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JP2011013079A - Gas detection element and gas detector - Google Patents

Gas detection element and gas detector Download PDF

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JP2011013079A
JP2011013079A JP2009157016A JP2009157016A JP2011013079A JP 2011013079 A JP2011013079 A JP 2011013079A JP 2009157016 A JP2009157016 A JP 2009157016A JP 2009157016 A JP2009157016 A JP 2009157016A JP 2011013079 A JP2011013079 A JP 2011013079A
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JP
Japan
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opening
gas
holding member
light
base material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009157016A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gochin Shu
豪慎 周
Takashi Watanabe
崇 渡邉
Tomoaki Ko
倫明 康
Kazuhisa Shigemori
和久 重森
Kyohei Murayama
恭平 村山
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent gas from being unintendedly supplied to the surface of a color development layer, in a detection element equipped with a base material, constituting a light waveguide and the color development layer developing a color by reaction with a target substance.SOLUTION: The gas detecting element (30) is equipped with a first holding member (21), a second holding member (22) and a closure member (26), in addition to the base material (31) and the color development layer (32). A first holding member (21) is formed into a frame shape and laminated on the base material (31) so that the color development layer (32) so as to face the opening of the first holding member (21). A second holding member (22) is laminated on the base material (31) on the side opposite to the first holding member (21), to hold the base material (31) along with the first holding member (21). The closure member (26) is laminated on the first holding member (21), on the side opposite to the base material (31) so as to close the opening of the first holding member (21) and has an inflow passage (26a) for allowing a gas to flow into the gas chamber (20), surrounded by the first holding member, and an outflow passage (26b) for allowing the gas to flow out of the gas chamber (20) formed thereto.

Description

本発明は、光導波路を構成する基材を備えたガス検出素子、及びそのガス検出素子を備えたガス検出装置に関するものである。   The present invention relates to a gas detection element including a base material constituting an optical waveguide and a gas detection device including the gas detection element.

従来より、光導波路を構成する基材を備えたガス検出素子が知られている。例えば特許文献1には、この種のガス検出素子を備えたガス検出装置が記載されている。   Conventionally, a gas detection element including a base material constituting an optical waveguide is known. For example, Patent Literature 1 describes a gas detection device including this type of gas detection element.

具体的に、特許文献1のガス検出装置は、ホルムアルデヒド検出体を構成する検出素子を備えたホルムアルデヒド検出装置である。このガス検出装置の検出素子は、光導波路を構成する平板状の基材と、ホルムアルデヒドとの反応により発色する検出試薬が担持されたメソポーラス層とを備えている。メソポーラス層は、基材の片面に積層されている。このガス検出装置では、光導波路へ入射した光が基材の表面で全反射する際にエバネッセント波が生じる。このため、メソポーラス層が発色している状態であれば、メソポーラス層が積層された光反射面で所定波長の光が吸収され、光導波路から出射する光の光学特性が変化する。このガス検出装置は、光導波路から出射する光の光学特性の変化を利用して、ホルムアルデヒドの濃度を検出する。   Specifically, the gas detection device of Patent Document 1 is a formaldehyde detection device including a detection element that constitutes a formaldehyde detector. The detection element of this gas detection device includes a flat base material constituting an optical waveguide and a mesoporous layer carrying a detection reagent that develops color by reaction with formaldehyde. The mesoporous layer is laminated on one side of the substrate. In this gas detection device, an evanescent wave is generated when the light incident on the optical waveguide is totally reflected on the surface of the substrate. For this reason, if the mesoporous layer is in a colored state, light of a predetermined wavelength is absorbed by the light reflecting surface on which the mesoporous layer is laminated, and the optical characteristics of the light emitted from the optical waveguide change. This gas detection device detects the concentration of formaldehyde using a change in the optical characteristics of light emitted from the optical waveguide.

特開2008−82840号公報JP 2008-82840 A

ところで、この種のガス検出素子は、その外部に発色層が露出していると、意図せず、発色層の表面に気体が供給されてしまう。このため、例えば、対象物質の濃度を検出する場合に、その検出を行う前に、濃度を検出する対象の気体が発色層の表面に供給され、対象物質の濃度を正確に検出することができなくなる。また、例えば、揮発性の検出試薬を発色層に使用している場合には、検出試薬が揮発して、発色層の機能が損なわれるおそれがある。   By the way, in this kind of gas detection element, if the color developing layer is exposed to the outside, gas is unintentionally supplied to the surface of the color developing layer. For this reason, for example, when detecting the concentration of the target substance, the target gas whose concentration is to be detected is supplied to the surface of the coloring layer before the detection, so that the concentration of the target substance can be accurately detected. Disappear. For example, when a volatile detection reagent is used for the color developing layer, the detection reagent may volatilize and the function of the color developing layer may be impaired.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光導波路を構成する基材と、対象物質との反応により発色する発色層とを備えたガス検出素子において、発色層の表面に意図せず気体が供給されることを防止することにある。   The present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to provide a gas detection element including a base material constituting an optical waveguide and a color development layer that develops color by reaction with a target substance. The object is to prevent unintentional supply of gas to the surface.

第1の発明は、平板状に形成され、相対向する端面の一方の端面を光の入射面(31a)として他方の端面の光の出射面(31b)とする光導波路(12)を構成する基材(31)と、上記基材(31)の表面のうち上記光導波路(12)の光反射面に積層され、気体に含まれる所定の化学物質を対象物質として該対象物質との反応により発色する発色層(32)とを備えたガス検出素子(30)を対象とする。そして、このガス検出素子(30)は、開口を有する枠状に形成され、該開口に上記発色層(32)が臨むように上記基材(31)に積層され、上記開口が気体室(20)を構成する第1保持部材(21)と、上記基材(31)の上記第1保持部材(21)側とは反対側に積層され、上記第1保持部材(21)と共に上記基材(31)を保持する第2保持部材(22)と、上記第1保持部材(21)の開口を塞ぐように上記第1保持部材(21)の基材(31)側とは反対側に積層され、上記気体室(20)へ気体を流入させるための流入通路(26a)と、該気体室(20)から気体を流出させるための流出通路(26b)とが形成された閉塞部材(26)とを備えている。   The first invention forms an optical waveguide (12) which is formed in a flat plate shape and has one end face of the opposite end face as the light incident face (31a) and the other light exit face (31b). The base material (31) is laminated on the light reflecting surface of the optical waveguide (12) among the surfaces of the base material (31), and a predetermined chemical substance contained in the gas is used as a target substance to react with the target substance. A gas detection element (30) provided with a coloring layer (32) that develops color is an object. And this gas detection element (30) is formed in the frame shape which has opening, is laminated | stacked on the said base material (31) so that the said color development layer (32) may face this opening, and the said opening is gas chamber (20 ) Constituting the first holding member (21) and the base material (31) on the side opposite to the first holding member (21) side, and the base material (21) together with the first holding member (21). 31) and a second holding member (22) that is laminated on the side opposite to the base (31) side of the first holding member (21) so as to close the opening of the first holding member (21). A closing member (26) formed with an inflow passage (26a) for allowing gas to flow into the gas chamber (20) and an outflow passage (26b) for allowing gas to flow out from the gas chamber (20); It has.

第1の発明では、基材(31)の片側に、第1保持部材(21)と閉塞部材(26)とが積層され、基材(31)のもう片側に第2保持部材(22)が積層されている。基材(31)は、第1保持部材(21)と第2保持部材(22)により保持されている。また、基材(31)の片側には、第1保持部材(21)及び閉塞部材(26)により、発色層(32)が露出する気体室(20)が形成されている。気体室(20)には、流入通路(26a)及び流出通路(26b)を通じて気体が出し入れされる。この第1の発明では、基材(31)を保持する第1保持部材(21)を利用して、発色層(32)が露出する気体室(20)が形成されている。   In the first invention, the first holding member (21) and the closing member (26) are laminated on one side of the base material (31), and the second holding member (22) is provided on the other side of the base material (31). Are stacked. The base material (31) is held by the first holding member (21) and the second holding member (22). In addition, a gas chamber (20) in which the coloring layer (32) is exposed is formed on one side of the substrate (31) by the first holding member (21) and the closing member (26). Gas is taken in and out of the gas chamber (20) through the inflow passage (26a) and the outflow passage (26b). In the first aspect of the invention, the gas chamber (20) in which the color developing layer (32) is exposed is formed using the first holding member (21) that holds the base material (31).

第2の発明は、上記第1の発明において、上記第1保持部材(21)の開口の周囲が全周囲に亘って上記基材(31)の表面に当接している。   In a second aspect based on the first aspect, the periphery of the opening of the first holding member (21) is in contact with the surface of the base material (31) over the entire periphery.

第2の発明では、第1保持部材(21)の開口の周囲が全周囲に亘って基材(31)の表面に当接しているので、基材(31)と第1保持部材(21)との間から気体室(20)へ気体が流入せず、さらに、基材(31)と第1保持部材(21)との間から気体室(20)へ光も浸入しない。   In the second invention, since the periphery of the opening of the first holding member (21) is in contact with the surface of the base material (31) over the entire periphery, the base material (31) and the first holding member (21) Gas does not flow into the gas chamber (20) from between the two, and no light enters the gas chamber (20) from between the base material (31) and the first holding member (21).

第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、開口を有する枠状に形成され、該開口に上記基材(31)を収容する状態で上記第1保持部材(21)と上記第2保持部材(22)との間に設けられ、上記光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)の対応部に光通路を有し、上記入射面(31a)及び出射面(31b)の周りの上記基材(31)の端面を閉塞する枠状閉塞部材(23)を備えている。   According to a third invention, in the first or second invention, the first holding member (21) and the first holding member are formed in a frame shape having an opening, and the base (31) is accommodated in the opening. 2 is provided between the holding member (22) and has an optical path in a corresponding portion of the incident surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12), and the entrance surface (31a) and the exit surface A frame-shaped closing member (23) for closing the end face of the base material (31) around (31b) is provided.

第3の発明では、枠状閉塞部材(23)の開口に基材(31)が収容されている。基材(31)の端面は、枠状閉塞部材(23)の開口の縁面に対面している。相対向する光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)の周りの基材(31)の端面は、枠状閉塞部材(23)により塞がれている。   In the third invention, the base material (31) is accommodated in the opening of the frame-shaped closing member (23). The end surface of the base material (31) faces the edge surface of the opening of the frame-shaped closing member (23). The end surfaces of the base material (31) around the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12) facing each other are closed by a frame-shaped blocking member (23).

第4の発明は、上記第1乃至第3の何れか1つの発明において、上記第2保持部材(22)は、その平面形状が上記基材(31)よりも大きい平板状に形成され、上記第2保持部材(22)には、上記光導波路(12)の入射面(31a)に入射させる光を通過させる入射用開口(22a)と、上記光導波路(12)の出射面(31b)から出射させる光を通過させる出射用開口(22b)とが形成されている。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the second holding member (22) is formed in a flat plate shape whose planar shape is larger than that of the base material (31). The second holding member (22) has an incident opening (22a) through which light incident on the incident surface (31a) of the optical waveguide (12) passes, and an output surface (31b) of the optical waveguide (12). An emission opening (22b) for allowing the emitted light to pass therethrough is formed.

第4の発明では、平板状の第2保持部材(22)の平面形状が、基材(31)の平面形状よりも大きい。基材(31)の片面は、第2保持部材(22)に覆われている。そして、第2保持部材(22)には、入射用開口(22a)及び出射用開口(22b)が形成されている。光導波路(12)の入射面(31a)には、入射用開口(22a)を通過した光が到達する。また、光導波路(12)の出射面(31b)から出射される光は、出射用開口(22b)を通過する。この第4の発明では、基材(31)の第2保持部材(22)側において、基材(31)に到達する光が通過できる領域が、入射用開口(22a)及び出射用開口(22b)に制限されている。   In 4th invention, the planar shape of a flat 2nd holding member (22) is larger than the planar shape of a base material (31). One side of the base material (31) is covered by the second holding member (22). The second holding member (22) has an entrance opening (22a) and an exit opening (22b). The light that has passed through the entrance aperture (22a) reaches the entrance surface (31a) of the optical waveguide (12). The light emitted from the emission surface (31b) of the optical waveguide (12) passes through the emission opening (22b). In the fourth aspect of the present invention, on the second holding member (22) side of the base material (31), the regions through which the light reaching the base material (31) can pass are the entrance opening (22a) and the exit opening (22b). ).

第5の発明は、上記第1乃至第3の何れか1つの発明において、上記第2保持部材(22)は、開口を有する枠状に形成され、該開口が上記光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)よりも外側へ延びるように形成される一方、上記第2保持部材(22)の開口を塞ぐように上記第2保持部材(22)の基材(31)側とは反対側に積層され、上記光導波路(12)の入射面(31a)に入射させる光を通過させる入射用開口(27a)と、上記光導波路(12)の出射面(31b)に入射させる光を通過させる出射用開口(27b)とが形成された開口形成部材(27)を備えている。   According to a fifth invention, in any one of the first to third inventions, the second holding member (22) is formed in a frame shape having an opening, and the opening is incident on the optical waveguide (12). The base (31) of the second holding member (22) is formed so as to extend outward from the surface (31a) and the emission surface (31b), while closing the opening of the second holding member (22). Is laminated on the opposite side to the incident side (27a) for allowing light to enter the incident surface (31a) of the optical waveguide (12) and the outgoing surface (31b) of the optical waveguide (12). And an opening forming member (27) having an emission opening (27b) through which the light to be transmitted passes.

第5の発明では、第2保持部材(22)の開口が、光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)よりも外側へ延びている。つまり、平面視において、第2保持部材(22)の開口の縁よりも内側に、光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)が位置している。そして、第2保持部材(22)の開口が、入射用開口(27a)及び出射用開口(27b)が形成された開口形成部材(27)により塞がれている。このため、入射用開口(27a)を通過した光は、第2保持部材(22)の開口を通過した後に入射面(31a)に到達し、出射面(31b)から出射される光は、第2保持部材(22)の開口を通過した後に出射用開口(27b)を通過することになる。この第5の発明では、基材(31)の第2保持部材(22)側において、基材(31)に到達する光が通過できる領域が、入射用開口(22a)及び出射用開口(22b)に制限されている。   In the fifth invention, the opening of the second holding member (22) extends outward from the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12). That is, the incident surface (31a) and the emission surface (31b) of the optical waveguide (12) are located inside the edge of the opening of the second holding member (22) in plan view. The opening of the second holding member (22) is closed by the opening forming member (27) in which the entrance opening (27a) and the exit opening (27b) are formed. Therefore, the light that has passed through the entrance opening (27a) reaches the entrance surface (31a) after passing through the opening of the second holding member (22), and the light exiting from the exit surface (31b) 2 After passing through the opening of the holding member (22), it passes through the exit opening (27b). In the fifth invention, on the second holding member (22) side of the base material (31), the region through which the light reaching the base material (31) can pass is the entrance opening (22a) and the exit opening (22b). ).

第6の発明は、上記第1乃至第5の何れか1つの発明において、透明な部材により構成され、上記入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を塞ぐように設けられる開口閉塞部材(28)を備えている。   According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the sixth invention is configured by a transparent member so as to block the entrance opening (22a, 27a) and the exit opening (22b, 27b). An opening closing member (28) is provided.

第6の発明では、入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)が、透明な開口閉塞部材(28)により塞がれている。開口閉塞部材(28)は、入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を光が通過することを許容しつつ、入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を気体が通過することを阻止している。   In the sixth invention, the entrance opening (22a, 27a) and the exit opening (22b, 27b) are closed by the transparent opening closing member (28). The opening closing member (28) allows the light to pass through the entrance opening (22a, 27a) and the exit opening (22b, 27b), while the entrance opening (22a, 27a) and the exit opening. The gas is prevented from passing through (22b, 27b).

第7の発明は、第1乃至第6の何れか1つ発明のガス検出素子(30)と、上記光導波路(12)に入射させる光を発する発光体(41)と、上記光導波路(12)から出射される光を受光して、受光した光の光学特性を表す光信号を出力する受光体(42)と、上記光信号を受け、該光信号の変化に基づいて上記対象物質の濃度又は有無を検出する信号処理手段(17)とを備えているガス検出装置(10)である。   The seventh invention is the gas detection element (30) of any one of the first to sixth inventions, a light emitter (41) that emits light incident on the optical waveguide (12), and the optical waveguide (12 ) And a light receiving body (42) for outputting an optical signal representing the optical characteristics of the received light, and receiving the optical signal, and the concentration of the target substance based on the change in the optical signal Or it is a gas detection apparatus (10) provided with the signal processing means (17) which detects presence or absence.

第7の発明では、発光体(41)が発する光が、第1乃至第6の何れか1つ発明のガス検出素子(30)の光導波路(12)に入射する。光導波路(12)に入射した光は、反射を繰り返して伝搬して出射する。光導波路(12)から出射した光を受けた受光体(42)は、受光した光の光学特性を表す光信号を出力する。そして、光信号を受けた信号処理手段(17)は、光信号の変化に基づいて対象物質の濃度又は有無を検出する。   In the seventh invention, the light emitted from the light emitter (41) enters the optical waveguide (12) of the gas detection element (30) of any one of the first to sixth inventions. The light that has entered the optical waveguide (12) propagates repeatedly after being reflected and is emitted. The light receiver (42) that has received the light emitted from the optical waveguide (12) outputs an optical signal representing the optical characteristics of the received light. The signal processing means (17) that receives the optical signal detects the concentration or presence of the target substance based on the change in the optical signal.

本発明では、基材(31)を保持する第1保持部材(21)を利用して、発色層(32)が露出する気体室(20)が形成されている。気体室(20)は、第1保持部材(21)及び閉塞部材(26)により周囲が区画されている。気体室(20)内の発色層(32)は、ガス検出素子(30)の外部に露出していない。また、気体室(20)は、第1保持部材(21)に閉塞部材(26)を積層するという簡単な作業で形成することが可能である。従って、発色層(32)の表面に意図せず気体が供給されることを防止できるガス検出素子(30)を比較的容易に製作することができる。   In the present invention, the gas chamber (20) from which the coloring layer (32) is exposed is formed by using the first holding member (21) that holds the base material (31). The periphery of the gas chamber (20) is partitioned by the first holding member (21) and the closing member (26). The coloring layer (32) in the gas chamber (20) is not exposed to the outside of the gas detection element (30). The gas chamber (20) can be formed by a simple operation of stacking the closing member (26) on the first holding member (21). Therefore, the gas detection element (30) capable of preventing unintentional gas supply to the surface of the color developing layer (32) can be manufactured relatively easily.

また、本発明では、枠状の第1保持部材(21)に閉塞部材(26)を積層することによって気体室(20)が形成されているので、第1保持部材(21)の厚みにより気体室(20)の高さ(基材(31)の厚さ方向の長さ)が決定される。ここで、気体室(20)の高さが高いほど、隅角部等のデッドスペースの容積が大きくなる。このため、気体室(20)の高さが高いほど、対象物質の検出後の気体室(20)に多くの気体が残留し、次の対象物質の検出の際に、残留した気体が検出結果に与える影響が大きくなる。従って、気体室(20)の高さは、気体の流通が可能な高さであれば、なるべく低い方が望ましい。しかし、例えば、凹部が形成された部材を基材(31)に被せて気体室(20)を形成する場合は、凹部を精度良く加工することが困難であり、高さの低い気体室(20)を精度良く形成することが困難である。それに対して、本発明では、第1保持部材(21)の厚みを薄くするだけで、気体室(20)の高さを低くすることが可能である。従って、デッドスペースの容積が小さい、高さの低い気体室(20)を精度良く形成することが可能である。   In the present invention, since the gas chamber (20) is formed by laminating the closing member (26) on the frame-shaped first holding member (21), the gas is formed depending on the thickness of the first holding member (21). The height of the chamber (20) (the length of the base material (31) in the thickness direction) is determined. Here, the higher the height of the gas chamber (20), the larger the volume of the dead space such as the corner. For this reason, the higher the height of the gas chamber (20), the more gas remains in the gas chamber (20) after detection of the target substance, and the remaining gas is detected when the next target substance is detected. The effect on is increased. Therefore, the height of the gas chamber (20) is preferably as low as possible as long as the gas can flow. However, for example, when the gas chamber (20) is formed by covering the base material (31) with a member in which a recess is formed, it is difficult to process the recess with high accuracy, and the gas chamber (20 ) Is difficult to form with high accuracy. On the other hand, in the present invention, it is possible to reduce the height of the gas chamber (20) only by reducing the thickness of the first holding member (21). Therefore, it is possible to accurately form the gas chamber (20) having a small dead space volume and a low height.

また、上記第2の発明では、基材(31)と第1保持部材(21)との間から気体室(20)へ気体が流入しない。従って、発色層(32)の表面に意図せず気体が供給されることをさらに確実に防止することができる。   Moreover, in the said 2nd invention, gas does not flow in into a gas chamber (20) from between a base material (31) and a 1st holding member (21). Accordingly, it is possible to more reliably prevent the gas from being unintentionally supplied to the surface of the coloring layer (32).

また、上記第2の発明では、基材(31)と第1保持部材(21)との間から気体室(20)へ光が浸入しない。ここで、基材(31)と第1保持部材(21)との間に隙間が存在している場合は、その隙間を抜けた光が、気体室(20)へ迷い込むおそれがある。気体室(20)へ迷い込んだ迷光は、光導波路(12)から出射される光の強度に影響を与え、対象物質の検出結果に影響を与えるおそれがある。それに対して、この第2の発明では、基材(31)と第1保持部材(21)との間から気体室(20)へ光が浸入しない。従って、光導波路(12)から出射される光の強度が迷光により変化することを抑制することができる。   In the second aspect of the invention, light does not enter the gas chamber (20) from between the base material (31) and the first holding member (21). Here, when there is a gap between the base material (31) and the first holding member (21), light passing through the gap may stray into the gas chamber (20). The stray light that has strayed into the gas chamber (20) affects the intensity of light emitted from the optical waveguide (12) and may affect the detection result of the target substance. On the other hand, in the second aspect of the invention, light does not enter the gas chamber (20) from between the base material (31) and the first holding member (21). Therefore, it can suppress that the intensity | strength of the light radiate | emitted from an optical waveguide (12) changes with stray light.

また、上記第3の発明では、相対向する光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)の周りの基材(31)の端面が、枠状閉塞部材(23)により塞がれている。基材(31)の端面では、光が入射できる領域が、枠状閉塞部材(23)により必要最小限に制限されている。このため、対象物質の検出とは関係のない光が基材(31)の端面から光導波路(12)へ浸入することを抑制することができる。   In the third aspect of the invention, the end surface of the base material (31) around the incident surface (31a) and the emission surface (31b) of the optical waveguide (12) facing each other is blocked by the frame-shaped blocking member (23). It is peeling. On the end face of the base material (31), the area where light can enter is limited to the minimum necessary by the frame-shaped closing member (23). For this reason, it can suppress that the light which is unrelated to the detection of a target substance permeates into an optical waveguide (12) from the end surface of a base material (31).

また、上記第4、第5の各発明では、基材(31)の第2保持部材(22)側において、基材(31)に到達する光が通過できる領域が、入射用開口(22a,27a)及び出射用開口(22b,27b)に制限されている。このため、対象物質の検出とは関係のない光が基材(31)の第2保持部材(22)側から光導波路(12)に浸入することを抑制することができる。   In each of the fourth and fifth inventions, on the second holding member (22) side of the base material (31), the region through which the light reaching the base material (31) can pass is the entrance opening (22a, 27a) and the emission openings (22b, 27b). For this reason, it can suppress that the light which is unrelated to the detection of a target substance permeates into an optical waveguide (12) from the 2nd holding member (22) side of a base material (31).

また、上記第6の発明では、入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を気体が通過することが、開口閉塞部材(28)により阻止されている。このため、入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を通じて気体がガス検出素子(30)の内部へ浸入することを防止することができる。   In the sixth aspect of the invention, the opening blocking member (28) prevents the gas from passing through the incident opening (22a, 27a) and the emission opening (22b, 27b). For this reason, it is possible to prevent the gas from entering the gas detection element (30) through the entrance openings (22a, 27a) and the exit openings (22b, 27b).

図1は、本実施形態におけるガス検出素子の長手方向の断面が表されたガス検出装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas detection device in which a cross section in a longitudinal direction of a gas detection element in the present embodiment is represented. 図2は、本実施形態のガス検出素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the gas detection element of the present embodiment. 図3は、本実施形態のガス検出素子の短手方向の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in the short direction of the gas detection element of the present embodiment. 図4は、光導波路における光の反射状態を示す基材の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the base material showing a light reflection state in the optical waveguide. 図5は、本実施形態のガス検出素子を構成する部材の平面図であり、(A)はガス導入プレートの平面図であり、(B)は第1保持プレートの平面図であり、(C)は基材枠プレートの平面図であり、(D)は第2保持プレートの平面図であり、(E)はスリットプレートの平面図であり、(F)はアクリル窓の平面図であり、(G)は窓枠プレートの平面図であり、(H)は窓保持プレートの平面図である。FIG. 5 is a plan view of the members constituting the gas detection element of the present embodiment, (A) is a plan view of the gas introduction plate, (B) is a plan view of the first holding plate, (C ) Is a plan view of the substrate frame plate, (D) is a plan view of the second holding plate, (E) is a plan view of the slit plate, (F) is a plan view of the acrylic window, (G) is a plan view of the window frame plate, and (H) is a plan view of the window holding plate. 図6は、発色層を省略した基材の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the base material from which the coloring layer is omitted. 図7は、光信号の強度の経時変化を表す図表である。FIG. 7 is a chart showing the change over time of the intensity of the optical signal. 図8は、検出動作の流れを表すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the detection operation. 図9は、本実施形態の変形例1におけるガス検出素子の長手方向の断面が表されたガス検出装置の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a gas detection device in which a cross section in the longitudinal direction of a gas detection element in Modification 1 of the present embodiment is shown. 図10は、本実施形態の変形例1におけるガス検出素子を構成する部材の平面図であり、(A)はガス導入プレートの平面図であり、(B)は第1保持プレートの平面図であり、(C)は基材枠プレートの平面図であり、(D)はスリットプレートの平面図であり、(E)はアクリル窓の平面図であり、(F)は窓枠プレートの平面図であり、(G)は窓保持プレートの平面図である。FIG. 10 is a plan view of members constituting the gas detection element in Modification 1 of the present embodiment, (A) is a plan view of the gas introduction plate, and (B) is a plan view of the first holding plate. Yes, (C) is a plan view of the substrate frame plate, (D) is a plan view of the slit plate, (E) is a plan view of the acrylic window, and (F) is a plan view of the window frame plate. (G) is a plan view of the window holding plate. 図11は、本実施形態の変形例2におけるガス検出素子の長手方向の断面が表されたガス検出装置の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a gas detection device in which a cross section in a longitudinal direction of a gas detection element in Modification 2 of the present embodiment is shown. 図12は、本実施形態の変形例におけるガス検出素子を基材の端部で短手方向に切断した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the gas detection element according to a modification of the present embodiment, cut in the lateral direction at the end of the base material. 図13は、本実施形態の変形例におけるガス検出素子を貫通孔の位置で短手方向に切断した断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the gas detection element in a modification of the present embodiment cut in the short direction at the position of the through hole.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態は、本発明に係るガス検出素子(30)を備えたガス検出装置(10)である。このガス検出装置(10)は、気体に含まれる所定の化学物質を対象物質(例えば、ホルムアルデヒド)として、気体中における対象物質の濃度を検出するための装置である。このガス検出装置(10)は、対象物質と検出試薬(認識分子)との反応による発色に伴う光学特性の変化に基づいて、気体中における対象物質の濃度を検出するように構成されている。   This embodiment is a gas detection device (10) provided with a gas detection element (30) according to the present invention. This gas detection device (10) is a device for detecting the concentration of a target substance in the gas using a predetermined chemical substance contained in the gas as the target substance (for example, formaldehyde). The gas detection device (10) is configured to detect the concentration of the target substance in the gas based on the change in optical characteristics accompanying color development due to the reaction between the target substance and the detection reagent (recognition molecule).

なお、本実施形態のガス検出装置(10)は、対象物質によって検出試薬を変えることで、ホルムアルデヒド以外に、例えばパラジクロロベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、アセトアルデヒド、メチルベンゼン等を、対象物質とすることができる。   In addition, the gas detection apparatus (10) of the present embodiment uses, for example, paradichlorobenzene, toluene, xylene, styrene, acetaldehyde, methylbenzene, etc. as a target substance in addition to formaldehyde by changing the detection reagent depending on the target substance. Can do.

<ガス検出装置の全体構成>
図1に示すように、本実施形態のガス検出装置(10)は、ケーシング(11)とガス検出素子(30)と発光体(41)と受光体(42)と信号処理部(17)と入出力部(18)とを備えている。
<Overall configuration of gas detector>
As shown in FIG. 1, the gas detection device (10) of this embodiment includes a casing (11), a gas detection element (30), a light emitter (41), a light receiver (42), a signal processing unit (17), And an input / output unit (18).

ケーシング(11)は、箱状に形成されている。ケーシング(11)は、ガス検出素子(30)と発光体(41)と受光体(42)と信号処理部(17)と入出力部(18)を収容している。ケーシング(11)の内部には、ガス検出素子(30)が着脱自在に取り付けられる取付部(図示省略)が設けられている。また、ケーシング(11)には、後述する気体室(20)へ被測定ガスを供給するための給気通路(14)と、気体室(20)のガスを排出するための排気通路(15)とが設けられている。給気通路(14)及び排気通路(15)は、配管により構成されている。排気通路(15)には、気体室(20)の気体を吸引する空気ポンプ(16)が設けられている。   The casing (11) is formed in a box shape. The casing (11) accommodates the gas detection element (30), the light emitter (41), the light receiver (42), the signal processing unit (17), and the input / output unit (18). Inside the casing (11), an attachment portion (not shown) to which the gas detection element (30) is detachably attached is provided. The casing (11) includes an air supply passage (14) for supplying a gas to be measured to a gas chamber (20), which will be described later, and an exhaust passage (15) for discharging the gas in the gas chamber (20). And are provided. The supply passage (14) and the exhaust passage (15) are constituted by piping. The exhaust passage (15) is provided with an air pump (16) that sucks the gas in the gas chamber (20).

図2に示すように、上記ガス検出素子(30)は、複数の部材を積層することによって構成され、全体として矩形板状に形成されている。図1及び図3に示すように、ガス検出素子(30)は、光を閉じこめて伝送する光導波路(12)を構成する平板状の基材(31)と、該基材(31)の片面(図1において上面)に積層された発色層(32)とを備えている。ガス検出素子(30)の内部には、上記発色層(32)が露出して該発色層(32)に接触させる被測定ガスが導入される気体室(20)が形成されている。なお、ここでは、ガス検出素子(30)のうち基材(31)と発色層(32)について説明し、ガス検出素子(30)の詳細については後述する。   As shown in FIG. 2, the gas detection element (30) is formed by laminating a plurality of members, and is formed in a rectangular plate shape as a whole. As shown in FIGS. 1 and 3, the gas detection element (30) includes a flat substrate (31) constituting an optical waveguide (12) for confining and transmitting light, and one side of the substrate (31). And a color developing layer (32) laminated on the upper surface (in FIG. 1). Inside the gas detection element (30), there is formed a gas chamber (20) into which the gas to be measured is introduced so that the coloring layer (32) is exposed and brought into contact with the coloring layer (32). Here, the base material (31) and the coloring layer (32) of the gas detection element (30) will be described, and details of the gas detection element (30) will be described later.

上記基材(31)は、無色透明のガラス基板で構成されている。基材(31)には、対象物質と検出試薬との反応による発色によって吸収される帯域(以下、「吸収帯域」という。)の光を透過する材質のものが用いられている。上記基材(31)の端面は、後述する基材枠プレート(23)により、光導波路(12)の入射面(31a)および出射面(31b)を残して閉塞されている。   The base material (31) is formed of a colorless and transparent glass substrate. The base material (31) is made of a material that transmits light in a band (hereinafter referred to as “absorption band”) that is absorbed by color development caused by the reaction between the target substance and the detection reagent. The end surface of the base material (31) is blocked by a base material frame plate (23) described later, leaving the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12).

基材(31)は、正方形状に形成されている。基材(31)の一辺の長さは24mmである。また、基材(31)の外周の端面は、上下の両面に対して垂直に延びている。基材(31)の厚さは0.15mmである。なお、基材(31)は、0.05〜2mm程度の厚さであればよい。   The base material (31) is formed in a square shape. The length of one side of the substrate (31) is 24 mm. Moreover, the outer peripheral end surface of the base material (31) extends perpendicularly to the upper and lower surfaces. The thickness of the substrate (31) is 0.15 mm. In addition, the base material (31) should just be about 0.05-2 mm in thickness.

上記発色層(32)は、基材(31)の表面のうち光導波路(12)の光反射面に積層されている。発色層(32)は、上記対象物質との反応により発色する。発色層(32)は、基材(31)の片面に全面に亘って形成されている。   The coloring layer (32) is laminated on the light reflecting surface of the optical waveguide (12) in the surface of the substrate (31). The coloring layer (32) develops color by reaction with the target substance. The coloring layer (32) is formed over the entire surface of one side of the base material (31).

発色層(32)は、直径が数nmである細孔を多数有するメソポーラスシリカ薄膜で構成されている。発色層(32)の細孔には、検出試薬が担持されている。つまり、発色層(32)は、検出試薬が担持されたメソポーラス層により構成されている。発色層(32)は、表面が被測定ガスの暴露面となり、裏面が基材(31)の接着面(測定面)となる。発色層(32)は、被測定空気中の対象物質が暴露面から細孔に侵入することにより対象物質と検出試薬とが反応し、発色するように構成されている。   The coloring layer (32) is composed of a mesoporous silica thin film having a large number of pores having a diameter of several nm. A detection reagent is supported in the pores of the color developing layer (32). That is, the color developing layer (32) is constituted by a mesoporous layer carrying a detection reagent. The coloring layer (32) has a surface to be exposed to the gas to be measured and a back surface to the adhesion surface (measurement surface) of the base material (31). The coloring layer (32) is configured such that when the target substance in the air to be measured enters the pores from the exposed surface, the target substance and the detection reagent react with each other to develop a color.

本実施形態では、ホルムアルデヒドとの反応により発色する検出試薬が用いられている。ホルムアルデヒドの検出試薬としては、下記i)〜v)に示す物質(特開2008−82840号公報に記載)を用いることができる。また、上記i)〜v)に示すものの他には、2‐アミノ‐3‐ペンテン‐2‐オン(2-aminopent-3-en-2-one)等のエナミノン誘導体から選ばれる1種を、ホルムアルデヒドの検出試薬として用いることができる。なお、ホルムアルデヒドとは別の化学物質を対象物質とする場合は、該対象物質との反応により発色する検出試薬を使用する。   In the present embodiment, a detection reagent that develops color by reaction with formaldehyde is used. As the formaldehyde detection reagent, the substances shown in the following i) to v) (described in JP-A-2008-82840) can be used. In addition to those shown in i) to v) above, one selected from enaminone derivatives such as 2-amino-3-penten-2-one, It can be used as a detection reagent for formaldehyde. When a chemical substance different from formaldehyde is used as a target substance, a detection reagent that develops color by reaction with the target substance is used.

i) 4‐アミノ‐3‐ペンテン‐2‐オン(4-aminopent-3-en-2-one)
ii) 4‐アミノ‐3‐オクテン‐2‐オン(4-aminooct-3-en-2-one)
iii)5‐アミノ‐4‐ヘプテン‐3‐オン(5-aminohept-4-en-3-one)
iv) 4‐アミノ‐4‐フェニル‐3‐ブテン‐2‐オン(4-amino-4-phenylbut-3-en-2-one)
v) 3‐アミノ‐1,3‐ジフェニル‐2‐プロペン‐1‐オン(3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one)
上記検出試薬は、ホルムアルデヒドとの化学反応により、ルチジンを生成することになる。そして、この生成物であるルチジンは、吸収ピークを示す特性を有し、波長405nm付近の光を最も吸収する。
i) 4-aminopent-3-en-2-one
ii) 4-Amino-3-octen-2-one
iii) 5-aminohept-4-en-3-one
iv) 4-amino-4-phenyl-3-buten-2-one
v) 3-amino-1,3-diphenyl-2-propen-1-one (3-amino-1,3-diphenylprop-2-en-1-one)
The detection reagent produces lutidine by a chemical reaction with formaldehyde. And this product, lutidine, has the characteristic of exhibiting an absorption peak, and absorbs most of light in the vicinity of a wavelength of 405 nm.

なお、発色層(32)は、対象物質と検出試薬との反応による発色によって吸収される帯域の光を透過するように構成されている。また、発色層(32)の細孔は、対象物質と検出試薬との反応による発色によって吸収される帯域の光の波長に対し、該波長の10分の1以下の平均直径に設定されている。また、発色層(32)は、対象物質と検出試薬との反応による発色によって吸収される帯域の光に対応した厚さに構成され、例えば、上記発色層(32)は、厚さが0.01〜2μmに設定されている。   The color developing layer (32) is configured to transmit light in a band that is absorbed by color development due to the reaction between the target substance and the detection reagent. Further, the pores of the color developing layer (32) are set to have an average diameter of 1/10 or less of the wavelength of light in the band absorbed by the color developed by the reaction between the target substance and the detection reagent. . In addition, the coloring layer (32) is configured to have a thickness corresponding to light in a band that is absorbed by the coloring caused by the reaction between the target substance and the detection reagent. For example, the coloring layer (32) has a thickness of 0. It is set to 01-2 μm.

上記発光体(41)は、レーザダイオード又は発光ダイオードで構成されている。発光体(41)は、光導波路(12)の入射面(31a)に対峙して配置されている。発光体(41)は、光導波路(12)に入射させる光を発する。発光体(41)が照射する光の入射面(31a)に対する入射角θは、基材(31)と発色層(32)との界面でエバネッセント波が発生するように設定されている。例えば、上記基材(31)の屈折率n=1.5とする場合に、入射角θ=61°に設定される。この場合、伝搬角は55°となる。   The light emitter (41) is formed of a laser diode or a light emitting diode. The light emitter (41) is disposed to face the incident surface (31a) of the optical waveguide (12). The light emitter (41) emits light to be incident on the optical waveguide (12). The incident angle θ of the light emitted from the light emitter (41) with respect to the incident surface (31a) is set so that an evanescent wave is generated at the interface between the base material (31) and the coloring layer (32). For example, when the refractive index n of the substrate (31) is 1.5, the incident angle θ is set to 61 °. In this case, the propagation angle is 55 °.

上記発光体(41)が照射する光は、対象物質と検出試薬との反応による発色によって吸収される帯域の波長の光を含んでいる。具体的に、上記発光体(41)が照射する光は、波長が405nm付近の光である。つまり、上記ホルムアルデヒドと検出試薬との反応生成物がルチジンの場合、吸収帯域の光の波長が405nmであるところ、上記発光体(41)が照射する光は、発色によって吸収される光を含むように設定されている。   The light emitted by the illuminant (41) includes light having a wavelength in a band that is absorbed by color development due to the reaction between the target substance and the detection reagent. Specifically, the light emitted from the light emitter (41) is light having a wavelength of around 405 nm. That is, when the reaction product of formaldehyde and the detection reagent is lutidine, the wavelength of light in the absorption band is 405 nm, and the light emitted by the illuminant (41) includes light absorbed by color development. Is set to

上記受光体(42)は、フォトダイオードで構成されている。上記受光体(42)は、光導波路(12)の出射面(31b)に対峙して配置されている。上記受光体(42)は、光導波路(12)から出射される光を受光して、受光した光の光学特性を表す光信号を出力するように構成されている。なお、ガス検出装置(10)は、発光体(41)が照射する光を受光体(42)が直接受光することがないように構成されている。   The photoreceptor (42) is composed of a photodiode. The said photoreceptor (42) is arrange | positioned facing the output surface (31b) of an optical waveguide (12). The light receiver (42) is configured to receive light emitted from the optical waveguide (12) and output an optical signal representing the optical characteristics of the received light. The gas detection device (10) is configured such that the light received by the light emitter (41) is not directly received by the light receiver (42).

上記信号処理部(17)は、光信号の変化に基づいて対象物質の濃度を検出する信号処理手段(17)を構成している。信号処理部(17)は、光信号の強度に基づいて、発色層(32)の発色に伴う光学特性の変化、つまり、所定波長の光の強度低下を検出し、この低下に基づいて対象物質の濃度を検出するように構成されている。   The signal processing unit (17) constitutes a signal processing means (17) that detects the concentration of the target substance based on a change in the optical signal. Based on the intensity of the optical signal, the signal processing unit (17) detects a change in optical characteristics accompanying the color development of the coloring layer (32), that is, a decrease in the intensity of light of a predetermined wavelength, and based on this decrease, the target substance It is comprised so that the density | concentration of may be detected.

具体的に、上記信号処理部(17)は、レート法により対象物質の濃度を検出する第1動作と、エンドポイント法により対象物質の濃度を検出する第2動作とを実行可能に構成されている。また、信号処理部(17)には、第1動作と第2動作とのどちらにより対象物質の濃度を検出するかを決定するための判定用閾値が予め設定されている。判定用閾値は、レート法による検量線とエンドポイント法による検量線を用いて設定されている。判定用閾値は、所定の時間(例えば、3分)で光信号の強度が飽和する場合の検量線における、飽和後の光信号の強度に等しくなっている。   Specifically, the signal processing unit (17) is configured to execute a first operation for detecting the concentration of the target substance by the rate method and a second operation for detecting the concentration of the target substance by the endpoint method. Yes. In the signal processing unit (17), a determination threshold value is set in advance for determining whether the concentration of the target substance is detected by the first operation or the second operation. The determination threshold is set using a calibration curve based on the rate method and a calibration curve based on the end point method. The threshold for determination is equal to the intensity of the optical signal after saturation in the calibration curve when the intensity of the optical signal is saturated in a predetermined time (for example, 3 minutes).

上記入出力部(18)は、対象物質の濃度を表示する表示手段を構成すると共に、測定のON及びOFFなどの操作を行う操作手段を構成している。入出力部(18)は、信号処理部(17)からの検出信号を受けて対象物質の濃度の絶対値などをデジタル表示するように構成されている。   The input / output unit (18) constitutes display means for displaying the concentration of the target substance, and also constitutes operation means for performing operations such as measurement ON and OFF. The input / output unit (18) is configured to receive the detection signal from the signal processing unit (17) and digitally display the absolute value of the concentration of the target substance.

以上の構成により、発光体(41)が光を発すると、図4に示すように、光導波路(12)では、相対向する端面の一方から入射した光が全反射を繰り返して伝搬し他方の端面から出射する。発色層(32)が対象物質との反応により発色している状態であれば、光導波路(12)を伝搬する光は、全反射する界面において発色層(32)にしみ出し、所定波長の光が吸収される。その結果、光導波路(12)から出射する光の光学特性が変化する。   With the above configuration, when the light emitter (41) emits light, as shown in FIG. 4, in the optical waveguide (12), light incident from one of the opposite end faces propagates by repeating total reflection, and the other light is transmitted. Emits from the end face. If the coloring layer (32) is colored by reaction with the target substance, the light propagating through the optical waveguide (12) oozes out to the coloring layer (32) at the totally reflecting interface, and light of a predetermined wavelength. Is absorbed. As a result, the optical characteristics of the light emitted from the optical waveguide (12) change.

<ガス検出素子の構成>
図1に示すように、上記ガス検出素子(30)は、上記基材(31)と上記発色層(32)に加えて、第1保持プレート(21)と第2保持プレート(22)と基材枠プレート(23)と窓枠プレート(24)と窓保持プレート(25)とガス導入プレート(26)とスリットプレート(27)とアクリル窓(28)とを備えている。これらの8つの部材(21-28)は、何れも外周形状が長方形である。図5に示すように、これらの8つの部材(21-28)のうちガス導入プレート(26)とアクリル窓(28)とを除く6つの部材(21,22,23,24,25,27)は、外周形状が同じ大きさであり、平面視において外周が一致するように積層されている。また、これらの8つの部材(21-28)のうちアクリル窓(28)を除く7つの部材(21-27)には、ネジ穴(48)が2つずつ形成されている。上記ガス検出素子(30)では、これらの7つの部材(21-27)が、ネジ穴(48)に螺合させる固定ネジによって締結されている。また、これらの7つの部材(21-27)は、光の反射率が低い黒色の部材(反射率が1%程度の部材)により構成されている。
<Configuration of gas detection element>
As shown in FIG. 1, the gas detection element (30) includes a first holding plate (21), a second holding plate (22), and a base in addition to the base material (31) and the coloring layer (32). A material frame plate (23), a window frame plate (24), a window holding plate (25), a gas introduction plate (26), a slit plate (27), and an acrylic window (28) are provided. All of these eight members (21-28) have a rectangular outer peripheral shape. As shown in FIG. 5, six members (21, 22, 23, 24, 25, 27) excluding the gas introduction plate (26) and the acrylic window (28) among these eight members (21-28) Are laminated so that the outer circumferences have the same size and the outer circumferences coincide in plan view. Of these eight members (21-28), two screw holes (48) are formed in seven members (21-27) excluding the acrylic window (28). In the gas detection element (30), these seven members (21-27) are fastened by fixing screws that are screwed into the screw holes (48). Further, these seven members (21-27) are constituted by a black member (a member having a reflectance of about 1%) having a low light reflectance.

本実施形態では、第1保持プレート(21)が第1保持部材(21)を構成している。第2保持プレート(22)が第2保持部材(22)を構成している。基材枠プレート(23)が枠状閉塞部材(23)を構成している。ガス導入プレート(26)が閉塞部材(26)を構成している。スリットプレート(27)が開口形成部材(27)を構成している。アクリル窓(28)が開口閉塞部材(28)を構成している。   In the present embodiment, the first holding plate (21) constitutes the first holding member (21). The second holding plate (22) constitutes the second holding member (22). The base frame plate (23) constitutes the frame-shaped closing member (23). The gas introduction plate (26) constitutes the closing member (26). The slit plate (27) constitutes the opening forming member (27). The acrylic window (28) constitutes the opening closing member (28).

図1、図3及び図5に示すように、上記ガス検出素子(30)では、基材(31)が、第1保持プレート(21)と第2保持プレート(22)との間に設けられた基材枠プレート(23)の開口(23a)に収められている。基材(31)の端面は、基材枠プレート(23)により、光導波路(12)の入射面(31a)および出射面(31b)を残して閉塞されている。基材(31)には、基材枠プレート(23)により、ガス検出素子(30)の長手方向(図1において左右方向)に光が伝搬する光導波路(12)が構成されている。   As shown in FIGS. 1, 3 and 5, in the gas detection element (30), the base material (31) is provided between the first holding plate (21) and the second holding plate (22). The substrate frame plate (23) is housed in the opening (23a). The end surface of the base material (31) is blocked by the base material frame plate (23), leaving the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12). In the base material (31), the base material frame plate (23) constitutes an optical waveguide (12) through which light propagates in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1) of the gas detection element (30).

基材(31)は、第1保持プレート(21)と第2保持プレート(22)により挟み込まれている。第1保持プレート(21)と第2保持プレート(22)は、基材(31)を保持する保持手段(21,22)を構成している。ここで、基材(31)では、図3及び図6に示すように、その中央部(35)に光導波路(12)を構成する部分が存在している。保持手段(21,22)は、基材(31)の両側で且つ光導波路(12)の側方の基材側部(36,37)で基材(31)を保持している。保持手段(21,22)は、光導波路(12)に当接していない。   The base material (31) is sandwiched between the first holding plate (21) and the second holding plate (22). The first holding plate (21) and the second holding plate (22) constitute holding means (21, 22) for holding the base material (31). Here, in the base material (31), as shown in FIGS. 3 and 6, there is a portion constituting the optical waveguide (12) in the central portion (35). The holding means (21, 22) holds the base material (31) at the base material side portions (36, 37) on both sides of the base material (31) and on the side of the optical waveguide (12). The holding means (21, 22) is not in contact with the optical waveguide (12).

第1保持プレート(21)は、図5(B)に示すように、矩形枠状に形成されている。第1保持プレート(21)の開口(21a)は、略長方形状に形成され、その角部が円弧状になっている。第1保持プレート(21)の開口(21a)は、長手方向の長さが基材(31)の一辺の長さ(光導波路(12)の光の伝搬方向の長さ)よりも長く、短手方向の長さが基材(31)の一辺の長さ(光導波路(12)の幅方向の長さ)よりも短い。第1保持プレート(21)は、その開口(21a)に発色層(32)が臨むように、基材(31)の第1面に積層されている。第1保持プレート(21)は、基材(31)の第1面側から基材側部(36,37)を保持している。   As shown in FIG. 5B, the first holding plate (21) is formed in a rectangular frame shape. The opening (21a) of the first holding plate (21) is formed in a substantially rectangular shape, and its corner is arcuate. The opening (21a) of the first holding plate (21) has a length in the longitudinal direction that is longer than the length of one side of the base material (31) (the length of the optical waveguide (12) in the light propagation direction). The length in the hand direction is shorter than the length of one side of the substrate (31) (the length in the width direction of the optical waveguide (12)). The first holding plate (21) is laminated on the first surface of the substrate (31) so that the coloring layer (32) faces the opening (21a). The first holding plate (21) holds the base material side portions (36, 37) from the first surface side of the base material (31).

また、第1保持プレート(21)では、光導波路(12)の幅方向において開口(21a)を挟んで対向する部分が、それぞれ幅方向対向部(21b,21c)を構成し、光導波路(12)の光の伝搬方向において開口(21a)を挟んで対向する部分が、それぞれ伝搬方向対向部(21d,21e)を構成している。第1保持プレート(21)では、各幅方向対向部(21b,21c)が各基材側部(36,37)を上記第1面側から保持している。また、平面視において、図5(B)において左側の伝搬方向対向部(21d,21e)が、光導波路(12)の入射面(31a)よりも左側に位置し、図5(B)において右側の伝搬方向対向部(21d,21e)が、光導波路(12)の出射面(31b)の右側に位置している。つまり、平面視において、第1保持プレート(21)の開口(21a)が、光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)よりも外側へ延びている。   In the first holding plate (21), the portions facing each other across the opening (21a) in the width direction of the optical waveguide (12) constitute width-direction facing portions (21b, 21c), respectively, and the optical waveguide (12 The portions facing each other across the opening (21a) in the light propagation direction constitute a propagation direction facing portion (21d, 21e). In the first holding plate (21), the width direction facing portions (21b, 21c) hold the base material side portions (36, 37) from the first surface side. Also, in plan view, the left propagation direction facing portion (21d, 21e) in FIG. 5 (B) is located on the left side of the incident surface (31a) of the optical waveguide (12), and the right side in FIG. 5 (B). The propagation direction facing portions (21d, 21e) are located on the right side of the emission surface (31b) of the optical waveguide (12). That is, in plan view, the opening (21a) of the first holding plate (21) extends outward from the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12).

第2保持プレート(22)は、図5(D)に示すように、矩形枠状に形成されている。第2保持プレート(22)の開口(22a)の形状は、長方形である。第2保持プレート(22)の開口(22a)は、長手方向の長さが基材(31)の一辺の長さ(光導波路(12)の光の伝搬方向の長さ)よりも長く、短手方向の長さが基材(31)の一辺の長さ(光導波路(12)の幅方向の長さ)よりも短い。第2保持プレート(22)は、基材(31)の第1保持部材(21)側とは反対側の第2面に積層されている。第2保持プレート(22)は、基材(31)の第2面側から基材側部(36,37)を保持している。   The second holding plate (22) is formed in a rectangular frame shape as shown in FIG. The shape of the opening (22a) of the second holding plate (22) is a rectangle. The opening (22a) of the second holding plate (22) has a length in the longitudinal direction that is longer than the length of one side of the base material (31) (the length of the optical waveguide (12) in the light propagation direction). The length in the hand direction is shorter than the length of one side of the substrate (31) (the length in the width direction of the optical waveguide (12)). The 2nd holding plate (22) is laminated | stacked on the 2nd surface on the opposite side to the 1st holding member (21) side of a base material (31). The second holding plate (22) holds the base material side portions (36, 37) from the second surface side of the base material (31).

また、第2保持プレート(22)では、光導波路(12)の幅方向において開口(22a)を挟んで対向する部分が、それぞれ幅方向対向部(22b,22c)を構成し、光導波路(12)の光の伝搬方向において開口(22a)を挟んで対向する部分が、それぞれ伝搬方向対向部(22d,22e)を構成している。第2保持プレート(22)では、各幅方向対向部(22b,22c)が各基材側部(36,37)を上記第2面側から挟んでいる。また、平面視において、図5(D)において左側の伝搬方向対向部(22d,22e)が、光導波路(12)の入射面(31a)よりも左側に位置し、図5(D)において右側の伝搬方向対向部(22d,22e)が、光導波路(12)の出射面(31b)よりも右側に位置している。つまり、平面視において、第2保持プレート(22)の開口(22a)が、光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)よりも外側へ延びている。   In the second holding plate (22), the portions facing each other across the opening (22a) in the width direction of the optical waveguide (12) constitute the width direction facing portions (22b, 22c), respectively, and the optical waveguide (12 The portions facing each other across the opening (22a) in the light propagation direction constitute a propagation direction facing portion (22d, 22e). In the second holding plate (22), the width direction facing portions (22b, 22c) sandwich the base material side portions (36, 37) from the second surface side. In plan view, the left-side propagation direction facing portion (22d, 22e) in FIG. 5 (D) is located on the left side of the incident surface (31a) of the optical waveguide (12), and the right side in FIG. 5 (D). The propagation direction facing portions (22d, 22e) are located on the right side of the emission surface (31b) of the optical waveguide (12). That is, in plan view, the opening (22a) of the second holding plate (22) extends outward from the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12).

基材枠プレート(23)は、図5(C)に示すように、矩形枠状に形成されている。基材枠プレート(23)の厚さは、基材(31)と発色層(32)との合計厚さに概ね等しい。基材枠プレート(23)の開口(23a)は、正方形状に形成されている。基材枠プレート(23)の開口(23a)は、一辺の長さが基材(31)の一辺の長さに概ね等しい。基材枠プレート(23)の内周には、矩形状の切り欠きにより構成された切欠部(23b,23c)が2つ形成されている。各切欠部(23b,23c)は、光導波路(12)の光の伝搬方向において開口(23a)を挟んで対向する部分を内側から切り欠くことにより形成されている。各切欠部(23b,23c)は、光導波路(12)の幅方向における開口(23a)の中央部に形成されている。2つの切欠部(23b,23c)は、図5において左右対称に形成されている。   The substrate frame plate (23) is formed in a rectangular frame shape as shown in FIG. The thickness of the substrate frame plate (23) is approximately equal to the total thickness of the substrate (31) and the coloring layer (32). The opening (23a) of the substrate frame plate (23) is formed in a square shape. The opening (23a) of the base material frame plate (23) has a side length substantially equal to a side length of the base material (31). Two cutout portions (23b, 23c) constituted by rectangular cutouts are formed on the inner periphery of the base frame plate (23). Each notch (23b, 23c) is formed by notching a portion facing the opening (23a) in the light propagation direction of the optical waveguide (12) from the inside. Each notch (23b, 23c) is formed at the center of the opening (23a) in the width direction of the optical waveguide (12). The two notches (23b, 23c) are formed symmetrically in FIG.

本実施形態では、基材枠プレート(23)が、上記光導波路(12)の一方の端面に光導波路(12)の入射面(31a)を、該光導波路(12)の他方の端面に光導波路(12)の出射面(31b)を形成している。光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)は、基材枠プレート(23)の内面のうち基材(31)の端面から離れている各切欠部(23b,23c)により形成されている。各切欠部(23b,23c)は、入射面(31a)に入射する光又は出射面(31b)から出射した光の光通路となる。   In the present embodiment, the base frame plate (23) transmits the incident surface (31a) of the optical waveguide (12) to one end face of the optical waveguide (12) and the other end face of the optical waveguide (12). The exit surface (31b) of the waveguide (12) is formed. The entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12) are formed by the notches (23b, 23c) that are separated from the end surface of the substrate (31) among the inner surface of the substrate frame plate (23). Is formed. Each notch (23b, 23c) serves as an optical path for light incident on the incident surface (31a) or light emitted from the exit surface (31b).

また、基材枠プレート(23)は、光を透過しない部材により構成され、光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)を残して基材(31)の端面を塞いでいる。基材(31)では、光導波路(12)の入射面(31a)と出射面(31b)との間が光導波路(12)を構成することになる。   The substrate frame plate (23) is made of a material that does not transmit light, and covers the end surface of the substrate (31) while leaving the incident surface (31a) and the emission surface (31b) of the optical waveguide (12). Yes. In the base material (31), the space between the incident surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12) constitutes the optical waveguide (12).

光導波路(12)には、発色層(32)以外のものが当接していない。つまり、光導波路(12)の表面のうち発色層(32)が積層されていない領域が全領域に亘って気体に接触している。なお、本実施形態では、光導波路(12)の幅が5mmに設定されている。レーザダイオードや発光ダイオードから発せられた光が光導波路(12)を伝搬する場合は、光導波路の幅は10mm以下に設定される。   Nothing other than the coloring layer (32) is in contact with the optical waveguide (12). In other words, the region of the surface of the optical waveguide (12) where the coloring layer (32) is not laminated is in contact with the gas over the entire region. In the present embodiment, the width of the optical waveguide (12) is set to 5 mm. When light emitted from a laser diode or light emitting diode propagates through the optical waveguide (12), the width of the optical waveguide is set to 10 mm or less.

また、上記ガス検出素子(30)では、第1保持プレート(21)の基材(31)側とは反対側に、ガス導入プレート(26)が積層されている。ガス導入プレート(26)は、第1保持プレート(21)の開口(21a)を塞ぐように設けられている。ガス検出素子(30)では、基材(31)の発色層(32)側に、第1保持プレート(21)とガス導入プレート(26)により区画された気体室(20)が形成されている。   In the gas detection element (30), the gas introduction plate (26) is laminated on the side of the first holding plate (21) opposite to the base (31) side. The gas introduction plate (26) is provided so as to close the opening (21a) of the first holding plate (21). In the gas detection element (30), the gas chamber (20) partitioned by the first holding plate (21) and the gas introduction plate (26) is formed on the color development layer (32) side of the base material (31). .

ガス導入プレート(26)には、図5(A)に示すように、該ガス導入プレート(26)を厚さ方向に貫通する円形の第1貫通孔(26a)及び第2貫通孔(26b)が形成されている。第1貫通孔(26a)及び第2貫通孔(26b)は、図5(A)において左右対称に形成され、共に気体室(20)に開口している。第1貫通孔(26a)は、給気通路(14)に接続され、気体室(20)へ被測定ガスを流入させるための流入通路(26a)を構成している。第2貫通孔(26b)は、排気通路(15)に接続され、気体室(20)から被測定ガスを流出させるための流出通路(26b)を構成している。   As shown in FIG. 5A, the gas introduction plate (26) has a circular first through hole (26a) and second through hole (26b) that penetrate the gas introduction plate (26) in the thickness direction. Is formed. The first through hole (26a) and the second through hole (26b) are formed symmetrically in FIG. 5A, and both open to the gas chamber (20). The first through hole (26a) is connected to the air supply passage (14) and constitutes an inflow passage (26a) for allowing the gas to be measured to flow into the gas chamber (20). The second through hole (26b) is connected to the exhaust passage (15) and constitutes an outflow passage (26b) for allowing the gas to be measured to flow out from the gas chamber (20).

また、第2保持プレート(22)の基材(31)とは反対側には、基材(31)側から順番に、スリットプレート(27)と窓枠プレート(24)と窓保持プレート(25)とが積層されている。また、アクリル窓(28)は、窓枠プレート(24)の開口(24a)に収められた状態で、スリットプレート(27)と窓保持プレート(25)により挟み込まれている。   In addition, on the opposite side of the second holding plate (22) from the base material (31), the slit plate (27), the window frame plate (24), and the window holding plate (25) in this order from the base material (31) side. ) And are laminated. The acrylic window (28) is sandwiched between the slit plate (27) and the window holding plate (25) in a state of being accommodated in the opening (24a) of the window frame plate (24).

スリットプレート(27)は、図5(E)に示すように、その平面形状が基材(31)の平面形状よりも一回り大きい矩形板状に形成されている。スリットプレート(27)は、第2保持プレート(22)の開口(22a)を塞ぐように、第2保持プレート(22)の基材(31)側とは反対側に積層されている。   As shown in FIG. 5E, the slit plate (27) is formed in a rectangular plate shape whose planar shape is slightly larger than the planar shape of the substrate (31). The slit plate (27) is laminated on the side opposite to the base (31) side of the second holding plate (22) so as to close the opening (22a) of the second holding plate (22).

スリットプレート(27)には、短手方向に延びる矩形状の第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)が形成されている。第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)は、図5(E)において左右対称に形成さている。図1に示すように、第1スリット(27a)は、光導波路(12)の入射面(31a)の下方に位置している。第1スリット(27a)は、発光体(41)の出射光が光導波路(12)の入射面(31a)に真っ直ぐ到達可能に形成されている。第1スリット(27a)は入射用開口(27a)を構成している。一方、第2スリット(27b)は、光導波路(12)の出射面(31b)の下方に位置している。第2スリット(27b)は、光導波路(12)の出射面(31b)からの出射光が上記受光体(42)に真っ直ぐ到達可能に形成されている。第2スリット(27b)は出射用開口(27b)を構成している。   The slit plate (27) is formed with a rectangular first slit (27a) and a second slit (27b) extending in the short direction. The first slit (27a) and the second slit (27b) are formed symmetrically in FIG. 5 (E). As shown in FIG. 1, the first slit (27a) is located below the incident surface (31a) of the optical waveguide (12). The first slit (27a) is formed so that the light emitted from the light emitter (41) can reach the incident surface (31a) of the optical waveguide (12) straight. The first slit (27a) constitutes an incident opening (27a). On the other hand, the second slit (27b) is located below the emission surface (31b) of the optical waveguide (12). The second slit (27b) is formed so that the emitted light from the emission surface (31b) of the optical waveguide (12) can reach the light receiver (42) straight. The second slit (27b) constitutes an emission opening (27b).

窓枠プレート(24)は、図5(G)に示すように、矩形枠状に形成されている。窓枠プレート(24)の開口(24a)の形状は長方形である。窓枠プレート(24)の開口(24a)は、アクリル窓(28)の外周形状と概ね同じ大きさである。窓枠プレート(24)は、光を透過しない部材により構成され、アクリル窓(28)の端面に光が入射することを防止している。   The window frame plate (24) is formed in a rectangular frame shape as shown in FIG. The shape of the opening (24a) of the window frame plate (24) is a rectangle. The opening (24a) of the window frame plate (24) is approximately the same size as the outer peripheral shape of the acrylic window (28). The window frame plate (24) is made of a member that does not transmit light, and prevents light from entering the end face of the acrylic window (28).

窓保持プレート(25)は、図5(H)に示すように、矩形枠状に形成されている。窓保持プレート(25)の開口(25b)の形状は長方形である。窓保持プレート(25)の開口(25b)は、長手方向の長さがアクリル窓(28)の長手方向の長さより短く、短手方向の長さがアクリル窓(28)の短手方向の長さよりも短い。窓保持プレート(25)は、アクリル窓(28)が外れることを防止している。   The window holding plate (25) is formed in a rectangular frame shape as shown in FIG. The shape of the opening (25b) of the window holding plate (25) is a rectangle. The opening (25b) of the window holding plate (25) has a length in the longitudinal direction shorter than the length in the longitudinal direction of the acrylic window (28), and the length in the short direction is the length in the short direction of the acrylic window (28). Shorter than that. The window holding plate (25) prevents the acrylic window (28) from coming off.

アクリル窓(28)は、透明な部材により構成されている。アクリル窓(28)は、矩形板状に形成されている。アクリル窓(28)は、第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)を塞ぐように設けられている。   The acrylic window (28) is made of a transparent member. The acrylic window (28) is formed in a rectangular plate shape. The acrylic window (28) is provided so as to close the first slit (27a) and the second slit (27b).

<検出動作>
ガス検出装置(10)は、被測定ガス中の対象物質の濃度を検出する検出動作を行う。ガス検出装置(10)では、検出動作の前に、空気ポンプ(16)が停止した状態で発光体(41)に電力が供給される。そうすると、発光体(41)が発する光が、入射面(31a)から光導波路(12)に入射し、光導波路(12)に入射した光が、全反射を繰り返して伝搬し出射面(31b)から出射する。そして、出射面(31b)から出射した光を受けた受光体(42)は、受光した光の光学特性を表す光信号を信号処理部(17)へ出力する。空気ポンプ(16)が停止した状態では、図7に示すように、光信号の強度は一定値となる。
<Detection operation>
The gas detection device (10) performs a detection operation for detecting the concentration of the target substance in the gas to be measured. In the gas detection device (10), power is supplied to the light emitter (41) with the air pump (16) stopped before the detection operation. Then, the light emitted from the light emitter (41) enters the optical waveguide (12) from the incident surface (31a), and the light incident on the optical waveguide (12) propagates by repeating total reflection and exits (31b). Exits from. The light receiver (42) that has received the light emitted from the emission surface (31b) outputs an optical signal representing the optical characteristics of the received light to the signal processing unit (17). When the air pump (16) is stopped, the intensity of the optical signal becomes a constant value as shown in FIG.

検出動作は、この状態から開始される。図8に示すように、ステップ1(ST1)では、空気ポンプ(16)の運転が開始される。空気ポンプ(16)の運転中は、気体室(20)のガスが排気通路(15)の空気ポンプ(16)に吸引され、それに伴って、例えば室内空気等の被測定空気が、給気通路(14)を通じて気体室(20)へ導入される。   The detection operation starts from this state. As shown in FIG. 8, in step 1 (ST1), the operation of the air pump (16) is started. During operation of the air pump (16), the gas in the gas chamber (20) is sucked into the air pump (16) in the exhaust passage (15), and the air to be measured such as room air is supplied to the air supply passage. It is introduced into the gas chamber (20) through (14).

ここで、被測定空気が気体室(20)へ導入されると、被測定空気が発色層(32)に接触し、被測定空気に対象物質が含まれていれば、その対象物質が発色層(32)の細孔内へ浸入して検出試薬と反応する。発色層(32)は、検出試薬と対象物質との反応により発色する。そして、この反応の進行に従って、発色層(32)の裏面は、空気ポンプ(16)の運転開始から徐々に変色してゆく。   Here, when the air to be measured is introduced into the gas chamber (20), the air to be measured comes into contact with the color developing layer (32), and if the air to be measured contains the target substance, the target substance is changed to the color developing layer. It enters into the pores of (32) and reacts with the detection reagent. The coloring layer (32) develops color by the reaction between the detection reagent and the target substance. As the reaction proceeds, the back surface of the coloring layer (32) gradually changes color from the start of operation of the air pump (16).

例えば、対象物質をホルムアルデヒドとして検出試薬をエナミノン誘導体とする場合、ホルムアルデヒドと検出試薬の化学反応により、ルチジンが生成される。このルチジンの場合、発色によって吸収される帯域の光の波長が405nmとなる。このため、光導波路では、入射した光が発色層(32)の裏面で反射する度に、405nmの波長の光の強度が低下する。図7に示すように、信号処理部(17)に入力される光信号の強度は、徐々に低下してゆく。被測定空気中のホルムアルデヒドの濃度が高いほど、光信号の強度の時間当たりの低下率は大きくなり、光信号の強度は極小値へと達する。また、被測定空気中のホルムアルデヒドの濃度が高いほど、上記化学反応が飽和するのに長い時間が掛かり、光信号の強度が極小値に達するのに長い時間が掛かる。   For example, when the target substance is formaldehyde and the detection reagent is an enaminone derivative, lutidine is generated by a chemical reaction between formaldehyde and the detection reagent. In the case of this lutidine, the wavelength of light in the band absorbed by color development is 405 nm. For this reason, in the optical waveguide, every time the incident light is reflected by the back surface of the coloring layer (32), the intensity of light having a wavelength of 405 nm decreases. As shown in FIG. 7, the intensity of the optical signal input to the signal processing unit (17) gradually decreases. The higher the formaldehyde concentration in the air to be measured, the greater the rate of decrease in the intensity of the optical signal per time, and the intensity of the optical signal reaches a minimum value. Further, the higher the formaldehyde concentration in the air to be measured, the longer it takes for the chemical reaction to saturate, and the longer the time required for the optical signal intensity to reach the minimum value.

続いて、ステップ2(ST2)では、信号処理部(17)が、レート法による測定を開始する。そして、ステップ3(ST3)では、信号処理部(17)が、予め設定されたサンプリング時間で、受光体(42)から入力された光信号の強度を取得する。   Subsequently, in step 2 (ST2), the signal processing unit (17) starts measurement by the rate method. In step 3 (ST3), the signal processing unit (17) acquires the intensity of the optical signal input from the photoreceptor (42) at a preset sampling time.

ステップ4(ST4)は、ステップ1(ST1)の実行時点からの経過時間が所定の設定時間(例えば、1分)に達すると行われる。つまり、ステップ4(ST4)は、空気ポンプ(16)の運転開始から所定の設定時間が経過すると行われる。ステップ4(ST4)では、信号処理部(17)が、現時点での光信号の強度と判定用閾値とを比較する。そして、信号処理部(17)は、現時点での光信号の強度が判定用閾値よりも小さい場合は、ステップ5(ST5)に移行し、現時点での光信号の強度が判定用閾値以上の場合は、ステップ5(ST5)に移行する。   Step 4 (ST4) is performed when the elapsed time from the execution time of step 1 (ST1) reaches a predetermined set time (for example, 1 minute). That is, step 4 (ST4) is performed when a predetermined set time has elapsed from the start of operation of the air pump (16). In step 4 (ST4), the signal processing unit (17) compares the current optical signal intensity with the determination threshold. When the current optical signal intensity is smaller than the determination threshold, the signal processing unit (17) proceeds to step 5 (ST5), and the current optical signal intensity is greater than or equal to the determination threshold. Shifts to step 5 (ST5).

ステップ5(ST5)では、信号処理部(17)が、レート法を用いて対象物質の濃度を検出する第1動作を行う。第1動作では、時間当たりの光信号の強度の低下率(傾き)に基づいて対象物質の濃度が検出される。   In step 5 (ST5), the signal processing unit (17) performs a first operation of detecting the concentration of the target substance using the rate method. In the first operation, the concentration of the target substance is detected based on the decrease rate (slope) of the intensity of the optical signal per time.

ステップ6(ST6)では、レート法による測定からエンドポイント法による測定へ切り換えられる。信号処理部(17)は、エンドポイント法を用いて対象物質の濃度を検出する第2動作を行う。第2動作では、空気ポンプ(16)の運転開始前の光信号の強度をI0とし、エンドポイントに達したときの光信号の強度をIとして、濃度Cに対して−log(I/I0)が算出され、光信号の強度の減少量から対象物質の濃度が検出される。   In step 6 (ST6), the measurement is switched from the rate method to the end point method. The signal processing unit (17) performs a second operation of detecting the concentration of the target substance using the endpoint method. In the second operation, the intensity of the optical signal before starting the operation of the air pump (16) is I0, the intensity of the optical signal when reaching the end point is I, and -log (I / I0) with respect to the concentration C. Is calculated, and the concentration of the target substance is detected from the decrease in the intensity of the optical signal.

−実施形態の効果−
本実施形態では、基材(31)を保持する第1保持プレート(21)を利用して、発色層(32)が露出する気体室(20)が形成されている。気体室(20)は、第1保持プレート(21)及び閉塞部材(26)により周囲が区画されている。気体室(20)内の発色層(32)は、ガス検出素子(30)の外部に露出していない。また、気体室(20)は、第1保持プレート(21)にガス導入プレート(26)を積層するという簡単な作業で形成することが可能である。従って、発色層(32)の表面に意図せず気体が供給されることを防止できるガス検出素子(30)を比較的容易に製作することができる。
-Effect of the embodiment-
In the present embodiment, the gas chamber (20) from which the coloring layer (32) is exposed is formed using the first holding plate (21) that holds the base material (31). The periphery of the gas chamber (20) is partitioned by the first holding plate (21) and the closing member (26). The coloring layer (32) in the gas chamber (20) is not exposed to the outside of the gas detection element (30). The gas chamber (20) can be formed by a simple operation of stacking the gas introduction plate (26) on the first holding plate (21). Therefore, the gas detection element (30) capable of preventing unintentional gas supply to the surface of the color developing layer (32) can be manufactured relatively easily.

また、本実施形態では、枠状の第1保持プレート(21)にガス導入プレート(26)を積層することによって気体室(20)が形成されているので、第1保持プレート(21)の厚みにより気体室(20)の高さ(基材(31)の厚さ方向の長さ)が決定される。このため、第1保持プレート(21)の厚みを薄くするだけで、気体室(20)の高さを低くすることが可能である。従って、デッドスペースの容積が小さい、高さの低い気体室(20)を精度良く形成することが可能である。   In this embodiment, since the gas chamber (20) is formed by laminating the gas introduction plate (26) on the frame-shaped first holding plate (21), the thickness of the first holding plate (21). Thus, the height of the gas chamber (20) (the length of the base material (31) in the thickness direction) is determined. For this reason, it is possible to reduce the height of the gas chamber (20) only by reducing the thickness of the first holding plate (21). Therefore, it is possible to accurately form the gas chamber (20) having a small dead space volume and a low height.

また、本実施形態では、基材(31)の端面が、相対向する光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)を残して、基材枠プレート(23)により塞がれている。基材(31)の端面では、光が入射できる領域が、基材枠プレート(23)により必要最小限に制限されている。このため、対象物質の検出とは関係のない光が基材(31)の端面から光導波路(12)へ浸入することを抑制することができる。   In this embodiment, the end surface of the base material (31) is blocked by the base material frame plate (23), leaving the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12) facing each other. It is. On the end face of the base material (31), a region where light can enter is limited to the minimum necessary by the base material frame plate (23). For this reason, it can suppress that the light which is unrelated to the detection of a target substance permeates into an optical waveguide (12) from the end surface of a base material (31).

また、本実施形態では、基材(31)の第2保持プレート(22)側において、基材(31)に到達する光が通過できる領域が、第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)に制限されている。このため、対象物質の検出とは関係のない光が基材(31)の第2保持プレート(22)側から光導波路(12)に浸入することを抑制することができる。   Moreover, in this embodiment, the area | region which the light which reaches | attains a base material (31) can pass in the 2nd holding plate (22) side of a base material (31) is a 1st slit (27a) and a 2nd slit (27b). ). For this reason, it can suppress that the light which is unrelated to the detection of a target substance permeates into an optical waveguide (12) from the 2nd holding plate (22) side of a base material (31).

また、本実施形態では、第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)を気体が通過することが、アクリル窓(28)により阻止されている。このため、第1スリット(27a)及び第2スリット(27b)を通じて気体がガス検出素子(30)の内部へ浸入することを防止することができる。   In the present embodiment, the acrylic window (28) prevents gas from passing through the first slit (27a) and the second slit (27b). For this reason, gas can be prevented from entering the gas detection element (30) through the first slit (27a) and the second slit (27b).

また、本実施形態では、対象物質の濃度の検出する方法が、空気ポンプ(16)の運転開始から所定の設定時間の経過後の光信号の強度によって、レート法とエンドポイント法から自動的に選択される。対象物質の濃度が高い場合はレート法が選択され、対象物質の濃度が低い場合はエンドポイント法が選択される。ここで、エンドポイント法だけを用いる場合は、対象物質の濃度を正確に測定することができるが、対象物質の濃度が高い場合に、検出時間が長くなる。また、レート法だけを用いる場合は、検出時間を短縮できるが、検出結果に誤差が生じるおそれがある。本実施形態では、対象物質の濃度の検出する方法が対象物質の濃度に応じてレート法とエンドポイント法から自動的に選択される。従って、対象物質の濃度が高い場合にはレート法により検出時間を短縮しつつ、対象物質の濃度が低い場合にはエンドポイント法により対象物質の濃度を正確に検出することができる。   In the present embodiment, the method of detecting the concentration of the target substance is automatically performed from the rate method and the endpoint method according to the intensity of the optical signal after a predetermined set time has elapsed since the start of the operation of the air pump (16). Selected. The rate method is selected when the concentration of the target substance is high, and the endpoint method is selected when the concentration of the target substance is low. Here, when only the end point method is used, the concentration of the target substance can be accurately measured. However, when the concentration of the target substance is high, the detection time becomes long. When only the rate method is used, the detection time can be shortened, but there is a possibility that an error may occur in the detection result. In the present embodiment, the method for detecting the concentration of the target substance is automatically selected from the rate method and the endpoint method according to the concentration of the target substance. Therefore, when the concentration of the target substance is high, the detection time can be shortened by the rate method, and when the concentration of the target substance is low, the concentration of the target substance can be accurately detected by the end point method.

また、本実施形態では、空気ポンプ(16)が、給気通路(14)ではなく排気通路(15)に設けられている。このため、検出動作において気体室(20)に導入される気体が、空気ポンプ(16)に残留した気体により希釈されることがない。従って、ガス検出装置(10)の信頼性を向上させることができる。   In the present embodiment, the air pump (16) is provided in the exhaust passage (15) instead of the air supply passage (14). For this reason, the gas introduced into the gas chamber (20) in the detection operation is not diluted by the gas remaining in the air pump (16). Therefore, the reliability of the gas detection device (10) can be improved.

−実施形態の変形例1−
実施形態の変形例1について説明する。この変形例1では、第2保持部材(22)が、上記実施形態におけるスリットプレートにより構成されている。上記実施形態における枠状の第2保持プレートは、設けられていない。
-Modification 1 of embodiment-
A first modification of the embodiment will be described. In this modification 1, the 2nd holding member (22) is comprised by the slit plate in the said embodiment. The frame-shaped second holding plate in the above embodiment is not provided.

スリットプレート(22)は、図9及び図10に示すように、基材(31)の第1保持プレート(21)側とは反対側の第2面に積層されている。スリットプレート(22)には、上記実施形態と同様に、入射用開口(22a)を構成する第1スリット(22a)と、出射用開口(22b)を構成する第2スリット(22b)とが形成されている。第1スリット(22a)は、光導波路(12)の入射面(31a)に沿って延びている。第2スリット(22b)は、光導波路(12)の出射面(31b)に沿って延びている。基材(31)のスリットプレート(22)側では、基材(31)に到達する光が通過できる領域が、第1スリット(22a)及び第2スリット(22b)に制限されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the slit plate (22) is laminated on the second surface of the base material (31) opposite to the first holding plate (21) side. As in the above embodiment, the slit plate (22) is formed with a first slit (22a) that constitutes the entrance opening (22a) and a second slit (22b) that constitutes the exit opening (22b). Has been. The first slit (22a) extends along the incident surface (31a) of the optical waveguide (12). The second slit (22b) extends along the emission surface (31b) of the optical waveguide (12). On the slit plate (22) side of the base material (31), the region through which light reaching the base material (31) can pass is limited to the first slit (22a) and the second slit (22b).

また、第1保持プレート(21)は、上記実施形態とは異なり、その開口(21a)の周囲が全周囲に亘って基材(31)の第1面に当接している。第1保持プレート(21)の開口(21a)は、その長手方向の長さが基材(31)の一辺の長さよりも短くなっている。第1保持プレート(21)は、光導波路(12)の光の入射面(31a)側の端部と光の出射面(31b)側の端部とに当接している。   Further, unlike the above-described embodiment, the first holding plate (21) is in contact with the first surface of the base material (31) around the entire opening (21a). The opening (21a) of the first holding plate (21) has a length in the longitudinal direction shorter than the length of one side of the base material (31). The first holding plate (21) is in contact with the end of the optical waveguide (12) on the light incident surface (31a) side and the end of the light exit surface (31b) side.

ここで、第1保持プレート(21)の表面には、ある程度の粗さがある。このため、光導波路(12)の光反射面のうち第1保持プレート(21)が当接する領域(以下、「当接領域」という。)では、光導波路(12)と気体の界面と同じ様に全反射が生じる。この点について以下に説明する。   Here, the surface of the first holding plate (21) has a certain degree of roughness. For this reason, in the area where the first holding plate (21) abuts on the light reflecting surface of the optical waveguide (12) (hereinafter referred to as “abutment area”), the same as the interface between the optical waveguide (12) and the gas. Total reflection occurs. This will be described below.

全反射がおこる臨界角は、気体よりも固体の方が絶対屈折率が大きいので、光導波路(12)と気体との界面よりも、光導波路(12)と固体の界面の方が大きい。このため、光導波路(12)における光の入射角をある程度小さくすると、理論上は、光導波路(12)と気体の界面では全反射が生じるが、光導波路(12)と固体の界面では全反射が生じない状態になる。しかし、この変形例1では、第1保持プレート(21)の表面にある程度の粗さがあるため、光導波路(12)における光の入射角をある程度小さくしても、光導波路(12)と気体の界面では全反射が生じる限りは、光導波路(12)に固体が当接する当接領域でも全反射が生じる。このため、エバネッセント波の電界強度が大きくなるように、光導波路(12)における光の入射角をある程度小さくすることができる。   The critical angle at which total reflection occurs is larger at the interface between the optical waveguide (12) and the solid than at the interface between the optical waveguide (12) and the gas because the solid has a higher absolute refractive index than the gas. Therefore, if the incident angle of light in the optical waveguide (12) is reduced to some extent, theoretically, total reflection occurs at the interface between the optical waveguide (12) and gas, but total reflection occurs at the interface between the optical waveguide (12) and solid. Will not occur. However, in Modification 1, since the surface of the first holding plate (21) has a certain degree of roughness, even if the incident angle of light in the optical waveguide (12) is reduced to some extent, the optical waveguide (12) and the gas As long as total reflection occurs at the interface, total reflection also occurs in the contact region where the solid contacts the optical waveguide (12). For this reason, the incident angle of light in the optical waveguide (12) can be reduced to some extent so that the electric field strength of the evanescent wave is increased.

また、この変形例1では、基材(31)と第1保持プレート(21)との間から気体室(20)へ気体が流入しない。従って、発色層(32)の表面に意図せず気体が供給されることをさらに確実に防止することができる。   Moreover, in this modification 1, gas does not flow into a gas chamber (20) from between a base material (31) and a 1st holding plate (21). Accordingly, it is possible to more reliably prevent the gas from being unintentionally supplied to the surface of the coloring layer (32).

また、この変形例1では、基材(31)と第1保持プレート(21)との間から気体室(20)へ光が浸入しない。従って、光導波路(12)から出射される光の強度が迷光により変化することを抑制することができる。   In the first modification, light does not enter the gas chamber (20) from between the base material (31) and the first holding plate (21). Therefore, it can suppress that the intensity | strength of the light radiate | emitted from an optical waveguide (12) changes with stray light.

−実施形態の変形例2−
実施形態の変形例2について説明する。この変形例2では、図11及び図12に示すように、第1保持プレート(21)の各伝搬方向対向部(21d,21e)が、光導波路(12)の光の入射面側の端部及び光の出射面側の端部の表面(図11において上面)に、隙間(46)を挟んで対面している。また、第2保持プレート(22)の各伝搬方向対向部(22d,22e)が、光導波路(12)の光の入射面側の端部及び光の出射面側の端部の表面(図11において下面)に、隙間を挟んで対面している。
-Modification 2 of embodiment-
A second modification of the embodiment will be described. In the second modification, as shown in FIGS. 11 and 12, each of the first holding plates (21) is opposed to each other in the propagation direction (21d, 21e) on the light incident surface side end of the optical waveguide (12). And the surface (the upper surface in FIG. 11) of the end portion on the light emission surface side, facing each other with a gap (46) therebetween. Further, each propagation direction facing portion (22d, 22e) of the second holding plate (22) is a surface of an end portion on the light incident surface side and an end portion on the light exit surface side of the optical waveguide (12) (FIG. 11). The lower surface) with a gap in between.

具体的に、ガス検出素子(30)は、平面視において矩形状に形成されている。ガス検出素子(30)は、上記基材(31)と上記発色層(32)に加えて、第1保持プレート(21)と第2保持プレート(22)とガス導入プレート(26)と底面プレート(29)と2つの側部プレート(38,39)とを備えている。ガス検出素子(30)では、ガス導入プレート(26)、第1保持プレート(21)、第2保持プレート(22)、底面プレート(29)の順番で、これらの4つの部材が積層されている。また、各側部プレート(38,39)は、ガス導入プレート(26)と底面プレート(29)とに挟まれている。   Specifically, the gas detection element (30) is formed in a rectangular shape in plan view. The gas detection element (30) includes a first holding plate (21), a second holding plate (22), a gas introduction plate (26), and a bottom plate in addition to the base material (31) and the coloring layer (32). (29) and two side plates (38, 39). In the gas detection element (30), these four members are laminated in the order of the gas introduction plate (26), the first holding plate (21), the second holding plate (22), and the bottom plate (29). . Each side plate (38, 39) is sandwiched between a gas introduction plate (26) and a bottom plate (29).

この変形例2では、ガス検出素子(30)の短手方向に延びる各端面(図11における左右の端面)において、基材(31)の各端面が露出している。このため、基材(31)の光導波路(12)の一方の端面に外部から光を入射させて、該光導波路(12)の他方の端面から出射した光を外部で受光することができる。基材(31)には、ガス検出素子(30)の長手方向(図11において左右方向)に光が伝搬する光導波路(12)が構成されている。   In the second modification, each end surface of the base material (31) is exposed at each end surface (left and right end surfaces in FIG. 11) extending in the short direction of the gas detection element (30). For this reason, light can be incident on one end face of the optical waveguide (12) of the substrate (31) from the outside, and the light emitted from the other end face of the optical waveguide (12) can be received externally. The base material (31) includes an optical waveguide (12) through which light propagates in the longitudinal direction of the gas detection element (30) (left and right direction in FIG. 11).

第1保持プレート(21)は、矩形枠状に形成されている。図13に示すように、第1保持プレート(21)では、各幅方向対向部(21b,21c)が各基材側部(36,37)を上記第1面側から保持している。また、各伝搬方向対向部(21d,21e)は、その厚みが幅方向対向部(21b,21c)に比べて薄くなっている。図12に示すように、各伝搬方向対向部(21d,21e)の基材(31)側の対向面(45)は、隙間(46)を挟んで、光導波路(12)の端部の上面(47)に対面している。この対向面(45)は、光導波路(12)の端部の上面(47)に平行な平坦面に形成されている。   The first holding plate (21) is formed in a rectangular frame shape. As shown in FIG. 13, in the first holding plate (21), the width direction facing portions (21b, 21c) hold the base material side portions (36, 37) from the first surface side. Further, each propagation direction facing portion (21d, 21e) is thinner than the width direction facing portion (21b, 21c). As shown in FIG. 12, the facing surface (45) on the base material (31) side of each propagation direction facing portion (21d, 21e) is the upper surface of the end portion of the optical waveguide (12) across the gap (46). Facing (47). The facing surface (45) is formed as a flat surface parallel to the upper surface (47) of the end of the optical waveguide (12).

また、第2保持プレート(22)は、矩形枠状に形成されている。図13に示すように、第2保持プレート(22)では、各幅方向対向部(22b,22c)が各基材側部(36,37)を上記第2面側から保持している。また、各伝搬方向対向部(22d,22e)は、その厚みが幅方向対向部(22b,22c)に比べて薄くなっている。図12に示すように、各伝搬方向対向部(22d,22e)の基材(31)側の対向面は、隙間を挟んで、光導波路(12)の端部の下面に対面している。この対向面は、光導波路(12)の端部の下面に平行な平坦面に形成されている。   The second holding plate (22) is formed in a rectangular frame shape. As shown in FIG. 13, in the second holding plate (22), the width direction facing portions (22b, 22c) hold the base material side portions (36, 37) from the second surface side. Further, each propagation direction facing portion (22d, 22e) is thinner than the width direction facing portion (22b, 22c). As shown in FIG. 12, the facing surface on the base material (31) side of each propagation direction facing portion (22d, 22e) faces the lower surface of the end portion of the optical waveguide (12) with a gap interposed therebetween. The opposing surface is formed as a flat surface parallel to the lower surface of the end portion of the optical waveguide (12).

−実施形態の変形例3−
実施形態の変形例3について説明する。この変形例3のガス検出装置(10)は、排気通路(15)の空気ポンプ(16)によりケーシング(11)内におけるガス検出素子(30)の周囲の気体をケーシング(11)外へ排出可能に構成されている。ケーシング(11)では、ガス検出素子(30)が設置空間(50)に配置されている。
—Modification 3 of Embodiment—
A modification 3 of the embodiment will be described. In the gas detection device (10) of the third modification, the gas around the gas detection element (30) in the casing (11) can be discharged out of the casing (11) by the air pump (16) in the exhaust passage (15). It is configured. In the casing (11), the gas detection element (30) is disposed in the installation space (50).

空気ポンプ(16)は、その吸入側が、気体室(20)だけでなく設置空間(50)にも接続されている。ガス検出装置(10)は、空気ポンプ(16)が気体室(20)の気体を吸入してケーシング(11)外へ排出する第1運転と、空気ポンプ(16)が設置空間(50)の気体を吸入してケーシング(11)外へ排出する第2運転とを切り換え可能に構成されている。第1運転は、検出動作の際に行われる。第2運転は、例えば検出動作の前に行われる。   The suction side of the air pump (16) is connected not only to the gas chamber (20) but also to the installation space (50). In the gas detection device (10), the air pump (16) sucks the gas in the gas chamber (20) and discharges it outside the casing (11), and the air pump (16) is installed in the installation space (50). The second operation of sucking gas and discharging it out of the casing (11) can be switched. The first operation is performed during the detection operation. The second operation is performed, for example, before the detection operation.

なお、排気通路(15)の空気ポンプ(16)とは別に、ケーシング(11)内におけるガス検出素子(30)の周囲の気体をケーシング(11)外へ排出する空気ポンプ(16)を設けてもよい。   In addition to the air pump (16) in the exhaust passage (15), an air pump (16) for discharging the gas around the gas detection element (30) in the casing (11) to the outside of the casing (11) is provided. Also good.

この変形例3では、気体室(20)に気体を導入する前に、ケーシング(11)内におけるガス検出素子(30)の周囲の気体がケーシング(11)外へ排出される。このため、検出動作の検出結果が、前回の検出動作の気体の影響を受けることを回避することができる。   In the third modification, before the gas is introduced into the gas chamber (20), the gas around the gas detection element (30) in the casing (11) is discharged out of the casing (11). For this reason, it can avoid that the detection result of a detection operation receives the influence of the gas of the last detection operation.

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as following structures.

上記実施形態について、空気ポンプ(16)が、給気通路(14)に設けられていてもよい。この場合、被測定ガスは、空気ポンプ(16)によって気体室(20)に押し込まれる。   About the said embodiment, the air pump (16) may be provided in the air supply path (14). In this case, the gas to be measured is pushed into the gas chamber (20) by the air pump (16).

また、上記実施形態について、発色層(32)が、対象物質との反応により発色する高分子膜又は単分子膜により構成されていてもよい。   In the above embodiment, the coloring layer (32) may be composed of a polymer film or a monomolecular film that develops color by reaction with the target substance.

また、上記実施形態について、ガス検出装置(10)が、対象物質の有無を検出するように構成されていてもよい。   Moreover, about the said embodiment, the gas detection apparatus (10) may be comprised so that the presence or absence of a target substance may be detected.

また、上記実施形態について、光導波路(12)の入射面(31a)および出射面(31b)以外の基材(31)の端面を閉塞するのに、柔軟なシーリング材を使用してもよい。   In the above embodiment, a flexible sealing material may be used to close the end surface of the base material (31) other than the incident surface (31a) and the exit surface (31b) of the optical waveguide (12).

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、光導波路を構成する基材を備えたガス検出素子、及びそのガス検出素子を備えたガス検出装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for a gas detection element including a base material constituting an optical waveguide, and a gas detection device including the gas detection element.

10 ガス検出装置
12 光導波路
14 給気通路
15 排気通路
16 空気ポンプ
17 信号処理部(信号処理手段)
20 気体室
21 第1保持プレート(第1保持部材)
22 第2保持プレート(第2保持部材)
23 基材枠プレート(端面閉塞部材)
26 ガス導入プレート(閉塞部材)
27 スリットプレート(開口形成部材)
28 アクリル窓(開口閉塞部材)
30 ガス検出素子
31 基材
31a 入射面
31b 出射面
32 発色層
41 発光体
42 受光体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas detection apparatus 12 Optical waveguide 14 Supply path 15 Exhaust path 16 Air pump 17 Signal processing part (signal processing means)
20 Gas chamber 21 First holding plate (first holding member)
22 Second holding plate (second holding member)
23 Substrate frame plate (end face closing member)
26 Gas introduction plate (blocking member)
27 Slit plate (opening forming member)
28 Acrylic window (opening closing member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Gas detection element 31 Base material 31a Incident surface 31b Outgoing surface 32 Color development layer 41 Light emitter 42 Light receiver

Claims (7)

平板状に形成され、相対向する端面の一方の端面を光の入射面(31a)として他方の端面の光の出射面(31b)とする光導波路(12)を構成する基材(31)と、
上記基材(31)の表面のうち上記光導波路(12)の光反射面に積層され、気体に含まれる所定の化学物質を対象物質として該対象物質との反応により発色する発色層(32)とを備えたガス検出素子であって、
開口を有する枠状に形成され、該開口に上記発色層(32)が臨むように上記基材(31)に積層され、上記開口が気体室(20)を構成する第1保持部材(21)と、
上記基材(31)の上記第1保持部材(21)側とは反対側に積層され、上記第1保持部材(21)と共に上記基材(31)を保持する第2保持部材(22)と、
上記第1保持部材(21)の開口を塞ぐように上記第1保持部材(21)の基材(31)側とは反対側に積層され、上記気体室(20)へ気体を流入させるための流入通路(26a)と、該気体室(20)から気体を流出させるための流出通路(26b)とが形成された閉塞部材(26)とを備えていることを特徴とするガス検出素子。
A base material (31) which is formed in a flat plate shape and constitutes an optical waveguide (12) in which one end face of the opposite end face is a light incident face (31a) and the other end face is a light exit face (31b); ,
Coloring layer (32) which is laminated on the light reflecting surface of the optical waveguide (12) among the surface of the base material (31) and develops color by reaction with the target substance using a predetermined chemical substance contained in the gas as the target substance A gas detection element comprising:
A first holding member (21) which is formed in a frame shape having an opening and is laminated on the base material (31) so that the coloring layer (32) faces the opening, and the opening constitutes a gas chamber (20) When,
A second holding member (22) stacked on the opposite side of the base (31) from the first holding member (21) side and holding the base (31) together with the first holding member (21); ,
The first holding member (21) is laminated on the side opposite to the base (31) side so as to close the opening of the first holding member (21), and allows gas to flow into the gas chamber (20). A gas detection element comprising: an inflow passage (26a); and a closing member (26) formed with an outflow passage (26b) for allowing gas to flow out of the gas chamber (20).
請求項1において、
上記第1保持部材(21)は、上記開口の周囲が全周囲に亘って上記基材(31)の表面に当接していることを特徴とするガス検出素子。
In claim 1,
The gas detection element, wherein the first holding member (21) is in contact with the surface of the base material (31) over the entire periphery of the opening.
請求項1又は2において、
開口を有する枠状に形成され、該開口に上記基材(31)を収容する状態で上記第1保持部材(21)と上記第2保持部材(22)との間に設けられ、上記光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)の対応部に光通路を有し、上記入射面(31a)及び出射面(31b)の周りの上記基材(31)の端面を閉塞する枠状閉塞部材(23)を備えていることを特徴とするガス検出素子。
In claim 1 or 2,
The optical waveguide is formed in a frame shape having an opening, and is provided between the first holding member (21) and the second holding member (22) in a state where the substrate (31) is accommodated in the opening. (12) has an optical path in the corresponding part of the entrance surface (31a) and the exit surface (31b), and closes the end surface of the base material (31) around the entrance surface (31a) and the exit surface (31b) A gas detection element comprising a frame-shaped closing member (23) that performs the above-described operation.
請求項1乃至3の何れか1つにおいて、
上記第2保持部材(22)は、その平面形状が上記基材(31)よりも大きい平板状に形成され、
上記第2保持部材(22)には、上記光導波路(12)の入射面(31a)に入射させる光を通過させる入射用開口(22a)と、上記光導波路(12)の出射面(31b)から出射させる光を通過させる出射用開口(22b)とが形成されていることを特徴とするガス検出素子。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The second holding member (22) is formed in a flat plate shape whose planar shape is larger than that of the base material (31),
The second holding member (22) includes an incident opening (22a) through which light incident on the incident surface (31a) of the optical waveguide (12) passes, and an output surface (31b) of the optical waveguide (12). A gas detection element characterized in that an emission opening (22b) for allowing light emitted from the light to pass therethrough is formed.
請求項1乃至3の何れか1つにおいて、
上記第2保持部材(22)は、開口を有する枠状に形成され、該開口が上記光導波路(12)の入射面(31a)及び出射面(31b)よりも外側へ延びるように形成される一方、
上記第2保持部材(22)の開口を塞ぐように上記第2保持部材(22)の基材(31)側とは反対側に積層され、上記光導波路(12)の入射面(31a)に入射させる光を通過させる入射用開口(27a)と、上記光導波路(12)の出射面(31b)に入射させる光を通過させる出射用開口(27b)とが形成された開口形成部材(27)を備えていることを特徴とするガス検出素子。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The second holding member (22) is formed in a frame shape having an opening, and the opening is formed to extend outward from the incident surface (31a) and the emitting surface (31b) of the optical waveguide (12). on the other hand,
The second holding member (22) is laminated on the side opposite to the base (31) side so as to close the opening of the second holding member (22), and is formed on the incident surface (31a) of the optical waveguide (12). An opening forming member (27) in which an incident opening (27a) for allowing incident light to pass through and an emission opening (27b) for allowing light incident on the exit surface (31b) of the optical waveguide (12) to pass therethrough are formed. A gas detection element comprising:
請求項4又は5において、
透明な部材により構成され、上記入射用開口(22a,27a)及び上記出射用開口(22b,27b)を塞ぐように設けられる開口閉塞部材(28)を備えていることを特徴とするガス検出素子。
In claim 4 or 5,
A gas detection element comprising an opening closing member (28) configured by a transparent member and provided so as to close the entrance opening (22a, 27a) and the exit opening (22b, 27b) .
請求項1乃至6の何れか1つに記載のガス検出素子(30)と、
上記光導波路(12)に入射させる光を発する発光体(41)と、
上記光導波路(12)から出射される光を受光して、受光した光の光学特性を表す光信号を出力する受光体(42)と、
上記光信号を受け、該光信号の変化に基づいて上記対象物質の濃度又は有無を検出する信号処理手段(17)とを備えていることを特徴とするガス検出装置。
A gas detection element (30) according to any one of claims 1 to 6;
A light emitter (41) that emits light to be incident on the optical waveguide (12);
A light receiver (42) that receives light emitted from the optical waveguide (12) and outputs an optical signal representing the optical characteristics of the received light;
A gas detection apparatus comprising: a signal processing means (17) for receiving the optical signal and detecting the concentration or presence of the target substance based on a change in the optical signal.
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