オゾン検知シート
【課題】電力を使用せず、容易に携帯可能な状態で、蓄積効果により測定対象のガス中のオゾンの積算量を簡便に検出し、かつ、個人が簡単に携帯可能なオゾン検知シートを提供する。
【解決手段】検知溶液101は、アゾ色素であるオレンジIとグリセリンが溶解し、かつ塩基を溶解させることでアルカリ性とされた検知溶液101に、シート状担体103を浸漬し、シート状担体103に検知溶液101を含浸させた含浸シート104とし、この後、乾燥させることで含浸シート104に含浸されている水分などの溶媒(媒質)を蒸発させて乾燥させ、シート状のオゾン検知シート105が形成された状態とする。オゾン検知シート105には、色素111としてのオレンジIが、アルカリ性物質112としての水酸化ナトリウムおよび保湿剤113としてのグリセリンとともに担持されている。
【解決手段】検知溶液101は、アゾ色素であるオレンジIとグリセリンが溶解し、かつ塩基を溶解させることでアルカリ性とされた検知溶液101に、シート状担体103を浸漬し、シート状担体103に検知溶液101を含浸させた含浸シート104とし、この後、乾燥させることで含浸シート104に含浸されている水分などの溶媒(媒質)を蒸発させて乾燥させ、シート状のオゾン検知シート105が形成された状態とする。オゾン検知シート105には、色素111としてのオレンジIが、アルカリ性物質112としての水酸化ナトリウムおよび保湿剤113としてのグリセリンとともに担持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大気などの気体中に存在するオゾンを退色反応により検出するオゾン検知シートに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、NOx、SPM(Suspended Particulate Matter)、光化学オキシダントによる大気汚染が生じ、環境に対する影響が問題とされている。例えば光化学オキシダントは、オゾンなどの強い酸化性を持った物質を主成分とし、工場や事業所や自動車から排出されるNOxや炭化水素などの汚染物質が太陽光線の照射を受けて光化学反応により生成されたものであり、光化学スモッグの原因となっている。
【0003】
日本では、これらの物質について、環境基準が設定されており、各地の一般環境大気測定局において測定されている。例えば、光化学オキシダントは、この濃度に環境基準が設定され、各地の一般大気環境観測局で、例えば紫外線吸収法などの自動測定法によりガス濃度測定が行われている。なお、光化学オキシダントについては、環境基準として、1時間あたりに測定される平均値が、0.06ppm以下となっている。
【0004】
上述した自動測定法によるオゾンガス濃度測定では、大気中に存在するオゾンの測定として、中性ヨウ化カリウム溶液に被測定ガスをバブリングさせ、生じるヨウ素の呈色反応を利用して検出する方法や、オゾンの紫外領域での吸収を利用して検出する方法が用いられている。しかしながら、これらの測定方法は、数ppbの微量なガスの測定が可能である反面、装置が大型化し、また複雑な構成となり、簡便な測定が行えないという欠点を有している。また、これらの装置は、高価であり、かつ精度維持のための整備が常に必要となっている。加えて、これら装置による自動測定では、常に電力を必要とし、また定期的な較正(保守)作業が必要なため、維持をするために膨大な経費を必要とし、電源,温度制御された設置環境,及び標準ガスの確保が必要となり、制約が多い。
【0005】
ところで、環境におけるガス濃度の分布調査,地域環境への影響評価,及び人体への被曝の影響評価を精度よく行うためには、個人が容易に携帯可能な測定方法を用いて環境の監視を行う必要がある。このためには、前述したような大がかりな測定装置では対応できず、安価,小型,かつ容易に使用可能なガスセンサーなどの測定装置や簡易な測定方法の開発が要望される。
【0006】
また近年、オゾンは、強い殺菌力(酸化力)と、分解した後に酸素になり有害物質が生成されない利点が注目され、水の処理,食品の殺菌,紙の漂白など、様々な産業分野での利用が拡大している。このため、労働環境基準として、オゾン濃度に対して100ppb,8時間の基準値が設定されている。オゾンを使用する工場においては、オゾン警報機の設置はもちろんであるが、各労働者が、労働基準の範囲内で労働している状態を管理する必要があり、このためには、労働者が携帯できる測定器が必要となる。
【0007】
このような中で、現在、半導体ガスセンサー、固体電解質ガスセンサー、電気化学式ガスセンサー、水晶発振式ガスセンサーなど、幅広くオゾンガス測定技術の開発が進んでいる。しかし、これらは、短時間での応答を評価するために開発されたものであり、測定データの蓄積が必要な監視用に開発されたものは少ない。従って、測定データの蓄積が必要な場合には、常時稼働させておく必要がある。また、例えば半導体センサーの場合、検出部を数100℃に保つ必要があり、常時稼働させるためには多くの電力が常に必要とされる。
【0008】
また、上述したセンサーは、検出感度がサブppm程度であるために、例えば10ppbのオゾンの測定など、実環境の濃度には対処できない。半導体センサーの中には、10ppbのオゾンに反応するものもあるが、検出出力は濃度に対して非線形であり、さらに、センサー個体毎に出力値が大きく異なり、異なるセンサーを用いた場合の比較が容易ではない。また、多くの場合、他ガスによる影響が無視できない。
【0009】
また、検知管式気体測定器を使う方法があるが、この方法についても、測定箇所における非常に短い時間の濃度を局所的に測定すること目的として開発されたものであり、測定データの蓄積的な使用は困難である。
【0010】
上述したオゾンガスの分析技術に対し、簡便で高感度なオゾンの分析技術として、デンプン及びヨウ化カリウムが担持されたオゾン検知紙が提案されている(特許文献1参照)。しかし、特許文献1による技術では、被検知ガスを強制的に吸引するためのポンプや測定のための光源及びこれらで構成された検出器を駆動するための電力が必要となる。また、特殊なシート状の担体が必要となり、1回の測定毎にシートを更新する必要があり、蓄積的な測定が容易ではない。加えて、上記検知紙を用いた測定では、オゾンではなく、光化学オキシダントすべてを検出してしまうという問題がある。また、この方法を用いた場合、生成したヨウ素が徐々に蒸発するために精度や再現性に問題があった。
【0011】
また、簡便で高感度なオゾンガスの分析方法として、インジゴカルミンを担持したオゾン検知紙による技術が提案されている(非特許文献1参照)。しかしながら、このオゾン検知紙の場合、感度が十分ではなく、労働環境基準である100ppb×8時間の蓄積量を十分に測定することができないという問題があった。また、青色のインジゴ色素を担持したオゾン検知シートの表面にメンブレンフィルタを設置し、メンブレンフィルタの厚さを調節することで感度を調節する技術も提案されている(非特許文献2参照)。
【0012】
また、発明者らは、簡便で高度なオゾン検知素子として、オゾンと反応して可視領域の光吸収が変化する色素を孔内に備えた多孔体ガラスを用いたオゾン検知素子を提案している(特許文献2参照)。この技術によれば、大がかりな装置を必要とせずに、高い精度でオゾンガスの測定が可能となる。しかしながら、この技術においても、測定においては、光源や検出器を駆動するための電力が必要となり、また、多孔体ガラスという高価な担体が必要となる。
【0013】
また、発明者らは、簡便で高感度なオゾン検知紙として、セルロースシート上にオゾンと反応して可視領域の光吸収が変化するインジゴ色素を備えた検知紙を提案した(非特許文献3参照)。この技術によれば、大がかりな装置を必要とせず、高感度のオゾンの測定が可能である。
【0014】
【特許文献1】特許第3257622号公報
【特許文献2】特開2004−144729号公報
【非特許文献1】Anna C. Franklin, et al. ,"Ozone Measurement in South Carolina Using Passive Sampler", Journal of the Air & Waste Measurement Association, Vol.54, pp.1312-1320, 2004.
【非特許文献2】"Operating Instructions for Ozone Monitor", Part#380010-10,http://www.kandmenvironmental.com/PDFs/ozone.pdf
【非特許文献3】丸尾容子他、「オゾン検知紙の開発」、第17回日本オゾン協会年次研究講演会要旨、p167、2007年6月14日。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
以上に説明したように、従来では、環境基準に応じてppbオーダーで精度よくオゾンガスを検出しようとすると、高価で大がかりな装置構成が必要となり、手間がかかって容易にオゾンガスが検出できないという問題があった。また、従来の技術では、簡便に測定しようとすると、蓄積量の測定が困難であり、電力を必要とし、また、特殊な担体を必要とするなどの問題があり、個人が簡単に携帯可能なものがなかった。
【0016】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電力を使用せず、容易に携帯可能な状態で、蓄積効果により測定対象のガス中のオゾンの積算量を簡便に検出し、かつ、個人が簡単に携帯可能なオゾン検知シートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明に係るオゾン検知シートは、繊維より構成されたシート状の担体と、この担体に担持され、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素と、担体に担持された水溶液をアルカリ性とするアルカリ性物質(例えば水酸化ナトリウム)とから少なくとも構成されたものである。アゾ色素は、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものであればよい。
【0018】
また、上記オゾン検知シートにおいて、アゾ色素は、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えるものであってもよい。この場合のアゾ色素は、アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである。
【0019】
また、上記オゾン検知シートにおいて、アゾ色素は、アゾ基に対してp−位に結合するヒドロキシ基を備えるものであってもよい。この場合のアゾ色素は、オレンジIまたはトロペオリンOのいずれかである。
【0020】
また、オゾン検知シートは、色素が溶解し、かつアルカリ性物質が溶解することでアルカリ性とされた検知溶液に担体を浸漬して検知溶液を担体に含浸させ、かつ乾燥させることで形成されたものであればよく、担体に、色素とともに担持された保湿剤を備えるとよい。この保湿剤は、グリセリン,エチレングリコール,及びプロピレングリコールの少なくとも1つであればよい。
【発明の効果】
【0021】
以上説明したように、本発明によれば、繊維より構成されたシート状の担体に、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素及び水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質を担持してオゾン検知シートを構成したので、電力を使用せず、容易に携帯可能な状態で、蓄積効果により測定対象のガス中のオゾンの積算量を簡便に検出し、かつ、個人が簡単に携帯可能なオゾン検知シートが提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1におけるオゾン検知シートの製造方法例について説明する工程図である。先ず、図1(a)に示すように、検知溶液101が収容された容器102を用意する。検知溶液101は、オレンジI(p-(4-Hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO4S)からなるアゾ色素(検知成分)と、グリセリン(C3H8O3)からなる保湿剤とが溶解し、かつ塩基を溶解させることでアルカリ性とされた水溶液であり、保湿剤の重量%が20%程度とされたものである。
【0023】
検知溶液101は、例えば、アルカリ性物質である塩基として水酸化ナトリウムを溶解させてこの濃度を0.1mol/リットルとした水溶液25mlに、0.034gのオレンジIを溶解させ、これに10gのグリセリンと水とを加え、全量を50gとしたものである。オレンジIは、アゾ色素(染料)であり、アルカリ性とした溶液にオレンジIを溶解して作製した検知溶液101は、ローズピンクを呈した水溶液となる。検知溶液101の色は、目視による確認が可能である。
【0024】
次に、図1(b)に示すように、所定の寸法のシート状担体103を用意する。シート状担体103は、セルロースなどの繊維より構成されたシートであり、例えば、アドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)である。シート状担体103は、例えば白色であればよい。次いで、用意したシート状担体103を検知溶液101に浸漬し、例えば30秒間浸漬してシート状担体103に検知溶液101を含浸(浸透)させ、図1(c)に示すように、検知溶液101が含浸した含浸シート104が形成された状態とする。この状態は、含浸シート104が、染料であるオレンジIにより染色された状態であるといえる。
【0025】
この後、含浸シート104を検知溶液101より引き上げ、乾燥窒素中で乾燥させることで含浸シート104に含浸されている水分などの溶媒(媒質)を蒸発させて乾燥させ、図1(d)に示すように、オゾン検知シート(オゾン検知素子)105が形成された状態とする。このように形成されたオゾン検知シート105には、図1(e)に示すように、色素111としてのヒドロキシ基を備えるアゾ色素であるオレンジIが、アルカリ性物質112としての水酸化ナトリウムとともに担持されていることになる。また、オゾン検知シート105には、保湿剤113としてのグリセリンも担持されている。得られたオゾン検知シート105は、ローズピンクを呈した(ローズピンクに染色された)状態となり、この色は、目視による確認が可能である。
【0026】
上述したように、オゾン検知シートは乾燥させて作製しているが、大気(空気)中の水分の存在により、シート状の担体を構成している繊維の表面には、色素やアルカリ性物質とともに、水分(水の薄い膜)が形成(担持)されているものと考えられる。また、保湿剤の存在により、上述した水分がより多く保持(担持)されるようになるものと考えられる。この状態は、色素およびアルカリ性物質が溶解した水溶液の極薄い膜が、シート状担体を構成している繊維の表面に形成されているものと考えることもできる。
【0027】
なお、上述した担持とは、色素,アルカリ性物質,及び保湿剤などの物質が、化学的,物理的,又は電気的に担体(基材)と結合または吸着している状態を示す。セルロースなどの繊維より構成されたシートは、繊維の表面が親水性を備えており、水や水溶液および水溶性の物質は吸着しやすい状態となっている。従って、水溶液である検知溶液および水溶性を備える色素やアルカリ性物質は、シートを構成している繊維の表面に付着(吸着)する。このように、繊維より構成されたシートに、色素などが被覆し及び/又は含浸されているような状態を、担持したものとしている。
【0028】
このようにして製造されたオゾン検知シート105は、オゾンが存在する環境に晒すことで、晒している時間とともにローズピンクの濃度が徐々に薄くなり、最終的に白色の状態に変化する。例えば、オゾン濃度が0.1ppmの環境にオゾン検知シート105を晒して5時間経過すると、白色の状態(もとの濾紙の色)となる。このように、オゾン検知シート105によれば、色の変化によりオゾンの検知が可能であり、また、蓄積的な検出が可能である。この色の変化は、アゾ色素であるオレンジIのオゾンによる分解に応じた退色によるものと考えられる。
【0029】
ここで、用いることができる色素としては、オレンジIに限らず、オレンジII(p-(2-Hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO4S),クロセインオレンジG(6-Hydroxy-5-phenylazo-2-naphthalenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2O4NaS),トロペリオンO(4-(2,4-Dihydroxyphenylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C12H9N2NaO5S)などの、ベンゼン環もしくはナフタレン環に、アゾ基に隣接して結合するヒドロキシ(−OH)基を備えたアゾ色素(染料)を用いることができる。
【0030】
また、アシッドアリザリンヴァイオレットN(4-Hydroxy-3-(2-hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO5S)及びモーダントブルー13(4-(5-Chloro-2-hydroxyphenylazo)-3,5-dihydroxy-1,7-naphthalene disulfonic acid, disodium salt:C16H9ClN2Na2O9S2)などの、ベンゼン環及びナフタレン環の両方に、アゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えたアゾ色素を用いることができる。これらは、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える構成となっている。
【0031】
また、カルコン(3-Hydroxy-4-(2-hydroxy-1-naphthylazo)-1-naphthalenesulfonic acid,sodium salt:C20H13N2NaO5S)などの、2つのナフタレン環の両方に、アゾ基に隣接して結合するヒドロキシ基を備えたアゾ色素を用いることができる。これも、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える構成となっている。
【0032】
上述したアゾ色素は、いずれも、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えている。言い換えると、上述したアゾ色素は、いずれも、アゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基およびヒドロキシ基を備えている。
【0033】
加えて、アゾ色素は、ジアゾニウムと芳香環との間で起こるジアゾカップリングで生成するものであり、生成の過程で亜硝酸イオンが用いられるものである。このため、アゾ色素は、NOxなどとはほとんど反応せず、環境測定においては、選択的にオゾンガスを検出することが可能となる。
【0034】
また、図1に示した製造方法によるオゾン検知シート105によれば、重量%が20程度とされた保湿剤が含まれている検知溶液101を含浸させて形成されていることにより、前述した、オゾンの存在による色の変化(オゾンの検知能力)が、より効果的に発現されるものとなる。保湿剤が含まれている(担持されている)ことにより、オゾン検知シート105における色素とオゾンとの反応が促進されるものと考えられる。ただし、検知溶液における保湿剤の濃度が例えば50%を超えるなど高すぎる場合、乾燥に要する時間が膨大となり、再現性のある検知シートを作製することが困難となる。
【0035】
この、保湿剤の量と、オゾンの存在によるオゾン検知シートの色の変化との関係について以下に説明する。以下では、検知溶液101における保湿剤の量(含有量)を変えて作製した複数の試料(オゾン検知シート)による比較について説明する。なお、以下では、アルカリ性以外の状態(酸性及び中性の状態)とした条件も含めて説明する。
【0036】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−1を調整(作製)する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−1により前述同様にオゾン検知シートA−1を作製する。オゾン検知シートA−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。なお、オレンジIは、図2に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0037】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gに水を加えて50gとし、検知溶液B−1を作製する。この検知溶液B−1により前述同様にオゾン検知シートB−1を作製する。オゾン検知シートB−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0038】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとして検知溶液C−1を作製し、この検知溶液C−1により前述同様にオゾン検知シートC−1を作製する。オゾン検知シートC−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0039】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて全量を50gとした検知溶液D−1を作製し、この検知溶液D−1により前述同様にオゾン検知シートD−1を作製する。オゾン検知シートD−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0040】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gに水を加えて全量を50gとした検知溶液E−1を作製し、この検知溶液E−1により前述同様にオゾン検知シートE−1を作製する。オゾン検知シートE−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0041】
また、0.034gのオレンジIと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−1を作製し、この検知溶液F−1により前述同様にオゾン検知シートF−1を作製する。オゾン検知シートF−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−1は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0042】
また、0.034gのオレンジIと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−1を作製し、この検知溶液G−1により前述同様にオゾン検知シートG−1を作製する。オゾン検知シートG−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0043】
上述した各試料(オゾン検知シートA−1,B−1,C−1,D−1,E−1,F−1,G−1)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長525nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジIは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−1については、波長480nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表1に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
表1に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−1から検知シートE−1では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−1では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表1の結果より、オレンジIの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜40%であればよく、20%の場合が最適である。
【0046】
また、保湿剤を用いていても、検知シートF−1に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−1に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0047】
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、前述したオレンジIの代わりに、アゾ色素としてオレンジIIを用いた場合について説明する。先ず、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−2を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−2により前述同様にオゾン検知シートA−2を作製する。オゾン検知シートA−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。なお、オレンジIIは、図3に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで、ピーク位置はあまり変わらないが、若干異なっている。
【0048】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−2を作製する。この検知溶液B−2により前述同様にオゾン検知シートB−2を作製する。オゾン検知シートB−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0049】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−2を作製する。この検知溶液C−2により前述同様にオゾン検知シートC−2を作製する。オゾン検知シートC−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0050】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−2を作製する。この検知溶液D−2により前述同様にオゾン検知シートD−2を作製する。オゾン検知シートD−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0051】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−2を作製する。この検知溶液E−2により前述同様にオゾン検知シートE−2を作製する。オゾン検知シートE−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0052】
また、0.034gのオレンジIIと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−2を作製し、この検知溶液F−2により前述同様にオゾン検知シートF−2を作製する。オゾン検知シートF−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−2は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0053】
また、0.034gのオレンジIIと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−2を作製し、この検知溶液G−2により前述同様にオゾン検知シートG−2を作製する。オゾン検知シートG−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0054】
上述した各試料(オゾン検知シートA−2,B−2,C−2,D−2,E−2,F−2,G−2)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジIIは、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートF−2についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表2に示す。
【0055】
【表2】
【0056】
表2に示す結果より、保湿剤を含む検知シートC−2及び検知シートD−2では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−2では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表2の結果より、オレンジIIの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、20%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0057】
また、検知シートC−2と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−2に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−2に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0058】
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、前述したオレンジI,オレンジIIの代わりに、アゾ色素としてクロセインオレンジGを用いた場合について説明する。先ず、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−3を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−3により前述同様にオゾン検知シートA−3を作製する。オゾン検知シートA−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。なお、クロセインオレンジGは、図4に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで同様の特性を備えている。
【0059】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−3を作製する。この検知溶液B−3により前述同様にオゾン検知シートB−3を作製する。オゾン検知シートB−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0060】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−3を作製する。この検知溶液C−3により前述同様にオゾン検知シートC−3を作製する。オゾン検知シートC−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0061】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−3を作製する。この検知溶液D−3により前述同様にオゾン検知シートD−3を作製する。オゾン検知シートD−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0062】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−3を作製する。この検知溶液E−3により前述同様にオゾン検知シートE−3を作製する。オゾン検知シートE−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0063】
また、0.034gのクロセインオレンジGと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−3を作製し、この検知溶液F−3により前述同様にオゾン検知シートF−3を作製する。オゾン検知シートF−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−3は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0064】
また、0.034gのクロセインオレンジGと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−3を作製し、この検知溶液G−3により前述同様にオゾン検知シートG−3を作製する。オゾン検知シートG−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0065】
上述した各試料(オゾン検知シートA−3,B−3,C−3,D−3,E−3,F−3,G−3)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。クロセインオレンジGは、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートF−3についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表3に示す。
【0066】
【表3】
【0067】
表3に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−3,検知シートD−3,及び検知シートD−3では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−3では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表3の結果より、クロセインオレンジGの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0068】
また、検知シートC−3と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−3に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−3に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0069】
[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてトロペオリンOを用いた場合について説明する。先ず、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−4を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−4により前述同様にオゾン検知シートA−4を作製する。オゾン検知シートA−4は、黄色を呈した状態に形成される。なお、トロペオリンOは、図5に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで若干異なっている。
【0070】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−4を作製する。この検知溶液B−4により前述同様にオゾン検知シートB−4を作製する。オゾン検知シートB−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0071】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−4を作製する。この検知溶液C−4により前述同様にオゾン検知シートC−4を作製する。オゾン検知シートC−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0072】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−4を作製する。この検知溶液D−4により前述同様にオゾン検知シートD−4を作製する。オゾン検知シートD−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0073】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−4を作製する。この検知溶液E−4により前述同様にオゾン検知シートE−4を作製する。オゾン検知シートE−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0074】
また、0.03gのトロペオリンOと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−4を作製し、この検知溶液F−4により前述同様にオゾン検知シートF−4を作製する。オゾン検知シートF−4は、黄色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−4は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0075】
また、0.03gのトロペオリンOと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−4を作製し、この検知溶液G−4により前述同様にオゾン検知シートG−4を作製する。オゾン検知シートG−4は、黄色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0076】
上述した各試料(オゾン検知シートA−4,B−4,C−4,D−4,E−4,F−4,G−4)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長440nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。トロペオリンOは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−4については、波長400nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表4に示す。
【0077】
【表4】
【0078】
表4に示す結果より、保湿剤を含む検知シートC−4,検知シートD−4,及び検知シートE−4では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜30%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−4では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表4の結果より、トロペオリンOの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、20%〜40%であればよく、30%の場合が最適である。
【0079】
また、検知シートC−4と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−4に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−4に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0080】
なお、以上に示したオレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,及びトロペオリンOは、ベンゼン環もしくはナフタレン環において、少なくとも1つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接する亜硫酸基(SO3基)がない。この中で、トロペオリンOは、o−位およびp−位に結合している2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接する亜硫酸基(SO3)がない。言い換えると、上記色素は、少なくとも1つのヒドロキシ基を備え、SO3基は、アゾ基に対してo−位以外に結合しているアゾ色素である。なお、ヒドロキシ基は、アゾ基に対してo−位又はp−位に結合している。
【0081】
[実施の形態5]
次に、本発明の実施の形態5におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてアシッドアリザリンバイオレットNを用いた場合について説明する。先ず、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−5を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−5により前述同様にオゾン検知シートA−5を作製する。オゾン検知シートA−5は、紫色を呈した状態に形成される。なお、アシッドアリザリンバイオレットNは、図6に示すような分光特性を備え、アルカリ性(pH9以上)の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0082】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−5を作製する。この検知溶液B−5により前述同様にオゾン検知シートB−5を作製する。オゾン検知シートB−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0083】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−5を作製する。この検知溶液C−5により前述同様にオゾン検知シートC−5を作製する。オゾン検知シートC−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0084】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−5を作製する。この検知溶液D−5により前述同様にオゾン検知シートD−5を作製する。オゾン検知シートD−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0085】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−5を作製する。この検知溶液E−5により前述同様にオゾン検知シートE−5を作製する。オゾン検知シートE−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0086】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−5を作製し、この検知溶液F−5により前述同様にオゾン検知シートF−5を作製する。オゾン検知シートF−5は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−5は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0087】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−5を作製し、この検知溶液G−5により前述同様にオゾン検知シートG−5を作製する。オゾン検知シートG−5は、紫色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0088】
上述した各試料(オゾン検知シートA−5,B−5,C−5,D−5,E−5,F−5,G−5)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長530nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。アシッドアリザリンバイオレットNは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−5については、波長510nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表5に示す。
【0089】
【表5】
【0090】
表5に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−5,検知シートC−5,及び検知シートD−5では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−5では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表5の結果より、アシッドアリザリンバイオレットNの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0091】
また、検知シートC−5と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−5に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−5に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−5の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0092】
[実施の形態6]
次に、本発明の実施の形態6におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アシッドアリザリンバイオレットNの代わりに、アゾ色素としてモーダントブルー13を用いた場合について説明する。先ず、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−6を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−6により前述同様にオゾン検知シートA−6を作製する。オゾン検知シートA−6は、藤色を呈した状態に形成される。なお、モーダントブルー13は、図7に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なる。
【0093】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−6を作製する。この検知溶液B−6により前述同様にオゾン検知シートB−6を作製する。オゾン検知シートB−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0094】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−6を作製する。この検知溶液C−6により前述同様にオゾン検知シートC−6を作製する。オゾン検知シートC−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0095】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−6を作製する。この検知溶液D−6により前述同様にオゾン検知シートD−6を作製する。オゾン検知シートD−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0096】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−6を作製する。この検知溶液E−6により前述同様にオゾン検知シートE−6を作製する。オゾン検知シートE−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0097】
また、0.053gのモーダントブルー13と3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−6を作製し、この検知溶液F−6により前述同様にオゾン検知シートF−6を作製する。オゾン検知シートF−6は、赤紫色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−6は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0098】
また、0.053gのモーダントブルー13と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−6を作製し、この検知溶液G−6により前述同様にオゾン検知シートG−6を作製する。オゾン検知シートG−6は、藤色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0099】
上述した各試料(オゾン検知シートA−6,B−6,C−6,D−6,E−6,F−6,G−6)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長550nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。モーダントブルー13は、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−6については、波長530nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表6に示す。
【0100】
【表6】
【0101】
表6に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−6及び検知シートC−6では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−6では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表6の結果より、モーダントブルー13の場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜20%であればよく、20%の場合が最適である。
【0102】
また、検知シートC−6と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−6に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化があまり検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−6に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−6の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0103】
なお、以上に示したアシッドアリザリンバイオレットN及びモーダントブルー13はベンゼン環もしくはナフタレン環において、アゾ基に隣接する2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接するSO3基がない。言い換えると、上記色素は、アゾ基に対してo−位に2つのヒドロキシ基を備え、SO3基は、アゾ基に対してo−位以外に結合しているアゾ色素である。
【0104】
[実施の形態7]
次に、本発明の実施の形態7におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてカルコンを用いた場合について説明する。先ず、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−7を作製する。カルコンは、アリザリンブルーブラックRとも呼ばれるアゾ色素(アゾ染料)であり,検知溶液A−7は、紺色を呈した水溶液となる。検知溶液A−7の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−7により前述同様にオゾン検知シートA−7を作製する。オゾン検知シートA−7は、紺色を呈した状態に形成される。なお、カルコンは、図8に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0105】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−7を作製する。この検知溶液B−7により前述同様にオゾン検知シートB−7を作製する。オゾン検知シートB−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0106】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−7を作製する。この検知溶液C−7により前述同様にオゾン検知シートC−7を作製する。オゾン検知シートC−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0107】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−7を作製する。この検知溶液D−7により前述同様にオゾン検知シートD−7を作製する。オゾン検知シートD−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0108】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−7を作製する。この検知溶液E−7により前述同様にオゾン検知シートE−7を作製する。オゾン検知シートE−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0109】
また、0.08gのカルコンを25mlのエタノールに溶解させ、これにクエン酸3.0gとグリセリン10gと水とを加え、全量を50gとした検知溶液F−7を作製する。カルコンは、アルカリ性の水には可溶であるが、中性及び酸性の水にはあまり溶けないが、エタノールを用いることで、中性及び酸性の水に対してカルコンの溶解量を増加させることができる。なお、カルコンのように、2つのナフタレン環を備えるアゾ色素の場合、酸性及び中性では高い水溶性を示さず、アルカリ性とすることで水溶性を示すようになるものが多い。このようにして作製した検知溶液F−7により前述同様にオゾン検知シートF−7を作製する。オゾン検知シートF−7は、藤色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−7は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0110】
また、0.08gのカルコンを25mlのエタノールに溶解させ、これにグリセリン10gと水とを加え、全量を50gとした検知溶液G−7を作製し、この検知溶液G−7により前述同様にオゾン検知シートG−7を作製する。オゾン検知シートG−7は、紺(紫)色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0111】
上述した各試料(オゾン検知シートA−7,B−7,C−7,D−7,E−7,F−7,G−7)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長650nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。カルコンは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−7については、波長520nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表7に示す。
【0112】
【表7】
【0113】
表7に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−7〜検知シートE−7では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−7では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表7の結果より、カルコンの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜40%であればよく、20%の場合が最適である。
【0114】
また、検知シートC−7と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−7に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−7に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−7の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0115】
以上に示したカルコンは、2つのナフタレン環において、アゾ基に隣接する2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接するSO3基がないアゾ色素である。
【0116】
なお、上述した実施の形態では、保湿剤としてグリセリンを用いるようにしたが、これに限るものではなく、以下に示すように、エチレングリコール,プロピレングリコールなどを用いることができる。また、前述した色素が溶解する他の保湿剤であってもよい。
【0117】
次に、比較例について説明する。以下に示す比較例は、アゾ色素ではあるが、前述同様に検知シートを作製しても、オゾンの検出ができない場合を示している。
【0118】
[比較例1]
次に、比較例1のオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてオレンジG(7-Hydroxy-8-(phenylazo)-1,3-naphthalenedisulfonic acid, disodium salt:C20H11N2Na3O10S3)を用いた場合について説明する。先ず、0.044gのオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液H−1を作製する。検知溶液H−1は、オレンジ色を呈した水溶液となる。検知溶液H−1の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液H−1により前述同様にオゾン検知シートH−1を作製する。オゾン検知シートH−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0119】
また、0.044gのオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液I−1を作製する。この検知溶液I−1により前述同様にオゾン検知シートI−1を作製する。オゾン検知シートI−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0120】
また、0.044gのオレンジGと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液J−1を作製し、この検知溶液J−1により前述同様にオゾン検知シートJ−1を作製する。オゾン検知シートJ−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートJ−1は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0121】
上述した各試料(オゾン検知シートH−1,I−1,J−1)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジGの場合、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートJ−1についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表8に示す。
【0122】
【表8】
【0123】
表8に示す結果より、いずれの検知シートにおいても、オゾンによる退色は確認されない。このように、オレンジGを用いる場合では、酸性の場合に限らず、アルカリ性の場合もオゾンの検知ができない。このオレンジGは、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素である。
【0124】
[比較例2]
次に、比較例2のオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてニューコクシン(7-Hydroxy-8-(4-sulfonato-1-naphthylazo)-1,3-naphthalenedisulfonic acid, trisodium salt:C20H11N2Na3O10S3)を用いた場合について説明する。先ず、0.058gのニューコクシンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液H−2を作製する。検知溶液H−2は、ローズピンクを呈した水溶液となる。検知溶液H−2の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液H−2により前述同様にオゾン検知シートH−2を作製する。オゾン検知シートH−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0125】
また、0.058gのニューコクシンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液I−2を作製する。この検知溶液I−2により前述同様にオゾン検知シートI−2を作製する。オゾン検知シートI−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0126】
また、0.058gのニューコクシンと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液J−2を作製し、この検知溶液J−2により前述同様にオゾン検知シートJ−2を作製する。オゾン検知シートJ−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。オゾン検知シートJ−2は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0127】
上述した各試料(オゾン検知シートH−2,I−2,J−2)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長525nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。ニューコクシンの場合、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が525nmを含むため、オゾン検知シートJ−2についても波長525nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表9に示す。
【0128】
【表9】
【0129】
表9に示す結果より、いずれの検知シートにおいても、オゾンによる退色は確認されない。このように、ニューコクシンを用いる場合では、酸性の場合に限らず、アルカリ性の場合もオゾンの検知ができない。このニューコクシンも、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素である。このように、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備える場合、立体障害により、オゾンが反応しにくい状態になっているものと考えられる。
【0130】
以上のことより、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素は、ヒドロキシ基を備えていても、オゾンの検知に用いることができないことがわかる。また、オゾンの検知には、アゾ基に隣接しない位置に結合するSO3基を備えるとともに、アゾ基に隣接する位置もしくはアゾ基に対してp−位に結合する少なくとも1つのヒドロキシ基を備えたアゾ色素であることが必要となる。この中で、アゾ基に対して同じ側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えるアゾ色素であれば、アルカリ性としなくても、酸性としなければ、オゾンの検知に用いることができる。また、これ以外でも、アルカリ性とすることで、オゾンの検知に用いることができる。
【0131】
ここで、上述したアゾ色素について説明する。本発明のオゾン検知シートにおけるアゾ色素は、以下に示すことにより、アルカリ性とすることでオゾンとの反応が促進されるために、オゾンの検知が可能になるものと考えられる。上述した各アゾ色素は、水酸化ナトリウムなどを用いてアルカリ性とされている状態では、ベンゼン環もしくはナフタレン環に結合しているヒドロキシ基の水素が脱離し、ベンゼン環やナフタレン環に結合する−O-基が存在する状態となる。このような状態とすると、−O-基の部分にオゾンが取り込まれ(引き寄せられ)やすくなるものと考えられる。また、アルカリ性とされている状態では、これらアゾ色素はヒドラゾン型となり、アゾ結合(−N=N−)の部分に−N-基が存在し、この部分にオゾンが取り込まれるようになるものとも考えられる。
【0132】
本発明のオゾン検知シートにおけるアゾ色素では、上述したようにオゾンが取り込まれることで、取り込まれたオゾンによりベンゼン環(ナフタレン環)が分解されて色素分子の構造と電子状態が変化し、可視領域の光吸収が変化して色(色相)が変化し、上述した色の変化(退色)が起こるものと考えられる。これらのことにより、上記アゾ色素を用いた本発明のオゾン検知シートによれば、オゾン検知を行うことが可能になるものと考えられる。
【0133】
なお、ベンゼン環やナフタレン環に結合するヒドロキシ基を備えたアゾ色素であっても酸性状態で担持されると、オゾンとはほとんど反応しなくなる。これは、酸性状態では、−O-基が存在しなくなるためと考えられる。オゾンを検知可能とするためには、アゾ色素がオゾンと反応する必要があり、ベンゼン環やナフタレン環に結合する−O-基の存在が重要となる。また、中性状態で一部のアゾ色素においてオゾンと反応して変色(退色)が検出されるものもある。これは、アゾ基に結合するベンゼン環やナフタレン環に結合しているヒドロキシ基の水素と、アゾ基の窒素との間に水素結合が生じ、ヒドロキシ基の酸素がδ−(マイナス)の状態となり、−O-基に近い状態になるためと考えられる。また、中性の状態においても、一部の水素が脱離する場合もあるものと考えられる。
【0134】
また、これらアゾ色素によれば、よく知られているように耐光性が強く、紫外線の照射に対して強い耐性を備えている。このため、紫外線が照射される環境においても、この影響を受けることが少ない状態で、より高い精度でオゾンの検出が期待できる。前述した、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中では、後述するように、オレンジIおよびトロペオリンOを色素として用いた場合について、本実施の形態におけるガス検知素子では耐光性が得られた。
【0135】
始めに、色素としてオレンジIを用いた場合の、本発明におけるオゾン検知シートの日光に対する耐性について説明する。
【0136】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとし、検知溶液A−8を作製する。この検知溶液A−8にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−8を作製する。オゾン検知シートA−8は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0137】
次に、オゾン検知シートA−8に対する比較として次に示す比較シートB−8を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−8を作製する。この溶液B−8にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−8を作製する。比較シートB−8は、青色を呈した状態に形成される。
【0138】
上述したオゾン検知シートA−8および比較シートB−8について、各々、オゾン濃度が0.03ppmとされ、かつ、日光が照射された状態に暴露して4時間放置する。日光の照射は、平均全天日射が0.45kW/m2、UV−B平均量が0.25W/m2とする。また、各々について、日光の照射がない状態でオゾン濃度が0.03ppmとされた状態に暴露して5時間放置する。また、これらの試験の結果の変色状態について、オゾン検知シートA−8においては波長525nmにおける反射率を暴露前後で測定し、比較シートB−8においては波長620nmにおける波長を暴露前後で測定する。この試験結果を以下の表10に示す。表10には、暴露前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0139】
【表10】
【0140】
表10に示すように、オゾン検知シートA−8では、日光を当てた(照射した)場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率差に全く差がない。この反射率差は、オゾンに暴露したことにより発生したものと考えてよい。これに対し、比較シートB−8では、日光を当てた場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率に差が発生し、日光を当てた場合の方が、反射率の差が大きい。このことより、比較シートB−8では、日光に暴露したことよる変化(退色)も発生しているものと考えられる。色素としてインジゴカルミンを用いた比較シートB−8では、日光の照射による変化は、オゾンによる変化の約40%である。
【0141】
次に、色素としてトロペオリンOを用いた場合の日光に対する耐性について説明する。
【0142】
先ず、0.034gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、検知溶液A−9を作製する。この検知溶液A−9にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−9を作製する。オゾン検知シートA−9は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0143】
次に、オゾン検知シートA−9に対する比較として次に示す比較シートB−9を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−9を作製する。この溶液B−9にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−9を作製する。比較シートB−9は、青色を呈した状態に形成される。
【0144】
上述したオゾン検知シートA−9および比較シートB−9について、各々、オゾン濃度が0.03ppmとされ、かつ、日光が照射された状態に暴露して4時間放置する。日光の照射は、平均全天日射が0.45kW/m2、UV−B平均量が0.25W/m2とする。また、各々について、日光の照射がない状態でオゾン濃度が0.03ppmとされた状態に暴露して5時間放置する。また、これらの試験の結果の変色状態について、オゾン検知シートA−9においては波長440nmにおける反射率を暴露前後で測定し、比較シートB−9においては波長620nmにおける波長を暴露前後で測定する。この試験結果を以下の表11に示す。表11には、暴露前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0145】
【表11】
【0146】
表11に示すように、オゾン検知シートA−9では、日光を当てた(照射した)場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率差に全く差がない。この反射率差は、オゾンに暴露したことにより発生したものと考えてよい。これに対し、比較シートB−9では、日光を当てた場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率に差が発生し、日光を当てた場合の方が、反射率の差が大きい。このことより、比較シートB−9では、日光に暴露したことよる変化(退色)も発生しているものと考えられる。色素としてインジゴカルミンを用いた比較シートB−9では、日光の照射による変化は、オゾンによる変化の約40%である。比較シートB−9の結果は、前述した比較シートB−8の結果と同様である。
【0147】
次に、色素としてオレンジIを用いた場合の人工的に発生させた紫外線に対する耐性について説明する。
【0148】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとし、検知溶液A−10を作製する。この検知溶液A−10にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−10を作製する。オゾン検知シートA−10は、ローズピンクを呈した状態に形成される。これはオゾン検知シートA−8と同様である。
【0149】
次に、オゾン検知シートA−10に対する比較として次に示す比較シートB−10を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−10を作製する。この溶液B−10にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−10を作製する。比較シートB−10は、青色を呈した状態に形成される。これは、比較シートB−8,B−9と同様である。
【0150】
上述したオゾン検知シートA−10および比較シートB−10の各々に、人工紫外線光源による紫外線(標準照度;60W/m2)を5分間照射する。この照射(紫外線暴露)の前後における変色の状態について、オゾン検知シートA−10においては波長520nmにおける反射率を照射前後で測定し、比較シートB−10においては波長620nmにおける波長を照射前後で測定する。この試験結果を以下の表12に示す。表12には、照射前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0151】
【表12】
【0152】
表12に示すように、オゾン検知シートA−10では、紫外線照射前後の反射率差が、0.015と非常に低い。これに対し、比較シートB−10では、紫外線照射前後の反射率に差が0.33と大きい。完全に退色した状態の反射率差は0.54であるので、比較シートB−10では、60%の退色が起こっていることになる。同様の、人工紫外線による耐光性をトロペオリンOの場合につい調査すると、反射率差は0,01程度である。また、同様の人工紫外線による耐光性を、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンについて調査すると、反射率差は、0.1〜0.3の範囲であった。
【0153】
次に、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンとオレンジI,トロペオリンOとについて検討する。
【0154】
まず、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンは、アゾ基に対してo−位にヒドロキシ基(−OH)が存在しているアゾ色素である。これに対し、オレンジIおよびトロペオリンOは、アゾ基に対してp−位にヒドロキシ基が存在しているアゾ色素である。これらの差により、本実施の形態におけるガス検知素子に適用した場合の上述したような耐光性の差が発生したものと考えられる。
【0155】
また、オレンジIおよびトロペオリンOなどのように、色素を構成しているアゾ基に結合したベンゼン環において、アゾ基に対してp−位に結合しているヒドロキシ基においては、前述した水素の脱離およびオゾンの取り込みが、o−位の場合に比較してより発生しやすい状態となる。このため、アゾ基に結合したベンゼン環に、アゾ基に対してp−位にヒドロキシ基が結合しているアゾ色素を用いることで、他のアゾ色素の場合に比較して、オゾン検知シートのオゾン検知感度をより高くするとこが可能となるものと考えられる。
【0156】
なお、上述した実施の形態では、オゾン検知シートに対して測定対象ガスを強制的に通過させてはいないが、ポンプなどを用いて強制的に測定対象ガスを通過させるようにしてもよい。このようにすることで、より短い時間でオゾンの積算量を測定することができる。また、オゾン検知シートのいずれかの面に接着剤を塗布することで、オゾン検知シールとして用いることも可能である。
【0157】
また、上述では、濾紙を用いるようにしたが、これに限るものではない。通常の紙などの、セルロースの繊維より構成されたシート状のものであれば、シート状担体として利用可能である。また、セルロースに限らず、ナイロンやポリエステルなどの他の繊維より構成されたシート状のもの(不織布など)であっても、シート状担体として利用可能である。特に、繊維の表面が親水性であるとよい。また、シート状担体は、白色であることが好適であるが、これに限るものではない。トロペオリンOなどアゾ色素で染色された状態の色の変化が確認可能であれば、他の色の状態であってもよい。
【0158】
また、上述では、水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質として、水酸化ナトリウムを用いるようにしたが、これに限るものではない。例えば、水酸化カリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物や、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物などの塩基であっても良い。また、塩であっても、炭酸水素ナトリウムなどの水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質であれば、トロペオリンOなどのヒドロキシ基を備えるアゾ色素(の水溶液)をアルカリ性の状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0159】
【図1】本発明の実施の形態におけるオゾン検知シートの製造方法例について説明する工程図である。
【図2】オレンジIの分光スペクトルを示す特性図である。
【図3】オレンジIIの分光スペクトルを示す特性図である。
【図4】クロセインオレンジGの分光スペクトルを示す特性図である。
【図5】トロペオリンOの分光スペクトルを示す特性図である。
【図6】アシッドアリザリンバイオレットNの分光スペクトルを示す特性図である。
【図7】モーダントブルー13の分光スペクトルを示す特性図である。
【図8】カルコンの分光スペクトルを示す特性図である。
【符号の説明】
【0160】
101…検知溶液、102…容器、103…シート状担体、104…含浸シート、105…オゾン検知シート、111…色素、112…アルカリ性物質、113…保湿剤。
【技術分野】
【0001】
本発明は、大気などの気体中に存在するオゾンを退色反応により検出するオゾン検知シートに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、NOx、SPM(Suspended Particulate Matter)、光化学オキシダントによる大気汚染が生じ、環境に対する影響が問題とされている。例えば光化学オキシダントは、オゾンなどの強い酸化性を持った物質を主成分とし、工場や事業所や自動車から排出されるNOxや炭化水素などの汚染物質が太陽光線の照射を受けて光化学反応により生成されたものであり、光化学スモッグの原因となっている。
【0003】
日本では、これらの物質について、環境基準が設定されており、各地の一般環境大気測定局において測定されている。例えば、光化学オキシダントは、この濃度に環境基準が設定され、各地の一般大気環境観測局で、例えば紫外線吸収法などの自動測定法によりガス濃度測定が行われている。なお、光化学オキシダントについては、環境基準として、1時間あたりに測定される平均値が、0.06ppm以下となっている。
【0004】
上述した自動測定法によるオゾンガス濃度測定では、大気中に存在するオゾンの測定として、中性ヨウ化カリウム溶液に被測定ガスをバブリングさせ、生じるヨウ素の呈色反応を利用して検出する方法や、オゾンの紫外領域での吸収を利用して検出する方法が用いられている。しかしながら、これらの測定方法は、数ppbの微量なガスの測定が可能である反面、装置が大型化し、また複雑な構成となり、簡便な測定が行えないという欠点を有している。また、これらの装置は、高価であり、かつ精度維持のための整備が常に必要となっている。加えて、これら装置による自動測定では、常に電力を必要とし、また定期的な較正(保守)作業が必要なため、維持をするために膨大な経費を必要とし、電源,温度制御された設置環境,及び標準ガスの確保が必要となり、制約が多い。
【0005】
ところで、環境におけるガス濃度の分布調査,地域環境への影響評価,及び人体への被曝の影響評価を精度よく行うためには、個人が容易に携帯可能な測定方法を用いて環境の監視を行う必要がある。このためには、前述したような大がかりな測定装置では対応できず、安価,小型,かつ容易に使用可能なガスセンサーなどの測定装置や簡易な測定方法の開発が要望される。
【0006】
また近年、オゾンは、強い殺菌力(酸化力)と、分解した後に酸素になり有害物質が生成されない利点が注目され、水の処理,食品の殺菌,紙の漂白など、様々な産業分野での利用が拡大している。このため、労働環境基準として、オゾン濃度に対して100ppb,8時間の基準値が設定されている。オゾンを使用する工場においては、オゾン警報機の設置はもちろんであるが、各労働者が、労働基準の範囲内で労働している状態を管理する必要があり、このためには、労働者が携帯できる測定器が必要となる。
【0007】
このような中で、現在、半導体ガスセンサー、固体電解質ガスセンサー、電気化学式ガスセンサー、水晶発振式ガスセンサーなど、幅広くオゾンガス測定技術の開発が進んでいる。しかし、これらは、短時間での応答を評価するために開発されたものであり、測定データの蓄積が必要な監視用に開発されたものは少ない。従って、測定データの蓄積が必要な場合には、常時稼働させておく必要がある。また、例えば半導体センサーの場合、検出部を数100℃に保つ必要があり、常時稼働させるためには多くの電力が常に必要とされる。
【0008】
また、上述したセンサーは、検出感度がサブppm程度であるために、例えば10ppbのオゾンの測定など、実環境の濃度には対処できない。半導体センサーの中には、10ppbのオゾンに反応するものもあるが、検出出力は濃度に対して非線形であり、さらに、センサー個体毎に出力値が大きく異なり、異なるセンサーを用いた場合の比較が容易ではない。また、多くの場合、他ガスによる影響が無視できない。
【0009】
また、検知管式気体測定器を使う方法があるが、この方法についても、測定箇所における非常に短い時間の濃度を局所的に測定すること目的として開発されたものであり、測定データの蓄積的な使用は困難である。
【0010】
上述したオゾンガスの分析技術に対し、簡便で高感度なオゾンの分析技術として、デンプン及びヨウ化カリウムが担持されたオゾン検知紙が提案されている(特許文献1参照)。しかし、特許文献1による技術では、被検知ガスを強制的に吸引するためのポンプや測定のための光源及びこれらで構成された検出器を駆動するための電力が必要となる。また、特殊なシート状の担体が必要となり、1回の測定毎にシートを更新する必要があり、蓄積的な測定が容易ではない。加えて、上記検知紙を用いた測定では、オゾンではなく、光化学オキシダントすべてを検出してしまうという問題がある。また、この方法を用いた場合、生成したヨウ素が徐々に蒸発するために精度や再現性に問題があった。
【0011】
また、簡便で高感度なオゾンガスの分析方法として、インジゴカルミンを担持したオゾン検知紙による技術が提案されている(非特許文献1参照)。しかしながら、このオゾン検知紙の場合、感度が十分ではなく、労働環境基準である100ppb×8時間の蓄積量を十分に測定することができないという問題があった。また、青色のインジゴ色素を担持したオゾン検知シートの表面にメンブレンフィルタを設置し、メンブレンフィルタの厚さを調節することで感度を調節する技術も提案されている(非特許文献2参照)。
【0012】
また、発明者らは、簡便で高度なオゾン検知素子として、オゾンと反応して可視領域の光吸収が変化する色素を孔内に備えた多孔体ガラスを用いたオゾン検知素子を提案している(特許文献2参照)。この技術によれば、大がかりな装置を必要とせずに、高い精度でオゾンガスの測定が可能となる。しかしながら、この技術においても、測定においては、光源や検出器を駆動するための電力が必要となり、また、多孔体ガラスという高価な担体が必要となる。
【0013】
また、発明者らは、簡便で高感度なオゾン検知紙として、セルロースシート上にオゾンと反応して可視領域の光吸収が変化するインジゴ色素を備えた検知紙を提案した(非特許文献3参照)。この技術によれば、大がかりな装置を必要とせず、高感度のオゾンの測定が可能である。
【0014】
【特許文献1】特許第3257622号公報
【特許文献2】特開2004−144729号公報
【非特許文献1】Anna C. Franklin, et al. ,"Ozone Measurement in South Carolina Using Passive Sampler", Journal of the Air & Waste Measurement Association, Vol.54, pp.1312-1320, 2004.
【非特許文献2】"Operating Instructions for Ozone Monitor", Part#380010-10,http://www.kandmenvironmental.com/PDFs/ozone.pdf
【非特許文献3】丸尾容子他、「オゾン検知紙の開発」、第17回日本オゾン協会年次研究講演会要旨、p167、2007年6月14日。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
以上に説明したように、従来では、環境基準に応じてppbオーダーで精度よくオゾンガスを検出しようとすると、高価で大がかりな装置構成が必要となり、手間がかかって容易にオゾンガスが検出できないという問題があった。また、従来の技術では、簡便に測定しようとすると、蓄積量の測定が困難であり、電力を必要とし、また、特殊な担体を必要とするなどの問題があり、個人が簡単に携帯可能なものがなかった。
【0016】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電力を使用せず、容易に携帯可能な状態で、蓄積効果により測定対象のガス中のオゾンの積算量を簡便に検出し、かつ、個人が簡単に携帯可能なオゾン検知シートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明に係るオゾン検知シートは、繊維より構成されたシート状の担体と、この担体に担持され、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素と、担体に担持された水溶液をアルカリ性とするアルカリ性物質(例えば水酸化ナトリウム)とから少なくとも構成されたものである。アゾ色素は、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものであればよい。
【0018】
また、上記オゾン検知シートにおいて、アゾ色素は、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えるものであってもよい。この場合のアゾ色素は、アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである。
【0019】
また、上記オゾン検知シートにおいて、アゾ色素は、アゾ基に対してp−位に結合するヒドロキシ基を備えるものであってもよい。この場合のアゾ色素は、オレンジIまたはトロペオリンOのいずれかである。
【0020】
また、オゾン検知シートは、色素が溶解し、かつアルカリ性物質が溶解することでアルカリ性とされた検知溶液に担体を浸漬して検知溶液を担体に含浸させ、かつ乾燥させることで形成されたものであればよく、担体に、色素とともに担持された保湿剤を備えるとよい。この保湿剤は、グリセリン,エチレングリコール,及びプロピレングリコールの少なくとも1つであればよい。
【発明の効果】
【0021】
以上説明したように、本発明によれば、繊維より構成されたシート状の担体に、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素及び水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質を担持してオゾン検知シートを構成したので、電力を使用せず、容易に携帯可能な状態で、蓄積効果により測定対象のガス中のオゾンの積算量を簡便に検出し、かつ、個人が簡単に携帯可能なオゾン検知シートが提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1におけるオゾン検知シートの製造方法例について説明する工程図である。先ず、図1(a)に示すように、検知溶液101が収容された容器102を用意する。検知溶液101は、オレンジI(p-(4-Hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO4S)からなるアゾ色素(検知成分)と、グリセリン(C3H8O3)からなる保湿剤とが溶解し、かつ塩基を溶解させることでアルカリ性とされた水溶液であり、保湿剤の重量%が20%程度とされたものである。
【0023】
検知溶液101は、例えば、アルカリ性物質である塩基として水酸化ナトリウムを溶解させてこの濃度を0.1mol/リットルとした水溶液25mlに、0.034gのオレンジIを溶解させ、これに10gのグリセリンと水とを加え、全量を50gとしたものである。オレンジIは、アゾ色素(染料)であり、アルカリ性とした溶液にオレンジIを溶解して作製した検知溶液101は、ローズピンクを呈した水溶液となる。検知溶液101の色は、目視による確認が可能である。
【0024】
次に、図1(b)に示すように、所定の寸法のシート状担体103を用意する。シート状担体103は、セルロースなどの繊維より構成されたシートであり、例えば、アドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)である。シート状担体103は、例えば白色であればよい。次いで、用意したシート状担体103を検知溶液101に浸漬し、例えば30秒間浸漬してシート状担体103に検知溶液101を含浸(浸透)させ、図1(c)に示すように、検知溶液101が含浸した含浸シート104が形成された状態とする。この状態は、含浸シート104が、染料であるオレンジIにより染色された状態であるといえる。
【0025】
この後、含浸シート104を検知溶液101より引き上げ、乾燥窒素中で乾燥させることで含浸シート104に含浸されている水分などの溶媒(媒質)を蒸発させて乾燥させ、図1(d)に示すように、オゾン検知シート(オゾン検知素子)105が形成された状態とする。このように形成されたオゾン検知シート105には、図1(e)に示すように、色素111としてのヒドロキシ基を備えるアゾ色素であるオレンジIが、アルカリ性物質112としての水酸化ナトリウムとともに担持されていることになる。また、オゾン検知シート105には、保湿剤113としてのグリセリンも担持されている。得られたオゾン検知シート105は、ローズピンクを呈した(ローズピンクに染色された)状態となり、この色は、目視による確認が可能である。
【0026】
上述したように、オゾン検知シートは乾燥させて作製しているが、大気(空気)中の水分の存在により、シート状の担体を構成している繊維の表面には、色素やアルカリ性物質とともに、水分(水の薄い膜)が形成(担持)されているものと考えられる。また、保湿剤の存在により、上述した水分がより多く保持(担持)されるようになるものと考えられる。この状態は、色素およびアルカリ性物質が溶解した水溶液の極薄い膜が、シート状担体を構成している繊維の表面に形成されているものと考えることもできる。
【0027】
なお、上述した担持とは、色素,アルカリ性物質,及び保湿剤などの物質が、化学的,物理的,又は電気的に担体(基材)と結合または吸着している状態を示す。セルロースなどの繊維より構成されたシートは、繊維の表面が親水性を備えており、水や水溶液および水溶性の物質は吸着しやすい状態となっている。従って、水溶液である検知溶液および水溶性を備える色素やアルカリ性物質は、シートを構成している繊維の表面に付着(吸着)する。このように、繊維より構成されたシートに、色素などが被覆し及び/又は含浸されているような状態を、担持したものとしている。
【0028】
このようにして製造されたオゾン検知シート105は、オゾンが存在する環境に晒すことで、晒している時間とともにローズピンクの濃度が徐々に薄くなり、最終的に白色の状態に変化する。例えば、オゾン濃度が0.1ppmの環境にオゾン検知シート105を晒して5時間経過すると、白色の状態(もとの濾紙の色)となる。このように、オゾン検知シート105によれば、色の変化によりオゾンの検知が可能であり、また、蓄積的な検出が可能である。この色の変化は、アゾ色素であるオレンジIのオゾンによる分解に応じた退色によるものと考えられる。
【0029】
ここで、用いることができる色素としては、オレンジIに限らず、オレンジII(p-(2-Hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO4S),クロセインオレンジG(6-Hydroxy-5-phenylazo-2-naphthalenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2O4NaS),トロペリオンO(4-(2,4-Dihydroxyphenylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C12H9N2NaO5S)などの、ベンゼン環もしくはナフタレン環に、アゾ基に隣接して結合するヒドロキシ(−OH)基を備えたアゾ色素(染料)を用いることができる。
【0030】
また、アシッドアリザリンヴァイオレットN(4-Hydroxy-3-(2-hydroxy-1-naphthylazo)benzenesulfonic acid,sodium salt:C16H11N2NaO5S)及びモーダントブルー13(4-(5-Chloro-2-hydroxyphenylazo)-3,5-dihydroxy-1,7-naphthalene disulfonic acid, disodium salt:C16H9ClN2Na2O9S2)などの、ベンゼン環及びナフタレン環の両方に、アゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えたアゾ色素を用いることができる。これらは、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える構成となっている。
【0031】
また、カルコン(3-Hydroxy-4-(2-hydroxy-1-naphthylazo)-1-naphthalenesulfonic acid,sodium salt:C20H13N2NaO5S)などの、2つのナフタレン環の両方に、アゾ基に隣接して結合するヒドロキシ基を備えたアゾ色素を用いることができる。これも、アゾ基に対して異なる側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える構成となっている。
【0032】
上述したアゾ色素は、いずれも、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えている。言い換えると、上述したアゾ色素は、いずれも、アゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基およびヒドロキシ基を備えている。
【0033】
加えて、アゾ色素は、ジアゾニウムと芳香環との間で起こるジアゾカップリングで生成するものであり、生成の過程で亜硝酸イオンが用いられるものである。このため、アゾ色素は、NOxなどとはほとんど反応せず、環境測定においては、選択的にオゾンガスを検出することが可能となる。
【0034】
また、図1に示した製造方法によるオゾン検知シート105によれば、重量%が20程度とされた保湿剤が含まれている検知溶液101を含浸させて形成されていることにより、前述した、オゾンの存在による色の変化(オゾンの検知能力)が、より効果的に発現されるものとなる。保湿剤が含まれている(担持されている)ことにより、オゾン検知シート105における色素とオゾンとの反応が促進されるものと考えられる。ただし、検知溶液における保湿剤の濃度が例えば50%を超えるなど高すぎる場合、乾燥に要する時間が膨大となり、再現性のある検知シートを作製することが困難となる。
【0035】
この、保湿剤の量と、オゾンの存在によるオゾン検知シートの色の変化との関係について以下に説明する。以下では、検知溶液101における保湿剤の量(含有量)を変えて作製した複数の試料(オゾン検知シート)による比較について説明する。なお、以下では、アルカリ性以外の状態(酸性及び中性の状態)とした条件も含めて説明する。
【0036】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−1を調整(作製)する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−1により前述同様にオゾン検知シートA−1を作製する。オゾン検知シートA−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。なお、オレンジIは、図2に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0037】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gに水を加えて50gとし、検知溶液B−1を作製する。この検知溶液B−1により前述同様にオゾン検知シートB−1を作製する。オゾン検知シートB−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0038】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとして検知溶液C−1を作製し、この検知溶液C−1により前述同様にオゾン検知シートC−1を作製する。オゾン検知シートC−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0039】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて全量を50gとした検知溶液D−1を作製し、この検知溶液D−1により前述同様にオゾン検知シートD−1を作製する。オゾン検知シートD−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0040】
また、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gに水を加えて全量を50gとした検知溶液E−1を作製し、この検知溶液E−1により前述同様にオゾン検知シートE−1を作製する。オゾン検知シートE−1は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0041】
また、0.034gのオレンジIと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−1を作製し、この検知溶液F−1により前述同様にオゾン検知シートF−1を作製する。オゾン検知シートF−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−1は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0042】
また、0.034gのオレンジIと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−1を作製し、この検知溶液G−1により前述同様にオゾン検知シートG−1を作製する。オゾン検知シートG−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0043】
上述した各試料(オゾン検知シートA−1,B−1,C−1,D−1,E−1,F−1,G−1)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長525nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジIは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−1については、波長480nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表1に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
表1に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−1から検知シートE−1では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−1では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表1の結果より、オレンジIの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜40%であればよく、20%の場合が最適である。
【0046】
また、保湿剤を用いていても、検知シートF−1に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−1に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0047】
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、前述したオレンジIの代わりに、アゾ色素としてオレンジIIを用いた場合について説明する。先ず、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−2を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−2により前述同様にオゾン検知シートA−2を作製する。オゾン検知シートA−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。なお、オレンジIIは、図3に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで、ピーク位置はあまり変わらないが、若干異なっている。
【0048】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−2を作製する。この検知溶液B−2により前述同様にオゾン検知シートB−2を作製する。オゾン検知シートB−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0049】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−2を作製する。この検知溶液C−2により前述同様にオゾン検知シートC−2を作製する。オゾン検知シートC−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0050】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−2を作製する。この検知溶液D−2により前述同様にオゾン検知シートD−2を作製する。オゾン検知シートD−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0051】
また、0.034gのオレンジIIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−2を作製する。この検知溶液E−2により前述同様にオゾン検知シートE−2を作製する。オゾン検知シートE−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0052】
また、0.034gのオレンジIIと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−2を作製し、この検知溶液F−2により前述同様にオゾン検知シートF−2を作製する。オゾン検知シートF−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−2は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0053】
また、0.034gのオレンジIIと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−2を作製し、この検知溶液G−2により前述同様にオゾン検知シートG−2を作製する。オゾン検知シートG−2は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0054】
上述した各試料(オゾン検知シートA−2,B−2,C−2,D−2,E−2,F−2,G−2)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジIIは、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートF−2についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表2に示す。
【0055】
【表2】
【0056】
表2に示す結果より、保湿剤を含む検知シートC−2及び検知シートD−2では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−2では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表2の結果より、オレンジIIの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、20%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0057】
また、検知シートC−2と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−2に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−2に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0058】
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、前述したオレンジI,オレンジIIの代わりに、アゾ色素としてクロセインオレンジGを用いた場合について説明する。先ず、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−3を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−3により前述同様にオゾン検知シートA−3を作製する。オゾン検知シートA−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。なお、クロセインオレンジGは、図4に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで同様の特性を備えている。
【0059】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−3を作製する。この検知溶液B−3により前述同様にオゾン検知シートB−3を作製する。オゾン検知シートB−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0060】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−3を作製する。この検知溶液C−3により前述同様にオゾン検知シートC−3を作製する。オゾン検知シートC−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0061】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−3を作製する。この検知溶液D−3により前述同様にオゾン検知シートD−3を作製する。オゾン検知シートD−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0062】
また、0.034gのクロセインオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−3を作製する。この検知溶液E−3により前述同様にオゾン検知シートE−3を作製する。オゾン検知シートE−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0063】
また、0.034gのクロセインオレンジGと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−3を作製し、この検知溶液F−3により前述同様にオゾン検知シートF−3を作製する。オゾン検知シートF−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−3は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0064】
また、0.034gのクロセインオレンジGと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−3を作製し、この検知溶液G−3により前述同様にオゾン検知シートG−3を作製する。オゾン検知シートG−3は、オレンジ色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0065】
上述した各試料(オゾン検知シートA−3,B−3,C−3,D−3,E−3,F−3,G−3)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。クロセインオレンジGは、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートF−3についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表3に示す。
【0066】
【表3】
【0067】
表3に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−3,検知シートD−3,及び検知シートD−3では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−3では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表3の結果より、クロセインオレンジGの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0068】
また、検知シートC−3と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−3に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−3に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0069】
[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてトロペオリンOを用いた場合について説明する。先ず、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−4を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−4により前述同様にオゾン検知シートA−4を作製する。オゾン検知シートA−4は、黄色を呈した状態に形成される。なお、トロペオリンOは、図5に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで若干異なっている。
【0070】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−4を作製する。この検知溶液B−4により前述同様にオゾン検知シートB−4を作製する。オゾン検知シートB−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0071】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−4を作製する。この検知溶液C−4により前述同様にオゾン検知シートC−4を作製する。オゾン検知シートC−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0072】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−4を作製する。この検知溶液D−4により前述同様にオゾン検知シートD−4を作製する。オゾン検知シートD−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0073】
また、0.03gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−4を作製する。この検知溶液E−4により前述同様にオゾン検知シートE−4を作製する。オゾン検知シートE−4は、黄色を呈した状態に形成される。
【0074】
また、0.03gのトロペオリンOと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−4を作製し、この検知溶液F−4により前述同様にオゾン検知シートF−4を作製する。オゾン検知シートF−4は、黄色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−4は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0075】
また、0.03gのトロペオリンOと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−4を作製し、この検知溶液G−4により前述同様にオゾン検知シートG−4を作製する。オゾン検知シートG−4は、黄色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0076】
上述した各試料(オゾン検知シートA−4,B−4,C−4,D−4,E−4,F−4,G−4)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長440nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。トロペオリンOは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−4については、波長400nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表4に示す。
【0077】
【表4】
【0078】
表4に示す結果より、保湿剤を含む検知シートC−4,検知シートD−4,及び検知シートE−4では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜30%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−4では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表4の結果より、トロペオリンOの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、20%〜40%であればよく、30%の場合が最適である。
【0079】
また、検知シートC−4と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−4に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。また、保湿剤を用いていても、検知シートG−4に示すように、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わず、アルカリ性としていない場合、検出される色の変化は小さく、目視では確認できない状態である。
【0080】
なお、以上に示したオレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,及びトロペオリンOは、ベンゼン環もしくはナフタレン環において、少なくとも1つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接する亜硫酸基(SO3基)がない。この中で、トロペオリンOは、o−位およびp−位に結合している2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接する亜硫酸基(SO3)がない。言い換えると、上記色素は、少なくとも1つのヒドロキシ基を備え、SO3基は、アゾ基に対してo−位以外に結合しているアゾ色素である。なお、ヒドロキシ基は、アゾ基に対してo−位又はp−位に結合している。
【0081】
[実施の形態5]
次に、本発明の実施の形態5におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてアシッドアリザリンバイオレットNを用いた場合について説明する。先ず、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−5を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−5により前述同様にオゾン検知シートA−5を作製する。オゾン検知シートA−5は、紫色を呈した状態に形成される。なお、アシッドアリザリンバイオレットNは、図6に示すような分光特性を備え、アルカリ性(pH9以上)の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0082】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−5を作製する。この検知溶液B−5により前述同様にオゾン検知シートB−5を作製する。オゾン検知シートB−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0083】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−5を作製する。この検知溶液C−5により前述同様にオゾン検知シートC−5を作製する。オゾン検知シートC−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0084】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−5を作製する。この検知溶液D−5により前述同様にオゾン検知シートD−5を作製する。オゾン検知シートD−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0085】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−5を作製する。この検知溶液E−5により前述同様にオゾン検知シートE−5を作製する。オゾン検知シートE−5は、紫色を呈した状態に形成される。
【0086】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−5を作製し、この検知溶液F−5により前述同様にオゾン検知シートF−5を作製する。オゾン検知シートF−5は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−5は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0087】
また、0.035gのアシッドアリザリンバイオレットNと保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−5を作製し、この検知溶液G−5により前述同様にオゾン検知シートG−5を作製する。オゾン検知シートG−5は、紫色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0088】
上述した各試料(オゾン検知シートA−5,B−5,C−5,D−5,E−5,F−5,G−5)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長530nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。アシッドアリザリンバイオレットNは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−5については、波長510nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表5に示す。
【0089】
【表5】
【0090】
表5に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−5,検知シートC−5,及び検知シートD−5では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−5では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表5の結果より、アシッドアリザリンバイオレットNの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜30%であればよく、20%の場合が最適である。
【0091】
また、検知シートC−5と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−5に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−5に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−5の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0092】
[実施の形態6]
次に、本発明の実施の形態6におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アシッドアリザリンバイオレットNの代わりに、アゾ色素としてモーダントブルー13を用いた場合について説明する。先ず、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−6を作製する。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−6により前述同様にオゾン検知シートA−6を作製する。オゾン検知シートA−6は、藤色を呈した状態に形成される。なお、モーダントブルー13は、図7に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なる。
【0093】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−6を作製する。この検知溶液B−6により前述同様にオゾン検知シートB−6を作製する。オゾン検知シートB−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0094】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−6を作製する。この検知溶液C−6により前述同様にオゾン検知シートC−6を作製する。オゾン検知シートC−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0095】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−6を作製する。この検知溶液D−6により前述同様にオゾン検知シートD−6を作製する。オゾン検知シートD−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0096】
また、0.053gのモーダントブルー13を、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−6を作製する。この検知溶液E−6により前述同様にオゾン検知シートE−6を作製する。オゾン検知シートE−6は、藤色を呈した状態に形成される。
【0097】
また、0.053gのモーダントブルー13と3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液F−6を作製し、この検知溶液F−6により前述同様にオゾン検知シートF−6を作製する。オゾン検知シートF−6は、赤紫色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−6は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0098】
また、0.053gのモーダントブルー13と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液G−6を作製し、この検知溶液G−6により前述同様にオゾン検知シートG−6を作製する。オゾン検知シートG−6は、藤色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0099】
上述した各試料(オゾン検知シートA−6,B−6,C−6,D−6,E−6,F−6,G−6)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長550nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。モーダントブルー13は、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−6については、波長530nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表6に示す。
【0100】
【表6】
【0101】
表6に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−6及び検知シートC−6では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−6では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表6の結果より、モーダントブルー13の場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜20%であればよく、20%の場合が最適である。
【0102】
また、検知シートC−6と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−6に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化があまり検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−6に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−6の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0103】
なお、以上に示したアシッドアリザリンバイオレットN及びモーダントブルー13はベンゼン環もしくはナフタレン環において、アゾ基に隣接する2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接するSO3基がない。言い換えると、上記色素は、アゾ基に対してo−位に2つのヒドロキシ基を備え、SO3基は、アゾ基に対してo−位以外に結合しているアゾ色素である。
【0104】
[実施の形態7]
次に、本発明の実施の形態7におけるオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてカルコンを用いた場合について説明する。先ず、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液A−7を作製する。カルコンは、アリザリンブルーブラックRとも呼ばれるアゾ色素(アゾ染料)であり,検知溶液A−7は、紺色を呈した水溶液となる。検知溶液A−7の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液A−7により前述同様にオゾン検知シートA−7を作製する。オゾン検知シートA−7は、紺色を呈した状態に形成される。なお、カルコンは、図8に示すような分光特性を備え、アルカリ性の場合と酸性の場合とで異なっている。
【0105】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン5gと水を加えて50gとし、検知溶液B−7を作製する。この検知溶液B−7により前述同様にオゾン検知シートB−7を作製する。オゾン検知シートB−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0106】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液C−7を作製する。この検知溶液C−7により前述同様にオゾン検知シートC−7を作製する。オゾン検知シートC−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0107】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gと水を加えて50gとし、検知溶液D−7を作製する。この検知溶液D−7により前述同様にオゾン検知シートD−7を作製する。オゾン検知シートD−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0108】
また、0.08gのカルコンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン20gと水を加えて50gとし、検知溶液E−7を作製する。この検知溶液E−7により前述同様にオゾン検知シートE−7を作製する。オゾン検知シートE−7は、紺色を呈した状態に形成される。
【0109】
また、0.08gのカルコンを25mlのエタノールに溶解させ、これにクエン酸3.0gとグリセリン10gと水とを加え、全量を50gとした検知溶液F−7を作製する。カルコンは、アルカリ性の水には可溶であるが、中性及び酸性の水にはあまり溶けないが、エタノールを用いることで、中性及び酸性の水に対してカルコンの溶解量を増加させることができる。なお、カルコンのように、2つのナフタレン環を備えるアゾ色素の場合、酸性及び中性では高い水溶性を示さず、アルカリ性とすることで水溶性を示すようになるものが多い。このようにして作製した検知溶液F−7により前述同様にオゾン検知シートF−7を作製する。オゾン検知シートF−7は、藤色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートF−7は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0110】
また、0.08gのカルコンを25mlのエタノールに溶解させ、これにグリセリン10gと水とを加え、全量を50gとした検知溶液G−7を作製し、この検知溶液G−7により前述同様にオゾン検知シートG−7を作製する。オゾン検知シートG−7は、紺(紫)色を呈した状態に形成される。この場合、クエン酸や水酸化ナトリウム(塩基)などを加えていなく、アルカリ性にするなどのpHの調整は行っていない。
【0111】
上述した各試料(オゾン検知シートA−7,B−7,C−7,D−7,E−7,F−7,G−7)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長650nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。カルコンは、酸性とすると異なる発色を示し、検知シートF−7については、波長520nmの反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表7に示す。
【0112】
【表7】
【0113】
表7に示す結果より、保湿剤を含む検知シートB−7〜検知シートE−7では、オゾン濃度が0.1ppmと低くても暴露5時間の積算により確実に検知できることがわかる。また、オゾン検知シートを作製するときに用いた検知溶液における保湿剤の量(割合)により、作製された検知シートにおける単位時間あたりの色の変化量が異なることがわかる。保湿剤としてグリセリンを用いる場合、検知溶液における含有量が〜20%の範囲であれば、グリセリンの量が多いほど単位時間あたりの色の変化量が大きくなる。また、検知シートA−7では検知が行えていない結果より、保湿剤を用いていないと、あまり検知が行えないことがわかる。表7の結果より、カルコンの場合は、検知溶液におけるグリセリンの濃度が、10%〜40%であればよく、20%の場合が最適である。
【0114】
また、検知シートC−7と同濃度に保湿剤を用いていても、検知シートF−7に示すように、酸性状態の検知溶液により検知シートを作製した場合、色の変化が検出されていなくほぼオゾンの検知ができない状態である。これに対し、検知シートG−7に示すように、アルカリ性としていない場合でも、塩基や酸を加えずにpHの調整を行わなければ、保湿剤を用いることで、検知シートC−7の場合と同様にオゾンの検出が可能である。これは、酸性にしていない状態とも言える。
【0115】
以上に示したカルコンは、2つのナフタレン環において、アゾ基に隣接する2つのヒドロキシ基を備え、また、アゾ基に隣接するSO3基がないアゾ色素である。
【0116】
なお、上述した実施の形態では、保湿剤としてグリセリンを用いるようにしたが、これに限るものではなく、以下に示すように、エチレングリコール,プロピレングリコールなどを用いることができる。また、前述した色素が溶解する他の保湿剤であってもよい。
【0117】
次に、比較例について説明する。以下に示す比較例は、アゾ色素ではあるが、前述同様に検知シートを作製しても、オゾンの検出ができない場合を示している。
【0118】
[比較例1]
次に、比較例1のオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてオレンジG(7-Hydroxy-8-(phenylazo)-1,3-naphthalenedisulfonic acid, disodium salt:C20H11N2Na3O10S3)を用いた場合について説明する。先ず、0.044gのオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液H−1を作製する。検知溶液H−1は、オレンジ色を呈した水溶液となる。検知溶液H−1の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液H−1により前述同様にオゾン検知シートH−1を作製する。オゾン検知シートH−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0119】
また、0.044gのオレンジGを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液I−1を作製する。この検知溶液I−1により前述同様にオゾン検知シートI−1を作製する。オゾン検知シートI−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0120】
また、0.044gのオレンジGと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液J−1を作製し、この検知溶液J−1により前述同様にオゾン検知シートJ−1を作製する。オゾン検知シートJ−1は、オレンジ色を呈した状態に形成される。オゾン検知シートJ−1は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0121】
上述した各試料(オゾン検知シートH−1,I−1,J−1)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長500nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。オレンジGの場合、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が500nmを含むため、オゾン検知シートJ−1についても波長500nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表8に示す。
【0122】
【表8】
【0123】
表8に示す結果より、いずれの検知シートにおいても、オゾンによる退色は確認されない。このように、オレンジGを用いる場合では、酸性の場合に限らず、アルカリ性の場合もオゾンの検知ができない。このオレンジGは、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素である。
【0124】
[比較例2]
次に、比較例2のオゾン検知シートについて説明する。以下では、アゾ色素としてニューコクシン(7-Hydroxy-8-(4-sulfonato-1-naphthylazo)-1,3-naphthalenedisulfonic acid, trisodium salt:C20H11N2Na3O10S3)を用いた場合について説明する。先ず、0.058gのニューコクシンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、水を加えて全量を50gとし、検知溶液H−2を作製する。検知溶液H−2は、ローズピンクを呈した水溶液となる。検知溶液H−2の色は、目視による確認が可能である。保湿剤としてのグリセリンは含まずに作製する。この検知溶液H−2により前述同様にオゾン検知シートH−2を作製する。オゾン検知シートH−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0125】
また、0.058gのニューコクシンを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gと水を加えて50gとし、検知溶液I−2を作製する。この検知溶液I−2により前述同様にオゾン検知シートI−2を作製する。オゾン検知シートI−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0126】
また、0.058gのニューコクシンと3.0gのクエン酸と保湿剤としてのグリセリン10gとに水を加えて全量を50gとした検知溶液J−2を作製し、この検知溶液J−2により前述同様にオゾン検知シートJ−2を作製する。オゾン検知シートJ−2は、ローズピンクを呈した状態に形成される。オゾン検知シートJ−2は、クエン酸を加えて酸性とした試料である。
【0127】
上述した各試料(オゾン検知シートH−2,I−2,J−2)について、各々、オゾン濃度が0.1ppmとされて25℃,湿度60%とされた空気が充満している箱の内部に5時間放置することでオゾンガスに曝す試験を行い、この試験の結果の変色状態について、波長525nmにおけるオゾン検知シートの反射率を測定した。ニューコクシンの場合、酸性状態としてもスペクトルの極大部分が525nmを含むため、オゾン検知シートJ−2についても波長525nmにおける反射率を測定した。なお、箱の容積は200リットルであり、内部オゾン濃度の分析のため2リットル/分で内部空気を吸引し、2リットル/分で所定濃度のオゾンを含んだ空気を供給する。このようにして被検出対象の空気に晒し、各オゾン検知シートの色の変化を測定する。また、色の変化については、目視による観察も行う。この試験結果を以下の表9に示す。
【0128】
【表9】
【0129】
表9に示す結果より、いずれの検知シートにおいても、オゾンによる退色は確認されない。このように、ニューコクシンを用いる場合では、酸性の場合に限らず、アルカリ性の場合もオゾンの検知ができない。このニューコクシンも、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素である。このように、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備える場合、立体障害により、オゾンが反応しにくい状態になっているものと考えられる。
【0130】
以上のことより、アゾ基に隣接して結合するSO3基を備えたアゾ色素は、ヒドロキシ基を備えていても、オゾンの検知に用いることができないことがわかる。また、オゾンの検知には、アゾ基に隣接しない位置に結合するSO3基を備えるとともに、アゾ基に隣接する位置もしくはアゾ基に対してp−位に結合する少なくとも1つのヒドロキシ基を備えたアゾ色素であることが必要となる。この中で、アゾ基に対して同じ側においてアゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備えるアゾ色素であれば、アルカリ性としなくても、酸性としなければ、オゾンの検知に用いることができる。また、これ以外でも、アルカリ性とすることで、オゾンの検知に用いることができる。
【0131】
ここで、上述したアゾ色素について説明する。本発明のオゾン検知シートにおけるアゾ色素は、以下に示すことにより、アルカリ性とすることでオゾンとの反応が促進されるために、オゾンの検知が可能になるものと考えられる。上述した各アゾ色素は、水酸化ナトリウムなどを用いてアルカリ性とされている状態では、ベンゼン環もしくはナフタレン環に結合しているヒドロキシ基の水素が脱離し、ベンゼン環やナフタレン環に結合する−O-基が存在する状態となる。このような状態とすると、−O-基の部分にオゾンが取り込まれ(引き寄せられ)やすくなるものと考えられる。また、アルカリ性とされている状態では、これらアゾ色素はヒドラゾン型となり、アゾ結合(−N=N−)の部分に−N-基が存在し、この部分にオゾンが取り込まれるようになるものとも考えられる。
【0132】
本発明のオゾン検知シートにおけるアゾ色素では、上述したようにオゾンが取り込まれることで、取り込まれたオゾンによりベンゼン環(ナフタレン環)が分解されて色素分子の構造と電子状態が変化し、可視領域の光吸収が変化して色(色相)が変化し、上述した色の変化(退色)が起こるものと考えられる。これらのことにより、上記アゾ色素を用いた本発明のオゾン検知シートによれば、オゾン検知を行うことが可能になるものと考えられる。
【0133】
なお、ベンゼン環やナフタレン環に結合するヒドロキシ基を備えたアゾ色素であっても酸性状態で担持されると、オゾンとはほとんど反応しなくなる。これは、酸性状態では、−O-基が存在しなくなるためと考えられる。オゾンを検知可能とするためには、アゾ色素がオゾンと反応する必要があり、ベンゼン環やナフタレン環に結合する−O-基の存在が重要となる。また、中性状態で一部のアゾ色素においてオゾンと反応して変色(退色)が検出されるものもある。これは、アゾ基に結合するベンゼン環やナフタレン環に結合しているヒドロキシ基の水素と、アゾ基の窒素との間に水素結合が生じ、ヒドロキシ基の酸素がδ−(マイナス)の状態となり、−O-基に近い状態になるためと考えられる。また、中性の状態においても、一部の水素が脱離する場合もあるものと考えられる。
【0134】
また、これらアゾ色素によれば、よく知られているように耐光性が強く、紫外線の照射に対して強い耐性を備えている。このため、紫外線が照射される環境においても、この影響を受けることが少ない状態で、より高い精度でオゾンの検出が期待できる。前述した、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中では、後述するように、オレンジIおよびトロペオリンOを色素として用いた場合について、本実施の形態におけるガス検知素子では耐光性が得られた。
【0135】
始めに、色素としてオレンジIを用いた場合の、本発明におけるオゾン検知シートの日光に対する耐性について説明する。
【0136】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとし、検知溶液A−8を作製する。この検知溶液A−8にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−8を作製する。オゾン検知シートA−8は、ローズピンクを呈した状態に形成される。
【0137】
次に、オゾン検知シートA−8に対する比較として次に示す比較シートB−8を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−8を作製する。この溶液B−8にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−8を作製する。比較シートB−8は、青色を呈した状態に形成される。
【0138】
上述したオゾン検知シートA−8および比較シートB−8について、各々、オゾン濃度が0.03ppmとされ、かつ、日光が照射された状態に暴露して4時間放置する。日光の照射は、平均全天日射が0.45kW/m2、UV−B平均量が0.25W/m2とする。また、各々について、日光の照射がない状態でオゾン濃度が0.03ppmとされた状態に暴露して5時間放置する。また、これらの試験の結果の変色状態について、オゾン検知シートA−8においては波長525nmにおける反射率を暴露前後で測定し、比較シートB−8においては波長620nmにおける波長を暴露前後で測定する。この試験結果を以下の表10に示す。表10には、暴露前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0139】
【表10】
【0140】
表10に示すように、オゾン検知シートA−8では、日光を当てた(照射した)場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率差に全く差がない。この反射率差は、オゾンに暴露したことにより発生したものと考えてよい。これに対し、比較シートB−8では、日光を当てた場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率に差が発生し、日光を当てた場合の方が、反射率の差が大きい。このことより、比較シートB−8では、日光に暴露したことよる変化(退色)も発生しているものと考えられる。色素としてインジゴカルミンを用いた比較シートB−8では、日光の照射による変化は、オゾンによる変化の約40%である。
【0141】
次に、色素としてトロペオリンOを用いた場合の日光に対する耐性について説明する。
【0142】
先ず、0.034gのトロペオリンOを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、検知溶液A−9を作製する。この検知溶液A−9にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−9を作製する。オゾン検知シートA−9は、オレンジ色を呈した状態に形成される。
【0143】
次に、オゾン検知シートA−9に対する比較として次に示す比較シートB−9を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−9を作製する。この溶液B−9にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−9を作製する。比較シートB−9は、青色を呈した状態に形成される。
【0144】
上述したオゾン検知シートA−9および比較シートB−9について、各々、オゾン濃度が0.03ppmとされ、かつ、日光が照射された状態に暴露して4時間放置する。日光の照射は、平均全天日射が0.45kW/m2、UV−B平均量が0.25W/m2とする。また、各々について、日光の照射がない状態でオゾン濃度が0.03ppmとされた状態に暴露して5時間放置する。また、これらの試験の結果の変色状態について、オゾン検知シートA−9においては波長440nmにおける反射率を暴露前後で測定し、比較シートB−9においては波長620nmにおける波長を暴露前後で測定する。この試験結果を以下の表11に示す。表11には、暴露前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0145】
【表11】
【0146】
表11に示すように、オゾン検知シートA−9では、日光を当てた(照射した)場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率差に全く差がない。この反射率差は、オゾンに暴露したことにより発生したものと考えてよい。これに対し、比較シートB−9では、日光を当てた場合と日光を当てない場合とで、暴露前後の反射率に差が発生し、日光を当てた場合の方が、反射率の差が大きい。このことより、比較シートB−9では、日光に暴露したことよる変化(退色)も発生しているものと考えられる。色素としてインジゴカルミンを用いた比較シートB−9では、日光の照射による変化は、オゾンによる変化の約40%である。比較シートB−9の結果は、前述した比較シートB−8の結果と同様である。
【0147】
次に、色素としてオレンジIを用いた場合の人工的に発生させた紫外線に対する耐性について説明する。
【0148】
先ず、0.034gのオレンジIを、0.1mol/リットルとした水酸化ナトリウム水溶液25mlに溶解させ、保湿剤としてのグリセリン10gに水を加えて50gとし、検知溶液A−10を作製する。この検知溶液A−10にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様にオゾン検知シートA−10を作製する。オゾン検知シートA−10は、ローズピンクを呈した状態に形成される。これはオゾン検知シートA−8と同様である。
【0149】
次に、オゾン検知シートA−10に対する比較として次に示す比較シートB−10を作製する。まず、0.045gのインジゴカルミンを3.5gのクエン酸とともに25mリットルの水に溶解し、これに、保湿剤としてのグリセリン15gに水を加えて50gとし、溶液B−10を作製する。この溶液B−10にアドバンテック(東洋濾紙株式会社)製のセルロース濾紙(No.2)を30秒浸漬させることなどにより、前述同様に比較シートB−10を作製する。比較シートB−10は、青色を呈した状態に形成される。これは、比較シートB−8,B−9と同様である。
【0150】
上述したオゾン検知シートA−10および比較シートB−10の各々に、人工紫外線光源による紫外線(標準照度;60W/m2)を5分間照射する。この照射(紫外線暴露)の前後における変色の状態について、オゾン検知シートA−10においては波長520nmにおける反射率を照射前後で測定し、比較シートB−10においては波長620nmにおける波長を照射前後で測定する。この試験結果を以下の表12に示す。表12には、照射前後の波長測定結果の差(反射率差)を示す。
【0151】
【表12】
【0152】
表12に示すように、オゾン検知シートA−10では、紫外線照射前後の反射率差が、0.015と非常に低い。これに対し、比較シートB−10では、紫外線照射前後の反射率に差が0.33と大きい。完全に退色した状態の反射率差は0.54であるので、比較シートB−10では、60%の退色が起こっていることになる。同様の、人工紫外線による耐光性をトロペオリンOの場合につい調査すると、反射率差は0,01程度である。また、同様の人工紫外線による耐光性を、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンについて調査すると、反射率差は、0.1〜0.3の範囲であった。
【0153】
次に、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンとオレンジI,トロペオリンOとについて検討する。
【0154】
まず、オレンジII,クロセインオレンジG,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンは、アゾ基に対してo−位にヒドロキシ基(−OH)が存在しているアゾ色素である。これに対し、オレンジIおよびトロペオリンOは、アゾ基に対してp−位にヒドロキシ基が存在しているアゾ色素である。これらの差により、本実施の形態におけるガス検知素子に適用した場合の上述したような耐光性の差が発生したものと考えられる。
【0155】
また、オレンジIおよびトロペオリンOなどのように、色素を構成しているアゾ基に結合したベンゼン環において、アゾ基に対してp−位に結合しているヒドロキシ基においては、前述した水素の脱離およびオゾンの取り込みが、o−位の場合に比較してより発生しやすい状態となる。このため、アゾ基に結合したベンゼン環に、アゾ基に対してp−位にヒドロキシ基が結合しているアゾ色素を用いることで、他のアゾ色素の場合に比較して、オゾン検知シートのオゾン検知感度をより高くするとこが可能となるものと考えられる。
【0156】
なお、上述した実施の形態では、オゾン検知シートに対して測定対象ガスを強制的に通過させてはいないが、ポンプなどを用いて強制的に測定対象ガスを通過させるようにしてもよい。このようにすることで、より短い時間でオゾンの積算量を測定することができる。また、オゾン検知シートのいずれかの面に接着剤を塗布することで、オゾン検知シールとして用いることも可能である。
【0157】
また、上述では、濾紙を用いるようにしたが、これに限るものではない。通常の紙などの、セルロースの繊維より構成されたシート状のものであれば、シート状担体として利用可能である。また、セルロースに限らず、ナイロンやポリエステルなどの他の繊維より構成されたシート状のもの(不織布など)であっても、シート状担体として利用可能である。特に、繊維の表面が親水性であるとよい。また、シート状担体は、白色であることが好適であるが、これに限るものではない。トロペオリンOなどアゾ色素で染色された状態の色の変化が確認可能であれば、他の色の状態であってもよい。
【0158】
また、上述では、水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質として、水酸化ナトリウムを用いるようにしたが、これに限るものではない。例えば、水酸化カリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物や、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物などの塩基であっても良い。また、塩であっても、炭酸水素ナトリウムなどの水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質であれば、トロペオリンOなどのヒドロキシ基を備えるアゾ色素(の水溶液)をアルカリ性の状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0159】
【図1】本発明の実施の形態におけるオゾン検知シートの製造方法例について説明する工程図である。
【図2】オレンジIの分光スペクトルを示す特性図である。
【図3】オレンジIIの分光スペクトルを示す特性図である。
【図4】クロセインオレンジGの分光スペクトルを示す特性図である。
【図5】トロペオリンOの分光スペクトルを示す特性図である。
【図6】アシッドアリザリンバイオレットNの分光スペクトルを示す特性図である。
【図7】モーダントブルー13の分光スペクトルを示す特性図である。
【図8】カルコンの分光スペクトルを示す特性図である。
【符号の説明】
【0160】
101…検知溶液、102…容器、103…シート状担体、104…含浸シート、105…オゾン検知シート、111…色素、112…アルカリ性物質、113…保湿剤。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維より構成されたシート状の担体と、
この担体に担持され、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素と、
前記担体に担持された水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質と
から少なくとも構成されたことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項2】
請求項1記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項3】
請求項1又は2記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、前記アゾ基に対して異なる側において前記アゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項4】
請求項3記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項5】
請求項1又は2記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、アゾ基に対してp−位に結合するヒドロキシ基を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項6】
請求項5記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、オレンジIまたはトロペオリンOの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アルカリ性物質は、水酸化ナトリウムであることを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記オゾン検知シートは、
前記色素が溶解し、かつ前記アルカリ性物質が溶解することでアルカリ性とされた検知溶液に前記担体を浸漬して前記検知溶液を前記担体に含浸させ、かつ乾燥させることで形成されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記担体に、前記色素とともに担持された保湿剤を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項10】
請求項9記載のオゾン検知シートにおいて、
前記保湿剤は、グリセリン,エチレングリコール,及びプロピレングリコールの少なくとも1つである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項1】
繊維より構成されたシート状の担体と、
この担体に担持され、ヒドロキシ基及びアゾ基に隣接しない位置に結合する亜硫酸基を備えるアゾ色素と、
前記担体に担持された水溶液がアルカリ性となるアルカリ性物質と
から少なくとも構成されたことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項2】
請求項1記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、オレンジI,オレンジII,クロセインオレンジG,トロペオリンO,アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項3】
請求項1又は2記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、前記アゾ基に対して異なる側において前記アゾ基に隣接して結合する2つのヒドロキシ基を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項4】
請求項3記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、アシッドアリザリンバイオレットN,モーダントブルー13,及びカルコンの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項5】
請求項1又は2記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、アゾ基に対してp−位に結合するヒドロキシ基を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項6】
請求項5記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アゾ色素は、オレンジIまたはトロペオリンOの中より選択されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記アルカリ性物質は、水酸化ナトリウムであることを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記オゾン検知シートは、
前記色素が溶解し、かつ前記アルカリ性物質が溶解することでアルカリ性とされた検知溶液に前記担体を浸漬して前記検知溶液を前記担体に含浸させ、かつ乾燥させることで形成されたものである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれか1項に記載のオゾン検知シートにおいて、
前記担体に、前記色素とともに担持された保湿剤を備える
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【請求項10】
請求項9記載のオゾン検知シートにおいて、
前記保湿剤は、グリセリン,エチレングリコール,及びプロピレングリコールの少なくとも1つである
ことを特徴とするオゾン検知シート。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【公開番号】特開2008−233072(P2008−233072A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−24998(P2008−24998)
【出願日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】
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