JPS6351263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大気中の気体汚染物を記録するための
個人用ドーシメータに関する。さらに詳しくは、
本発明は所定の期間にわたつて気体汚染物の露出
量を積算できる自蔵式ドーシメータに関する。

大気中の有害汚染物質にさらされる労働者の健
康についての関心が高まることに対応して、大気
中に含有される汚染物の濃度を監視することが必
要になつてきた。この目的に対して開発されたも
のには採取される空気をフイルター中に強制的に
通過させて粒状汚染物を捕捉する相当大型の空気
ポンプがある。これは気体汚染物の監視には役に
立たないもので、粒子に対してさえも採取された
大気中の粒子の濃度を正確に測定できないことが
明らかである。

個々の労働者によつて装備され且つ汚染物を受
動的に採集する個人用採取装置も使用されてき
た。例えば、監視すべき気体の分子拡散を利用し
て試料を採取する装置は「アメリカン・インダス
トリアル・ハイジエン・アソシエーシヨン・ジヤ
ーナル（Amerfcan Industral Hygiene
Association Jounral）」第34巻第78〜81頁（1973
年）に記載されている。しかしながら、この装置
は採集媒体をそれから除去しそして各分析毎に正
確に測定すべき試薬で慎重に処理することを必要
とする。

装置の分解と分析毎に要求される厄介な試薬の
使用は不利である。

それ故、正確に積算しすなわち所定の期間にわ
たつて気体汚染物の平均濃度を表示しそして気体
収集媒体を取りはずしたりあるいは他の装置を追
加する面倒なしに容易に分析することのできる気
体汚染物のための個人用ドーシメータに対する需
要がある。

本発明によれば、気体収集媒体を含有するのに
適した反応室および別々にシールされ且つ試験試
薬を含有するのに適した少なくとも１個の隔室
（各隔室のシールは前記試薬を前記反応室中に
別々に放出させることのできるように個々に破く
ことができる）を有する可撓性重合体材料の袋状
密封容器と、前記容器の境界にシールされ且つ大
気と前記反応室の内部との連絡だけに供する気体
拡散装置とからなる、所定の期間にわたつて気体
汚染物の平均濃度を測定するための個人用ドーシ
メータが提供される。

本発明のドーシメータは気体汚染物を採集期間
中の大気中のその平均濃度に応じて収集しそして
この濃度の便宜な測定を行なう。これは周囲空気
中の気体汚染物をその濃度に応じて受動的に採取
し汚染物をドーシメータの内部に拡散させてそれ
が分析されるまでそこに維持させることによつて
達成される。さらにドーシメータにはその内部に
一定量で別々にシールされるが収集媒体と接触さ
せることのできる特定の着色形成試薬が含有され
る。

一定量で存在する収集媒体は気体汚染物または
そのイオンを気体状よりもさらに容易に分析でき
る形態に保持する。収集後、媒体を適当な試薬で
処理して着色する。色の強さは採集される気体汚
染物の量に依存する。次に、時間平均周囲濃度を
後述するように予め目盛りを定めた比色計または
分光光度計を用いて測定することができる。

通常、収集媒体は測定される気体汚染物を吸収
し、吸着し、それと反応または結合する物質であ
る。上述のように媒体は汚染物と相互作用するに
かかわらず、ドーシメータ中の収集媒体の量また
は強さは収集が予想される気体汚染物の全量と完
全に相互作用するのに充分であるべきである。収
集媒体はしばしば監視される特定の気体汚染物に
特有なものである。代表的な例としては二酸化窒
素を吸収するための酸化剤またはトリエタノール
アミンの水溶液、二酸化硫黄を吸収するためのテ
トラクロロ水銀酸カリウムまたはナトリウムの溶
液およびアンモニアを吸収するための硫酸または
その他の酸の溶液があるが、これに限定されるも
のではない。木炭または高表面積の粉末炭素、金
属または金属塩の粉末あるいはフイルムを使用し
て有機汚染物を吸着することができる。

例えば空気中の二酸化硫黄、二酸化窒素および
アンモニアに対する比色分析法は「ナシヨナル・
インスチチユート・フオア・オキユペーシヨナ
ル・セフテイ・アンド・ヘルス（National
Institute for Occupational Safety and
Health）」方式No.160（公報121、1975年）、方式No.
108（公報136、1974年）および方式No.205（公報
121、1975年）にそれぞれ記載されている。その
中に記載された技術は本発明の線量計に使用する
ために吸収液および着色形成試薬に関して容易に
採択できる。

本発明の一つの態様は第２図および第３図に示
されておりそして次の通り説明できる。不透過性
重合体材料（好ましくは可撓性）のベースシート
７に、少なくとも１個のくぼみ６を設ける。普
通、図示されているようにシート７の周辺に沿つ
て一直線に間隔を置いて配列させることのできる
数個のくぼみ６が存在する。ベースシートは透明
で熱可塑性であることが好ましくそしてオレフイ
ンの重合体、ハロゲン化重合体、ポリエステルま
たはアイオノマー樹脂でできていてもよい。好適
な材料は米国特許第3264272号明細書（1966年８
月２日発行）に示されている。それらはアルフア
−オレフインと金属イオンで中和されたカルボン
酸基10〜90％を有する３〜８個の炭素原子のアル
フア−、ベータ−エチレン系不飽和カルボン酸と
のイオン性共重合体である。

シート７の寸法は重要でないが装備または容易
に携帯できる個人用ドーシメータの使用に容易に
採択できる寸法であることが好ましい。くぼみ６
は加熱された適当なダイによつてシート７に圧力
を加えるかまたはその他の方法によつて容易に形
成できる。

予め測定された量の試薬をいずれか好都合な方
法でくぼみ６に入れる。収集媒体をシート７の中
央部に入れる。収集媒体が液体である場合、これ
はくぼみ６の形成に使用したと類似の方法でシー
トの中央部にくぼみを最初に形成させることによ
つてさらに容易に行ななうことができる。この中
央のくぼみは普通くぼみ６のいずれよりも大き
い。

試薬と収集媒体をシート７に入れた後、組成お
よび実質的に寸法がシート７に相当する第２の上
部シート８をシート７の上方に置く。次に、試薬
を含有するくぼみ６を囲む部分４に、例えば慣用
のヒートシールダイを用いて熱および圧力を加え
て、試薬ごとに別々の隔室を形成する。部分４に
沿つたシールは入熱を慎重に制御することによつ
てあるいは狭いシールだけを形成させることによ
つてわざと破れ易くさせる。特に、隔室内の試薬
に圧力を加えることによつてシールを後で破くこ
とができるようにシールの形成を制御することが
できる。別法として、接着剤またはその他の結合
形態を使用することができるが、これらの部分に
は破れ易い結合が形成される。次に、三つの領域
３に熱と圧力を加えてシート７および８の三つの
対応端に永久的な液密結合を与える。

複数個の貫通流路２を有する細長い気体拡散装
置１はベースシート７の第４の未結合端と平行に
且つそれと近接してしかも上部シート８の第４の
未結合端と平行に且つそれと同一平面に位置させ
る。従つて、気体拡散装置１の開放流路２はシー
ト７の平面に対して水平に且つシート７および８
の第４の端に対して垂直に配向されている。この
ようにしてシート７とシート８との間に挾まれた
拡散装置１は熱および圧力を加えるかあるいは収
集媒体および試薬に不透過性であり且つそれらに
化学的に不活性である接着剤を用いて前記シート
に結合される。

拡散装置１とシート７および８のそれぞれとの
結合は液密および気密であるべきであるので反応
室５の形成を完全にする。この反応室はシート７
とシート８との間に形成された密封容器の内部で
あつて収集媒体を含有する。拡散装置１とシート
７および８との相対位置は流路２が大気と反応室
５の内部との連絡だけを与えるようになつてい
る。

最終的にまた、試薬および収集媒体が液体であ
る場合は試薬および収集媒体の配置空間を節約し
て第２図および第３図のドーシメータを形成でき
る。そのような場合、ドーシメータはその他の点
では上述したように形成される。上部シート８に
皮下注射針で適当に穴をあけそして所定量の収集
媒体または試薬を適当な反応室または隔室に注入
することによつて試薬と収集媒体を入れることが
できる。次に、皮下注射針であけられた穴を熱シ
ールすることができる。

拡散装置１によつて気体汚染物をフイツク
（Fick）の法則に従つてそれぞれの流路２に拡散
させる。フイツクの法則は下記の式で表わされ
る。

Ｍ＝Ｄ・Ｃ・tA／Ｌ 式中、 Ｍ＝気体汚染物の移動量（mg） Ｄ＝気体汚染物の大気中への拡散係数（cm²／
分） Ｃ＝大気中の汚染物の濃度（mg／cm³） ｔ＝露出時間（分） Ａ＝流路の断面積（cm²） Ｌ＝拡散方向の距離すなわち流路の長さ（cm） 種々の気体汚染物に対するＤの値は文献から容
易に入手できる。気体汚染物がその大気濃度と直
線比例する速度で流路中を移動する純粋な拡散性
質はドーシメータの積算特性を与える。

気体拡散装置１は非吸湿性であり且つ気体汚染
物と収集媒体に化学的および物理的に不活性な材
料でできていることが好ましい。気体拡散装置の
流路は、第１図にも示されているように、気体拡
散装置を形成している材料に貫通孔をあけること
によつて形成される。その材料の例にはポリエチ
レン、ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン
およびヘキサフルオロプロピレンの重合体または
共重合体およびステンレススチールがある。上記
の重合体は容易に射出成形することができるの
で、好ましいものである。

フイツクの法則から理解できるように、流路の
数と直径は移動に有効な全断面積に影響を与える
のでそれらは気体汚染物の採集量に影響を与え
る。また、汚染物の採集量は流路の長さに反比例
する。これらの変数は拡散装置の積算操作にとつ
て必ずしも重要でないが、それぞれ約50〜1000ミ
クロンの直径と約1.0〜25.0mm好ましくは3.0〜8.0
mmの長さを有する約５〜500個好ましくは10〜100
個の流路を使用すれば周囲汚染物の低い濃度に充
分鋭敏であるがそれでも好都合に小さなサイズの
装置が提供されることがわかつた。

場合により、厚さ15〜1000ミクロンの多孔性の
疎水性フイルムを拡散装置１の内側１１（反応室
５の内部と連通している）の流路開口部の上方に
置くことができる。前記フイルムは例えばテトラ
フルオロエチレンおよびヘキサフルオロエチレン
の重合体または共重合体でつくることができる。
フイルム形態の収集媒体を使用するならば、フイ
ルムの機能は吸収液が拡散装置１の流路に流れ込
むのを防止することである。従つて、フイルムの
多孔度とその孔の大きさはこの機能が流路の内部
端からの気体汚染物が吸収液を通過するのを妨害
せずに遂行されるように選択すべきである。すな
わち、気体汚染物のこのフイルムへの拡散は全体
の拡散速度が流路によつてだけ本質的に制御され
るように流路への拡散よりかなり大きくすべきで
ある。上述した流路を使用する場合、0.1〜3.0ミ
クロンの孔を有する50〜80％の多孔率のフイルム
がこの目的に充分であることがわかつた。

本発明のドーシメータに使用することのできる
その他の気体拡散装置は気体透過性であるが液体
不透過性の膜でありそれを通して気体汚染物が拡
散できるものである。慣用的に知られた膜ならば
どれでも本発明の使用に適しているが、それを通
して気体汚染物が拡散する速度が広い範囲の濃度
を通じて汚染物の大気濃度と共に一直線に変化す
るように膜を選択すべきである。これはそのよう
な膜を使用するドーシメータが効果的に積算する
のを保証する。例えば、膜がさらに低い濃度で通
過される量と不釣り合な高い大気濃度で多量の気
体を通過させる場合、最終の採集量と大気中の平
均濃度との相関関係がくずれる。普通、膜は厚さ
が約10〜300ミクロンでありそして例えばシリコ
ーンゴム、ポリテトラフルオロエチレンまたはシ
リコーンとポリカーバメートとの共重合体ででき
ていてもよい。

そのような膜を気体拡散装置として使用する本
発明のドーシメータを第４図に示す。このドーシ
メータの構成と説明は第２図と第３図のドーシメ
ータに関して述べたものと基本的に同じであるが
下記の変更がなされている。シート７および８が
第２図と第３図におけるように領域３に沿つてシ
ールされている他に、このドーシメータのシート
および８も第４の側部３ａと同じようにシールさ
れて反応室５の形成を完成する。

反応室５の境界を形成する上部シート８には長
方形の開口部が設けられており、その開口部は先
に述べた種類のそれに応じて成形された膜１０に
よつておおわれている。フアスナー９は長方形の
外観形状を有していて、それは長方形に成形され
た開口部がフアスナー９を通して膜１０を大気に
露出させるように膜１０をおおつている。フアス
ナー９はシート８と同じ材質であつて、熱と圧力
を加えて該シートに液密に結合させることができ
る。このような膜１０は上部シート８にシールさ
れそして大気と反応室５の内部との唯一の連絡を
はかつている。

ここに記載した気体拡散装置の他に、本発明の
ドーシメータに使用することのできる他の装置は
気体汚染物の大気濃度に応じて直線的に変化する
速度で汚染物を拡散または透過させるものならば
どれでもよい。例えば、米国特許第4208371号明
細書に記載された種類の中空繊維を使用すること
ができる。

拡散装置を包含させる以外には、本発明のドー
シメータの容器は米国特許第3476515号明細書
（1969年11月４日付与）に記載された試験用容器
と実質的に類似している。

使用にあたつて、ドーシメータを気体汚染物を
含有する空気に一定期間露出させて汚染物の平均
濃度を求める。露出後、分析に必要な試薬を含有
する選択された試薬隔室を破つて、それらの内容
物を反応室中に放出させそしてその中の収集媒体
と混合させる。隔室はそれに圧力を加えることに
よつて例えば指で押しつぶすことによつて極めて
簡単に破くことができる。試薬と収集媒体は反応
室を形成する可撓性シートを指で軽くたたくこと
によつて充分に混合させることができる。

ドーシメータは可撓性で透明であるので、反応
室の内容物は試料をドーシメータから取り出さな
くても直接分析することができる。分析を光度計
によつて実施するためには、ドーシメータを所定
の位置に取りつけて電磁照射を反応室の内容物中
に向けることができ、一方未吸収（すなわち透
過）光を適当な検出器に向けることができる。好
適な方法は気体汚染物の収集量に応じて収集媒体
の色を変化させる試薬を使用し次に可視光線の範
囲内の照射で比色計または分光光度計を使用して
分析することである。

本発明のドーシメータは比色計または分光光度
計の読み取り値と気体汚染物の平均周囲濃度との
間に直接関係を与えるように目盛りを定めること
ができる。これは米国特許第4208371号明細書に
記載された方法と同様な目盛り定めに従つて行な
うことができる。そのような方法では、数種のド
ーシメータを種種の既知濃度の汚染物に所定の期
間にわたつて露出させて目盛りが定められる。こ
れらのドーシメータは同じ種類と同じ量の収集媒
体と試薬を含有する。例えば、分光光度計の読み
取り値は少なくとも２個のドーシメータについて
いくつかの既知濃度ごとに決定されそしてかくし
て得られた値を最小二乗分析を使用して直線が描
かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用することのできる気体拡
散装置の拡大斜視図であり、第２図は第１図の拡
散装置を利用する気体汚染物ドーシメータの平面
図であり、第３図は第２図のドーシメータの部分
斜視図でありそして第４図は気体拡散装置として
膜を利用する気体汚染物ドーシメータの斜視図で
ある。 １……気体拡散装置、２……貫通流路、５……
反応室、６……くぼみ、７，８……シート、９…
…フアスナー、１０……膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器の全容積より小さい部分を占める少なく
   とも１個の隔室と残りが反応室からなる重合体材
   料の袋状容器、および 前記袋状容器の周辺で該容器の内壁間にシール
   される複数個の貫通流路を含む気体拡散装置から
   なり、 前記隔室が予定量の着色形成試薬を含有してい
   て且つさらに該試薬を前記反応室に放出させる構
   造になつており、 １つの隔室は他の隔室から独立しており、 前記反応室が気体汚染物のための収集媒体を含
   有するようになつており、そして 気体拡散装置の前記貫通流路は、非吸湿性であ
   り且つ気体汚染物に対して化学的におよび物理的
   に不活性な材料から製造された成形品を通して複
   数の平行な孔をあけることによつて形成され、そ
   して大気と反応室の内部との間の唯一の連通路を
   形成している、 ことを特徴とする気体汚染物の平均濃度を所定の
   期間にわたつて測定するための個人用ドーシメー
   タ。 ２ それぞれが50〜1000ミクロンの直径と1.0〜
   25.0mmの長さを有する５〜500個の流路が存在す
   る、特許請求の範囲第１項記載のドーシメータ。 ３ 吸収液の形態の収集媒体を含有する特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のドーシメータ。 ４ 吸収液が二酸化硫黄、二酸化窒素またはアン
   モニアに対するものである、特許請求の範囲第３
   項記載のドーシメータ。 ５ さらに少なくとも１種の着色形成試薬を含有
   する、特許請求の範囲第４項記載のドーシメー
   タ。 ６ 吸収液が水中のテトラクロル水銀酸ナトリウ
   ムまたはテトラクロル水銀酸カリウムの溶液であ
   りそして試薬が二酸化硫黄の存在を測定するため
   のものである、特許請求の範囲第５項記載のドー
   シメータ。 ７ 吸収液が水中のトリエタノールアミンの溶液
   でありそして試薬が二酸化窒素の存在を測定する
   ためのものである、特許請求の範囲第５項記載の
   ドーシメータ。 ８ 吸収液が水中の硫酸の溶液でありそして試薬
   がアンモニアの存在を測定するためのものであ
   る、特許請求の範囲第５項記載のドーシメータ。 ９ 容器の全容積より小さい部分を占める少なく
   とも１個の隔室と残りが反応室からなる重合体材
   料の袋状容器、および気体拡散装置からなり、 前記隔室が予定量の着色形成試薬を含有してい
   て且つさらに該試薬を前記反応室に放出させる構
   造になつており、 １つの隔室は他の隔室から独立しており、 前記反応室が気体汚染物のための収集媒体を含
   有するようになつており、 前記気体拡散装置は、気体汚染物が通過拡散で
   きる気体透過性で液体不透過性の多孔性の膜であ
   り、且つ気体汚染物が大気中のその濃度と直線比
   例する速度で通過する孔の大きさを有しており、
   そして 該膜は前記容器の一方の外壁にシールされ且つ
   大気と前記反応室の内部との間の唯一の連絡を与
   える、 ことを特徴とする気体汚染物の平均濃度を所定の
   期間にわたつて測定するための個人用ドーシメー
   タ。 １０ 膜がシリコーンラバー、ポリテトラフルオ
   ロエチレンまたはシリコーンとポリカーボネート
   との共重合体で構成されている、特許請求の範囲
   第９項記載のドーシメータ。 １１ 吸収液の形態の収集媒体を含有する、特許
   請求の範囲第９項記載のドーシメータ。 １２ 吸収液が二酸化硫黄、二酸化窒素またはア
   ンモニアに対するものである、特許請求の範囲第
   １１項記載のドーシメータ。 １３ さらに少なくとも１種の着色形成試薬を含
   有する、特許請求の範囲第１２項記載のドーシメ
   ータ。 １４ 吸収液が水中のテトラクロル水銀酸ナトリ
   ウムまたはテトラクロル水銀酸カリウムの溶液で
   ありそして試薬が二酸化硫黄の存在を測定するた
   めのものである、特許請求の範囲第１３項記載の
   ドーシメータ。 １５ 吸収液が水中のトリエタノールアミンの溶
   液でありそして試薬が二酸化窒素の存在を測定す
   るためのものである、特許請求の範囲第１３項記
   載のドーシメータ。 １６ 吸収液が水中の硫酸の溶液でありそして試
   薬がアンモニアの存在を測定するためのものであ
   る、特許請求の範囲第１３項記載のドーシメー
   タ。