(57)【要約】【課題】  酵素サイクリング反応によるＮＡＤＨ増幅によって生じるホルマザン色素の吸光度を測定することにより、測定対象ガスに含まれる揮発性有機化合物の成分量を選択的に高感度且つ、連続的に検出可能とする揮発性有機化合物成分量検出センサを提供する。【解決手段】  測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物の成分量を検出するために用いる揮発性有機化合物成分量検出センサ１０を反応溶液が内部に導入可能な反応槽１６を備え、反応槽１６内に反応溶液を導入させた後、測定対象ガスを反応槽１６内に取り込み、揮発性有機化合物を反応溶液に溶解させることで、反応槽１６内において、酵素サイクリング反応を起こし、サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素を生成させるとともに、生成されるホルマザン色素の反応槽１６内における吸光度変化を計測していくことで、測定対象ガス中の揮発性有機化合物成分量を検出する構成とした。【選択図】図１
2015083001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物の成分量を検出するために用いる揮発性有機化合物成分量検出センサであって、
前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、
反応溶液を内部に導入可能とする反応槽を備え、当該反応槽内に前記反応溶液を導入させた後、前記測定対象ガスを前記反応槽内に取り込み、前記揮発性有機化合物を前記反応溶液に溶解させることで、当該反応槽内において、酵素サイクリング反応を起こし、当該サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素を生成させるとともに、当該生成されるホルマザン色素の前記反応槽内における吸光度変化を計測していくことで、前記測定対象ガス中の揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴とする揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項２】
前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、光源と、光を分光させる分光器と、光の強度を検出する検出器とを有する吸光度測定ユニットが備えられており、前記光源からの光を前記分光器により所定波長の光に分光させるとともに、当該分光された光を前記反応槽内に透過させ、当該透過された光の強度を前記検出器により測定することで、前記酵素サイクリング反応により生成されたホルマザン色素の吸光度を計測し、当該計測結果に基づいて、前記測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項３】
前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、光源と、光を分光させる分光器と、光の強度を検出する検出器とを有する吸光度測定ユニットが備えられており、前記光源からの光を前記分光器により所定波長の光に分光させるとともに、当該分光された光を前記反応槽に向けて所定の角度から照射させることで、当該反応槽に反射させ、当該反射させた光の強度を前記検出器により測定することで、前記酵素サイクリング反応により生成されたホルマザン色素の吸光度を計測し、当該計測結果に基づいて、前記測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項４】
前記酵素サイクリング反応は、前記反応溶液に少なくとも含まれる、ＮＡＤ＋、脱水素酵素、テトラゾリウム塩、ジアホラーゼと、前記反応溶液に溶解した揮発性有機化合物とにより生じることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項５】
前記酵素サイクリング反応は、前記反応槽の内部に設けられた酵素固定膜に固定される、脱水素酵素及びジアホラーゼと、前記反応溶液に少なくとも含まれる、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩と、前記反応溶液に溶解した揮発性有機化合物とにより生じることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項６】
前記酵素サイクリング反応は、前記揮発性有機化合物を前記脱水素酵素により脱水素させ、これにより生じた水素を前記ＮＡＤ＋を介して前記テトラゾリウム塩に受容させることで前記ホルマザン色素を生成させるものであることを特徴とする請求項４又は５記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項７】
前記ホルマザン色素は、前記テトラゾリウム塩の前記ジアホラーゼによる酸化還元によって生成される水溶性又は水不溶性の物質であることを特徴とする請求項４〜６何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項８】
前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、前記反応槽内に前記測定対象ガスを取り込むガス取り込み流路と、前記反応槽内に対して前記反応溶液を導入させる反応溶液導入路と、前記反応槽内から前記反応溶液を導出させる反応溶液導出路とが、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜７何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【請求項９】
前記揮発性有機化合物は、ホルムアルデヒド、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアのうちの何れかであることを特徴とする請求項１〜８何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酵素サイクリング反応を利用し、測定対象ガスに含まれる揮発性有機化合物の成分量をリアルタイムに検出する揮発性有機化合物成分量検出センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機化合物、例えば、ホルムアルデヒドは、安価であるため、家具、建築資材、壁紙用の接着剤や、塗料の原料として使用されている。また、ホルムアルデヒド水溶液は、ホルマリンと呼ばれ、アミノ基同士の架橋性が高いため、生物固体或いは、組織片の標本作製のための防腐、固定処理に広く用いられている。
【０００３】
さらに、ホルムアルデヒドは、人体への毒性が強く、特に、粘膜への刺激性を中心とした急性毒性があり、蒸気は、呼吸器系、目、のど等の炎症を引き起こしてしまう。また、所謂「シックハウス症候群」の原因物質と考えられており、建材、家具等から空気中に放出されることで、人体に慢性的な悪影響を及ぼすことが分かってきている。
【０００４】
なお、健康への影響については、詳細な調査が行われており、世界保健機構や、厚生労働省の定める指針値（８０ｐｐｂ）を下回る５０ｐｐｂ程度の濃度であっても、眼部の刺激や、小児アレルギーの罹患リスクが増加すると報告されている。
【０００５】
こうした状況の中で、生活環境を管理・改善していくためには、多様なガス成分が混在する環境下において、揮発性有機化合物、例えば、ホルムアルデヒドを高感度で簡便にモニタリングする技術が必要不可欠であり、特に必要な条件は、「高感度」「連続モニタリング」「高ガス選択性」の３つであるが、一般的に知られているガス検知管法や半導体センサにおいては、これらの条件を全て満たすのは、非常に難しいとされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ホルムアルデヒドガスの選択的計測のために、ホルムアルデヒドの認識・分解に生体触媒であるホルムアルデヒド脱水素酵素を用い、検出システムに蛍光を利用することを特徴とするホルムアルデヒド成分の検出用センサが開示されている。
【０００７】
また、ホルムアルデヒドを初めとする揮発性有機化合物を含むガスを高感度に測定する方法として、脱水素酵素（例えば、ホルムアルデヒド脱水素酵素）により生成するＮＡＤＨを増幅させる必要があるが、この増幅方法として、酵素サイクリング法が良く知られている。例えば、特許文献２には、酵素サイクリング法に関する技術、詳しくは、酵素反応を用いて試料液中のイノシン酸およびアデノシン一リン酸の合量を精度よく測定することができる試薬組成物について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２９０９４号公報
【特許文献２】特開平５−６８５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）が、ホルムアルデヒドの酵素による脱水により生じる水素の付与により、蛍光特性を有するＮＡＤＨに変化することを利用し、このＮＡＤＨの量をモニタリングすることにより、ホルムアルデヒドガスの濃度を測定することが可能としているが、ＮＡＤＨの量子収率が低いため、高感度測定に関しては課題が残っている。
【００１０】
また、特許文献２に開示されているような酵素サイクリング法は、主にタンパク質等の生体物質の量を測定するために利用されているが、揮発性有機物の検出に転用することは、技術的に難しく、これまで開発されることはなかった。
【００１１】
本発明が解決しようとしている課題は、上述の問題に対応するためのもので、酵素サイクリング反応によるＮＡＤＨ増幅によって生じるホルマザン色素の吸光度を測定することにより、測定対象ガスに含まれる揮発性有機化合物の成分量を選択的に高感度且つ、連続的に検出可能とする揮発性有機化合物成分量検出センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を講じている。
即ち、請求項１記載の発明は、測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物の成分量を検出するために用いる揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、反応溶液を内部に導入可能とする反応槽を備え、当該反応槽内に前記反応溶液を導入させた後、前記測定対象ガスを前記反応槽内に取り込み、前記揮発性有機化合物を前記反応溶液に溶解させることで、当該反応槽内において、酵素サイクリング反応を起こし、当該サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素を生成させるとともに、当該生成されるホルマザン色素の前記反応槽内における吸光度変化を計測していくことで、前記測定対象ガス中の揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴とする揮発性有機化合物成分量検出センサである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、光源と、光を分光させる分光器と、光の強度を検出する検出器とを有する吸光度測定ユニットが備えられており、前記光源からの光を前記分光器により所定波長の光に分光させるとともに、当該分光された光を前記反応槽内に透過させ、当該透過された光の強度を前記検出器により測定することで、前記酵素サイクリング反応により生成されたホルマザン色素の吸光度を計測し、当該計測結果に基づいて、前記測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、光源と、光を分光させる分光器と、光の強度を検出する検出器とを有する吸光度測定ユニットが備えられており、前記光源からの光を前記分光器により所定波長の光に分光させるとともに、当該分光された光を前記反応槽に向けて所定の角度から照射させることで、当該反応槽に反射させ、当該反射させた光の強度を前記検出器により測定することで、前記酵素サイクリング反応により生成されたホルマザン色素の吸光度を計測し、当該計測結果に基づいて、前記測定対象ガス中に含まれる揮発性有機化合物成分量を検出するものであることを特徴としている。
【００１５】
そして、請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記酵素サイクリング反応は、前記反応溶液に少なくとも含まれる、ＮＡＤ＋、脱水素酵素、テトラゾリウム塩、ジアホラーゼと、前記反応溶液に溶解した揮発性有機化合物とにより生じることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記酵素サイクリング反応は、前記反応槽の内部に設けられた酵素固定膜に固定される、脱水素酵素及びジアホラーゼと、前記反応溶液に少なくとも含まれる、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩と、前記反応溶液に溶解した揮発性有機化合物とにより生じることを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記酵素サイクリング反応は、前記揮発性有機化合物を前記脱水素酵素により脱水素させ、これにより生じた水素を前記ＮＡＤ＋を介して前記テトラゾリウム塩に受容させることで前記ホルマザン色素を生成させるものであることを特徴としている。
【００１８】
そして、請求項７記載の発明は、請求項４〜６何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記ホルマザン色素は、前記テトラゾリウム塩の前記ジアホラーゼによる酸化還元によって生成される水溶性又は水不溶性の物質であることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項８記載の発明は、請求項１〜７何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記揮発性有機化合物成分量検出センサは、前記反応槽内に前記測定対象ガスを取り込むガス取り込み流路と、前記反応槽内に対して前記反応溶液を導入させる反応溶液導入路と、前記反応槽内から前記反応溶液を導出させる反応溶液導出路とが、それぞれ設けられていることを特徴としている。さらに、請求項９記載の発明は、請求項１〜８何れか１項記載の揮発性有機化合物成分量検出センサであって、前記揮発性有機化合物は、ホルムアルデヒド、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアのうちの何れかであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサによれば、脱水素酵素の持つ高い選択性と、酵素サイクリング反応による高感度化の両方を合わせ持つ揮発性有機化合物のリアルタイムな連続計測が可能となる。また、検出センサ自体の構成が簡易なものとできるため、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第１の実施形態の一例を示した図である。
【図２】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第２の実施形態の一例を示した図である。
【図３】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第３の実施形態の一例を示した図である。
【図４】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第４の実施形態の一例を示した一部切欠き平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第４の実施形態において用いる反応溶液セルの一例を示した図である。
【図８】本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの実施形態における酵素サイクリング反応の理論を示した一例図である。
【図９】ＮＡＤＨ変化率に対するジアホラーゼの影響についての実験結果を示したグラフである。
【図１０】ホルムアルデヒドの変化率に対するホルムアルデヒド脱水素酵素濃度の影響についての実験結果を示したグラフである。
【図１１】ホルムアルデヒドの変化率に対する水溶性テトラリゾウム（ＷＳＴ−８）濃度の影響についての実験結果を示したグラフである。
【図１２】ホルムアルデヒド溶液の濃度変化に対するホルマザン色素（ＷＳＴ−８ホルマザン）吸光スペクトル変化を示したグラフである。
【図１３】ホルムアルデヒド濃度とホルマザン色素の吸光度をプロットしたグラフである。
【図１４】ホルムアルデヒドガスの濃度変化に対するホルマザン色素（ＷＳＴ−８ホルマザン）吸光スペクトル変化を示したグラフである。
【図１５】ホルムアルデヒドガス濃度とホルマザン色素の吸光度をプロットしたグラフである。
【図１６】ホルムアルデヒドガス濃度に対するホルマザン色素の吸光度の時間変化を示したグラフである。
【図１７】酵素サイクリング反応溶液の緩衝液の種類及びそのｐＨに対するホルマザン色素の吸光度の変化を示したグラフである。
【図１８】ホウ酸緩衝液とトリス塩酸緩衝液の酵素サイクリング反応時間の挙動を示したグラフである。
【図１９】酵素サイクリング反応溶液の溶液量と、ホルマザン色素の吸光度の関係を示したグラフである。
【図２０】検出対象ガスの流速と、ホルマザン色素の吸光度の関係を示したグラフである。
【図２１】ホルムアルデヒドガスのリアルタイム検出測定を行う実験に用いた検出センサの一例を示した構成概略図である。
【図２２】酵素サイクリング反応溶液の各溶液量におけるホルマザン色素の吸光度の時間変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第１の実施形態の一例を示した図を表している。また、１０は揮発性有機化合物成分量検出センサ、１２は反応溶液貯留槽、１４は導入用バルブ、１６は反応槽、１８は導出用バルブ、２０は導出用ポンプ、２２は反応済み溶液貯留槽、２４は吸光度測定ユニット、２６は光源、２８は分光器、３０は検出器、３２はガス取り込み部を示している。
【００２３】
まず、図１に示すように、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、酵素サイクリング反応を引き起こすために用いる反応溶液が貯留されている反応溶液貯留槽１２と、反応溶液が導入され、内部で酵素サイクリング反応を起こさせる反応槽１６と、反応槽１６に反応溶液貯留槽１２からの反応溶液の導入を制御するための導入用バルブ１４、測定対象ガスを取り込むガス取り込み部３２、そして、サイクリング反応収束後の反応済み溶液を貯留する反応済み溶液貯留槽２２と、反応済み溶液貯留槽２２への溶液の導出を制御する導出用バルブ１８、導出用ポンプ２０を備えている。
【００２４】
さらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応槽１６内にて起こる酵素サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素の反応槽１６内における吸光度を計測する吸光度測定ユニット２４を備えており、この吸光度測定ユニット２４は、光源２６及び分光器２８と、これらと反応槽１６を間に挟んだ対向する側に配置される検出器３０から構成されている。
【００２５】
本実施形態においては、酵素サイクリング反応を起こさせる反応溶液は、ホルムアルデヒド脱水素酵素、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼから構成されている。揮発性有機化合物の一例であるホルムアルデヒドの成分量を検出する際には、まず、導入用バルブ１４を開放し、反応溶液貯留槽１２から、反応溶液を反応槽１６へと導入させておく。
【００２６】
続いて、ホルムアルデヒド成分量の検出開始とともに、ホルムアルデヒドを含む測定対象ガスを反応槽１６に設けたガス取り込み部３２から取り込み、反応溶液に接触させ、ホルムアルデヒドを溶解させる。そうすると、図８に示すように、溶解したホルムアルデヒドが、ホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され蟻酸となり、それと同時に、ＮＡＤ＋が、ＮＡＤＨへと変化していく。
【００２７】
この時、ＮＡＤＨは、反応溶液内に含まれるテトラゾリウム塩及びジアホラーゼの存在により酸化され、再び、ＮＡＤ＋となり、そこから、ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され、再び、ＮＡＤＨが生成されていく。つまり、反応槽１６内において、酵素サイクリング反応が生じるわけである。また、ＮＡＤＨからＮＡＤ＋と酸化する間に、ＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）が還元されることにより、ＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）が生成される。
【００２８】
このＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）の生成量は、ホルムアルデヒドと等量となり、４６０ｎｍに吸収波長を持つＷＳＴ−８ホルマザンの吸光度をリアルタイムに計測していくことで、ホルムアルデヒドの成分量を求めることができるわけである。なお、ホルムアルデヒド脱水素酵素及びジアホラーゼは、反応溶液に含ませる以外に、例えば、反応槽１６内部に設けた酵素用の固定膜に固定させても良い。
【００２９】
上記の酵素サイクリング反応により、反応槽１６内には、ホルマザン色素が反応生成物として蓄積していくわけであるが、この蓄積により、反応槽１６内におけるホルマザン色素の吸光度が徐々に変化していくことになる。そして、この吸光度の変化を吸光度測定ユニット２４がリアルタイムに計測していく構成となっている。
【００３０】
本実施形態においては、吸光度測定ユニット２４は、図１に一例として示すように、光源２６及び分光器２８と、これらと反応槽１６を間に挟んだ対向する側に配置される検出器３０から構成されており、光源２６からの光を分光器２８によって、所定の波長の光に分光し、その分光した光を反応槽１６へ通過させ、この通過させた光の強度を検出器３０が測定し、測定結果に基づいて測定対象ガス中のホルムアルデヒド成分量を検出していく仕組みとなっている。
【００３１】
吸光度の変化は、ホルムアルデヒドの濃度と相関しており、吸光度の変化をモニタリングすることで、ホルムアルデヒドを含むガスのリアルタイム検出が可能となってくるわけである。また、続いて検出していく場合には、導出用バルブ１８を開放し、導出用ポンプ２０によって反応槽１６の反応溶液を反応済み溶液貯留槽２２へと導出し、この反応済み溶液貯留槽２２に貯留させるようになっている。そして、同時に、新たな反応溶液を反応槽１６に導入させ、連続して検出を行っていくことになる。なお、本実施形態では、揮発性有機化合物の一例としてホルムアルデヒドを用いているが、本発明は、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアや、その他の揮発性有機化合物であっても対応できるものである。
【００３２】
次に、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第２の実施形態の一例を示した図を表しており、符号は、図１と同様である。
【００３３】
まず、図２に示すように、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、酵素サイクリング反応を引き起こすために用いる反応溶液が貯留されている反応溶液貯留槽１２と、反応溶液が導入され、内部で酵素サイクリング反応を起こさせる反応槽１６と、反応槽１６に反応溶液貯留槽１２から反応溶液を導入させるための導入用バルブ１４、そして、ホルマザン色素の吸光度計測後の反応溶液を貯留する反応済み溶液貯留槽２２と、反応済み溶液貯留槽２２への反応溶液の導出を制御する導出用バルブ１８、導出用ポンプ２０を備えている。
【００３４】
さらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応槽１６内にて起こる酵素サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素の反応槽１６内における吸光度を計測する吸光度測定ユニット２４を備えており、この吸光度測定ユニット２４は、光源２６、分光器２８及び検出器３０から構成されている。
【００３５】
本実施形態においては、酵素サイクリング反応を起こさせる反応溶液は、ホルムアルデヒド脱水素酵素、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼから構成されている。揮発性有機化合物の一例であるホルムアルデヒドの成分量を検出する際には、まず、導入用バルブ１４を開放し、反応溶液貯留槽１２から、反応溶液を反応槽１６へと導入さておく。
【００３６】
続いて、検出開始とともに、ホルムアルデヒドを含む測定対象ガスを反応槽１６に設けたガス取り込み部３２から取り込み、反応溶液に接触させ、ホルムアルデヒドを溶解させる。そうすると、図８に示すように、溶解したホルムアルデヒドが、ホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され蟻酸となり、それと同時に、ＮＡＤ＋が、ＮＡＤＨへと変化していく。
【００３７】
この時、ＮＡＤＨは、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼの存在により酸化され、再び、ＮＡＤ＋となり、そこから、ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され、再び、ＮＡＤＨが生成されていく。つまり、反応槽１６内において、酵素サイクリング反応が生じるわけである。また、ＮＡＤＨからＮＡＤ＋と酸化する間に、ＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）が還元されることにより、ＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）が生成される。
【００３８】
このＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）の生成量は、ホルムアルデヒドと等量となり、４６０ｎｍに吸収波長を持つＷＳＴ−８ホルマザンの吸光度をリアルタイムに計測することで、ホルムアルデヒドの成分量を求めることができるわけである。なお、ホルムアルデヒド脱水素酵素及びジアホラーゼは、反応溶液に含ませる以外に、例えば、反応槽１６内部に設けた酵素用の固定膜に固定させても良い。
【００３９】
上記の酵素サイクリング反応により、反応槽１６内には、ホルマザン色素が反応生成物として蓄積していくわけであるが、この蓄積により、反応槽１６内におけるホルマザン色素の吸光度が徐々に変化していくことになる。そして、この吸光度の変化を吸光度測定ユニット２４がリアルタイムに計測していく構成となっている。
【００４０】
本実施形態においては、吸光度測定ユニット２４は、図２に一例として示すように、光源２６、分光器２８及び検出器３０から構成されており、光源２６と、分光器２８は、反応槽１６の底面に向けて所定の角度をもって所定の波長に分光した光を照射できる位置に配置されている。そして、その分光した光が反応槽１６の底面に反射され、この反射された光を受ける位置に配置された検出器３０が、光の強度を測定し、その測定結果に基づいて測定対象ガス中のホルムアルデヒド成分量を検出していく仕組みとなっている。
【００４１】
吸光度の変化は、ホルムアルデヒドの濃度と相関しており、吸光度の変化をモニタリングすることで、ホルムアルデヒドを含むガスのリアルタイム検出が可能となってくるわけである。また、続いて検出していく場合には、導出用バルブ１８を開放し、導出用ポンプ２０によって反応槽１６の反応溶液を反応済み溶液貯留槽２２へと導出し、この反応済み溶液貯留槽２２に貯留させるようになっている。そして、新たな反応溶液を反応槽１６に導入させ、新たな検出を行っていくことになる。なお、本実施形態では、揮発性有機化合物の一例としてホルムアルデヒドを用いているが、本発明は、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアや、その他の揮発性有機化合物であっても対応できるものである。
【００４２】
次に、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第３の実施形態の一例を示した図である。符号については、３４が反応溶液カートリッジ、３６が反応溶液カートリッジ挿入部、３８がガス注入流路、４０がガス排出流路、４２が反応済み溶液カートリッジ、４４が反応済み溶液カートリッジ挿入部を示す以外は、図１と同様である。
【００４３】
まず、図３に示すように、本実施形態における揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、まず、反応溶液が予め貯留されている反応溶液カートリッジ３４を挿脱可能とする反応溶液カートリッジ挿入部３６と、この反応溶液カートリッジ挿入部３６に挿入された反応溶液カートリッジ３４から反応溶液を受け貯留する反応溶液貯留槽１２とを備えている。
【００４４】
さらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応溶液貯留槽１２から反応溶液が導入され、内部で酵素サイクリング反応を起こさせる反応槽１６と、反応槽１６に反応溶液貯留槽１２からの反応溶液の導入を制御するための導入用バルブ１４、そして、サイクリング反応収束後の反応済み溶液を貯留する反応済み溶液貯留槽２２と、反応済み溶液貯留槽２２への溶液の導出を制御する導出用バルブ１８、導出用ポンプ２０を備えている。
【００４５】
また、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応済み溶液を貯留する反応済み溶液貯留槽２２から反応済み溶液を受け、それを回収する際に用いる反応済み溶液カートリッジ４２が挿脱可能な反応済み溶液カートリッジ挿入部４４を備えている。次に、測定対象ガスを外部から反応槽１６内に注入させるガス注入流路３８と、反応後の測定対象ガスを反応槽１６から排出するガス排出流路４０が備えられている。
【００４６】
さらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応槽１６内にて起こる酵素サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素の反応槽１６内における吸光度を計測する吸光度測定ユニット２４を備えており、この吸光度測定ユニット２４は、光源２６と、検出器３０を備えている。
【００４７】
本実施形態においては、酵素サイクリング反応を起こさせる反応溶液は、ホルムアルデヒド脱水素酵素、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼから構成されている。揮発性有機化合物の一例であるホルムアルデヒドの成分量を検出する際には、まず、導入用バルブ１４を開放し、反応溶液カートリッジ３４から受けた反応溶液を反応溶液貯留槽１２から反応槽１６へと導入させる。
【００４８】
続いて、検出開始とともに、ホルムアルデヒドを含む測定対象ガスを反応槽１６に通じるガス注入流路３８から取り込み、反応溶液に接触させ、ホルムアルデヒドを溶解させる。そうすると、図８に示すように、溶解したホルムアルデヒドが、ホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され蟻酸となり、それと同時に、ＮＡＤ＋が、ＮＡＤＨへと変化していく。
【００４９】
この時、ＮＡＤＨは、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼの存在により酸化され、再び、ＮＡＤ＋となり、そこから、ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され、再び、ＮＡＤＨが生成されていく。つまり、反応槽１６内において、酵素サイクリング反応が生じるわけである。また、ＮＡＤＨからＮＡＤ＋と酸化する間に、ＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）が還元されることにより、ＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）が生成される。
【００５０】
このＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）の生成量は、ホルムアルデヒドと等量となり、４６０ｎｍに吸収波長を持つＷＳＴ−８ホルマザンの吸光度をリアルタイムに計測することで、ホルムアルデヒドの成分量を求めることができるわけである。なお、ホルムアルデヒド脱水素酵素及びジアホラーゼは、反応溶液に含ませる以外に、例えば、反応槽１６内部に設けた酵素用の固定膜に固定させても良い。
【００５１】
上記のように、反応槽１６内に導入される反応溶液において、酵素サイクリング反応を起こすことでホルマザン色素を生成し、そのホルマザン色素の吸光度を吸光度測定ユニット２４がリアルタイムに計測し、その計測結果に基づいて測定対象ガス中の揮発性有機化合物の成分量を検出していく構成となっている。
【００５２】
本実施形態においては、吸光度測定ユニット２４は、図３に一例として示すように、光源２６と、反応槽１６を間に挟んで対向する側に配置される検出器３０から構成されており、光源２６から照射される所定波長の光を反応槽１６へ通過させ、この通過させた光の強度を検出器３０が測定し、測定結果に基づいて測定対象ガス中のホルムアルデヒド成分量を検出していく仕組みとなっている。
【００５３】
吸光度の変化は、ホルムアルデヒドの濃度と相関しており、吸光度の変化をモニタリングすることで、ホルムアルデヒドを含むガスのリアルタイム検出が可能となってくるわけである。また、続いて検出していく場合には、導出用バルブ１８を開放し、導出用ポンプ２０によって反応槽１６の反応溶液を反応済み溶液貯留槽２２へと導出し、この反応済み溶液貯留槽２２に貯留させるようになっている。
【００５４】
そして、同時に、新たな反応溶液を反応槽１６に導入させ、連続して検出を行っていくことになる。なお、反応済み溶液を外部へと排出させる際には、反応済み溶液カートリッジ４２を反応済み溶液カートリッジ挿入部４４に挿入し、反応済み溶液貯留槽２２から反応済み溶液を反応済み溶液カートリッジ４２へと移し替えるようにする。また、本実施形態では、揮発性有機化合物の一例としてホルムアルデヒドを用いているが、本発明は、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアや、その他の揮発性有機化合物であっても対応できるものである。
【００５５】
次に、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図４は、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサの第４の実施形態の一例を示した一部切欠き平面図である。また、図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図、図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図、図７は反応溶液セルの一例を示した図である。符号については、４６がハウジング、４８が開口部、５２が反応溶液セル収容部、５４が表示部、５６がカバー部材、５８が蓋部材、６０が反応溶液セル、６２がガス取込口、６４がバブラ、６６がエアポンプを示す以外は、図１と同様である。
【００５６】
まず、図４に示すように、本実施形態における揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、まず、ハウジング４６と、ハウジング４６に設けられた開口部４８から突出した状態で筒状の透明な反応溶液セル６０（図７参照）をハウジング４６内に収容可能とする反応溶液セル収容部５２を備えている。
【００５７】
さらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、反応溶液セル収容部５２に収容された反応溶液セル６０内にて起こる酵素サイクリング反応の反応生成物であるホルマザン色素の反応溶液セル内における吸光度を計測する吸光度測定ユニット２４を備えており、この吸光度測定ユニット２４は、光源２６と、検出器３０を備えている。
【００５８】
なお、本実施形態においては、酵素サイクリング反応を起こさせる反応溶液は、ホルムアルデヒド脱水素酵素、ＮＡＤ＋、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼから構成され、揮発性有機化合物の一例であるホルムアルデヒドの反応溶液セル５０内における成分量を検出していく。
【００５９】
またさらに、揮発性有機化合物成分量検出センサ１０は、吸光度測定ユニット２４により計測された吸光度から反応溶液内のホルムアルデヒド成分量を算出し、その結果を表示する表示部５４と、円筒状に形成され、反応溶液セル収容部５２に収容される位置と、開口部４８から突出した反応溶液セルを覆う位置との間を変位可能とするカバー部材５６と、このカバー部材５６の上面を開閉自在に構成される蓋部材５８を備えている。
【００６０】
続いて、揮発性有機化合物の一例であるホルムアルデヒドの成分量を検出する際には、まず、ホルムアルデヒドを含む測定対象ガスを導入させた反応溶液セル６０を反応溶液セル収容部５２に収容させるとともに、カバー部材５６と、蓋部材５８によって、反応溶液セル６０をハウジング４６内において暗室下におく。
【００６１】
なお、測定対象ガスの反応溶液セル６０への導入は、図７に示すように、予め反応溶液が導入された反応溶液セル６０に接続されているエアポンプ６６の吸引により、ガス取込口６２から測定対象ガスが反応溶液セル６０内に取り込まれ、この取り込まれた測定対象ガスが、反応溶液セル６０内に配置されるバブラ６４により、反応溶液内でバブリングさせることにより行うが、この導入方法は、本発明を限定するものではない。
【００６２】
測定対象ガスに含まれているホルムアルデヒドが、反応溶液に接触すると、ホルムアルデヒドが反応溶液に溶解する。そうすると、図８に示すように、溶解したホルムアルデヒドが、ホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され蟻酸となり、それと同時に、ＮＡＤ＋が、ＮＡＤＨへと変化していく。
【００６３】
この時、ＮＡＤＨは、テトラゾリウム塩及びジアホラーゼの存在により酸化され、再び、ＮＡＤ＋となり、そこから、ホルムアルデヒド及びホルムアルデヒド脱水素酵素により脱水素され、再び、ＮＡＤＨが生成されていく。つまり、反応溶液セル５０内において、酵素サイクリング反応が生じるわけである。また、ＮＡＤＨからＮＡＤ＋と酸化する間に、ＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）が還元されることにより、ＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）が生成される。
【００６４】
このＷＳＴ−８ホルマザン（ホルマザン色素）の生成量は、ホルムアルデヒドと等量となり、４６０ｎｍに吸収波長を持つＷＳＴ−８ホルマザンの吸光度をリアルタイムに計測することで、ホルムアルデヒドの成分量を求めることができるわけである。
【００６５】
上記のように、反応溶液セル内に導入される反応溶液において、酵素サイクリング反応を起こすことでホルマザン色素を生成し、そのホルマザン色素の吸光度を吸光度測定ユニット２４がリアルタイムに計測し、その計測結果に基づいて測定対象ガス中の揮発性有機化合物の成分量を検出し、表示部５４にその数値等を表示していく構成となっている。
【００６６】
本実施形態においては、吸光度測定ユニット２４は、図４〜６に一例として示すように、光源２６と、反応溶液セルを間に挟んで対向する側に配置される検出器３０から構成されており、光源２６から照射される所定波長の光を反応溶液セルへ通過させ、この通過させた光の強度を検出器３０が測定し、測定結果に基づいて測定対象ガス中のホルムアルデヒド成分量を検出していく仕組みとなっている。
【００６７】
吸光度の変化は、ホルムアルデヒドの濃度と相関しており、吸光度の変化をモニタリングすることで、ホルムアルデヒドを含むガスのリアルタイム検出が可能となってくるわけである。また、本実施形態では、揮発性有機化合物の一例としてホルムアルデヒドを用いているが、本発明は、アルコール、アセトアルデヒド、アンモニアや、その他の揮発性有機化合物であっても対応できるものである。
【００６８】
（実験１）
続いて、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサにおいて、ＮＡＤＨ変化率に対するジアホラーゼの影響についての実験を行った。その結果を図９にグラフとして示す。本実験は、リン酸緩衝剤（ｐＨ８．０、１００ｍＭ）に０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．０３ｍＭのＮＡＤＨ、１ｍＭのＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）、０〜１Ｕ／ｍｌのジアホラーゼをそれぞれ加え調整した反応溶液を用いた。
【００６９】
反応溶液は、試薬調整の後、１０分間静置し、その後、４６０ｎｍの光を用いての吸光度測定により、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の生成量を調べた。この結果、ジアホラーゼは、０．２Ｕ／ｍｌ以上としても、吸光度が変化していかないことが分かった。
【００７０】
（実験２）
次に、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサにおいて、ホルムアルデヒドの変化率に対するホルムアルデヒド脱水素酵素濃度の影響についての実験を行った。その結果を図１０にグラフとして示す。本実験は、リン酸緩衝剤（ｐＨ８．０、１００ｍＭ）に０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．３ｍＭのＮＡＤ＋、０．０３ｍＭのホルムアルデヒド、１ｍＭのＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）、１Ｕ／ｍｌのジアホラーゼ、０〜１Ｕ／ｍｌのホルムアルデヒド脱水素酵素をそれぞれ加え調整した反応溶液を用いた。
【００７１】
反応溶液は、試薬調整の後、１０分間静置し、その後、４６０ｎｍの光を用いての吸光度測定により、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の生成量を調べた。この結果、ホルムアルデヒド脱水素酵素は、０．２Ｕ／ｍｌ以上としても、吸光度が変化していかないことが分かった。
【００７２】
（実験３）
続いて、本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサにおいて、ホルムアルデヒドの変化率に対するＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）濃度の影響についての実験を行った。その結果を図１１にグラフとして示す。本実験は、リン酸緩衝剤（ｐＨ８．０、１００ｍＭ）に０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．３ｍＭのＮＡＤ＋、０．０３ｍＭのホルムアルデヒド、１Ｕ／ｍｌのジアホラーゼ、１Ｕ／ｍｌのホルムアルデヒド脱水素酵素、０〜１ｍＭのＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）をそれぞれ加え調整した反応溶液を用いた。
【００７３】
反応溶液は、試薬調整の後、１０分間静置し、その後、４６０ｎｍの光を用いての吸光度測定により、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の生成量を調べた。この結果、ＷＳＴ−８ホルマザン色素は、０．２ｍＭ以上としても、吸光度が変化していかないことが分かった。
【００７４】
（実験４）
ここで、ホルムアルデヒド溶液の濃度変化に対するＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光スペクトル変化について図１２に示す。反応溶液は、０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．３ｍＭのＮＡＤ＋と、１Ｕ／ｍｌのホルムアルデヒド脱水素酵素、１Ｕ／ｍｌのジアホラーゼ、１ｍＭのＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）をリン酸緩衝剤（ｐＨ８．０、１００ｍＭ）に溶解させたものを用い、そして、ホルムアルデヒド濃度が、１０、２０、５０、１００、２００、５００ｐｐｂとなるよう、ホルムアルデヒドを反応溶液に加えたものをそれぞれ用意した。
【００７５】
そして、調整の後、１０分間静置し、その後、吸光度測定に用いる光の波長を変化させていった際の、各反応溶液におけるＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度変化を図１２に見ていくと、各反応溶液（各ホルムアルデヒド濃度）何れにおいても、吸光度変化が見て取れる。また、例えば、ホルムアルデヒド濃度が低めの、１０ｐｐｂや、２０ｐｐｂの場合でも、ホルムアルデヒドの検出が可能であることも分かった。
【００７６】
そして、上記の各反応溶液において、４６０ｎｍの光を用いての吸光度測定により、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度を調べた結果をグラフとして図１２に示す。この結果を見るに、ホルムアルデヒド濃度が上昇していけば、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度も増加していくことが明らかとなった。また、図１３に示した結果は、図１２に示した結果と高い相関関係にあることも分かる。
【００７７】
（実験５）
続いて、ホルムアルデヒドガスの濃度変化に対するＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光スペクトル変化について図１４に示す。反応溶液は、０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．３ｍＭのＮＡＤ＋と、１Ｕ／ｍｌのホルムアルデヒド脱水素酵素、１Ｕ／ｍｌのジアホラーゼ、１ｍＭのＷＳＴ−８（水溶性テトラゾリウム）をリン酸緩衝剤（ｐＨ８．０、１００ｍＭ）に溶解させたものを用いた。
【００７８】
そして、ホルムアルデヒド濃度が、１０、２０、５０、１００、２００、５００ｐｐｂとなるよう、ホルムアルデヒドガスを反応溶液内において３０分間バブリングさせたものをそれぞれ用意した。その後、吸光度測定に用いる光の波長を変化させていった際の、各反応溶液におけるＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度変化を図１４に見ていくと、各反応溶液（各ホルムアルデヒド濃度）何れにおいても、吸光度変化が見て取れる。また、例えば、ホルムアルデヒド濃度が低めの、１０ｐｐｂや、２０ｐｐｂの場合でも、ホルムアルデヒドの検出が可能であることも分かった。
【００７９】
そして、上記の各反応溶液において、４６０ｎｍの光を用いての吸光度測定により、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度を調べた結果をグラフとして図１５に示す。この結果を見るに、ホルムアルデヒド濃度が上昇していけば、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度も増加していくことが明らかとなった。また、図１５に示した結果は、図１４に示した結果と高い相関関係にあることも分かる。
【００８０】
（実験６）
そして、ホルムアルデヒドガス濃度に対するＷＳＴ−８ホルマザン色素の吸光度の時間変化について図１６に示す。実験方法は、上記実験５と同様で、時間（バブリング時間）を０分から５分毎に１００分までの吸光度を測定していった。結果は、ホルムアルデヒドガスのバブリング時間と吸光度の間には、高い相関関係があることが分かった。また、ホルムアルデヒドガスの濃度に依存して傾きが変化しており、ＷＳＴ−８ホルマザン色素の生成速度がホルムアルデヒドの濃度に依存していることを明らかにしている。
【００８１】
（実験７）
続いて、酵素サイクリング反応溶液の緩衝液の種類及びそのｐＨに対するホルマザン色素の吸光度の変化について検証した。その結果を図１７に示す。リン酸緩衝液（Phosphate buffer）は、ｐＨが高くなるにつれ、吸光度が上昇し、ｐＨ８．０において、最も高い吸光度を示すことが分かった。そして、ホウ酸緩衝液（Borate buffer）は、ｐＨの上昇とともに吸光度が減少していき、リン酸緩衝液同様、ホウ酸緩衝液においても、ｐＨ８．０が最も高い吸光度を示すことが明らかとなった。
【００８２】
また、トリス塩酸緩衝液（Tris-HCI buffer）は、ｐＨに関係なく、極めて低い吸光度となった。さらに、炭酸緩衝液（Carbonate buffer）は、比較的吸光度が高く、ｐＨによる吸光度の違いは示されなかった。これらの結果より、酵素サイクリング反応が、緩衝液の種類とｐＨの影響を強く受けることが明確なものとなった。
【００８３】
（実験８）
次に、ホウ酸緩衝液とトリス塩酸緩衝液の酵素サイクリング反応時間の挙動について明らかにした。結果を図１８に示す。ホウ酸緩衝液（Borate buffer）は、ｐＨ８．０では、約３分、ｐＨ８．５では、約１０分、ｐＨ９．０では約３０分で吸光度が最大になることが分かった。その結果、先の図１７における吸光度の違いは、ｐＨの違いにより酵素反応時間が異なることが原因であることが判明した。
【００８４】
一方、トリス塩酸緩衝液（Tris-HCI buffer）においては、吸光度の緩やかな上昇が観察された。これは、トリス緩衝液中では酵素反応の速度が極めて遅いことを示している。なお、グラフには示していないが、リン酸緩衝液および炭酸緩衝液は、約１分以内で吸光度が最大に達した。これらの結果から、本発明においては、ｐＨ８．０のリン酸緩衝液を反応溶液として用いることが、好ましいということになる。
【００８５】
ところで、酵素サイクリング法によるホルムアルデヒドガスの検出は、大気中のホルムアルデヒドガスを効率よく反応溶液に溶解させる必要がある。従って、ホルムアルデヒドガスは、バブリングにより反応溶液へと溶解させるようにすることが好ましい。また、反応溶液への溶解度を向上させるためには、反応溶液の溶液量とガスの流速を最適化することが必要である。
【００８６】
（実験９）
そこで、酵素サイクリング反応溶液の溶液量と、ホルマザン色素の吸光度の関係を明らかにする実験を行った。その結果を図１９に示す。なお、検出対象ガスの流速は、５００ｍｌ／ｍｉｎとし、反応時間は１０分とした。この結果、反応溶液の溶液量が減少することによって、吸光度が加速度的に増加することが判明した。これは、溶液量の減少とともに時間当たりのホルムアルデヒドガスの溶解量が増えたことが原因であると考えられる。
【００８７】
（実験１０）
続いて、検出対象ガスの流速と、ホルマザン色素の吸光度の関係を明らかにする実験を行った。その結果を図２０に示す。なお、反応溶液の溶液量は０．５ｍｌとし、反応時間は５分とした。グラフに示すように、両者の間には、直線関係が成り立っている。これは、ガス流量が早くなるほど溶解量が増加することを意味している。これらの結果から、ガス測定に用いる酵素サイクリングシステムの測定条件は、溶液量０．５ｍｌ、ガス流速５００ｍｌ／ｍｉｎとした。
【００８８】
（実験１１）
次に、図２１に一例として示すように、ホルムアルデヒドのパーミエーションチューブ７０とガス発生装置７２を用いて、ホルムアルデヒドガスを反応溶液に導入することにより、ホルムアルデヒドガスのリアルタイム検出測定を行った。本実験は、リン酸緩衝液（ｐＨ８．０のものを１００ｍＭ）に０．１ｍＭのＥＤＴＡ、０．０３ｍＭのＮＡＤ＋、１ｍＭのＷＳＴ−８、そして、１Ｕ／ｍＬのホルムアルデヒド脱水素酵素、１Ｕ／ｍＬのジアホラーゼをそれぞれ加え調整した反応溶液を用いた。
【００８９】
そして、反応溶液量を１００〜５００μｌに変化させ、８０ｐｐｂのホルムアルデヒドガスを０．５Ｌ／ｍｉｎの流速で吹き付け、吸光度の変化を観察した。なお、マイクロセルに入れた反応溶液とガス排出口７４との距離は３ｍｍとしている。測定時間は全行程１６００秒で、０〜２００秒は空気、２００〜５００秒はホルムアルデヒドガス、５００〜９００秒は空気、９００〜１２００秒はホルムアルデヒドガス、１２００〜１６００秒は空気を導入した。なお、吸光度は４６０．１９３ｎｍと、６５０．３０６ｎｍにおける差によって算出した。
【００９０】
各反応溶液における吸光度時間変化の測定結果を図２２に示す。いずれもホルムアルデヒドガスを導入してから４０〜５０秒後に吸光度変化が起こり、空気に切り替えてから４０〜６０秒後に吸光度変化の減少が見られた。この結果は、反応溶液がホルムアルデヒドガスと反応していることを意味し、リアルタイムに検出測定ができることを示している。
【００９１】
また、ホルムアルデヒドガスによる吸光度変化の大きさは、反応溶液の溶液量の違いで差はあまり見られなかった。一方、空気を導入した際、反応溶液の溶液量が多いほど吸光度変化（傾き）は小さくなり、また、空気への切り替え直後における吸光度の減少量が大きくなった。これらの現象は、反応溶液の蒸発やホルマザンの拡散速度の違いなどの原因によると考えられる。なお、検出測定は、反応溶液が蒸発して光路に影響を及ぼすか、吸光度が１を超えるまでは可能であることが分かった。また、反応溶液の蒸発が光路に影響する時間は１００μｌで２５分程度であったことも分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る揮発性有機化合物成分量検出センサによれば、シンプルな構成且つ小型な装置で精度の高い揮発性有機化合物成分量の検出をリアルタイムに行うことができるため、多様な場面及び環境で行う必要がある揮発性有機化合物成分量の検出に有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  揮発性有機化合物成分量検出センサ
１２  反応溶液貯留槽
１４  導入用バルブ
１６  反応槽
１８  導出用バルブ
２０  導出用ポンプ
２２  反応済み溶液貯留槽
２４  吸光度測定ユニット
２６  光源
２８  分光器
３０  検出器
３２  ガス取り込み部
３４  反応溶液カートリッジ
３６  反応溶液カートリッジ挿入部
３８  ガス注入流路
４０  ガス排出流路
４２  反応済み溶液カートリッジ
４４  反応済み溶液カートリッジ挿入部
４６  ハウジング
４８  開口部
５２  反応溶液セル収容部
５４  表示部
５６  カバー部材
５８  蓋部材
６０  反応溶液セル
６２  ガス取込口
６４  バブラ
６６  エアポンプ
７０  パーミエーションチューブ
７２  ガス発生装置
７４  ガス排出口
【図１】
2015083001.tif 000003
【図２】
2015083001.tif 000004
【図３】
2015083001.tif 000005
【図４】
2015083001.tif 000006
【図５】
2015083001.tif 000007
【図６】
2015083001.tif 000008
【図７】
2015083001.tif 000009
【図８】
2015083001.tif 000010
【図９】
2015083001.tif 000011
【図１０】
2015083001.tif 000012
【図１１】
2015083001.tif 000013
【図１３】
2015083001.tif 000014
【図１５】
2015083001.tif 000015
【図１６】
2015083001.tif 000016
【図１７】
2015083001.tif 000017
【図１８】
2015083001.tif 000018
【図１９】
2015083001.tif 000019
【図２０】
2015083001.tif 000020
【図２１】
2015083001.tif 000021
【図２２】
2015083001.tif 000022
【図１２】
2015083001.tif 000023
【図１４】
2015083001.tif 000024