JPH0518371B2 - - Google Patents
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- JPH0518371B2 JPH0518371B2 JP6992887A JP6992887A JPH0518371B2 JP H0518371 B2 JPH0518371 B2 JP H0518371B2 JP 6992887 A JP6992887 A JP 6992887A JP 6992887 A JP6992887 A JP 6992887A JP H0518371 B2 JPH0518371 B2 JP H0518371B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
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Description
＜産業上の利用分野＞
本発明は、光を利用して大気中の気体成分を検
知する光応用センサに関するものである。 ＜従来の技術＞ 従来、光を利用して大気中の気体（ガス）を検
出する方法として、(1)気体自体の光の吸収を利用
する方法、(2)気体を吸着することにより基本物性
が変化する物質と光フアイバーを利用した方法と
が知られている。(1)の気体自体の光の吸収を利用
する方法としては、二酸化炭素ガスが波長4.3μm
の光を吸収するのを利用して、光源からの光の吸
光度を測定して二酸化炭素濃度を検知するセンサ
が知られている。(2)の光フアイバーを利用した方
法としては、光フアイバーのクラツド部分を取り
除き、コアー上に直接酸化タングステンをパラジ
ウムを被覆した水素センサが知られている。酸化
タングステンが水素を吸着することにより、コア
ーから漏れるエバネツセント光が変化することを
利用して水素を検知している。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 従来の光を利用した気体成分センサにおいて、
気体自体の吸収を利用する方法は、検知される気
体が特定の場合に限られており、また、大気中の
気体の光吸収を用いているため感度が低いという
欠点があつた。さらに、光フアイバーを用いた方
法においては、素子の作製が複雑であり、また、
光フアイバーのコアーの一部分のみに、酸化タン
グステンとパラジウムを積層しているので、同様
に感度が低いという欠点を有している。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、光を利用した気体成分センサを高感
度化するとともにその検知対象を拡大するために
鋭意研究を行つた結果、ベタイン型あるいはシア
ニン型等の機能性色素が気体を吸着することによ
つて変色することに注目し、これら機能性色素膜
を用いて気体成分を検知しようとするものであ
る。気体の吸着現象を利用することによつて、機
能性色素中に検知される気体が濃縮され、気体自
体の吸収による方法よりも高感度になる。 すなわち、本発明は光の吸収スペクトルが変化
する性質をもつベタイン型又はシアニン型色素で
あり、 その分子構造が電子受容部分 と電子供与部分 とを有し、該分子構造内の一部にπ電子共役系を
有する色素から選ばれる特性の異なる機能性色素
からなる薄膜を複数種マトリツクス配置した透明
基板と、該透明基板の前方に配置した白色光源
と、該透明基板の後方に配置した前記ベタイン型
又はシアニン型色素の各々に対応して、色を識別
するセンサーと、を有することを特徴とする。こ
こで、前記π電子共役系は分極することによつ
て、色素の色が変化し、かつその分極の程度は、
吸着する寸志の親水度、疎水度に依存する。よつ
て、種々に気体分子の特性によつて、機能性色素
の色が変化することになる。そして、特性の異な
る機能性色素薄膜を複数種マトリツクス配置すれ
ば、各機能性色素の色の変化の度合いを測定する
ことによつて、検出しようとする色々な種類の気
体、例えば、お酒の匂い（エタノール）、刺激臭
（メタノール）、糖尿臭（アセトン）などの気体種
類の判別を精度良く行うことができる。 ＜作 用＞ 本発明は白色光源、各種機能性色素のマトリツ
クス膜及びカラーセンサによつて構成される。白
色光源は各種機能性色素の最大吸収波長を全て含
むような広帯域での光を出射する光源として使わ
れる。カラーセンサは各機能性色素の色変化をそ
れぞれ別個に測定するようになつており、カラー
センサの各出力を解析することにより、多成分気
体を検知する。 ＜実施例＞ 第１図は本発明の１実施例を示す光応用センサ
の機能性色素基板の構成図である。第２図は同光
応用センサの模式構成図である。 次に示すような〔〕〜〔〕の構造式で表わ
されるベタイン型及びシアニン型の機能性色素を
知する光応用センサに関するものである。 ＜従来の技術＞ 従来、光を利用して大気中の気体（ガス）を検
出する方法として、(1)気体自体の光の吸収を利用
する方法、(2)気体を吸着することにより基本物性
が変化する物質と光フアイバーを利用した方法と
が知られている。(1)の気体自体の光の吸収を利用
する方法としては、二酸化炭素ガスが波長4.3μm
の光を吸収するのを利用して、光源からの光の吸
光度を測定して二酸化炭素濃度を検知するセンサ
が知られている。(2)の光フアイバーを利用した方
法としては、光フアイバーのクラツド部分を取り
除き、コアー上に直接酸化タングステンをパラジ
ウムを被覆した水素センサが知られている。酸化
タングステンが水素を吸着することにより、コア
ーから漏れるエバネツセント光が変化することを
利用して水素を検知している。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 従来の光を利用した気体成分センサにおいて、
気体自体の吸収を利用する方法は、検知される気
体が特定の場合に限られており、また、大気中の
気体の光吸収を用いているため感度が低いという
欠点があつた。さらに、光フアイバーを用いた方
法においては、素子の作製が複雑であり、また、
光フアイバーのコアーの一部分のみに、酸化タン
グステンとパラジウムを積層しているので、同様
に感度が低いという欠点を有している。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、光を利用した気体成分センサを高感
度化するとともにその検知対象を拡大するために
鋭意研究を行つた結果、ベタイン型あるいはシア
ニン型等の機能性色素が気体を吸着することによ
つて変色することに注目し、これら機能性色素膜
を用いて気体成分を検知しようとするものであ
る。気体の吸着現象を利用することによつて、機
能性色素中に検知される気体が濃縮され、気体自
体の吸収による方法よりも高感度になる。 すなわち、本発明は光の吸収スペクトルが変化
する性質をもつベタイン型又はシアニン型色素で
あり、 その分子構造が電子受容部分 と電子供与部分 とを有し、該分子構造内の一部にπ電子共役系を
有する色素から選ばれる特性の異なる機能性色素
からなる薄膜を複数種マトリツクス配置した透明
基板と、該透明基板の前方に配置した白色光源
と、該透明基板の後方に配置した前記ベタイン型
又はシアニン型色素の各々に対応して、色を識別
するセンサーと、を有することを特徴とする。こ
こで、前記π電子共役系は分極することによつ
て、色素の色が変化し、かつその分極の程度は、
吸着する寸志の親水度、疎水度に依存する。よつ
て、種々に気体分子の特性によつて、機能性色素
の色が変化することになる。そして、特性の異な
る機能性色素薄膜を複数種マトリツクス配置すれ
ば、各機能性色素の色の変化の度合いを測定する
ことによつて、検出しようとする色々な種類の気
体、例えば、お酒の匂い（エタノール）、刺激臭
（メタノール）、糖尿臭（アセトン）などの気体種
類の判別を精度良く行うことができる。 ＜作 用＞ 本発明は白色光源、各種機能性色素のマトリツ
クス膜及びカラーセンサによつて構成される。白
色光源は各種機能性色素の最大吸収波長を全て含
むような広帯域での光を出射する光源として使わ
れる。カラーセンサは各機能性色素の色変化をそ
れぞれ別個に測定するようになつており、カラー
センサの各出力を解析することにより、多成分気
体を検知する。 ＜実施例＞ 第１図は本発明の１実施例を示す光応用センサ
の機能性色素基板の構成図である。第２図は同光
応用センサの模式構成図である。 次に示すような〔〕〜〔〕の構造式で表わ
されるベタイン型及びシアニン型の機能性色素を
ガラス、アクリル等の複数枚の透明基板を用意
し、必要な機能性色素薄膜をそれぞれ真空蒸着し
た複数種のものを作成し、それらを張り合わせ、
第１図に示すような６種類の機能性色素マトリツ
クス膜２〜７を形成する。次に、透明基板１の裏
面に、各機能性色素に対応して同数のカラーセン
サ８（シヤープ製商品名PD−150）を固定して、
光応用センサを作製する。光応用センサの前方に
白色光源１０を設置し、清浄空気雰囲気下で、上
記方法により作成された前記記載の構造式〔〕
〜〔〕で表されるベタイン型及びシアニン型の
機能性色素薄膜をマトリツクス状に形成した膜２
〜７に光を照射し、各カラーセンサ８の出力電圧
を外部回路として連結されたマイコン等に記憶さ
せる。次に、前記プロセスにより作成された機能
性色素薄膜をマトリツクス状に形成した膜２〜７
に対して、被検出材として、例えば、メチルアル
コールの蒸気を吹き付けると、それぞれの機能性
色素薄膜２〜７にメチルアルコールが吸着するこ
とにより、機能性色素薄膜２〜７のπ電子共役系
がもつ光吸収スペクトルが変化する。 その変化は、機能性色素薄膜の前方より照射し
た白色光源の波長に対するスペクトル強度の変化
として現れるため、透明基板の裏に取り付けたカ
ラーセンサーの出力電圧値から外部回路で読み取
る。 そして、これらの出力電圧は、機能性色素と被
検出材である気体種類、例えば、として、アセト
ン、アンモニア、酢酸など、の吸着によるπ電子
共役系の分極の程度により、清浄空気雰囲気下
で、測定した白色光源の波長に対する出力電圧値
より増減があるので、これらの電圧変化をマイコ
ンなどに予め記憶させた基準値と比較することに
より、気体種の識別が可能であることが確認され
た。 尚、上記実施例において色素マトリツクス膜は
透明基板１の表裏両面に配置してスペクトル変化
の組み合わせを検出するようにしても良い。 ＜発明の効果＞ 本発明は、光を利用して大気中の気体成分を検
知するもので、光を使用しているため、防爆性が
優れ、電磁誘導に強いセンサを作製することがで
き、また素子構造が簡単なため、容易かつ安価に
素子を作製することができる。さらに、本センサ
素子は、多種類の機能性色素膜で構成されている
ため、混合気体中の気体成分に対しても精度良く
認識することが可能となる。
し、必要な機能性色素薄膜をそれぞれ真空蒸着し
た複数種のものを作成し、それらを張り合わせ、
第１図に示すような６種類の機能性色素マトリツ
クス膜２〜７を形成する。次に、透明基板１の裏
面に、各機能性色素に対応して同数のカラーセン
サ８（シヤープ製商品名PD−150）を固定して、
光応用センサを作製する。光応用センサの前方に
白色光源１０を設置し、清浄空気雰囲気下で、上
記方法により作成された前記記載の構造式〔〕
〜〔〕で表されるベタイン型及びシアニン型の
機能性色素薄膜をマトリツクス状に形成した膜２
〜７に光を照射し、各カラーセンサ８の出力電圧
を外部回路として連結されたマイコン等に記憶さ
せる。次に、前記プロセスにより作成された機能
性色素薄膜をマトリツクス状に形成した膜２〜７
に対して、被検出材として、例えば、メチルアル
コールの蒸気を吹き付けると、それぞれの機能性
色素薄膜２〜７にメチルアルコールが吸着するこ
とにより、機能性色素薄膜２〜７のπ電子共役系
がもつ光吸収スペクトルが変化する。 その変化は、機能性色素薄膜の前方より照射し
た白色光源の波長に対するスペクトル強度の変化
として現れるため、透明基板の裏に取り付けたカ
ラーセンサーの出力電圧値から外部回路で読み取
る。 そして、これらの出力電圧は、機能性色素と被
検出材である気体種類、例えば、として、アセト
ン、アンモニア、酢酸など、の吸着によるπ電子
共役系の分極の程度により、清浄空気雰囲気下
で、測定した白色光源の波長に対する出力電圧値
より増減があるので、これらの電圧変化をマイコ
ンなどに予め記憶させた基準値と比較することに
より、気体種の識別が可能であることが確認され
た。 尚、上記実施例において色素マトリツクス膜は
透明基板１の表裏両面に配置してスペクトル変化
の組み合わせを検出するようにしても良い。 ＜発明の効果＞ 本発明は、光を利用して大気中の気体成分を検
知するもので、光を使用しているため、防爆性が
優れ、電磁誘導に強いセンサを作製することがで
き、また素子構造が簡単なため、容易かつ安価に
素子を作製することができる。さらに、本センサ
素子は、多種類の機能性色素膜で構成されている
ため、混合気体中の気体成分に対しても精度良く
認識することが可能となる。
第１図は機能性色素膜をマトリツクス配置した
基板構成図である。第２図は第１図の基板を用い
た光応用センサの実施例を示す模式構成図であ
る。 １：透明基板、２：機能性色素Ａ、３：機能性
色素Ｂ、４：機能性色素Ｃ、５：機能性色素Ｄ、
６：機能性色素Ｅ、７：機能性色素Ｆ、８：カラ
ーセンサ、９：機能性色素、１０：白色光源。
基板構成図である。第２図は第１図の基板を用い
た光応用センサの実施例を示す模式構成図であ
る。 １：透明基板、２：機能性色素Ａ、３：機能性
色素Ｂ、４：機能性色素Ｃ、５：機能性色素Ｄ、
６：機能性色素Ｅ、７：機能性色素Ｆ、８：カラ
ーセンサ、９：機能性色素、１０：白色光源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検出する分子の吸着または脱離によつて、光
の吸収スペクトルが変化する性質をもつベタイン
型又はシアニン型色素であり、 その分子構造が電子受容部分 と電子供与部分 とを有し、該分子構造内の一部にπ電子共役系を
有する色素から選ばれる特性の異なる機能性色素
からなる薄膜を複数種マトリツクス配置した透明
基板と、該透明基板の前方に配置した白色光源
と、 該透明基板の後方に配置した前記ベタイン型又
はシアニン型色素の各々に対応して、色を識別す
るセンサーと、を有することを特徴とする光応用
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6992887A JPS63234137A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光応用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6992887A JPS63234137A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光応用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63234137A JPS63234137A (ja) | 1988-09-29 |
| JPH0518371B2 true JPH0518371B2 (ja) | 1993-03-11 |
Family
ID=13416837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6992887A Granted JPS63234137A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光応用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63234137A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101864202B1 (ko) * | 2017-03-08 | 2018-06-04 | 이준용 | 라이트 파이프를 이용한 렌즈 집합체 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001247660A1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-10-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Colorimetric artificial nose having an array of dyes and method for artificial olfaction |
| JP5597871B2 (ja) * | 2010-09-08 | 2014-10-01 | 国立大学法人九州大学 | におい分布の画像化装置 |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP6992887A patent/JPS63234137A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101864202B1 (ko) * | 2017-03-08 | 2018-06-04 | 이준용 | 라이트 파이프를 이용한 렌즈 집합체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63234137A (ja) | 1988-09-29 |
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