４ｂが最も遅かった。そのため、実施例４の条件では、インジゴカルミン水溶液のｐＨは、ある程度の酸性（たとえばｐＨ２．５〜ｐＨ６程度）であることが好ましいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、水素ガス検出キットおよびそれを用いた水素測定装置に利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１００、１００ａ、１００ｂ  検出キット
１０１  保持部材
１０２  溶液
１１０  ホルダー
１２０、１２１  容器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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