(57)【要約】【課題】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。【解決手段】底面が開放された上部気密室４０７を備える測定部と、上面が開放されたフィルターユニット２００を前記測定部に対して相対的に移動させる回転板６０１〜６０３とを備えた測定装置。回転板６０１〜６０３は、フィルターユニット２００の上面が露出される原点位置から、上部気密室４０７とフィルターユニット２００とが一体となって気密室を形成する測定位置へ、フィルターユニット２００を移動させ、前記測定部は、前記測定位置において形成された前記気密室内での呈色反応を光学的に測定する。回転板６０１〜６０３は、回転板支持面上に配置され、当該回転板支持面に形成された凸部３１４と、回転板６０３の底面に形成された凸部６１０とが重なることで、フィルターユニット２００が垂直方向に移動する。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が開放された上部気密室を備える測定部と、
上面が開放された液体保持部を、前記測定部に対して相対的に移動させる液体保持部搬送手段と
を備え、
前記液体保持部搬送手段は、前記液体保持部の液体保持面が外部に露出される原点位置から、前記上部気密室と前記液体保持部とが一体となって気密室を形成する測定位置へ、前記液体保持部を移動させ、
前記測定部は、前記測定位置において形成された前記気密室内での呈色反応を光学的に測定する
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記液体保持部搬送手段は、前記液体保持部を前記原点位置から前記測定位置へ移動させる際、まず、前記液体保持部を前記上部気密室の真下に水平移動させ、次に、前記液体保持部を真上方向に垂直移動させることによって、気密室を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記液体保持部搬送手段は、軸を中心に回転する回転板によって構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記回転板は、回転板支持面上に配置され、
当該回転板支持面に形成された凸部と、前記回転板の底面に形成された凸部とが重なることで、前記液体保持部が垂直方向に移動し、前記気密室が形成されることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記回転板は、上回転板、中回転板及び下回転板によって構成されており、
前記上回転板、中回転板及び下回転板は、前記原点位置から、前記液体保持部が前記上部気密室の真下に位置する待機位置までは一体となって回転し、
当該待機位置から前記測定位置までの間、前記中回転板及び前記下回転板が前記上回転板に対して回転し、同時に、前記下回転板が前記中回転板に対して上方に移動することによって、前記液体保持部が垂直方向に移動し、前記気密室が形成される
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記液体保持部は、着脱可能である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記液体保持部は、液体を含浸させるフィルターを備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項８】
前記上部気密室は、被検ガスの導入口を有し、
前記測定部は、前記導入口から導入された被検ガスと前記液体保持部に保持された液体とによる呈色反応を光学的に測定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項９】
前記被検ガスは、ホルムアルデヒドを含むガスである
ことを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記液体保持部は、４−アミノ−３−ヒドラジノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール（ＡＨＭＴ）のアルカリ水溶液からなる発色試液を保持し、
前記測定部は、前記被検ガス中のホルムアルデヒドと前記液体保持部に保持された前記発色試液とによる呈色反応の発色度を光学的に測定する
ことを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雰囲気中のガスの濃度等を呈色反応を利用して測定する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雰囲気中のガス濃度を呈色反応を利用して測定する測定装置としては、例えば、特開２００１−１３０７５号公報（以下、特許文献１という）に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の携帯用ガス測定装置では、被検ガスと反応して呈色反応を生じる検出ユニットを、ケースからその一部が露出した測定ヘッドに装着することで、被検ガスの濃度測定を行っている。
【０００４】
一方、本出願人の一方が出願した特願２００２−１２２６１２号（以下、出願人先願という）の明細書には、４−アミノ−３−ヒドラジノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール（ＡＨＭＴ）のアルカリ水溶液からなる発色試液で湿潤させたフィルターと被検ガスとを接触させ、被検ガス中のホルムアルデヒドによって発色したフィルターの発色度に基づいて被検ガス中のホルムアルデヒド濃度を決定する測定方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３０７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した出願人先願の方法では、フィルターは発色試液で湿潤された状態で被検ガスと接触される必要があるが、このように発色試液で湿潤されたフィルターの呈色反応の測定には、特許文献１に記載のガス測定装置は適していない。
【０００７】
すなわち、特許文献１記載のガス測定装置では、上方が開放された測定ヘッドに対して、検出ユニットを下向きに装着して測定を行うため、フィルターに染み込ませる試液の量が多かったり、測定時間が長かったりすると、試液が装置内にたれて、測定ヘッドに収容された受光素子等の故障の原因になるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、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にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測定装置は、底面が開放された上部気密室を備える測定部と、上面が開放された液体保持部を前記測定部に対して相対的に移動させる液体保持部搬送手段とを備える。そして、前記液体保持部搬送手段は、前記液体保持部の液体保持面が外部に露出される原点位置から、前記上部気密室と前記液体保持部とが一体となって気密室を形成する測定位置へ、前記液体保持部を移動させ、前記測定部は、前記測定位置において形成された前記気密室内での呈色反応を光学的に測定する。
【００１０】
例えば、前記液体保持部搬送手段は、前記液体保持部を前記原点位置から前記測定位置へ移動させる際、まず、前記液体保持部を前記上部気密室の真下に水平移動させ、次に、前記液体保持部を真上方向に垂直移動させることによって、気密室を形成する。
【００１１】
以上の場合において、前記液体保持部搬送手段は、例えば、軸を中心に回転する回転板によって構成される。
【００１２】
この場合、前記回転板は、回転板支持面上に配置され、当該回転板支持面に形成された凸部と、前記回転板の底面に形成された凸部とが重なることで、前記液体保持部が垂直方向に移動し、前記気密室が形成されるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記回転板は、上回転板、中回転板及び下回転板によって構成されており、前記上回転板、中回転板及び下回転板は、前記原点位置から、前記液体保持部が前記上部気密室の真下に位置する待機位置までは一体となって回転し、当該待機位置から前記測定位置までの間、前記中回転板及び前記下回転板が前記上回転板に対して回転し、同時に、前記下回転板が前記中回転板に対して上方に移動することによって、前記液体保持部が垂直方向に移動し、前記気密室が形成されるようにしてもよい。
【００１４】
また、以上の場合において、前記液体保持部は、着脱可能にしてもよい。また、前記液体保持部は、液体を含浸させるフィルターを備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記上部気密室は、被検ガスの導入口を有し、前記測定部は、前記導入口から導入された被検ガスと前記液体保持部に保持された液体とによる呈色反応を光学的に測定するようにしてもよい。前記被検ガスは、例えば、ホルムアルデヒドを含むガスである。そして、この場合、前記液体保持部は、４−アミノ−３−ヒドラジノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール（ＡＨＭＴ）のアルカリ水溶液からなる発色試液を保持し、前記測定部は、前記被検ガス中のホルムアルデヒドと前記液体保持部に保持された前記発色試液とによる呈色反応の発色度を光学的に測定するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
以下では、本発明による測定装置を、ガス中のホルムアルデヒド濃度の測定に適用した場合について説明する。
【００１８】
まず、本測定装置が実施するホルムアルデヒド濃度の測定方法について説明する。
【００１９】
≪発色反応≫
本測定方法は、４−アミノ−３−ヒドラジノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール（ＡＨＭＴ）水溶液とホルムアルデヒドとのアルカリ条件下における下記発色反応に基づいて、ホルムアルデヒド濃度の測定を行う。
【００２０】
【化１】
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【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ＫＩＯ４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−Ｖ１／Ｖ０）×１００
【００３５】
ここで、Ｖ０は被検ガス導入前の出力電圧、Ｖ１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
【図１】
2004279119.tif 000004
【図２】
2004279119.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004279119.tif 000008
【図６】
2004279119.tif 000009
【図７】
2004279119.tif 000010
【図８】
2004279119.tif 000011
【図９】
2004279119.tif 000012
【図１０】
2004279119.tif 000013
【図１１】
2004279119.tif 000014
【図１２】
2004279119.tif 000015