JP5139396B2 - 水銀イオンの簡易分析器及びそれを用いた水銀イオンの分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、水銀イオンの濃度を測定する簡易分析器とそれを用いた水銀イオンの分析方法に関する。

本出願人は、現場での水質検査などで使用する簡易分析器として「パックテスト」（登録商標）を開発し、改良を重ねて好評を得ている（特許文献１）。このパックテスト（登録商標）は樹脂チューブに分析対象物質に反応する発色試薬が密封された分析器である。試料液をチューブ内に吸い込んで発色試薬と反応させ、その発色の色合いにより分析対象物質の濃度を測定するものである。
ところで、重金属の水質汚濁に係る環境基準と排水基準は、ｐｐｂ（＝μｇ／Ｌ）オーダーと極めて低い濃度レベルに設定されている。そのため、現場においてはパックテスト（登録商標）の発色試薬との反応による呈色を他の光度計等の装置を併用して検出するか、あるいは、現場で採水した試料液を研究室にいったん持ち帰り、精密な検出装置で測定することが求められていた。

重金属のうちで水銀は人体や環境に与える有害性が高く、工業排水基準として５ｐｐｂ以下、環境基準として０．５ｐｐｂ以下と定められている。そのため、排水や環境水、飲料水等に含まれる水銀イオンの管理が求められ、現場で簡易に水銀イオン濃度を測定するための方法が提案されている（特許文献２）。この方法では、水銀イオン検出試薬であるジチゾンの微粒子からなる薄膜を備える水銀イオン検出用フィルムが用いられる。水銀イオン検出用フィルムを試料液に浸すか、試料液を通液することによって水銀イオン検出試薬が発色し、その発色度合いによって水銀イオンを測定するというものである。

特許第４１２５６０３号公報 特許第４１８５９８２号公報

しかしながら、水銀イオン検出用フィルムは薄く破れやすいため、試料液への浸漬や取り出しの取扱いには慎重さが求められ、現場での作業にあたっては困難さを伴う。一方、試料液を通液して水銀イオンを測定する際には、前記フィルムを所定のフィルターホルダーにセットする必要があるが、前記フィルムに破れやしわが生じると、水銀イオンが捕捉されない部分が生じ、分析結果に影響を及ぼすことになる。そして、通液後には、前記フィルム上の発色を確認するために、フィルターホルダーを開けて前記フィルムを取り出さなくてはならない。

また、数ｐｐｂ程度の低濃度の水銀イオンを含む試料液の分析においては、試料液に前記フィルムを浸漬する方法では比色での検出が困難である。通液による方法では、濃縮することにより比色での検出が可能となるが、もともとフィルムが灰色に着色しているために、比色を可能とする程度にフィルムの色を変化させるためには、大量の試料液が必要になると共に濾過に時間がかかり、効率のよい水銀イオンの測定をすることはできなかった。

このように、水銀イオン検出用フィルムの取り扱いに手間がかかると共に、低濃度の水銀イオンの測定は困難であるなど、必ずしも現場で簡易迅速に水銀イオンを測定できるものとなっていない。

そこで本発明は上述した点に鑑み案出されたもので、その目的は分析時に水銀イオン検出用フィルムの取扱いを不要とし、現場で簡易迅速に水銀イオンの測定を可能とする、微粒子のジチゾンからなる水銀イオン捕捉膜を予め備えた簡易分析器およびこれを用いた水銀イオン分析方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の水銀イオンの簡易分析器は、上流側の開口部を広口にするとともに上流側の開口部から下流側の開口部へと通過させる貫通孔と、前記貫通孔の途中に設けられる濾過材と、上流側の開口部に対して微粒子のジチゾンを含有する分散液を供給することにより前記濾過材の表面に前記微粒子のジチゾンを定着させてなる水銀イオン捕捉膜とを有し、前記水銀イオン捕捉膜は前記貫通孔の上流側の開口部から直視できるように表出されている。

上記構成によれば、現場において簡易分析器の上流側の開口部に水銀イオンを含む試料液を供給すれば、濾過材の上に定着している水銀イオン捕捉膜に水銀イオンが選択的に捕捉される。膜に捕捉された水銀イオンによる発色は上流側の開口部から目視で確認でき、水銀イオンの濃度が測定される。

また、本発明の水銀イオンの簡易分析器は、前記貫通孔の上流側の開口部に嵌着して前記水銀イオン捕捉膜の一部を閉塞し試料液を水銀イオン捕捉膜の表出残部に供給する筒状の誘導部材を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、上流側の開口部に嵌着する誘導部材を通じて試料液が水銀イオン捕捉膜の表出残部に供給され、表出残部に対して試料液が単位面積あたり濃縮された状態で供給される。

また、前記誘導部材の水銀イオン捕捉膜に接する内周側端面は、突出したリング状に形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば誘導部材の突出した先端面が水銀イオン捕捉膜の内径側をリング状に押圧することにより、試料液が誘導部材の内周側のみに供給され、水銀イオンが当該部分のみで濃縮される。

また、本発明の水銀イオンの分析方法は、上記簡易分析器を使用して、水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して水銀イオン濃度を測定する方法である。

上記構成によれば、機械や測定装置を使用せずに、目視で比色して水銀イオン濃度を測定できる。

また、本発明の水銀イオンの分析方法は、上記簡易分析器を使用して、水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して比色部材と比較し、水銀イオン濃度を測定する方法であって、前記比色部材が目的物質の測定濃度に応じて配列される複数の色表示部と、各色表示部のほぼ中央に設けられた前記簡易分析器本体の外形を受容する嵌着孔とを備え、該嵌着孔に受容された前記簡易分析器本体の広口の開口部から直視される水銀イオン捕捉膜と周囲の色表示部とが隣接して直接比色されることを特徴とする。

上記構成によれば、水銀イオン捕捉膜と濃度比色部材の色表示部とを最大限に接近させ、ほぼ同一面上から比色する。色表示部の中央に設けられている嵌着孔に簡易分析器本体を受容させることができるため、分析器の貫通孔の途中の水銀イオン捕捉膜を色表示部の中央に位置決めして比色することが可能となる。また、濃度比色部材の色表示部の奥行き方向と水銀イオン捕捉膜の奥行き方向とを合わせることができるため、略同一平面上での焦点距離を一致させた比色が可能となり、より正確で迅速な直接対比判断が可能となる。

なお、本発明において、「微粒子のジチゾンを含有する」とは、微粒子のジチゾンが一部に含まれていることはもちろん、微粒子のジチゾンだけで構成されている場合も含み得る概念である。

また、「上流」、「下流」という表現を用いているが、これは簡易分析器使用時における試料液の流れに基づいた表現である。即ち、試料液が供給される側が「上流」側となり、試料液が回収される側が「下流」側となる。

本発明の水銀イオンの簡易分析器によれば、簡易迅速に水銀イオンの濃度測定が可能な現場携帯用分析器を提供することができる。
特に、予め、水銀イオンのみを選択的に捕捉することができる水銀イオン捕捉膜が濾過材に定着しているので、測定にあたってこの水銀イオン捕捉膜をピンセットで摘んで試料液に浸漬したり、フィルターホルダーに挟み込んでセッティングする等の手間は不要であり、現場でこの簡易分析器を用いて直ちに水銀イオンを含む試料液を濾過して迅速に濃度測定をすることができる。その際に、上流側の広口の開口部を通して表出する水銀イオン捕捉膜を直視できるため、水銀イオン捕捉膜を取り出すことなく直ちに色見本と比色して水銀イオン濃度を決定できるようになっている。

水銀イオン捕捉膜は水銀イオンの存在による発色を目視で確認できるだけの面積があればよいため、捕捉膜の大きさを小さくすることができる。その結果、水銀イオン捕捉膜の単位面積あたりの試料液濾過量を増大させることができ、低濃度の水銀イオンを測定することができる。また、簡易分析器も小さく成形できるため、現場への持ち運びが容易であり、現場での作業も容易となる。

さらに、上流側の開口部に誘導部材を嵌着させて試料液を供給することにより、水銀イオン捕捉膜の浮きを防止し、水銀イオン捕捉膜の周縁部からの試料液の漏れを防ぐことができる。また、誘導部材の試料液供給部の内径を変更することにより、水銀イオン捕捉膜の単位面積あたりの試料液の供給量が調整でき、水銀イオンの測定範囲を広くすることができる。そして、水銀イオン検出試薬の反応後には、誘導部材により試料液が供給された水銀イオン捕捉膜の表出残部と試料液が供給されなかった閉塞部分の発色を比較することにより、水銀イオンの存在の有無を容易に判断することができ、水銀イオン捕捉膜の発色を見ながら試料液の供給量を調整することができる。

また、本発明の分析方法により、装置や測定機器なしに迅速に現場で試料液中の水銀イオンを測定することができる。貫通孔の途中に水銀イオン捕捉膜を備え、広口の開口部から直視可能な、すなわち、立体的な簡易分析器を用いた場合でも、簡易分析器を濃度比色部材の嵌着孔に受容させて水銀イオン捕捉膜と色表示部との直接対比を同一焦点距離から迅速かつ正確に実施することができる。

本発明の実施形態の一例である簡易分析器の斜視図。 同簡易分析器の一部切欠分解斜視図。 簡易分析器と誘導部材とを示す斜視図。 図１の簡易分析器と誘導部材の接続状態を示す要部拡大断面図。 誘導部材の第２実施例を示した斜視図。 簡易分析器の製造方法を示す正面図。 図６の製造方法を示す要部拡大断面図。 簡易分析器を用いて構成した簡易測定システムの概略斜視図。 本発明の簡易測定システムを使用して水銀イオンの濃度を測定する比色工程を示す斜視図。 比色工程の要部拡大断面図。

以下、本発明の実施形態の水銀イオンの簡易分析器及びそれを用いた水銀イオンの分析方法について図面を参照しつつ説明する。

＜簡易分析器の構成＞
図１、図２に示すように、簡易分析器１は、貫通孔１２を有するフィルターユニット１０に、この貫通孔１２の途中に設けられた濾過材２０と微粒子のジチゾンを含有する水銀イオン捕捉膜２２とを備えている。本実施形態では、濾過材２０は基礎濾過材２０ａとメンブレンフィルター２０ｂから構成されている。なお図１、図２では、上方が上流側、下方が下流側である。

図１、図２に示すように本実施形態におけるフィルターユニット１０は、上下に伸びる貫通孔１２を有した筒状体であり、合成樹脂材などで一体成形される。このフィルターユニット１０は、上下方向のほぼ１／３程度の上位の外周面には全周に渡って鍔部１６が張り出しされている。フィルターユニット１０の外周面は、鍔部１６を境に大径部１１と円錐部１３に区分でき、鍔部１６より上流側が鍔部１６から略垂直に立ち上がる大径な円筒形状の大径部１１が設けられ、大径部１１の上流側端部には広口の開口部１７が開口されている。一方、下流側（図２において下側）は、下方向に向かって外径が徐々に減縮する円錐部１３が設けられ、円錐部１３の下流側端部には開口部１８が開口されている。下流側の開口部１８は狭口に開口されている。また、鍔部１６よりも僅かに上流側の外周面には、全周に渡って突起部１４が形成されている。フィルターユニット１０は現場に簡易に携帯できる大きさに成形され、広口の開口部幅Ｗ２は目視で水銀イオン捕捉膜２２の色の変化等を確認できる程度の大きさであればよい。水銀イオン捕捉膜２２の色の変化等を確認するには、試料液が供給されて色が変化する部分αの直径は２．５ｍｍ以上必要である。視認性を高めつつ、簡易分析器１を現場に携帯できる大きさとするために、広口の開口部幅Ｗ２は２．５ｍｍ〜１０ｍｍが望ましい。特に限定されないが、本実施形態ではこのフィルターユニット１０の全長Ｌ１は約１６ｍｍ、全幅Ｗ１は約１１ｍｍ、広口の開口部幅Ｗ２は約７ｍｍとなっている。なお、フィルターユニット１０は樹脂材料以外で構成されていてもよく、例えば、金属や陶器などでも構成することができる。

前記貫通孔１２は、上流側の開口部１７から下流側の開口部１８に向かう途中には段部１２ｃがリング状に張り出しされている。上記段部１２ｃの上流側では、ほぼ垂直状の大径孔部１２ｂが外方から直視可能な程度の広口に開口され、大径孔部１２ｂの上端ではテーパ状に拡開する第１テーパ孔部１２ａが設けられている。また、前記段部１２ｃから下流側の内周面は、テーパ状に貫通孔１２の径が絞られて第２テーパ孔部１２ｄが形成され、この第２テーパ孔部１２ｄより下流側は貫通孔１２の内径が細くなる小径孔部１２ｅが設けられている。上述の通り、第１テーパ孔部１２ａ、大径孔部１２ｂ、段部１２ｃ、第２テーパ孔部１２ｄ、小径孔部１２ｅが連通して全体として貫通孔１２を構成している。

前記貫通孔１２の段部１２ｃには、円盤形状の連続多孔質膜からなる基礎濾過材２０ａが配置され、この上に円盤形状のメンブレンフィルター２０ｂが配置され、このメンブレンフィルター２０ｂの上に積層されるように円盤形状の水銀イオン捕捉膜２２が配置されている。従って、貫通孔１２を上流側から見ると、水銀イオン捕捉膜２２の表面全体を広口の開口部１７を介して直接視認することができる構成となっている。

前記基礎濾過材２０ａの下面外縁は段部１２ｃに密着され、かつ、外周面が大径孔部１２ｂの内周面に全周に渡って密着している。基礎濾過材２０ａは、本実施形態においては例えばポリエチレンなどの合成樹脂材を材料とし焼結されて構成されている。特に限定されないが、基礎濾過材２０ａの厚さは２〜５ｍｍ程度が望ましい。
また、本実施形態のように濾過材２０を２層構造とした場合、基礎濾過材２０ａは濾過膜であると同時にメンブレンフィルター２０ｂを適切に保持する役割を担っている。しかし、メンブレンフィルター２０ｂを適切に保持できれば、必ずしも基礎濾過材２０ａは焼結フィルターである必要はなく、例えば微細なメッシュを利用することも可能である。

メンブレンフィルター２０ｂは前記基礎濾過材２０ａの上に配置され、基礎濾過材２０ａを全面に渡って覆っている。メンブレンフィルター２０ｂは、分散液中に含まれる微粒子のジチゾンを前記フィルター２０ｂ上に積層できればよく、たとえば、セルロースエステルやポリカーボネート、ポリエステルなどからなる延伸多孔性フィルム、多孔質ポリマーシートなどが挙げられる。具体的には、メンブレンフィルター２０ｂの孔径は１μｍ以下であり、好ましくは０．２μｍ〜０．８μｍの範囲が望ましい。メンブレンフィルター２０ｂの厚さは５μｍ〜１ｍｍ程度が望ましい。

なお、上記では濾過材２０は、基礎濾過材２０ａとメンブレンフィルター２０ｂの２層構造となっているが、必ずしもこの構成が必須のものではない。例えば基礎濾過材２０ａ単独で微粒子のジチゾンを基礎濾過材２０ａの上に定着させて水銀イオン捕捉膜２２を形成することができるのであれば、濾過材２０は基礎濾過材２０ａ単層の構成であってもよい。

前記水銀イオン捕捉膜２２は、試料液に含まれている水銀イオン（Ｈｇイオン）を捕捉する機能を有する膜である。この水銀イオン捕捉膜２２は、水銀イオン検出試薬であるジチゾンの微粒子から構成される薄膜であり、膜を構成するジチゾンの粒径は５〜５００ｎｍである。水銀イオン捕捉膜２２はその下面がメンブレンフィルター２０ｂの表面に一体に付着され、ほぼ同一厚みで表面全域に渡っている。具体的には、水銀イオン捕捉膜の厚さは０．１μｍ〜１０μｍである。

誘導部材１００は、試料液を水銀イオン捕捉膜２２の表出残部に供給し、水銀イオン捕捉膜２２への単位面積あたりの試料液の供給量を変化させることのできる部材である。図３、図４に示すように、本実施形態においては試料液が通過する中空部１００ａが形成された筒状（パイプ状）の部材として構成され、一端に簡易分析器１の大径孔部１２ｂに強制嵌合し得る小径部１００ｂが縮径され、縮径部位に段差面１００ｃが位置している。筒状には、円筒状、角筒状及び拡開した筒状、すなわちラッパ状が含まれる。また、小径部１００ｂの先端には、先端面１００ｄと内周側を突出した凸部１００ｅの端面がリング状に形成されている。誘導部材１００の小径部１００ｂを簡易分析器１の大径孔部１２ｂに嵌め込んでいくと、段差面１００ｃにフィルターユニット１０の上流側端面１０ａが当接して位置決めされる構成となっている。このとき、誘導部材１００の先端面１００ｄは水銀イオン捕捉膜２２の表面の周縁部を押圧するように密着できる構成とされている。その際に、前記先端面１００ｄの内周側では凸部１００ｅがリング状に水銀イオン捕捉膜２２をさらに押圧している。リング状には、円形状（環状）、楕円状、角型状が含まれる。先端面１００ｄからの凸部１００ｅの高さは、水銀イオン捕捉膜の厚みによるが、たとえば０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度が望ましい。

誘導部材１００の中空部１００ａの開口面積は水銀イオン捕捉膜２２の表面積よりも小さくなっているので、この誘導部材１００を簡易分析器１の大径孔部１２ｂに接続することで、試料液の通過を水銀イオン捕捉膜２２の表面の一部に絞り込み、単位面積当たりの濃縮度合いを変化させることが可能となる。例えば、中空部１００ａの内径ｄ１がそれぞれ異なる複数の誘導部材１００をシリーズとして揃えておくことで、濃縮レベルを適宜調整することができる。換言すれば、試料液が貴重で大量に確保できない場合でも濃縮レベルを確保できるので、濃度測定が可能となることを意味している。
中空部１００ａの内径ｄ１は試料液の供給量と濾過にかかる時間の関係から５ｍｍ以下が望ましく、水銀イオン捕捉後の発色状態の目視による確認のしやすさから２．５ｍｍ以上が望ましい。具体的には、内径ｄ１が３ｍｍであった場合、単位面積あたりの濾過量を５０ｍｌ／ｃｍ２とするには、試料液は３．５ｍｌと少量で足りる。

また、誘導部材１００は、水銀イオン捕捉膜２２の周縁部が乾燥収縮することによって生じ得る隙間（必ず隙間が生じているということを意味しない）γから試料液が通過することを阻止することができる。すなわち、水銀イオン捕捉膜２２は、濾過材２０、すなわち基礎濾過材２０ａ又はメンブレンフィルター２０ｂの上に水分を含んだ微粒子のジチゾンを積層させて乾燥させるため、乾燥工程で収縮が生じる可能性を有する。収縮により水銀イオン捕捉膜２２の周縁部と大径孔部１２ｂとの間に僅かな隙間が生じると、試料液の一部がその隙間を通過して濃度測定に影響を及ぼすからである。誘導部材１００は凸部１００ｅが隙間γより内周側で水銀イオン捕捉膜２２をさらに押圧して外周側への浸透拡散を阻止できる構造となっている。

さらに、誘導部材１００を用いると、発色処理後の水銀イオン捕捉膜２２の表面に試料液が通過する中心部αと試料液７０が通過しない円環部βが形成される（図１参照）。そのため、発色処理後も水銀イオン捕捉膜２２の地色がそのまま残る部分（円環部β）ができ、簡易分析器単体でも発色の有無を容易に確認することが可能となる。本発明の水銀イオン捕捉膜２２の地色は薄灰色であり、水銀が捕捉されると桃色を呈するところ、地色が白のものに比べると色の変化の認定は難しいことがある。そこで、地色の部分を残すことで(円環部β)、色の変化を容易に確認することができる。即ち、試料液中の水銀イオンの有無の判断に限れば、色見本などを用いずとも簡易分析器１単独で行うことができる。

さらに、誘導部材１００を装着するということは、単に試料液７０の濃縮レベルを調整するのみならず、水銀イオン捕捉膜２２の脱落防止の機能も発揮する。また、水銀イオン捕捉膜２２は濾過材２０、すなわち基礎濾過材２０ａ又はメンブレンフィルター２０ｂの上に薄く疎水性の固体成分が積層して構成されているものであるため、誘導部材１００で押圧することによって試料液の供給による膜のめくれを防止し、型崩れを防止するという機能も発揮する。

なお、誘導部材１００は、簡易分析器１について脱着できる構造としても、脱着できない構造（嵌め殺し構造、一体成形構造）としてもよい。誘導部材１００が脱着できない構造とした場合にはもちろん、脱着できる構造とした場合においても、誘導部材１００部分を無色透明の樹脂等とすることで、簡易分析器１から誘導部材１００を外さずに迅速に比色分析を行うことができる。

なお、誘導部材１００は上記のようにパイプ状のものに限られず、例えば図５に示しているようにいわゆるドーナツ形の誘導部材１１０として構成してもよい。このような構成とすれば、誘導部材１１０全体を簡易分析器１の大径孔部１２ｂの中に納めておくことができ、コンパクトに構成できる。

＜簡易分析器の製造方法＞
次に、図６及び図７を参照しつつ、簡易分析器１の製造方法について説明する。なお、簡易分析器１の製造方法は以下記載の方法に限定されるものではない。

微粒子のジチゾンの分散液は、例えば、アセトン、メタノール等の親水性有機溶媒にジチゾンを溶解させて得た溶液を、攪拌した水に添加することにより得られる。この分散液中には主に長さ１μｍ以下、幅１００ｎｍ以下のジチゾンの微粒子が水に均一に分散している。なお、必要により、大きな粒子（ミクロンレベル）をサブミクロンレベルの孔径のフィルターで濾過して取り除いてもよい。

大径孔部１２ｂに丁度嵌合できる程度の大きさに成形された基礎濾過材２０ａとメンブレンフィルター２０ｂを重ね合わせて濾過材２０とし、大径孔部１２ｂの段部１２ｃに押し込んで固定する。図６に示すように、フィルターユニット１０の大径部１１に接続チューブ４０の一端を押し込んで接続する。このときフィルターユニット１０の大径部１１の外周面に形成された突起部１４が、接続チューブ４０の外れ止めとして機能する。そして、所定量の微粒子のジチゾンを含有する分散液６０をシリンジ３０内に一定容量入れ、接続チューブ４０の他端にシリンジ３０を接続する。シリンジ３０で上記分散液６０を定速で押し込み、メンブレンフィルター２０ｂの上に積層させる。メンブレンフィルター２０ｂは、液体は通過させるが、上記分散液６０中の微粒子のジチゾン等は通過させずに上流側に残して積層させるため、水銀イオン捕捉膜２２が形成される。

図７に示すように、微粒子のジチゾンを含有する分散液６０を開口部１７から供給すると、固体成分として上記分散液６０中に分散している微粒子のジチゾン等が、メンブレンフィルター２０ｂの上に定着される。上記分散液６０は、第１テーパ孔部１２ａにより内周縁側が収束されつつ大径孔部１２ｂへと供給され、メンブレンフィルター２０ｂの細孔に引き込みされる状態で係合しつつ定着する。このとき、メンブレンフィルター２０ｂの空隙率は、全面に渡って均一となるように設定されていることから、上記分散液６０内の固体成分が均一な状態に順次積層し、薄灰色の水銀イオン捕捉膜２２が形成される。なお、供給される分散液６０の量によって形成される水銀イオン捕捉膜２２の厚みが異なってくるため、供給量は適宜調整する必要がある。

上記スラリー６０を供給した後、小径孔部１２ｅより一定量の空気を吸引することで、水銀イオン捕捉膜２２や基礎濾過材２０ａ、メンブレンフィルター２０ｂに含まれている液体を取り除く。必要に応じて、大径孔部１２ｂに丁度嵌合できるサイズの部材を利用して、水銀イオン捕捉膜２２の表面を押圧し余分な液体を取り除いてもよい。
その後、図示していないが、水銀イオン捕捉膜２２が形成されたフィルターユニット１０を乾燥機にて乾燥させ、簡易分析器１を得る。

＜簡易分析器を利用した水銀イオンの簡易測定システム＞
次に、上記説明した簡易分析器１を用いて、水銀イオンの濃度を簡易に測定するシステムについて説明する。

簡易分析は、図８に示している簡易測定システムによって実現される。簡易測定システムは、試料液７０に含まれる水銀イオンを捕捉して水銀イオン捕捉膜２２上で水銀イオンの存在を可視化する可視化手段と、この可視化手段により可視化された水銀イオンの色を識別する識別手段を備えて構成されている。

可視化手段は、たとえば、水銀イオンを含む試料液７０が供給されるビーカー（容器）５０と、水銀イオン補足膜２２より水銀イオンが捕捉された試料液７０が回収されるシリンジ３０と、これらビーカー５０とシリンジ３０とを繋ぐ接続チューブ４０と、これら接続チューブ４０の端部に連通接続される簡易分析器１を有してなる。具体的には、シリンジ３０のノズル部３２に接続チューブ４０の一端が被嵌接続され、他端が簡易分析器１の円錐部１３に接続される。接続チューブ４０としては柔軟性を有する熱可塑性樹脂製の筒状体が望ましく、ノズル部３２や円錐部１３のテーパ部分への押し込みによって密着する。また、簡易分析器１の大径孔部１２ｂは、試料液７０に開放してもよいが、図示するように、大径孔部１２ｂに誘導部材１００を嵌合してもよい。

シリンジ３０は、一般に市販されている様々なシリンジを利用することができる。特に限定されないが、具体的には試料液の吸引速度をほぼ一定にでき、吸引に手間がかからない観点から、シリンジ内部のシリンダー位置を固定できるストッパー付きシリンジ（藤原製作所製など）が望ましい。

また、可視化手段においては、試料液７０をシリンジに一定容量入れ、シリンジ３０のノズル部３２と簡易分析器１の大径孔部１２ｂを接続チューブ４０又は誘導部材１００を用いて接続する構成としてもよい。シリンジ３０により、試料液７０は押し込まれて簡易分析器１に供給される。

一方、識別手段は、可視化手段により可視化された水銀イオンの色を比べるための濃度比色部材９０を用いてなる。濃度比色部材９０は、水銀イオンの濃度に応じて段階的に並べて配列された複数の色表示部９２と、この色表示部９２に対応する濃度表示９４とを備えている。濃度比色部材９０は、図示するシート状を呈し、それぞれの色表示部９２の中央には、簡易分析器１の大径部１１を嵌着させるための嵌着孔９６が形成されている。そのため色表示部９２は、嵌着孔９６を取り囲むような環状の態様が基本となる。色表示部９２の色は、予め濃度が既知の試料液７０を利用して発色を確認して作成されている。

前記色表示部９２は離間して配列され、例えば、水銀イオンの濃度に応じて配列される。より具体的には、左右方向（Ｘ方向）、つまり左側から右側に向かうに従って水銀イオンの濃度が高くなるように濃度表示９４が配列され、これに応じて色表示部９２の色も灰色から桃色へと順に濃くなっている。

＜簡易測定システムを用いた測定方法＞
続いて、上記簡易測定システムを用いた具体的な測定方法について手順に沿って説明する。

水銀イオンの濃度の測定方法の概要は、簡易分析器１の水銀イオン捕捉膜２２上に試料液７０を供給し、試料液７０に含まれる水銀イオンを水銀イオン捕捉膜２２上に捕捉する。水銀イオン捕捉膜２２の発色の濃淡（発色強度）を確認し、水銀イオンの濃度を測定する。水銀イオンの濃度と、発色した色の濃淡には相関関係が成り立つので、水銀イオンの濃度は、予め濃度が既知の試料を用いて作成した濃度比色部材９０の色表示部９２の色と目視により比較することで判定することができる。

最初に、ビーカーなどの容器５０の試料液７０の中に誘導部材１００の下端を浸した状態でシリンジ３０のピストンを引き、試料液７０を吸い上げる（図８参照）。これにより、試料液７０は、簡易分析器１の貫通孔１２を通ってシリンジ３０側へと移動する。シリンジ３０はピストンを定速で所望距離だけ操作して一定容量を供給し、一定容量の試料液７０中に含まれる水銀イオンは水銀イオン捕捉膜２２で濃縮される。
その後、接続チューブ４０からシリンジ３０を取り外し、シリンジ３０内に回収された濾過液を廃棄する。

次に、図９に示すように、簡易分析器１を誘導部材１００と接続チューブ４０から取り外し、水銀イオン捕捉膜２２の表面上にできたスポット（捕捉された水銀イオンが発色した跡）を濃度比色部材９０の色表示部９２と比較する。比較した結果、最も近いものに対応している濃度表示９４が試料液７０に含まれている水銀イオンの濃度となる。
なお、上記スポットと誘導部材１００により閉塞されて試料液７０が供給されなかった部分との発色を比較することにより、試料液中の水銀イオンの存在の有無は直ちに確認される。

濃度比色部材９０の色表示部９２にはそれぞれ嵌着孔９６が設けられているため、この嵌着孔９６に簡易分析器１の大径部１１を嵌め込んで嵌着させる。このとき、フィルターユニット１０の外周には鍔部１６が形成されていることから、この鍔部１６が濃度比色部材９０の下面に当接した状態で上面が突起部１４で挟み込みされるので、嵌着孔９６に嵌着した簡易分析器１が位置決めされる（図１０参照）。またこの鍔部１６は、水銀イオン捕捉膜２２の位置とほぼ揃った位置に形成されていることから、鍔部１６にて位置決めされると、濃度比色部材９０上の色表示部９２と水銀イオン捕捉膜２２の表面との高さ方向がある程度揃い、より正確な比色が可能となっている。特に、水銀イオン捕捉膜２２の表面と色表示部９２とが接近しているので、比色が迅速かつ正確に実施される。また、簡易分析器１を濃度比色部材９０の下側から嵌着するのではなく、上側から嵌めてもよい。即ち、フィルターユニット１０の円錐部１３を嵌着孔９６へ落とし込み挿入して比色することも可能であり、この場合には開口部１７の水銀イオン捕捉膜２２の発色と鍔部周囲の色表示部９２とを対比して比色する。

水銀イオン捕捉膜２２の単位面積あたりに捕捉される水銀イオンの総量は、試料液７０の供給量に比例するため、試料液７０の供給量が大きいほど簡易分析器１に捕捉される水銀イオン量が増大し、より低濃度が測定できる。試料液７０の量は、濾過処理にかかる時間の観点から、２００ｍｌ以下が望ましい。

また、簡易測定システムを用いて、水銀イオンの測定を行う際に、試料液７０に共存する他の金属イオンにより妨害を受けることがある。そのようなことが懸念される場合には、これを防ぐため、試料液７０の中に、共存金属と錯体を形成するマスキング試薬を加えておくことによって妨害を排除することができる。例えば共存し得る金属イオンとして、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ(ＩＩ)、 Ｍｇ(ＩＩ)、Ｆｅ(ＩＩ)、Ｆｅ(ＩＩＩ)、Ｃｕ(ＩＩ)、Ｚｎ(ＩＩ)などがある。これらの金属イオンのマスク剤として、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレンジアミン、アセチルヒドロキサム酸、アミノ酸、クエン酸、酒石酸などが挙げられ、これらを単独ないし、必要により二種類以上を組み合わせて用いるとよい。
一方、試料液を酸性条件とすることにより、水銀イオンが選択的に水銀イオン捕捉膜上に捕捉されて、他の金属イオンの妨害を排除することもできる。

なお、試料液７０中に浮遊物や懸濁物質がある場合には、浮遊物が水銀イオン捕捉膜２２に付着して詰まりや着色ムラの原因となりやすいため、あらかじめ、メッシュやフィルターで上記浮遊物等を取り除いておくことが望ましい。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態が技術的範囲に含まれるものである。

フィルターユニットは、図１、図２に示す全長約１６ｍｍ、全幅約１１ｍｍ、広口の開口部幅約７ｍｍであり、ポリプロピレン樹脂製のものを用いた。基礎濾過材はフィルターユニット内でポリエチレン粉末を焼結させて得た。メンブレンフィルターは直径７ｍｍ、孔径０．６５μｍ、厚さ１１０μｍでセルロース混合エステル製の円盤状メンブレンフィルターを用い、基礎濾過材の上に上記フィルターを載せて蒸留水を通液させて密着させた。また、誘導部材は図３に示す全長３０ｍｍ、外形幅８ｍｍ、内径３ｍｍ、ポリプロピレン樹脂製のものを用いた。

ジチゾン０．５ｇをアセトン０．１ｍｌに溶解させ、この溶液をシリンジに０．１ｍｌ取った。ビーカーの蒸留水１０ｍｌをマグネティックスターラーを用いて１０００ｒｐｍで攪拌しておき、その中に上記溶液０．１ｍｌを勢いよくシリンジから一気に注入し、微粒子のジチゾンを含有する分散液を得た。

得られる分散液を直ちにシリンジで０．４ｍｌ吸引し、広口の開口部より上記分散液を定速で供給し、メンブレンフィルターの上に積層させた。基礎濾過材及びメンブレンフィルターに残っている水を下流側の開口部からシリンジで吸引して取り除き、フィルターホルダーに水平に置き、数ｍｌの蒸留水を濾過して生成した薄膜を洗浄し、５０℃条件下で１時間静置させて乾燥させ、簡易分析器を得た。

実施例１の簡易分析器の大径孔部に誘導部材を嵌めこみ、円錐部とシリンジを接続チューブを用いて接続する。ビーカーに１０ｐｐｂの水銀イオンを含む試料液を準備し、誘導部材の下端を各種試料液に入れてシリンジのピストンを一定速度で引き、３．５ｍｌ吸引する。水銀イオン捕捉膜の濾過面積は０．０７ｃｍ^２（直径３ｍｍ）であり、単位面積あたりの濾過量は５０ｍｌ／ｃｍ^２である。

誘導部材を大径孔部から取り外し、広口の開口部より水銀イオン捕捉膜を見ると、試料液が供給されない部分は地色の薄灰色のままであるが、誘導部材により試料液が供給された部分には薄桃色の丸い着色が確認できる。簡易分析器の大径部を濃度比色部材の嵌着孔に嵌めこみ、色表示部と水銀イオン捕捉膜上の着色を近づけて比色し、試料中の水銀イオン濃度を決定する。

１…簡易分析器
２…簡易測定システム
１０…フィルターユニット
１０ａ…フィルターユニット１０の上流側端面
１１…大径部
１２…貫通孔
１２ａ…第１テーパ孔部
１２ｂ…大径孔部
１２ｃ…段部
１２ｄ…第２テーパ孔部
１２ｅ…小径孔部
１３…円錐部
１４…突起部
１６…鍔部
１７…広口の開口部
１８…下流側の開口部
２０…濾過材
２０ａ…基礎濾過材
２０ｂ…メンブレンフィルター
２２…水銀イオン捕捉膜
３０…シリンジ
３２…ノズル
４０…接続チューブ
５０…容器
９０…濃度比色部材
９２…色表示部
９４…濃度表示
９６…嵌着孔
１００，１１０…誘導部材
１００ａ…中空部
１００ｂ…小径部
１００ｃ…段差面
１００ｅ…凸部
１００ｄ…先端面
Ｌ１…フィルターユニット１０の全長
Ｗ１…フィルターユニット１の全幅
Ｗ２…広口の開口部１７の幅
ｄ１…誘導部材の中空部１００ａの内径
α…試料液が通過する中心部
β…試料液が通過しない円環部
γ…水銀イオン捕捉膜２２の周縁部の乾燥収縮によって生じ得る隙間

Claims (8)

1. 上流側の開口部を広口にするとともに上流側の開口部から下流側の開口部へと試料液を通過させる貫通孔と、前記貫通孔の途中に設けられる濾過材と、上流側の開口部に対して微粒子のジチゾンを含有する分散液を供給することにより前記濾過材の表面に前記微粒子のジチゾンを定着させてなる水銀イオン捕捉膜とを有し、前記水銀イオン捕捉膜は前記貫通孔の上流側の開口部から直視できるように表出され、前記貫通孔の上流側の開口部に脱着可能に嵌着して前記水銀イオン捕捉膜が表出する一部を閉塞し前記試料液を水銀イオン捕捉膜の表出残部に供給する筒状の誘導部材を備えており、前記誘導部材には前記試料液が通過する中空部が形成され、該中空部の開口面積は前記水銀イオン捕捉膜の表出する面積よりも小さくなっており、前記試料液通過後、前記水銀イオン捕捉膜の地色が円環状に残るように構成されていることを特徴とする水銀イオン濃度測定用の簡易分析器。
2. 前記誘導部材の水銀イオン捕捉膜に接する内周側端面は突出したリング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の簡易分析器。
3. 前記濾過材は、焼結フィルターとメンブレンフィルターから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の簡易分析器。
4. 水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して水銀イオン濃度を測定する方法であって、請求項１〜３のいずれか１項に記載の簡易分析器を使用する水銀イオンの分析方法。
5. 水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡は比色部材と比較することで目視で確認され、前記比色部材が目的物質の測定濃度に応じて配列される複数の色表示部と、各色表示部のほぼ中央に設けられた前記簡易分析器本体の外形を受容する嵌着孔とを備え、該嵌着孔に受容された前記簡易分析器本体の広口の開口部から直視される水銀イオン捕捉膜と周囲の色表示部とが隣接して直接比色されることを特徴とする請求項４に記載の水銀イオンの分析方法。
6. 前記色表示部が水銀イオンの濃度に応じて配列されていることを特徴とする請求項５に記載の水銀イオンの分析方法。
7. 水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して水銀イオン濃度を測定する方法であって、
   上流側の開口部を広口にするとともに上流側の開口部から下流側の開口部へと試料液を通過させる貫通孔と、前記貫通孔の途中に設けられる濾過材と、上流側の開口部に対して微粒子のジチゾンを含有する分散液を供給することにより前記濾過材の表面に前記微粒子のジチゾンを定着させてなる水銀イオン捕捉膜とを有し、前記水銀イオン捕捉膜は前記貫通孔の上流側の開口部から直視できるように表出されている水銀イオン濃度測定用の簡易分析器に前記試料液を供給し、
   水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡は比色部材と比較することで目視で確認され、前記比色部材が目的物質の測定濃度に応じて配列される複数の色表示部と、各色表示部のほぼ中央に設けられた前記簡易分析器本体の外形を受容する嵌着孔とを備え、該嵌着孔に受容された前記簡易分析器本体の広口の開口部から直視される水銀イオン捕捉膜と周囲の色表示部とが隣接して直接比色されることを特徴とする水銀イオンの分析方法。
8. 前記色表示部が水銀イオンの濃度に応じて配列されていることを特徴とする請求項７に記載の水銀イオンの分析方法。

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