Development of compact, simple, and highly sensitive environmental analytical instruments using information technology devices

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本研究では、環境分析や化学教育の現場などで利用できる、簡易な分析法及び分析装置の開発を目的としている。小型で現場に持ち込んで使用できる分析装置があれば、その場で化学分析の結果を得られるので、多少性能が劣るとしても、研究室で精密な分析が必要かどうかの判定に利用できる。さらに、非常に安価な装置であれば、学校の教育現場での活用も期待できる。このような目的のため、原理が簡単な物質の色を測定する色彩計測法や特定の波長の色の濃さから分析する比色分析法と、高性能化と低価格化の著しいタブレット、スマートフォン端末を組み合わせて、環境試料などの現場での分析に足る実用的な装置の開発を進めている。また、様々な物質をより低い濃度まで測定するための簡便な前処理法として、発色させた目的物質をフィルターでろ過して捕集する方法を検討している。このフィルターの着色をそのまま測定できれば、迅速に高感度定量を行うことができる今年度は、実際分析に応用可能な比色計の高性能、高機能化を図った。本研究の対象物質としてヒ素を挙げており、フィルター濃縮法の活用を検討している。ヒ素の定量においては共存するリンが妨害となるため、分離する必要がある。分離のための条件を検討するために、この比色計を流れ分析法の吸光度検出器として用い、ヒ素の3価と5価の酸化・還元の条件検討を行った。また、環境あるいは化学教育の教材としての活用を目的とし、非常に簡易な色彩計測装置を試作した。光源には白色LEDを用い、検出器には小型で安価な半導体色センサーを用いた。色センサーは赤、緑、青の3原色の強度を数値化できるもので、これを活用することでわずかな部品数で実用的な性能を有する装置を開発できた。