JP2011085538A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で精度良くガスの暴露量を検出できるガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサは、特定の種類のガスに曝されて原色と異なる色に呈色する検知シート１と、検知シート１の表面を密着しながら被覆して外気を遮断可能に被覆する被覆部２とを有する。検知シート１は、被覆部２を介して検知シート１の呈色を視認できる観測面６と、この観測面６と対向しつつ検出対象となる環境下の床面に載置される載置面７とを備える。そして被覆部２は、観測面６の一部を露出させる開口部３を形成しており、観測方向からの平面視において、開口部３は検知シート１の周囲から離間した内側に位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、特定の種類のガスを検出するガスセンサに関し、より詳しくはオゾンの濃度を検出できるガスセンサに関する。

オゾンは強力な酸化力を有するため、この酸化作用を利用して水の浄化や工業廃棄物処理など、殺菌、消毒、漂白、酸化などに使用される。このようなオゾンの有効活用は、医療、介護、食品、農業、畜産などの分野でウイルスの不活化、有機物の除去、脱臭、脱色、廃棄物処理などに効果を発揮する。一方でオゾンは微量であっても長時間吸入すると目や呼吸器を冒し有害であるといった危険性も持ち合わせる。したがって慎重に取り扱うことが好ましく、例えばオゾンを用いた消毒装置を使用する場合、使用後の残留オゾンの濃度や、どれだけ処理されたか等を検知してオゾン濃度を高度に管理することが重要であった。

ところでオゾンの濃度をモニタリングできるガス検出器は既に開発されている。図１０に示す特許文献１に記載のオゾンガス濃度測定器７００は、短冊状のガス検知素子７０２と、このガス検知素子７０２を収納するガス通路形成部材７０３とを備える。ガス検知素子７０２はオゾンガスに曝露されると変色する曝露部７０５を有する。またガス通路形成部材７０３は、長手方向両端が開放する矩形の薄箱型であって、この両端開放部分が第１、第２の開口部７０８、７０９を形成すると共に、内部と外部とを連通するガス通路７１０を構成している。また第２の開口部７０９には、オゾンガスを分解または吸着するオゾンフィルタ７０４が取付けられている。これによりガス通路７１０内に第１の開口部７０８から第２の開口部７０９に向かう一方向の空気の流れが生じる。すなわち第１の開口部７０８からガス通路７１０に侵入したオゾンガスは、拡散しながら空気の流れに沿ってガス通路７１０の奥の方へ侵入し、検知素子７０２の曝露部７０５を曝露する。変色した領域の終端付近における目盛７１１の数値を読み取ることで、オゾンガスのＣＴ値（濃度の時間積分値）を測定することができる。

このオゾンガス濃度測定器７００は通気性が高いため、低濃度のガスであっても効率良くオゾンガスをガス通路７１０に取り込むことで、高感度にガスを検知できる。しかしながら、比較的高濃度のガスを検知する場合、図１０のオゾンガス濃度測定器７００では感度が高すぎて、ガス検知素子７０２の全面を早期に変色してしまい、正確なＣＴ値を読み取ることができないという問題があった。

一方、暴露領域を限定し、検知紙の全面の変色に要する時間を稼いで、高濃度のオゾンガスの検知にも利用できるガス濃度測定器も開発されている。一例として特許文献２のガス暴露指示紙の平面図を図１１（ａ）に、そのＸＩＢ−ＸＩＢ’線における断面図を図１１（ｂ）にそれぞれ示す。図１１のガス暴露指示紙８００は、オゾンガスと反応して変色するヨウ化カリウム澱粉紙８０２を透明フィルム８０３で覆っている。つまり図１１（ａ）に示すように、観測方向からの平面視において、変色前の原色のヨウ化カリウム澱粉紙８０２の周囲を、透明フィルム８０３で囲んだ状態に構成される。そして図１１（ｂ）に示すように、使用時にこの透明フィルム８０３の一部８０３ａを手で除去することで、ヨウ化カリウム澱粉紙８０２の一端に位置する暴露部８０２ａのみを露出させる。暴露部８０２ａがオゾンガス雰囲気に曝されると、このオゾンガスがヨウ化カリウム澱粉紙８０２の一端から内部に拡散する。これと同時にオゾンガスの拡散領域においてヨウ化カリウム澱粉紙８０２が変色し、この変色域の長さを目盛り８０４でもって読み取ることにより、オゾンガスの濃度を検知できる。

しかしながら、検出対象のガス雰囲気下で、例えば床面などに図１１のガス暴露指示紙８００を載置させて外気のオゾンを検知する場合、ヨウ化カリウム澱粉紙８０２を囲んだ透明フィルム８０３が、床面の色や模様を透過してしまい、暴露部８０２ａの変色を視認し難いという問題があった。図１２に、このガス暴露指示紙８００を色付きの床面ＦＬ上に載置させた際の様子を示す。図１２のガス暴露指示紙８００は、観察方向からの平面視において、床面ＦＬの色や模様が、ヨウ化カリウム澱粉紙８０２を囲む背景柄となる。したがってヨウ化カリウム澱粉紙８０２の視認性は、床面ＦＬとのコントラストに依存することとなる。特に一端から変色し始めるヨウ化カリウム澱粉紙８０２は、変色と床面の色が同系色の場合、暴露部８０２ａが床面と連続して視覚されて、変色域と床面ＦＬの境界域が判別し辛く、暴露部８０２ａにおける初期のわずかな変色や、その暴露量を捉え難い。この初期の変色は、特定のガスが大気中に含有されるか否かの重要な初期判断となるため、初期の変色を検知し難いガス暴露指示紙８００は不適であった。同様に透明フィルム８０３に掲載された目盛り８０４の視認性も背景の床面に依存するため、精度良く暴露量を測定できない問題もあった。

ところで図１１、図１２のガス暴露指示紙８００は、ヨウ化カリウム澱粉紙８０２の上下面を透明フィルム８０３、８０１で挟んだ状態で、この透明フィルム８０３、８０１同士を貼り合わせて得られる。そして理想的にはヨウ化カリウム澱粉紙８０２の上面から下面まで連続して透明フィルム８０３、８０１に密着される。しかしながら実際のガス暴露指示紙８００は、図１３（ａ）及びそのＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ’線における断面図である図１３（ｂ）に示すように、ヨウ化カリウム澱粉紙８０２の周囲と透明フィルム８０３、８０１との間に隙間８０５を形成する。これはヨウ化カリウム澱粉紙８０２自身が厚みを有しており、互いに近接する方向に押圧されて密着する透明フィルム８０３、８０１は、この厚みによるヨウ化カリウム澱粉紙８０２の端面まで回り込めないからである。

したがって、検出時に透明フィルム８０３の一部を除去すると、図１３（ａ）に示すように露出した暴露部８０２ａの両側に位置する隙間８０５が外部と連通され、オゾンガスはこの隙間８０５からヨウ化カリウム澱粉紙８０２内に侵入する。するとオゾンガスは、隙間８０５に接するヨウ化カリウム澱粉紙８０２の長手方向から内側に進行してこの領域を呈色する。つまりガス暴露指示紙８００の端部における開口部からのみならず、隙間８０５からも呈色反応が進行するため、呈色領域の拡散方向が一定しない。この結果、変色領域と原色領域の境界が直線状にならず、図１３（ａ）に示すように湾曲する。このため、変色域の長さの読み取り位置が不明瞭となって、ガス強度の検知精度が低下する問題があった。

さらに特定のガスを検知するガスモニタとして、特許文献３に係るガスモニタの断面図を図１４（ａ）に、またその平面図を図１４（ｂ）に、それぞれ示す。図１４のガスモニター９００は、例えば青果物に貼着してその発生するエチレンガスを経時的に検知発色させることで、青果物の熟度を判定できる。

ガスモニター９００は、開口部９０５を有するガス不透過性シート９０２の片面にガス透過性シート９０３を貼り合わせ、一方で凸状に成形したガス不透過性シート９０１の中に粒状のガス検知剤９０４を充填し、これらガス不透過性シート９０１、９０２をヒートシール等で接着したものである。つまりガス拡散層のガス透過性シート９０３とガス反応層の検知剤９０４とは接触して積層される。そして開口部９０５側が青果物表面と接面する姿勢として、ガスモニター９００を該青果物に貼着することで、青果物より発生するエチレンガスがガス透過性シート９０３を介して検知剤９０４に進行する。このエチレンガスは検知剤９０４と反応し、開口部９０５付近から徐々に検知剤９０４を変色させる。そして開口部９０５と対向する側であって、検知剤９０４と接触して変色領域を検知できるガス不透過性シート９０１側を視認面とし、この視認方向から変色域を検知してガス発生量を測定する。

ところがこのガスモニター９００を上述のオゾンガス環境下で使用する場合、変色を視認できるガス不透過性シート９０１側を上面とすることが必須であるから、開口部９０５側は自然と下側に向く姿勢に載置される。すると開口部９０５が床面でもって閉塞されてしまい、ガス自体が開口部９０５内に侵入し難く、したがってガス量を正確に検知できないという問題があった。

さらに図１４のガスモニター９００は、凹状に成形したガス不透過性シート９０１内で十分固定される程度に、粒状の検知剤９０４を充填する必要がある。なぜなら多少の振動を与えても検知剤９０４が移動しない構造として、検知剤９０４を凹状内に均等に配置する必要があるからである。したがって、このガス不透過性シート９０１は、検知剤９０４を収納可能な凹状に形成し、さらに粒状の検知剤９０４を充填、固定する工程が必須となり、製造工程が複雑となる。

さらに図１４のガスモニター９００は、開口部９０５から進行したガスが、構造上検知剤９０４と直接的に接触されない。ガスはガス透過性シート９０３を介して、すなわちガス透過性シート９０３の厚み方向へ完全に透過したガスのみが検知剤９０４へと進行して呈色反応を示す。したがってガス透過性シート９０３内を拡散しながらも厚み方向に移動しないガスは未検出となるため、ガスモニター９００の感度が低減される問題があった。加えて検知剤９０４の呈色具合が不明瞭となり、この結果呈色領域と原色領域との境界が判別し難くガス量を精度良く測定できない虞があった。

特開２００８−１１６３８６号公報 特許第３２３９５４８号公報 実開昭６１−６３１６３号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。すなわち本発明の主な目的は、簡単な構造でありながら容易にかつ精度良く暴露量を検出できるガスセンサを提供することにある。

本発明のガスセンサは、特定の種類のガスの暴露量を呈色によって検出できる。このガスセンサは、特定の種類のガスに曝されて原色と異なる色に呈色する検知シート１と、検知シート１の表面を密着しながら被覆して外気を遮断可能に被覆する被覆部２とを有する。検知シート１は、被覆部２を介して検知シート１の呈色を視認できる観測面６と、この観測面６と対向しつつ検出対象となる環境下の床面に載置される載置面７とを備える。そして被覆部２は、観測面６の一部を露出させる開口部３を形成しており、観測方向からの平面視において、開口部３は検知シート１の周囲から離間した内側に位置していることを特徴とする。これにより検知シート１は、開口部に相当する検知シート１の内側から周囲へと徐々に拡散しながら変色する形態とできる。特に検知の初期段階で変色する開口部領域を、変色前の検知シートの原色で包囲する構造とできるため、載置する床面の色や模様に依存せず、検知シート１の周囲を背景色として内側の変色を視認しやすくできる。なお、本明細書中において「原色」とは、特定の種類のガスに反応する前の検知シート１の色を意味する。また「呈色」とは、発色あるいは変色の現象を伴う反応、または反応により変化した色を指す。

また検知シート１は、開口部３から露出される露出領域ＥＸＡを有する。この露出領域ＥＸＡは、全周を検知シート１の未呈色領域に囲まれて閉じた領域を構成していることを特徴とする。つまり検知の初期段階で呈色される露出領域ＥＸＡを、検知シート１の内側の面状とできるため、露出領域を一端のみから線状とする場合と比較して、呈色領域を稼ぐことができる。さらにこの呈色領域の全周を原色でもって囲む構造とすることで、呈色前後の境界線を長くできる結果、変色を相対的に判断しやすくなり、変色の程度が僅差であっても容易に視認できる。

また、検知シート１は、５３０ｎｍないし６８０ｎｍの波長範囲において、呈色前の色彩の吸光度を基準とする呈色後の色彩の吸光度の比率が０．９以下であり、この比率は６００ｎｍないし６５０ｎｍの波長範囲で最小値を有することが好ましい。この条件を満た
す検知シート１は呈色前後で色彩のコントラストを高めることができるため、呈色反応の有無を判別しやすい。

また、検知シート１は、シート状であって、開口部３から露出される露出領域ＥＸＡから外方向に呈色できる。さらにガスセンサは検知シート１の呈色領域を計測できるインジケータ部４を有することが好ましい。試薬と一体に構成された紙状の検知シート１は、特定のガスを検知した際に、紙状内にガスを浸透させると略同時に、該浸透領域における呈色反応を生じさせることができるため、呈色反応の感度を高められる。またインジケータ部４によって特定ガスの暴露量を正確に読み取ることができる。

さらに観測方向からの平面視において、被覆部２の開口部３は円状に形成されることが好ましい。これにより開口部３の形状に略合致する露出領域ＥＸＡも円状とでき、該円状の露出領域ＥＸＡから同心円状に呈色領域を拡散させることができる。したがって単位ガス量当たりの進行具合を外方ほど遅らせることができ、すなわち検知シート１の全領域に対する呈色領域を効率良く配分させて、ガスセンサの耐用寿命を伸ばすことができる。

さらにガスセンサは、観測方向からの平面視において、検知シート１と開口部３の中心が略一致することが好ましい。これにより呈色反応を検知シート１の中心から周囲方向へと進行させて、呈色領域が検知シート１の周囲まで到達するのに要する時間を稼ぐことができる。言い換えると未呈色領域は検知シート１の外周領域に残存しやすく、したがって未呈色領域でもって呈色領域の全周を包囲する時間を多くして、呈色前後の色彩のコントラストを高めた状態で呈色領域を正確に測定しやすくできる。

また、ガスセンサは観測方向からの平面視において、開口部３を検知シート１の中心から外周方向に偏った位置に配設することができる。これにより開口部３から近接する一の外周側を基準とし、この一の外周側と対向する他の外周側を実質上、呈色領域の拡散方向に限定できる。これにより他の外周側における呈色領域のみで暴露量を簡便に測定することができる。また検知シート１における他の外周側を延伸させることで検知時間を調節した種々のパターンを容易に製作できる。

また、検知シート１の上下面は、検知シート１よりも外周方向に大きい被覆部２の間に挟着されている。そして観測方向からの平面視において、検知シート１の周囲と被覆部２との間に隙間部８を形成しており、開口部３はこの隙間部８と離間して配置されていることを特徴とする。隙間部８を有するガスセンサは、検知シート１の上下面を被覆部２で挟着する際に、検知シート１の厚み方向における端面を被覆部２でもって完全に密着させる必要がないため簡単に製造できる。また被覆部２の開口部３は隙間部８と離間しているため、外気が直接的に隙間部８へ進行しない。したがって呈色領域を開口部３から外側方向へ略均等に拡散させることができる。

さらにガスセンサは、開口部３を密閉する剥離可能なシール部５を有してもよい。シール部５により開口部３を閉塞されるガスセンサは、検知シート１が未使用時に意図せず呈色されるのを回避できる。そして検出時に蓋体５を除去し、検出時間と呈色量を測定することで正確なＣＴ値（濃度の時間積分値）を測定できる。

またガスセンサは、呈色前の原色と呈色後の呈色とが補色関係にあることを特徴とする。これにより、変色前後の領域のコントラストが高く区別しやすい。この結果、呈色反応を峻別しやすく視認しやすいガスセンサとできる。

さらにガスセンサは、呈色前の原色が青色であり、呈色後の呈色を黄色とできる。

本発明のガスセンサであれば、検知の対象環境下において、ガスセンサを載置する床面の色彩や模様に依存せず、呈色領域を容易に視認することができる。なぜなら本発明のガスセンサは、外気に暴露される開口部を検知シートの周囲から離間した内側に配置しているからである。これにより少なくとも検知の初期段階において、開口部を介して外気に直接的に曝される露出領域を、検知シートの原色で包囲する形態とできるため、検知シートの内側を呈色領域としながらその外周の未呈色領域を背景とできる。この結果、露出領域のわずかな変色であっても周囲に配置された基準の原色と容易に相対比較でき、呈色を迅速かつ正確に視認できる。

実施例１のガスセンサの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ’線における断面図である。 実施例１のガスセンサにおける呈色反応を説明する説明図である。 図４（ａ）は開口部をシール部で閉塞した状態の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ’線における分解断面図を示す。 呈色前の吸光度を基準とする呈色後の吸光度の比率を表すグラフである。 図６（ａ）は実施例１の変形例におけるガスセンサの平面図であり、図６（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ’線における断面図である。 実施例１の変形例におけるガスセンサの呈色反応を説明する説明図である。 実施例２のガスセンサの平面図である。 実施例３のガスセンサの平面図である。 従来のオゾンガス濃度測定器の斜視図である。 図１１（ａ）は従来のガス暴露指示紙の平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ’線における断面図である。 従来のガス暴露指示紙の実施例を示す説明図である。 図１３（ａ）はガス暴露指示紙の実施例を示す平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ’線における断面図である。 図１４（ａ）は従来のガスモニターの断面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、ガスセンサを例示するものであって、本発明は、ガスセンサを以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

実施例１のガスセンサの平面図を図１に、また図１のＩＩ−ＩＩ’線における断面図を図２に、それぞれ示す。図１、図２のガスセンサ１００は、特定の種類のガスに曝されて原色と異なる色に呈色する検知シート１と、この検知シート１の表面を密着しながら被覆して外気を遮断する被覆する被覆部２とを備える。そして検知シート１は、被覆部２を介して検知シート１の呈色を視認できる観測面６と、この観測面６と対向しつつ検出対象となる環境下の床面に載置される載置面７とを有する。被覆部２は、観測面６の一部を露出させる開口部３を形成している。そして観測方向からの平面視において、開口部３は検知シート１の周囲から離間した内側に位置している。

またガスセンサ１００は、開口部３を密閉する剥離可能なシール部５を有する（図４参照）。シール部５は、開口部３の上面を被覆した状態で開口部３の開口を閉塞し、ガスセンサ１００の使用時には除去される。なお図１、図２のガスセンサ１００では、被覆部２における開口部３の位置をわかりやすく示すため蓋体５の図示を省略している。ガスセンサ１００を使用する際には、シール状の蓋体５を剥離して開口部３を開放させ、この開口部３を通じて検知シート１の一部を外気に曝す。検出シート１は外気中の特定のガスに接触すると、この接触領域で呈色反応する。またガスセンサ１００は、検知シート１の呈色領域を計測できるインジケータ部４を有しており、このインジケータ部４でもって呈色領域のサイズを測定することで、暴露量を正確に検出できる。

検知シート１は、シート状であり、詳しくはオゾンガスを検出する試薬を略均一に分散した状態で一体に構成された紙状である。検知シート１は、開口部３領域に相当する限定された領域のみで外気に曝され、外気中のオゾンガスと反応して変色する。さらに暴露の経時に伴って、開口部３より検知シート１に進行したオゾンガスは、検知シート１の内部を浸透し、これと略同時に呈色領域を拡大していく。この呈色面積とオゾンガスの暴露量とは相関関係を有するため、呈色面積の半径又は直径を読み取ることで対象環境下におけるオゾンの含有量を検知できる。なお、本明細書における「呈色」とは、色彩があらわれる現象に加えて、既に着色された色が抜ける現象、すなわち退色や変色をも包含する意味で使用する。また「原色」とは、特定のガスと未反応な状態における検知シートの色彩を指す。

実施例１のガスセンサ１００において重要なことは、被覆部２の開口部３が検知シート１の周囲から離間した内側に位置していることである。これにより検知シート１は、少なくとも検出の初期段階において、外気に連通した開口部３領域のみが呈色され、この呈色領域の全周は未反応の原色によって包囲できる。これにより、背景の状態に依らず、呈色領域と未呈色領域とのコントラストでもって、呈色を容易に視認、判別できる。

具体的に実施例１の検知シート１は、厚みを略一定とする矩形状であって、図１の例では１５ｍｍ×１５mmサイズの正方形状としている。検知シート１は特定の物質を検出・分析できる試薬を略均一に分散した状態で一体に構成されている。検知シート１の上面及び下面は、図２に示すように観測面６及び載置面７にそれぞれ相当しており、すなわち下面７を対象環境下の床面に載置させて、上面６より呈色を観測できる。この検知シート１の上面６及び下面７はそれぞれ被覆部２である透明フィルムによって中心を略同じとしながら密着状態に被覆されており、この透明フィルム２によって外気から遮断される。図１の透明フィルム２はサイズを３５ｍｍ×３５ｍｍとし、検知シート１の上面６側で一部を切り欠いて直径２ｍｍの円状に開口部３を形成している。検知シート１はこの開口部３より上面６の一部を露出する。

実施例１のガスセンサ１００は、開口部３と観測面６とを同一面側とする。また検知シート１における観測方向からの平面視において、検知シート１と開口部３の中心は略一致しており、つまり開口部３は検知シート１の中央に設けられている。これにより、検知シート１を呈色反応領域として有効に利用できる。円状の開口部３における開口の大きさは、その径が検知シート１の正方形状の一辺よりも小さい値とする。図１のガスセンサ１００は、正方形状の検知シート１の中心領域に円状の開口部３を設けて、この開口部３のみを露出領域ＥＰＡとしており、検知シート１の外周を含む残りの領域は透明フィルム２により被覆されて外気に曝されない。開口部３は検知シート１の外周から少なくとも２ｍｍ以上、さらに好ましくは５ｍｍ以上離間して内側に配置される。詳しくは後述するが、上記範囲を満たす開口部３は、検知シート１の外周に沿って形成される隙間部８と連通しない構造とできるため、呈色領域を略均等に拡散させることができる。

図３は、実施例１のガスセンサ１００における呈色反応の様子を示す説明図である。図３（ａ）はオゾンガスの検知開始直後の初期状態であり、（ｂ）、（ｃ）の順に経時変化する。すなわち図３（ａ）に示すように、検知シート１は、開口部３の開口領域に相当し、この開口部３から露出される露出領域ＥＸＡを有する。検知の初期段階では露出領域ＥＸＡのみが呈色する。つまりガスセンサ１００は検知シート１の端部から呈色されずに、中央領域から呈色し始める。

露出領域ＥＸＡは、全周を検知シート１の未呈色領域ＵＣＬＡに囲まれて内側に閉じた領域を構成する。この露出領域ＥＸＡが呈色された際、呈色呈色領域ＣＬＡは全周を未呈色領域ＵＣＬＡに包囲され、言い換えると検知シート１の原色を背景色とできる。したがって呈色領域ＣＬＡの呈色の程度が小さい場合であっても、原色によって境界域を明確に区別することができるため、変色を視認しやすい。

図３（ｂ）は、時間の経過にともなって検知シート１がオゾンガスを一層吸収した様子を示す。検知シート１は、開口部３のみならず、この開口部３を介して検知シート１の内部を拡散したオゾンガスと反応し、該反応領域を呈色する。図３（ｂ）に示すようにオゾンガスは円状の開口部３の円周から放射状に拡散し、つまり呈色領域ＣＬＡは開口部３領域から相似状に拡大する。さらに図３（ｃ）ではオゾンガスが検知シート１内部を一層進行し、呈色領域ＣＬＡをより大きくした状態を示す。呈色領域ＣＬＡを同心円状に拡大するガスセンサ１００は、呈色領域ＣＬＡの外方への進行具合を緩やかにできる。これは周方向につれて中心からの半径が大きくなるため円周の長さも大きくなり、したがって同じ暴露量に相当する呈色領域であっても、内側よりも外側の方で広がりの進行速度を小さくできるからである。したがって開口部３を円状とする実施例１のガスセンサ１００であれば、呈色可能な領域を省スペースとしながら長時間のガス検出が可能となる。

また、図４（ａ）は開口部３をシール部５で閉塞した状態の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ’線における分解断面図を示す。シール部５は少なくとも開口部３領域を被覆できる大きさに構成される。シール部５は開口部３より露出可能な検知シート１を外気から遮断させればよく、したがって検知シート１の露出部ＥＰＡは、透明フィルム２における少なくとも開口部３の周囲と密着して、この開口部３に外気が侵入することを防止する。またシール部５は上述の通りガスセンサ１００を使用する際に除去されるため、透明フィルム２と高い密着性を有しつつも使用の際には容易に剥離できる程度の貼着力とすることが好ましい。実施例１のシール部５はアルミニウムを蒸着させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成し、その外周を少なくとも開口部３よりも大きくして上側フィルム２ｂに貼着した。以下、実施例１のガスセンサ１００の各部材について詳細に説明する。

（検知シート）
検知シート１は、特定のガスの検出時において、上述の通り内側を呈色領域ＣＬＡとし、この呈色領域ＣＬＡの外側を未呈色領域ＵＬＣＡで取り囲む形態とするため、呈色前後の色彩のコントラストが高いことが視認性の観点から好ましい。

本発明者らは、検知シート１の呈色後における色彩を基準として、背景色を種々に変化させた際の、それぞれの組合せにおけるコントラストを比較検討した。この結果を図５に示す。図５は、まず３７０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長域に対して、検知シート１の呈色後の色彩を黄色とし、この吸光度を基準とした。そして基準の色彩に対して、背景色をそれぞれ黄、白、灰色、薄緑、青、黒とし、基準の吸光度を各背景色における吸光度で割った値を比率Ｒ（呈色後の吸光度／背景色の吸光度）としてグラフ化した。またグラフ中の「基準値」は、背景色を検知シートの呈色後の色彩と同じとした際の比率Ｒ（呈色後の吸光度／呈色前の吸光度）であり、したがって全波長域で「１」を示す。

図５は、全波長域で一定値「１」をとる基準値から離間する背景色ほど、呈色後の色彩とコントラスが高いことを意味する。したがって図５より、検知シート１の呈色後の色彩は、黄、白、灰色、薄緑とはコントラストが低く、一方、青や黒とコントラストが高いことが理解できる。特に黒は可視光域において安定してコントラストが大きく、また青も特定の波長域においてコントラストが高い。

実施例１の検知シート１は、５３０ｎｍないし６８０ｎｍの波長範囲において、呈色前の色彩の吸光度を基準とする呈色後の色彩の吸光度の比率Ｒ（呈色後の吸光度／呈色前の吸光度）を０．９以下とする。この比率Ｒは上述の通り、呈色前後の色彩を同一とするとき「１」となり、したがって「１」からの差が大きいほど、呈色前後の色彩のコントラストが高いことを意味する。実施例１の検知シートは比率Ｒ（呈色後の吸光度／呈色前の吸光度）が６００ｎｍないし６５０ｎｍの波長範囲で最小値を有する。最小値は６２０ｎｍの波長付近で０．８以下となり、具体的には０．７４となる。比率Ｒを上記の条件とする検知シート１は、呈色前後の色彩のコントラストを十分に高めることができるため、境界域を容易に判別できる。したがってインジケータ部４でもって暴露量を正確に測定することができる。

比率Ｒ（呈色後の吸光度／呈色前の吸光度）が上記範囲を満たす検知シート１であれば、具体的な色彩の組合せについては特に限定されない。実施例１では青色〜黒色でもって背景色を構成できるよう、すなわち検知シート１の呈色前の原色を青系とした。検知シート１の原色における吸光度の比率Ｒ（呈色後の吸光度／呈色前の吸光度）を図５に示す。
検知シート１に含有される試薬は、オゾンガスに暴露されると呈色する色素を備える。試薬の形態は固体、液体、気体及びこれらから調製した溶液など、その状態を特に限定しない。実施例１の試薬は色素を含んだ検知溶液として、この検知溶液をセルロースからなるシート状担体に含浸させ、この含浸させた溶液を乾燥させたものを使用した。

検知溶液としては、オゾンガスに曝露されると変色する色素（例えば、インジゴ環）と、酸（例えば、クエン酸）と、保湿剤（例えば、グリセリン）とを溶解した水溶液が用いられる。インジゴ環を有する色素としては、インジゴ、インジゴカルミンナトリウム塩、インジゴカルミンカリウム塩、インジゴレッドなどが列挙できる。酸としては、クエン酸に限らず、酢酸、リン酸、酒石酸などを使用できる。この酸は、検知溶液のｐＨを２〜４の範囲に保持するために用いられる。保湿剤としては、グリセリンに限らず、エチレングリコール、プロピレングリコールなどを利用できる。

実施例では、オゾンガスに曝露されると変色するインジゴ環としてインジゴカルミンを用いた。インジゴカルミンは青色２号と呼ばれる酸性染料である。このため、インジゴカルミンを用いた検知溶液は、青〜青紫色を呈した水溶液となる。検知溶液の色は目視によって確認できる。また、検知溶液は、酸の添加により酸性を呈している。このような検知溶液によって形成された検知シート１の観測面６は藍色を呈している。

検知シート１の具体的な作製に際しては、容器内に例えば、０．０５ｇのインジゴカルミンと、酸としての３．０ｇの酢酸と、保湿剤としての１５ｇのグリセリンとを入れ、これらに水を所定量加えることにより、インジゴカルミンを溶解させて調整し、５０ｇの検知溶液を作製する。

次に、この検知溶液中にセルロース濾紙（例えば、アドバンティック社製の濾紙Ｎｏ．２）を一定時間浸漬して取り出した後、セルロース濾紙中に含まれている水分を風乾によって蒸発させる。これにより、藍色の検知シート１を得る。

このようにして作製した検知シート１について、微量のオゾンガスを含む被検ガス中に一定時間曝し（例えば、８時間）、変色を肉眼で観察した。被検ガス中のオゾンガスは、検知シート１のグリセリンが保持している水分に取り込まれ、その後、インジゴ環を有する色素のＣ＝Ｃ２重結合を分解する反応を引き起こす。この分解反応によって色素分子の構造と電子状態が変化して可視光領域の波長６００ｎｍ付近（藍色領域）において光の吸収が変化し、検知シート１の原色（藍色）が薄くなる（退色）。

一方、インジゴ色素の分解によって生じた分解生成物は可視光領域の波長１０００ｎｍ付近に光の吸収を持つため、検知シート１の露出領域ＥＸＡは黄色に変色し始める（発色反応）。このように、検知シート１の露出領域ＥＸＡがオゾンガスによって曝露されると、色素の退色反応と発色反応とが同時に起きるため、オゾン濃度がｐｐｍオーダーであっても変色し確実に検知できる。

なお、上述の例ではオゾンガスに反応する色素としてインジゴカルミンを用いたが、これに限らずトリフェニルメタン色素やアゾ色素、アントラキン色素等を用いてもよい。

（被覆部、透明フィルム）
検知シート１は、被覆部２である２枚の透明フィルムによってその上下面を挟着される。一方の透明フィルム２には予め開口部３が形成されており、図４の例では上側フィルム２ｂに開口部３を形成している。ガスセンサ１００は、検知シート１の上下面に対向する姿勢で、この検知シート１よりも外方に大きい２枚の透明フィルム２を配置させる。すなわち図４（ｂ）に示すように下側フィルム２ａ、検知紙１、上側フィルム２ｂの順に積層させた状態で上下の透明フィルム２ａ、２ｂ同士を溶着し、内側に検知シート１を閉じる。

また、上下の透明フィルム２ａ、２ｂを完全に挟着させる前工程で、少なくとも１辺を未着のまま他の辺同士を予め溶着などにより閉じておき、開口辺より検知シート１を挿入させ、その後開口辺を密着させて全周を閉塞する形態としてもよい。これにより上下の透明フィルム２や検知シート１の位置合わせを容易とでき溶着しやすい。

被覆部２はオゾンガスとの反応前後における検知シート１の変色を視認できるものとする。被覆部２の材質は特に限定されず公知のフィルムを使用できる。被覆部２は無色透明として、検知シート１の色彩を干渉しないことが好ましいが、必ずしも無色透明に限定する必要はない。例えば検知シート１の色彩に相当する波長の一部を透過させるもの、あるいは呈色の波長エネルギーをシフトさせて未呈色領域とのコントラストを高めるなど所定の機能を有してもよい。また被覆部２を構成する上下のフィルム２ａ、２ｂは、同一の素材を用いて、膨張率を同一とし密着性を高めることができる。あるいは上下で異質のフィルムを用いて、観測面側と載置面側で異なる機能性を持たせてもよい。実施例１の被覆部２は同一の素材からなるフィルム２ａ、２ｂにより構成される。具体的に上下のフィルム２ａ、２ｂはそれぞれ多層膜により構成され、すなわちシリカを蒸着させたポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリエチレン（ＰＥ）を材質とする。

また、ガスセンサ１００は、上側フィルム２ｂの表面上に配置されて、検知シート１の呈色領域を計測できるインジケータ部４を有する。図１、図３のインジケータ部４は、開口部３の周囲から相似状の拡大方向に沿って所定の間隔に刻まれた目盛り４ａを備えており、この目盛り４ａは観測面６から透かして目視可能に構成される。目盛り４ａは、呈色面積と暴露量との関数に基づいた間隔とすることが好ましい。呈色領域ＣＬＡと未呈色領域ＵＣＬＡの境界域をこの目盛り４ａでもって読み取ることにより、暴露量からオゾンガスのＣＴ値を正確に測定することができる。

実施例１の目盛り４ａは、図３に示すように観測方向からの平面視において、検知シート１の領域内に配置される。目盛り４ａは検知シート１を取り囲む透明フィルム２の透明領域には配置されないため、載置される床面の模様や色に依存されない。つまり実施例１の目盛り４ａは、常に検知シート１を背景に限定することで、呈色領域の進行方向における終端付近の目盛り４ａを視認しやすくできる。特に目盛り４ａを検知シート１の呈色に対してコントラストが高い色彩に設定することで、一層検出値を読み取りやすくできる。

所定の目盛り４ａに併記される数値は、検知対象下の条件により尺度を種々に変更して表記できる。例えばオゾンガスのＣＴ値を示し、中央から外側に向かって大きな数値となるよう表示してもよい。また記載の対象は数値に限定されず、原色からの呈色の程度を相対的に判断できる文言や記号などを採用してもよい。

インジケータ部４は、図４（ｂ）に示すように開口部３を有する上側フィルム２ｂに配置される。あるいは上側フィルム２ｂと別個の部材として薄膜に目盛り４ａを印字したインジケータ部４を、上側フィルム２ｂの表面上に積層させる形態としてもよい。これにより目盛り４ａの変更に容易に対応できる。ただ、インジケータ部４を別部材として上側フィルム２ｂに積層させる場合、インジケータ部４層は、開口部３に相当する領域を切り欠いて、検知シート１の暴露領域ＥＸＡを確保できる構造とする。

（隙間部）
またガスセンサ１００は、上述の通り上下のフィルム２ａ、２ｂでもって検知シート１の周囲を嫌気性状態に溶着される。ただ、検知シート１は少なくとも上面６と下面７と密着していればよく、その端面の被覆状態については特定されない。例えば検知シート１の上下面を被覆部２でもって密着させ、検知シート１の厚みを構成する端面９については、被覆部２によって接触しない形態としてもよい。この形態のガスセンサを実施例１の変形例として図６に示す。図６（ａ）はガスセンサ２００の観測方向からの平面図であり、図６（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ’線における断面図である。

このガスセンサ２００は、図１のガスセンサ１００と同一の部材から構成されている。ただ、図６のガスセンサ２００は、観測方向からの平面視において、検知シート１の周囲と被覆部２との間に隙間部８を形成している。ガスセンサ２００は、検知シート１の上下面を、検知シート１よりも外周方向に大きい被覆部２の間に挟着させた状態で、上下のフィルム２ａ、２ｂ同士を溶着させる際、上下のフィルム２ａ、２ｂの接着領域を検知シート１の外周から外方に離間した位置とする。ガスセンサ２００の開口部３は、この隙間部８と離間して配置されている。隙間部８は上下のフィルム２ａ、２ｂ同士を加圧による結合力とすべり摩擦によって溶着する際に、検知シート１の厚みにより形成される段差の表面全てを網羅するように密着させる必要がない。つまり単に面状の上下のフィルム２ａ、２ｂ同士を溶着させればよい。

また図６のガスセンサ２００でもって特定のガスを検出した際の呈色の様子を図７に示す。ガスセンサ２００は、開口部３が隙間部８と連通しないため、開口部３からの外気を隙間部８に誘導しない。隙間部８は被覆部２でもって嫌気性状態に密閉されているため、隙間部２に隣接した検知シート１の端面９を外気でもって呈色しない。したがって隙間部８は開口部３からの呈色反応を干渉せず、常に検知シート１の呈色領域ＣＬＡは露出領域ＥＸＡから検知シート１の内部に進行した特定のガスでもって外方に拡散され最終的に端面９側を呈色する。

（風向依存）
さらに実施例１のガスセンサ１００、２００、すなわち検知シート１の内側であってかつ中央域に円形状の開口部３を設ける円形タイプのガスセンサと、従来型のガスセンサ、つまり検知シートの一端を開放する一端タイプのガスセンサとを、使用環境下における風速の観点から特性を比較した。具体的には風向きを一方向とする環境下において、風上から風下にかけて、円形タイプと一端タイプのガスセンサをそれぞれ所定の間隔に離間しながら３箇所に載置させた。また一端タイプのガスセンサは暴露される開口端の向きを、風上側あるいは風下側、風向きと直交する側に向く姿勢にそれぞれ配置させるとともに、各ガスセンサの配置箇所において風速を測定した。

一端タイプのガスセンサは、風速を略同一とする載置箇所であっても、開口端の配置方向によって暴露量が偏在した。特に一端タイプの従来のガスセンサは、呈色領域と未呈色領域の境界領域が直線状にならず、風向きによって検知シートの幅方向においてオゾンガスの進行具合にバラツキが生じた。つまり所定の量のオゾンガスを含有する環境下であっても、載置箇所の違いによって呈色量が一定しなかった。一方、円形タイプのガスセンサは、配置領域に依存せずほぼ同心円上方向に呈色領域を拡大し、信頼性の高さが立証された。

また実施例２のガスセンサを図８に示す。図８のガスセンサ３００は、実施例１のガスセンサ１００、２００と同一の部材から構成されるが、実施例１のガスセンサと比較して被覆部の開口部と検知シートの形状が相違する。すなわち実施例２のガスセンサ３００は、検知シート３０１を矩形状として、具体的には短辺と長辺からなる短冊状とする。また被覆部２は、検知シート３０１と中心を略同一とする開口部３０３を形成しており、この開口部３０３は矩形状、具体的には長方形状に構成されている。

またガスセンサ３００の開口部３０３は、実施例１と同様検知シート３０１の周囲から離間した内側に位置している。そして開口部３０３を介して露出される検知シート３０１の露出領域ＥＸＡは、全周を検知シート３０１の呈色領域に囲まれて閉じた領域を構成する。

ガスセンサ３００は特定のガスを検知すると、まず露出領域ＥＸＡが呈色される。さらにオゾンガスは開口部３０３を介して検知シート３０１内を進行するにつれて、呈色領域ＣＬＡを開口部３０３から周方向に拡大する。そして図８の例では検知シート３０１の長手方向において中央域に配置された開口部３０３から両側に呈色領域ＣＬＡが徐々に延伸していく。つまり呈色領域ＣＬＡの先端が常に未呈色領域ＵＣＬＡと隣接する形態とできるため、未呈色領域ＵＣＬＡとの高いコントラスト効果により呈色を容易に認識できる。またガスセンサ３００は、単位ガス量により呈色する領域を両側に分散させて、一方向の呈色進行度を緩やかとできる。

また、図９に図示する実施例３のガスセンサ４００は、実施例２のガスセンサ３００と比較して、開口部の位置が相違する。すなわちガスセンサ４００の被覆部２は、観測方向からの平面視において、開口部４０３を検知シート４０１の中心から外周方向に偏った位置に配設している。

図９のガスセンサ４００は、長方形状の開口部４０３を、短冊状の検知シート４０１における一方の短辺寄りに設けている。ガスセンサ４００はオゾンガスを検知すると、初期段階では露出領域ＥＸＡが呈色され、この呈色領域ＣＬＡの全周が未呈色領域ＵＣＬＡに包囲される。さらにオゾンガスを検知すると、一方の短辺の終端まで呈色領域を拡大した後、さらに呈色領域ＣＬＡは検知シート４０１の他方の短辺側に向かって一方向に拡大する。このガスセンサ４００は呈色領域の先端を片側とするため、迅速に目盛りを読み取ることができる。

また、上記した実施の形態は、いずれもオゾンガス濃度測定器に適用した例について説明したが、被測定ガスはこれに特定されない。例えば検知対象のガスをホルムアルデヒドや二酸化窒素ガスとして、検知対象のガスに応じて検知シートの試薬や他の部材を適宜変更すればよい。検知剤として、二酸化窒素ガス（ＮＯ₂）に反応するジアゾ化試薬、およびカップリング試薬の混合物等を多孔体に含浸させたガス検知素子を用いた場合には、二酸化窒素ガスの濃度測定器にも適用することが可能である。この場合、例えば二酸化窒素ガスの測定に対して、フィルタとしてテフロン（登録商標）膜で挟んだアクリル樹脂薄膜などからなるフィルタを用いればよい。

本発明のガスセンサは、オゾンガス、ホルムアルデヒド、二酸化窒素等のガスの検出に好適に利用できる。

１、３０１、４０１…検知シート
２…被覆部（透明フィルム）
２ａ…（下側）フィルム
２ｂ…（上側）フィルム
３、３０３、４０３…開口部
４…インジケータ部
４ａ…目盛り
５…シール部
６…観測面（上面）
７…載置面（下面）
８…隙間部
９…端面
ＣＬＡ…呈色領域
ＥＸＡ…露出領域
ＦＬ…床面
ＵＣＬＡ…未呈色領域
１００、２００、３００、４００…ガスセンサ
７００…オゾンガス濃度測定器
７０２…ガス検知素子
７０３…ガス通路形成部材
７０４…オゾンフィルタ
７０５…曝露部
７０８…第１の開口部
７０９…第２の開口部
７１０…ガス通路
７１１…目盛
８００…ガス暴露指示紙
８０１…透明フィルム
８０２…ヨウ化カリウム澱粉紙
８０２ａ…暴露部
８０３…透明フィルム
８０３ａ…一部
８０４…目盛り
８０５…隙間
９００…ガスモニター
９０１、９０２…ガス不透過性シート
９０３…ガス透過性シート
９０４…ガス検知剤
９０５…開口部

Claims (11)

1. 特定の種類のガスの暴露量を呈色によって検出可能なガスセンサであって、
   特定の種類のガスに曝されて原色と異なる色に呈色する検知シート(1)と、
   該検知シート(1)の表面を密着しながら被覆して外気を遮断可能に被覆する被覆部(2)と、
   を有しており、
   前記検知シート(1)は、
   前記被覆部(2)を介して該検知シート(1)の呈色を視認できる観測面(6)と、
   該観測面(6)と対向しつつ検出対象となる環境下の床面に載置される載置面(7)とを備えており、
   前記被覆部(2)は、該観測面(6)の一部を露出させる開口部(3)を形成しており、
   観測方向からの平面視において、該開口部(3)は前記検知シート(1)の周囲から離間した内側に位置していることを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサであって、
   前記検知シート(1)は、前記開口部(3)から露出される露出領域(EXA)を有しており、
   該露出領域(EXA)は、全周を前記検知シート(1)の未呈色領域に囲まれて閉じた領域を構成していることを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項１または２に記載のガスセンサにおいて、
   前記検知シート(1)は、５３０ｎｍないし６８０ｎｍの波長範囲において、呈色前の色彩の吸光度を基準とする呈色後の色彩の吸光度の比率が０．９以下であり、該比率は６００ｎｍないし６５０ｎｍの波長範囲で最小値を有することを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、
   前記検知シート(1)は、シート状であって、前記開口部(3)を介して露出される露出領域(EXA)から外方向に呈色可能であり、
   さらにガスセンサは、該検知シート(1)の呈色領域を計測できるインジケータ部(4)を有することを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項１ないし４のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、
   観測方向からの平面視において、前記被覆部(2)の開口部(3)は円状に形成されていることを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１ないし５のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、
   観測方向からの平面視において、前記検知シート(1)と前記開口部(3)の中心が略一致することを特徴とするガスセンサ。
7. 請求項１ないし５のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、
   観測方向からの平面視において、前記開口部(3)は該検知シート(1)の中心から外周方向に偏った位置に配設されていることを特徴とするガスセンサ。
8. 請求項１または７のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、
   前記検知シート(1)の上下面は、該検知シート(1)よりも外周方向に大きい前記被覆部(2)の間に挟着されており、
   観測方向からの平面視において、前記検知シート(1)の周囲と前記被覆部(2)との間に隙間部(8)を形成しており、
   前記開口部(3)は、該隙間部(8)と離間して配置されていることを特徴とするガスセンサ。
9. 請求項１ないし８のいずれか一に記載のガスセンサにおいて、さらに、
   前記開口部(3)を密閉する剥離可能なシール部(5)を有していることを特徴とするガスセンサ。
10. 請求項１ないし９のいずれか一に記載のガスセンサであって、
    呈色前の原色と呈色後の呈色とが補色関係にあることを特徴とするガスセンサ。
11. 請求項１０に記載のガスセンサであって、
    呈色前の原色が青色であり、呈色後の呈色が黄色であることを特徴とするガスセンサ。

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