(57)【要約】【課題】小型で安価でありながら極低濃度のガスをリアルタイムに測定するためのガス捕集装置を提供する。【解決手段】ハニカム構造のマイクロチャネルを形成し、その上に疎水性のガス透過性膜を固着する。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を、マイクロチャネルを作成する基材に用いれば、その重合固化の過程でガス透過性膜を固着する。単純なマイクロチャネルではなくハニカム型にすることによって極薄の液層を広い面積にわたって形成することができる。そのためにガスの吸収効率が上がり、短い吸収時間でも吸収液層にガス成分を捕集濃縮することができるようになる。【選択図】図１
2007139733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液との接触面積がガス捕集面の全面積に対して３０％以上となることを特徴とするマイクロチャネル２と、そのマイクロチャネル２が表面に設けられたブロック３、及びマイクロチャネル２上に設けられた厚さ３０μｍ以下のガス透過膜１とからなるマイクロガス捕集器。
【請求項２】
マイクロチャネル２が、ハニカム状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロガス捕集器。
【請求項３】
マイクロチャネル２の流路の深さが、１０〜２００μｍ、巾が４０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１〜２記載のマイクロガス捕集器。
【請求項４】
ブロック３が、ポリジメチルシロキサン、ポリシリコーン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などの樹脂製ブロック、あるいは石英、ガラス、シリコン、アルミナなどの無機系の基板であることを特徴とする請求項１〜３記載のマイクロガス捕集器。
【請求項５】
透過膜が、多孔性のテフロン膜であることを特徴とする請求項１〜４記載のマイクロガス捕集器。
【請求項６】
透過膜が、ブロックに固着された１枚の膜であることを特徴とする請求項１〜５記載のマイクロガス捕集器。
【請求項７】
透過膜が、ブロックに熱接着法により固着されていることを特徴とする請求項１〜６記載のマイクロガス捕集器。
【請求項８】
透過膜作成用基板が、透過膜とブロックとを接着した後、基板から透過膜を剥離するために、表面を予めフッ素化シランで表面処理してなるものであることを特徴とする請求項１〜７記載のマイクロガス捕集器。
【請求項９】
請求項１記載のマイクロチャネルに吸収液あるいは吸収反応溶液を流し、大気試料の目的成分を透過膜を介して取り込むことを特徴とするガス分析方法
【請求項１０】
請求項９記載の大気試料が硫化水素であり、吸収反応溶液がアルカリ性のフルオレッセイン酢酸水銀であることを特徴とするガス分析方法。
【請求項１１】
請求項９記載の大気試料が二酸化硫黄であり、吸収反応溶液が微硫酸酸性の過酸化水素溶液であることを特徴とするガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は空気中に存在する極微量の成分を捕集し、連続的あるいは間欠的に測定に関わるものであり、環境科学、医療診断などの分野において簡便で高感度な測定を提供するものである。
【従来技術】
【０００２】従来の湿式ガス分析では、インピンジャー内に設置した吸収溶液に試料ガスを通気して取り込む方法が使われており、ＪＩＳでもこの方法が定められている。排ガスのように目的成分が高濃度に含まれる場合はこの方法で構わないが、大気中の成分を調べる場合は長時間の捕集が必要となる。しかし、理想的には短時間の捕集あるいは連続的な分析をすることが望まれる。そこで、ガスケットを切り抜いて吸収液の流路を形成しその上にガス透過性の素材で覆ったいわゆるガスケットタイプの平面型ガス捕集装置もよく使われている。例えば非特許文献１のような例がある。また、特許文献１のように、チャネルをシリコーン膜で覆ったガスの捕集器も報告した。
【特許文献１】特願２００３−０４５７４２  マイクロガス捕集器
【非特許文献１】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７４、５８９０（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】大気などに含まれる微量ガス成分を湿式で分析する場合、インピンジャーに試料ガスを通気し、吸収液に捕集し、その後反応生成物を測定する。この場合、測定に十分な濃度を吸収液中に得るには長時間の捕集を要していた。また測定にも大型の装置を要していたので現場で分析することも困難であった。【０００４】これらの問題を解決するために、ガスケット型のガス捕集装置がある。ここでさらに感度を上げようとすると、ガスケットの厚みを小さくする必要があった。分析種の吸収後の濃度が液層の厚みに反比例するからである。しかし、任意の厚みのガスケットを取り揃えることは現実的でなく、また薄くするにも入手できるガスケットの素材に限りがあった。【０００５】液層を薄くしたときのもうひとつの問題は、この厚みを一定に背御することが難しいということである。基材やガス透過性の素材が少しでも曲がると液層厚みが変化し、場合によっては基材と透過性素材が密着してしまい、吸収液が流れなくなってしまうこともある。【０００６】そのような問題を解決するため、幅の狭い溝、すなわちマイクロチャネル中にガスを取り込む装置を考案（特願２００３−０４５７４２）したが、有効な吸収面積を得るには、チャネルを長くする必要があった。そのため、流れ抵抗が大きく吸収液を流すのが困難であり、また必要とされる吸収液流量も２マイクロリッター毎分程度と極めて小さく、既存のものでは流量の制御が極めて困難であった。また、吸収面積に関しても、気液との接触面積がガス捕集面の全面積に対して５％程度と不足していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製板の表面にハニカム構造のマイクロチャネルを形成し、吸収液を蓄える場とした。そのマイクロチャネル上には疎水性メンブランを固着する。マイクロチャネルに吸収液あるいは吸収反応溶液を流し、疎水性メンブランの外側に大気試料を導入し、目的性分を疎水性膜を介して取り込む。
【発明の効果】
【０００８】ハニカム構造のマイクロチャネルによって、極薄の液層を一定の厚みで得ることができる。しかもガスの吸収面積を広くすることが可能である。また、吸収反応液はハニカムの溝に従って液の分岐と集合を繰り返しながら、吸収面に一様に広がっていく。チャネルのどこかに欠陥があってもその周りのチャネルに吸収反応液が回り込んで流れるので全体の特性に与える影響も少ない。【０００９】高い効率でガスを捕集するのでリアルタイムもしくは短時間の捕集で極低濃度のガスを測定することができる。また、吸収反応溶液の流量が１０から１００マイクロリッター毎分とハンドリングしやすく簡便に吸収反応溶液を供給できる。【００１０】マイクロチャネルにはＰＤＭＳ製の基材を用いるので、ＰＤＭＳの重合固化の過程でガス透過性膜を固着することができる。その為、接着剤を用いずに固定することが出来る。接着剤を用いて固定した例も報告されているが、この場合接着剤がチャネルに流れ込み微小構造のマイクロチャネルに大きな影響を与えてしまう。
【実施例】
【００１１】ハニカム構造のマイクロチャネルガス捕集器に硫化水素や二酸化硫黄を取り込み、その後マイクロ検出器で両ガスの検出を行った。硫化水素の場合はフルオレッセイン酢酸水銀溶液を用い、下流でフルオレッセイン酢酸水銀の蛍光を測定した。一方、二酸化硫黄は導電率検出から算出した。応答の例を図２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ハニカム構造のマイクロチャネルにガス透過性のメンブランを取り付けた様子を模式的に表したものである。
【図２】図１にガス捕集器を使って硫化水素と二酸化硫黄を同時に測定した例である。硫化水素によってフルオレッセイン酢酸水銀の蛍光シグナルが減少し、また二酸化硫黄によって導電率シグナルが上昇するのが見られる。ｐｐｂのオーダーでも十分な応答が得られている。
【符号の説明】
１  ガス透過膜
２  マイクロチャネル
３  マイクロチャネルブロック
４  吸収液入口
５  吸収液出口
【図１】
2007139733.tif 000003
【図２】
2007139733.tif 000004