臭氧气体敏感元件的制作方法

专利名称：臭氧气体敏感元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由于感应臭氧气体的臭氧气体敏感元件。
背景技术：
目前，由NOX、SPM(悬浮颗粒物)和光化学氧化剂造成的空气污染不仅出现在大城市，而且出现在它们的周边地区，并且认为对环境有严重影响。光化学氧化剂主要包含具有强氧化性的物质如臭氧，是通过从工厂、营业所和机动车辆排出的污染物如NOX或烃在阳光照射后的光化学反应而形成的，并且产生光化学烟雾。
在日本，对这些物质设置有环境标准，并且在许多地方通过一般的环境气体测量站测量这些物质。例如，尽管光化学氧化剂的每小时测量的平均值为60ppb或更小作为环境标准，但是满足该环境标准的测量结果是从2002年中全国1,168个测量站当中的三个获得的。
光化学氧化剂主要由臭氧形成，并且在这些测量站中，采用自动测量方法如紫外吸收方法测量该臭氧。用这种自动测量方法测量臭氧气体浓度可以测量在几个ppb下的非常少量的气体，但是该方法需要高成本，并且必需经常维护以保持精确度。此外，使用仪器的自动测量总是需要电力，需要维护和管理，因此需要巨大的成本来维护仪器。另外，必需确保供电、温度控制的安装环境和标准气体。
此外，为了精确研究环境中的气体浓度分布并且评估对当地环境的影响，必须通过增加观察点的数量在全国范围内进行测量和研究，但是将上述的自动测量方法应用于大量观察点是非常困难的。因此，需要容易使用的、小型的、廉价臭氧气体分析器和简单的测量方法。
最近，由于注意到臭氧的强灭菌力(氧化力)以及臭氧分解成氧并且不产生有毒物质的优点，臭氧被广泛用于各种工业领域，如水处理，食品灭菌和纸漂白。因此，对于臭氧浓度，将8小时100ppb的参考值设置为劳动环境标准。在使用臭氧的工厂中，不仅必需安装臭氧报警器，而且必需管理工人使每个工人在劳动标准范围内工作，为此必需为工人配备轻便的仪表。
在类似的情形中，目前正在广泛进行臭氧气体测量技术如半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、电化学气体传感器和石英晶体振动气体传感器的开发。但是，开发的这些传感器是用于评估短期内的响应，并且只有少数被开发用于要求积累测量数据的监测。因此，当必需积累测量数据时，气体传感器必须总是运行的。此外，必须将敏感单元，例如半导体传感器的敏感单元保持在数百℃，因而必需供应大量电力以总是运行传感器。
另外，上述传感器中任一种的检测灵敏度均约为亚ppm，因此该传感器不能感应实际环境中的浓度，例如不能测量10ppb的臭氧。尽管一些半导体传感器与10ppb浓度的臭氧反应，但是检测输出相对于浓度是非线性的，并且不同传感器的输出值之间变化巨大，从而使用不同传感器时难以进行比较。此外，在许多情况下不能忽视另一种气体的影响。有一种使用指示管型气表的方法，但是该方法也是开发用于在测量位置短期测量，因此难以使用该方法积累测量数据。另外，这种方法的问题在于，测量者必须到现场，并且在读取测量之间的颜色变化时产生个体差异，从而降低了测量精确度。
此外，作为一种简单的高灵敏度的臭氧分析技术，提出了载有淀粉和碘化钾的臭氧敏感纸(参考文件1日本专利No.3257622)。不幸的是，该敏感纸需要特殊的片状载体，而且还需要电力驱动用以强制吸引将被感应的气体的泵，用于测量的光源，以及由泵和光源组成的检测器。此外，只要进行了测量，必需用新片更换使用过的片，因此不可能累积使用。另外，使用敏感纸的测量方法检测的是所有光化学氧化剂，而不是只检测臭氧。
作为另一种简单的高灵敏度臭氧分析技术，提出了一种使用载有靛蓝胭脂红的臭氧敏感纸的技术(参考文件2Anna C.Franklin等，“OzoneMeasurements in South Carolina Using Passive Samplers”，Journal of the Air& Waste Measurement Association，Vol.54，第1312-1320页，2004)。还提出了一种通过调节形成在载有靛蓝胭脂红的臭氧敏感纸表面上的膜过滤器的厚度而调节灵敏度的技术(参考文件3“Operating Instructions for OzoneMonitor”，Part#380010-10，http//www.afcintal.com/pdf/KM/380010.pdf.)。
作为一种与上述臭氧气体分析技术相比简单并且具有高灵敏度的臭氧分析技术，提出了这样的臭氧气体测量方法，其中使用多孔玻璃作为敏感元件，所述的多孔玻璃在其孔中含有染料，该染料在与臭氧反应时改变其在可见光区的光吸收(参考文件4日本专利公开No.2004-144729)。这项技术不需要任何大型仪器，并且可以高精度地测量ppb级的臭氧气体。而且，该技术只需要很短的测量时间，即，可以测量每10分钟的臭氧浓度积累量。

发明内容
本发明将要解决的问题但是，在参考文件4的技术中，必需使用一种小型的但是需要电力的仪器，用以依照环境标准高精度地检测ppb级的臭氧气体。而且，在参考文件4的技术中，如果累积量约为500ppb×小时，则不能用肉眼容易地证实检测臭氧的状态。此外，参考文件4公开的测量方法还有不能精确测量臭氧浓度的问题，因为测量受到在环境中与臭氧共存的二氧化氮的干扰。这种二氧化氮气体干扰测量的问题在其它臭氧测量方法中也存在。
进行本发明是为了解决上述问题，并且本发明的一个目的是可以容易和精确地测量臭氧气体，同时抑制二氧化氮的干扰并且可以累积使用。本发明的另一目的是可以在不使用任何电源的情况下，以一种容易携带的状态，通过累积效应以一种容易检查的状态检测所要感应的气体中的臭氧的累积量。
解决问题的手段根据本发明的臭氧气体敏感元件包含多孔材料和形成在多孔材料孔中的敏感剂，以及覆盖多孔材料表面的透光性气体选择性可渗透膜，其中敏感剂含有通过与臭氧反应改变在可见光区吸收的染料，并且气体选择性可渗透膜包含有机聚合物，该有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物作为单体。
在上述臭氧气体敏感元件中，多孔材料是透明的，由例如玻璃制成。多孔材料的平均孔径允许敏感元件的渗透，并且只需小于20nm。多孔材料还可以是由纤维制成的片状材料。这种由纤维制成的片状材料是下面将要描述的臭氧敏感片。
在臭氧气体敏感元件中，单体可以是丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯和1，1-二氯乙烯中的至少一种。有机聚合物也可以是共聚物。有机聚合物还可以是聚甲基丙烯酸甲酯。在这种情况下，有机聚合物的分子量优选为100,000或更高。请注意，染料只需具有靛蓝环。
根据本发明的臭氧气体敏感元件包含臭氧敏感片，该臭氧敏感片是通过用由纤维素制成的片状载体承载含有靛蓝环的染料、润湿剂和酸而形成的。请注意，所述的润湿剂是甘油，并且所述的染料是靛蓝胭脂红。
根据本发明的臭氧气体敏感元件包含臭氧敏感片，该臭氧敏感片是通过用由纤维制成的片状载体承载含有靛蓝环的染料和润湿剂而形成的。例如，所述载体是由纤维素制成的片状载体。臭氧敏感片是用以下方法形成的将载体浸渍在其中溶解有染料和润湿剂的水或酸性水溶液中，从而载体被所述水溶液浸透，并且干燥载体。在这种臭氧敏感片中，臭氧溶解在润湿剂中。
在上述臭氧气体敏感元件中，臭氧敏感片只需用以下方法形成将载体浸渍到其中溶解有染料和其重量为10％～50％的润湿剂的酸性水溶液中，从而载体被所述水溶液浸透，并且干燥载体。所述润湿剂只需是甘油、1，2-亚乙基二醇、丙二醇和亚丙基二醇中的至少一种。更优选地，所述的润湿剂是甘油，并且润湿剂在水溶液中的重量％为30％。所述的染料只需是靛蓝胭脂红。所述溶液只需用选自乙酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种酸成为酸性，或者只需用酸及其盐组成的pH缓冲剂成为酸性。
在上述臭氧气体敏感元件中，臭氧敏感片还可以包含多个臭氧敏感片，并且臭氧敏感片还可以是用以下方法形成的将载体浸渍到其中溶解有不同重量％的润湿剂的水溶液中，从而载体被所述水溶液浸透，并且干燥载体。臭氧气体敏感元件还可以包含气体量限制层，该气体量限制层形成在臭氧敏感片表面上，并且包含多个通孔。臭氧气体敏感元件还可以包含气体量限制覆盖物，所述的气体量限制覆盖物是为覆盖臭氧敏感片而形成的，并且具有在其部分中的开口。在这种情况下，臭氧气体敏感元件还可以包含覆盖开口的气体可渗透膜。臭氧敏感片还可以覆盖有上述的气体选择性可渗透膜。
发明效果如上所述，本发明包含由有机聚合物制成的透光性气体选择性可渗透膜，所述的有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物作为单体，因此可以抑制二氧化氮渗透到多孔材料中，并且达到了简单和精确测量臭氧，同时抑制二氧化氮气体的干扰并且可以累积使用的显著效果。
而且，在本发明中，含有靛蓝环的染料和润湿剂是用片状载体承载的，这达到了提供一种臭氧敏感片的显著效果，该臭氧敏感片能够在不使用任何电源的情况下，以一种容易携带的状态，通过累积效应以一种容易检查的状态检测所要感应的气体中的臭氧的积累量。此外，通过将载体浸渍到其中溶解有染料和其重量为10％～50％的润湿剂的酸性水溶液中，从而用水溶液浸透载体，并且干燥载体，可以承载有利量的润湿剂。
附图简述

图1A是根据本发明一个实施方案，使用臭氧气体敏感元件的臭氧气体分析器布置的一个实例的视图；图1B是根据本发明实施方案，使用臭氧气体敏感元件的臭氧气体分析器布置的一个实例的局部剖面图；图2是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图3是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图4是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图5是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图6是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图7是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图8是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图9是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；
图10是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图11是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图12是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图13是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图14是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图15是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图16是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图17是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图18是根据本发明的一个实施方案，使用另一种臭氧气体敏感元件的臭氧气体分析器布置的一个实例的视图；图19是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图20是显示臭氧气体敏感元件的吸光度测量结果的图表；图21A～21H是用于解释制造根据本发明一个实施方案的一种臭氧敏感片的视图；图22A～22D是用于解释制造根据本发明一个实施方案的另一种臭氧敏感片的视图；图23A～23D是用于解释制造作为根据本发明一个实施方案的臭氧气体敏感元件的臭氧敏感片的方法的一个实例的视图；图24是显示用分光光度计进行臭氧敏感片颜色测量的结果的图表；图25是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图26是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图27是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图28是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图29是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图30是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图31是显示用分光光度计在610nm波长处测量臭氧敏感片的光谱反射比(反射吸光度)的结果的图表；图32是根据本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件布置的一个实例的视图；图33是显示本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件布置的一个实例的透视图；图34是显示本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件布置实例的剖面图；图35是显示本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件布置的一个实例的透视图；图36是显示本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件布置实例的剖面图。
实施本发明的最佳方式下面将参考附图描述本发明的实施方案。
首先解释根据本发明的一个实施方案的臭氧气体敏感元件布置的实例。图1A是根据本发明一个实施方案，使用敏感元件102的臭氧气体分析器布置的一个实例的视图，并且图1B是局部剖面图。图1A中所示的分析器包含发光单元101、敏感元件102、光接收单元103、转换/放大器104、A/D转换器105和输出检测器106。发光单元101是，例如具有约611nm的发光波长作为中心波长的橙色光LED。光接收单元103是，例如，光电二极管，并且具有在例如190～1,000nm的波长的光接收灵敏度。发光单元101和光接收单元103是以发光部分和光接收部分相互面对的方式布置的。
在具有这种布置的分析器中，从发光单元101发出的光入射到敏感元件102，并且透射穿过敏感元件102的光被光接收单元103接收。由于敏感元件102中的光透射状态与环境中的臭氧气体浓度成比例地变化，因此用光接收单元103以透射光的变化形式检测这种变化。
通过光接收单元103对接收的透射光进行光电转化，并且以信号电流形式输出。输出信号被转换/放大器104放大并且从电流转化成电压。转化成电压的信号通过A/D转换器105被转化成数字信号。最后，转化的数字信号从输出检测器106作为检测结果输出。
下面将更加详细地解释敏感元件102。如图1B的剖面图所示，敏感元件102包含多孔材料121，该多孔材料121是具有多个平均孔径为4nm的小孔122的多孔玻璃；敏感剂123，该敏感剂123形成在孔122中；和气体选择性可渗透膜124，所形成的气体选择性可渗透膜124覆盖多孔材料121的表面，并且由塑料膜制成。至于多孔材料121，可以使用例如Corning制造的Vycor7930。多孔材料121的小片大小为8(mm)×8(mm)×1(mm)(厚度)。注意，多孔材料121不限于板，还可以形成为纤维。
敏感剂123含有靛蓝胭脂红二钠盐作为染料，还含有乙酸。当臭氧(臭氧气体)渗透进入具有上述布置的敏感元件102的孔122中时，敏感剂123中含有的靛蓝胭脂红二钠盐的靛蓝环的碳-碳双键由于渗透的臭氧而断裂，并且这改变了可见光区域的吸收光谱。因此，敏感元件102的颜色发生变化。如上所述，由于敏感剂123中含有的染料在臭氧存在下分解，并且通过敏感元件102透射的光的状态发生变化，因此可以通过这种变化测量臭氧气体。
另外，图1所示的敏感元件102为气体选择性可渗透膜124所覆盖，因此抑制了二氧化氮向孔122中的渗透，这使得以更高灵敏度测量臭氧浓度切实可行。因此，即使存在二氧化氮气体，图1所示的敏感元件102也能够在不被二氧化氮气体干扰的情况下高灵敏度地测量臭氧。
气体选择性可渗透膜124由有机聚合物制成，例如聚丙烯腈或聚甲基丙烯酸甲酯，并且只需要具有约0.05～1μm的厚度，所述的有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物作为单体。如果膜厚度超过1μm，则臭氧(臭氧气体)不再容易渗透。如果膜厚度小于等于0.05μm，则膜状态变得难以保持。
注意，气体选择性可渗透膜124还可以由这样的有机聚合物或共聚物制成，所述的有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物如丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯或1，1-二氯乙烯作为单体，而所述的共聚物使用这些化合物作为单体。共聚物的实例为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物和氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。还请注意，气体选择性可渗透膜124是由在350～800nm波长区域中具有大于等于预定值的高渗透性的材料制成的。
当由多孔玻璃(硼硅玻璃)制成的多孔材料121的平均孔径小于20nm时，在200～2,000nm的波长下的透射光谱测量中，光在350～800nm的可见光区域中是透射的。如果平均孔径超过20nm，则可见光区的透光率突然下降。因此，优选多孔材料121的平均孔径小于20nm。特别是，多孔材料121只需要在350～800nm的波长下是透明的。注意，所述平均孔径是允许下面将要描述的敏感剂进入的尺寸。多孔材料121的比表面积大于等于100m2/克重量。
下面描述制造敏感元件102的方法。将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐溶解在水中并且加入乙酸，制备含有0.3％靛蓝胭脂红二钠盐和1N乙酸的水溶液(敏感剂溶液)。然后，将敏感剂溶液置于预定的容器中，并且将平均孔径为4nm的多孔玻璃形式的多孔材料121浸渍于容器中所含的敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如24小时。以这种方式，用敏感剂溶液浸透多孔材料121的孔122。
在将浸渍状态保持24小时后，从敏感剂溶液中取出多孔材料121，并且空气干燥。在空气干燥一定程度后，将多孔材料121置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。结果，敏感剂123沉积在多孔材料121的孔122中。由此得到的臭氧气体敏感元件在臭氧存在下改变其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)(专利参考文件1)。
随后，将干燥的敏感元件102浸渍于溶解有1％聚丙烯腈的四氢呋喃溶液中。在保持该状态30秒后，从四氢呋喃溶液中取出敏感元件102，并且空气干燥。从而得到其中多孔材料121表面被气体选择性可渗透膜124覆盖的敏感元件102。形成的气体选择性可渗透膜124的膜厚度为0.3μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件102测量臭氧气体的一个实例。首先，以与上述相同的方式制造敏感元件A并且制备不含塑料膜的敏感元件B。敏感元件A类似于敏感元件102。然后，在将敏感元件A和B暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件A和B暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件A和B暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件A和B厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件A和B再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件A和B如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件A和B厚度方向上的吸光度。
图2显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图2显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件A的结果，而实心圆表示不含塑料膜的敏感元件B的结果。
当敏感元件A和B暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件B类似，覆盖有塑料膜的敏感元件A通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度减少量大于第二次测量的吸光度减少量，表明这两种敏感元件可以累计使用(测量)。
然后，制备新的敏感元件A和B，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件A和B厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件A和B暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件A和B暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件A和B厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件A和B再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件A和B如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件A和B厚度方向上的吸光度。图3显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图3显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件A的结果，而实心圆表示不含塑料膜的敏感元件B的结果。
尽管当敏感元件A和B暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降，但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件A和B的减少量分别为0.016和0.032。即，敏感元件B的吸光度减少量大于图2中所示的敏感元件B的吸光度减少量。这是共存的二氧化氮气体的影响。
相反，敏感元件A的吸光度减少量与图2中所示的敏感元件A的吸光度减少量保持不变，表明测量是不受二氧化氮气体影响地、在高灵敏度下进行的。如上所述，在图1所示的敏感元件A中，气体选择性可渗透膜124防止了测量目标环境中存在的二氧化氮的渗透，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。
下面解释制造敏感元件102的另一种方法。将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐、磷酸和磷酸二氢盐缓冲溶液溶解在水中制备敏感剂溶液。在该敏感剂溶液中，靛蓝胭脂红二钠盐的浓度为0.4％，磷酸和磷酸二氢钠每个的浓度为50mmol。然后，将平均孔径为4nm的多孔玻璃形式的多孔材料121浸渍于敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如24小时。以这种方式，多孔材料的孔被敏感剂溶液浸透。
在浸渍24小时后，从敏感剂溶液中取出多孔材料，并且空气干燥。在空气干燥一定程度后，将多孔材料置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。由此得到的臭氧气体敏感元件在臭氧存在下改变其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
随后，将干燥的敏感元件浸渍于溶解有1％聚丙烯腈的四氢呋喃溶液中。在保持该状态30秒后，从四氢呋喃溶液中取出敏感元件，并且空气干燥。结果，得到其中多孔材料表面被气体选择性可渗透膜(塑料膜)覆盖的敏感元件C。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件C测量臭氧气体的一个实例。首先，除了敏感元件C外，还制备不含气体选择性可渗透膜的敏感元件D。然后，在将敏感元件C和D暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件C和D暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件C和D暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件C和D厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件C和D再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件C和D如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件C和D厚度方向上的吸光度。
图4显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图4显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件C的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件D的结果。
当敏感元件C和D暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×需要小时的臭氧积累值下均下降0.010。即，与未被覆的敏感元件D类似，覆盖有气体选择性可渗透膜的敏感元件C通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
然后，制备新的敏感元件C和D，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件C和D厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件C和D暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件C和D暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件C和D厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件C和D再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件C和D如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件C和D厚度方向上的吸光度。图5显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图5显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件C的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件D的结果。
尽管当敏感元件C和D暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降，但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件C和D的减少量分别为0.010和0.020。即，敏感元件D的吸光度减少量大于图4中所示的敏感元件D的吸光度减少量。这是共存的二氧化氮气体的影响。
相反，敏感元件C的吸光度减少量与图4中所示的敏感元件C的吸光度减少量保持不变，表明测量是不受二氧化氮气体影响地、在高灵敏度下进行的。如上所述，敏感元件C中，覆盖多孔材料的气体选择性可渗透膜防止了测量目标环境中存在的二氧化氮的渗透，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。
下面描述制造敏感元件102的另一种方法。在以下描述中，将解释其中气体选择性可渗透膜是由甲基丙烯酸类树脂如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制备的情况。首先，如在上述方法中，将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐溶解在水中并且加入乙酸，制备含有0.3％靛蓝胭脂红二钠盐和1N乙酸的水溶液(敏感剂溶液)。然后，将平均孔径为4nm的多孔玻璃形式的多孔材料浸渍于该敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如24小时。以这种方式，多孔材料的孔被敏感剂溶液浸透。
在保持浸渍状态24小时后，从敏感剂溶液中取出多孔材料，并且空气干燥。在空气干燥一定程度后，将多孔材料置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。由此得到的臭氧气体敏感元件在臭氧存在下改变其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
随后，将干燥的敏感元件浸渍于溶解有1％的分子量为15,000的PMMA的乙酸乙酯溶液中。在保持该状态30秒后，从乙酸乙酯溶液中取出敏感元件，并且空气干燥。结果，得到其中多孔材料表面被由PMMA制成的气体选择性可渗透膜(塑料膜)覆盖的敏感元件E。覆盖多孔材料表面的气体选择性可渗透膜的膜厚度约为0.25μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件E测量臭氧气体的实例。首先，除了敏感元件E外，还制备不含气体选择性可渗透膜的敏感元件F。然后，在将敏感元件E和F暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件E和F暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件E和F暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件E和F厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件E和F再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件E和F如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件E和F厚度方向上的吸光度。
图6显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图6显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件E的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件F的结果。
当敏感元件E和F暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件F类似，覆盖有气体选择性可渗透膜的敏感元件E通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度小于第二次测量的吸光度，表明累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件E和F，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件E和F厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件E和F暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件E和F暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件E和F厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件E和F再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件E和F如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件E和F厚度方向上的吸光度。图7显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图7显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件E的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件F的结果。
尽管当敏感元件E和F暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降，但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件E和F的减少量分别为0.024和0.032。即，敏感元件E和F的吸光度减少量大于图6中所示的敏感元件E和F的吸光度减少量，特别是敏感元件F的减少量很大。这是共存的二氧化氮气体的影响。
但是，敏感元件E的减少量小于敏感元件F的减少量，表明减小了二氧化氮气体的影响。敏感元件F中二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.25，而敏感元件E中二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.125。注意，相对灵敏度是敏感元件暴露于某一浓度的二氧化氮时吸光度减少量的相对值，该相对值是相对于敏感元件暴露于相同浓度的臭氧时吸光度减少量为1而言的。在上述情况下，与不含气体选择性可渗透膜的元件的检测结果的比较显示，二氧化氮的干预被减少到50％(＝(0.024-0.016)÷(0.032-0.016)×100)。在如上所述的敏感元件E中，覆盖多孔材料的气体选择性可渗透膜防止了测量目标环境中存在的二氧化氮的易渗透，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。
下面描述使用由PMMA制备的气体选择性可渗透膜的另一种敏感元件。首先，解释制造元件的方法。首先，如在上述方法中，将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐溶解在水中并且加入乙酸，制备含有0.3％靛蓝胭脂红二钠盐和1N乙酸的水溶液(敏感剂溶液)。然后，将平均孔径为4nm的多孔玻璃形式的多孔材料浸渍于该敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如24小时。以这种方式，多孔材料的孔被敏感剂溶液浸透。
在保持浸渍状态24小时后，从敏感剂溶液中取出多孔材料，并且空气干燥。在空气干燥一定程度后，将多孔材料置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。由此得到的臭氧气体敏感元件在臭氧存在下改变其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
随后，将干燥的敏感元件浸渍于溶解有1％的分子量为120,000的PMMA的乙酸乙酯溶液中。在保持该状态30秒后，从乙酸乙酯溶液中取出敏感元件，并且空气干燥。结果，得到其中多孔材料表面被由PMMA制成的气体选择性可渗透膜(塑料膜)覆盖的敏感元件G。覆盖多孔材料表面的气体选择性可渗透膜的膜厚度约为0.45μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件G测量臭氧气体的实例。首先，除了敏感元件G外，还制备不含气体选择性可渗透膜的敏感元件H。然后，在将敏感元件G和H暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件G和H暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件G和H暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件G和H厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件G和H再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件G和H如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件G和H厚度方向上的吸光度。
图8显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图8显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件G的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件H的结果。
当敏感元件G和H暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件H类似，覆盖有气体选择性可渗透膜的敏感元件G通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度小于第二次测量的吸光度，表明累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件G和H，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件G和H厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件G和H暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件G和H暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件G和H厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件G和H再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件G和H如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件G和H厚度方向上的吸光度。图9显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图9显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件G的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件H的结果。
尽管当敏感元件G和H暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降，但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件G和H的减少量分别为0.017和0.032。即，敏感元件G和H的吸光度减少量大于图8中所示的敏感元件G和H的吸光度减少量。这是共存的二氧化氮气体的影响。但是，敏感元件G的减少量相对于图8所示的敏感元件G的减少量只是略微增加，而敏感元件H的减少量相对于图8所示的敏感元件H的减少量则极大地增加。
如上所述，在图8和图9所示情形之间敏感元件G的变化小，表明二氧化氮气体的影响比敏感元件E和F相比时二氧化氮气体的影响更加减小了。敏感元件H中二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.25，而敏感元件G中二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.0156。在这种情况下，与不含气体选择性可渗透膜的元件的检测结果的比较显示，二氧化氮的干预被减少到约6％(≈(0.017-0.016)÷(0.032-0.016)×100)。在如上所述的敏感元件G中，覆盖多孔材料的气体选择性可渗透膜防止了测量目标环境中存在的二氧化氮的易渗透，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。而且，该效果比敏感元件E的效果大。
下面描述使用由PMMA制备的气体选择性可渗透膜的再一种敏感元件。首先，解释制造元件的方法。首先，如在上述方法中，将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐溶解在水中并且加入乙酸，制备含有0.3％靛蓝胭脂红二钠盐和1N乙酸的水溶液(敏感剂溶液)。然后，将平均孔径为4nm的多孔玻璃形式的多孔材料浸渍于该敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如24小时。以这种方式，多孔材料的孔被敏感剂溶液浸透。
在保持浸渍状态24小时后，从敏感剂溶液中取出多孔材料，并且空气干燥。在空气干燥一定程度后，将多孔材料置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。由此得到的臭氧气体敏感元件在臭氧存在下改变其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
随后，将干燥的敏感元件浸渍于溶解有1％的分子量为960,000的PMMA的乙酸乙酯溶液中。在保持该状态30秒后，从乙酸乙酯溶液中取出敏感元件，并且空气干燥。结果，得到其中多孔材料表面被由PMMA制成的气体选择性可渗透膜(塑料膜)覆盖的敏感元件I。覆盖多孔材料表面的气体选择性可渗透膜的膜厚度约为0.5μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件I测量臭氧气体的实例。首先，除了敏感元件I外，还制备不含气体选择性可渗透膜的敏感元件J。然后，在将敏感元件I和J暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件I和J暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件I和J暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件I和J厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件I和J再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件I和J如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件I和J厚度方向上的吸光度。
图10显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图10显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件I的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件J的结果。
当敏感元件I和J暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件J类似，覆盖有气体选择性可渗透膜的敏感元件I通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度小于第二次测量的吸光度，表明累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件I和J，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件I和J厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件I和J暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件I和J暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件I和J厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件I和J再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件I和J如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件I和J厚度方向上的吸光度。图11显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图11显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件I的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件J的结果。
尽管当敏感元件I和J暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降，但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件I和J的减少量分别为0.016和0.032。即，敏感元件J的吸光度减少量大于图10中所示的敏感元件J的吸光度减少量。这是共存的二氧化氮气体的影响。在这种情况下，二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.25。相反，敏感元件I与图10所示的情况几乎没有差别。
如上所述，敏感元件I几乎不受二氧化氮气体影响。在如上所述的敏感元件I中，覆盖多孔材料的气体选择性可渗透膜使得测量目标环境中的二氧化氮几乎没有侵入，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。如上所解释的，当气体选择性可渗透膜由PMMA制成时，PMMA分子量越大，抑制二氧化氮干扰的效果越大。由15,000、120,000和960,000分子量而得到的结果显示，当分子量为120,000时，二氧化氮的干预被抑制到约6％，因此，当分子量为100,000或更大时，二氧化氮的干预可以被抑制93％或更高。
尽管在上述描述中敏感剂123是由靛蓝胭脂红二钠盐作为染料制成的，但是所用材料不限于这一种材料，还可以使用例如靛蓝、靛蓝胭脂红二钾盐或靛蓝红。
为了比较，下面将描述其中用由聚苯乙烯制成的塑料膜(聚苯乙烯膜)覆盖多孔材料121(图1)的敏感元件。首先，解释覆盖有聚苯乙烯膜的敏感元件的制造。首先，以与上述相同的方式制备多孔材料121，其中敏感剂123形成于孔122中。
然后，将干燥的多孔材料121浸渍于溶解有1％的聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液中，并且保持该状态20秒。随后，从乙酸乙酯溶液中取出多孔材料121，并且将敏感元件102空气干燥。结果，得到其中多孔材料121表面被聚苯乙烯膜覆盖的敏感元件。形成的聚苯乙烯膜的膜厚度为0.25μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的并且覆盖有聚苯乙烯膜的敏感元件测量臭氧气体的实例。首先，以与上述相同的方式制造敏感元件K，并且制备不含聚苯乙烯膜的敏感元件L。敏感元件K类似于所述的敏感元件。然后，在将敏感元件K和L暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件K和L暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件K和L暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件K和L厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件K和L再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件K和L如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件K和L厚度方向上的吸光度。
图12显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图12显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件K的结果，而实心圆表示不含聚苯乙烯膜的敏感元件L的结果。
当敏感元件K和L暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件L类似，覆盖有聚苯乙烯膜的敏感元件K通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度减小量大于第二次测量的吸光度减小量，表明使用这两种敏感元件进行累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件K和L，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件K和L厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件K和L暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件K和L暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件K和L厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件K和L再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件K和L如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件K和L厚度方向上的吸光度。图13显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图13显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件K的结果，而实心圆表示不含聚苯乙烯膜的敏感元件L的结果。
当敏感元件K和L暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降。但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件K和L的减少量均为0.032。这是测量目标气体中含有的二氧化氮气体的影响，并且敏感元件K和L都受到二氧化氮气体影响。如上所述，采用聚苯乙烯膜不能获得选择性渗透效果。
下面将描述使用聚苯乙烯的另一比较。首先，解释覆盖有聚苯乙烯膜的另一种敏感元件的制造。首先，以与上述相同的方式制备其中敏感剂形成于孔中的多孔材料121。然后，将干燥的多孔材料121浸渍于溶解有1％的分子量为250,000的聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液中，并且保持该状态30秒。随后，从乙酸乙酯溶液中取出多孔材料121，并且将敏感元件102用空气干燥。结果，得到其中多孔材料121表面被聚苯乙烯膜覆盖的敏感元件。形成的聚苯乙烯膜的膜厚度为0.45μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的并且覆盖有聚苯乙烯膜的敏感元件测量臭氧气体的实例。首先，以与上述相同的方式制造敏感元件M，并且制备不含聚苯乙烯膜的敏感元件N。敏感元件M类似于所述的敏感元件。然后，在将敏感元件M和N暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件M和N暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件M和N暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件M和N厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件M和N再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件M和N如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件M和N厚度方向上的吸光度。
图14显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图14显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件M的结果，而实心圆表示不含聚苯乙烯膜的敏感元件N的结果。
当敏感元件M和N暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件L类似，覆盖有聚苯乙烯膜的敏感元件K通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度减小量大于第二次测量的吸光度减小量，表明使用这两种敏感元件进行累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件M和N，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件M和N厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件M和N暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件M和N暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件M和N厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件M和N再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件M和N如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件M和N厚度方向上的吸光度。图15显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图15显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件M的结果，而实心圆表示不含聚苯乙烯膜的敏感元件N的结果。
当敏感元件M和N暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降。但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件M和N的减少量均为0.032。这是测量目标气体中含有的二氧化氮气体的影响，并且敏感元件M和N都受到二氧化氮气体影响。根据上述结果，如上述比较例一样，采用聚苯乙烯膜不能获得选择性渗透效果。
为了比较，下面将描述一种敏感元件，其中用由聚乙烯醇制成的塑料膜(聚乙烯醇膜)覆盖多孔材料121(图1)。首先，解释覆盖有聚乙烯醇膜的敏感元件的制造。首先，以与上述相同的方式制备多孔材料121，其中敏感剂123形成于孔122中。
然后，将干燥的多孔材料121浸渍于溶解有1％的聚乙烯醇的热水中，并且保持该状态20秒。随后，从热水中取出多孔材料121，并且将敏感元件102用空气干燥。结果，得到其中多孔材料121表面被聚乙烯醇膜覆盖的敏感元件。形成的聚乙烯醇膜的膜厚度为0.2μm(当用陡度计测量时)。
下面将解释使用由上述方法制造的并且覆盖有聚乙烯醇膜的敏感元件测量臭氧气体的实例。首先，以与上述相同的方式制造敏感元件O，并且制备不含聚乙烯醇膜的敏感元件P。敏感元件O类似于所述的敏感元件。然后，在将敏感元件O和P暴露于检测目标空气之前，测量它们厚度方向上的吸光度。
随后，将敏感元件O和P暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件O和P暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件O和P厚度方向上的吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件O和P再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件O和P如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件O和P厚度方向上的吸光度。
图16显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图16显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件O的结果，而实心圆表示不含聚乙烯醇膜的敏感元件P的结果。
当敏感元件O和P暴露于臭氧时，它们的吸光度在250ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.016。即，与未被覆的敏感元件P类似，覆盖有聚乙烯醇膜的敏感元件O通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的吸光度减小量大于第二次测量的吸光度减小量，表明使用这两种敏感元件进行累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件O和P，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件O和P厚度方向上的吸光度。随后，将敏感元件O和P暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在25ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件O和P暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件O和P厚度方向上的吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件O和P再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件O和P如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件O和P厚度方向上的吸光度。图17显示了上述三次吸光度测量的结果(吸光度分析)。图17显示的是600nm处吸光度的变化，600nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件O的结果，而实心圆表示不含聚乙烯醇膜的敏感元件P的结果。
当敏感元件O和P暴露于臭氧时，它们的吸光度均下降。但是在250ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件O和P的减少量均为0.032。这认为是共存的二氧化氮气体的影响。如上所述，采用聚乙烯醇膜不能获得在臭氧(臭氧气体)和二氧化氮(二氧化氮气体)之间的选择性渗透效果。
测量发现，25μm厚的聚丙烯腈膜的氧渗透性为12ml/m2·24h/atm，二氧化碳渗透性为25ml/m2·24h/atm，并且水蒸气(H2O)渗透性为82ml/m2·24h/atm(Testing Methods and Evaluation Results of VariousCharacteristics of Plastic Materials(5)，Plastic Vol.51(6)，119(2002))。测量还发现，50μm厚的PMMA膜的氧渗透性为150ml/m2·24h/atm并且水蒸气(H2O)渗透性为41ml/m2·24h/atm(Testing Methods and Evaluation Results ofVarious Characteristics of Plastic Materials(5)，Plastic Vol.51(6)，119(2002))。
另一方面，测量发现25μm厚的聚苯丙烯膜的氧渗透性为8,100ml/m2·24h/atm，二氧化碳渗透性为37,000ml/m2·24h/atm，并且水蒸气渗透性为120ml/m2·24h/atm(Testing Methods and Evaluation Results of VariousCharacteristics of Plastic Materials(5)，Plastic Vol.51(6)，119(2002))。测量还发现，25μm厚的聚乙烯醇膜的水蒸气渗透性为4,400ml/m2·24h/atm，25μm厚的聚氯乙烯膜的氧渗透性为125ml/m2·24h/atm，二氧化碳渗透性为760ml/m2·24h/atm，水蒸气渗透性为45ml/m2·24h/atm(Testing Methods andEvaluation Results of Various Characteristics of Plastic Materials(5)，PlasticVol.51(6)，119(2002))。
这些塑料膜中，聚丙烯腈膜、聚氯乙烯膜和PMMA膜可用在图1所示的气体选择性可渗透膜124，并且如上所述能够抑制二氧化氮气体渗透到孔122中。相反，如上所述的观察发现，聚苯乙烯膜和聚乙烯醇膜没有抑制二氧化氮(二氧化氮气体)渗透的趋势。聚苯乙烯具有环状结构，没有强极性，因而可以允许二氧化氮的轻易渗透。此外，聚乙烯醇膜具有水溶性，据认为这不能使其可以获得臭氧和二氧化氮气体之间的选择渗透性。
下面将解释根据本发明一个实施方案的另一种敏感元件。图18是根据本发明一个实施方案，使用敏感元件202的臭氧气体分析器布置的一个实例的视图。图18中所示的分析器具有发光单元201、敏感元件202、光接收单元203、转换/放大器204、A/D转换器205和输出检测器206。发光单元201是，例如具有约611nm的发光波长作为中心波长的橙色光LED。光接收单元203是，例如，光电二极管，并且具有在例如190～1,000nm的波长的光接收灵敏度。光接收单元203是这样定位的，使其接收从发光单元201发出的并且为敏感元件202所反射的光源光，并且发光单元201和光接收单元203相对于敏感元件202布置在相同侧。
在具有这种布置的分析器中，从发光单元201发出的光进入敏感元件202，并且敏感元件202反射的光被光接收单元203接收。由于敏感元件202中的光反射状态与环境中的臭氧气体浓度成比例地变化，因此用光接收单元203以反射光的变化形式检测这种变化。
通过光接收单元203对接收的反射光进行光电转化，并且以信号电流形式输出。输出信号被转换/放大器204放大并且从电流转化成电压。转化成电压的信号通过A/D转换器205被转化成数字信号。最后，转化的数字信号从输出检测器206作为检测结果输出。
下面将更加详细地解释敏感元件202。敏感元件202由例如片状多孔材料制成，所述片状多孔材料由纤维如纤维素制成。类似于敏感元件102，敏感元件202也可以由多孔玻璃形成，具有作为一个表面的反射表面。备选地，敏感元件202可以由其透光率受到抑制的多孔玻璃制成。敏感元件202只需要是这样一种元件，采用该元件通过反射可以检测多个孔中承载的敏感剂的颜色变化。敏感元件202含有多孔材料作为其载体，该多孔材料具有多个孔，孔中形成有与上述类似的敏感剂，敏感元件202还具有被气体选择性可渗透膜221覆盖的表面。注意，敏感剂含有靛蓝胭脂红二钠盐作为染料，还含有乙酸。
当臭氧(臭氧气体)渗透进入具有上述布置的敏感元件202的孔中时，敏感剂中含有的靛蓝胭脂红二钠盐的靛蓝环的碳-碳双键因渗透臭氧而断裂，并且这改变了可见光区的吸收光谱。因此，敏感元件202的颜色变化。如上所述，由于敏感剂中含有的染料在臭氧存在下分解，并且敏感元件202反射的光的状态也变化，因此通过这种变化可以测量臭氧气体。
另外，图18中所示的敏感元件202覆盖有气体选择性可渗透膜221，因此抑制了二氧化氮向敏感元件202的孔中的渗透。气体选择性可渗透膜221与图1B中所示的气体选择性可渗透膜124类似。结果，如图1所示的敏感元件102那样，即使在二氧化氮气体存在时，图18中所示的敏感元件202也能够不受二氧化氮气体干扰地测量臭氧。
下面描述制造敏感元件202的方法。将作为染料的靛蓝胭脂红二钠盐溶解在水中，并且加入乙酸，制备含有0.1％靛蓝胭脂红二钠盐和1N乙酸的水溶液(敏感剂溶液)。然后，将敏感剂溶液置于预定的容器中，并且将多孔材料，即由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的纤维素滤纸(No.2)浸渍在容器中含有的敏感剂溶液中。将浸渍状态保持例如1分钟。以这种方式，多孔材料的孔被敏感剂溶液浸透。
在保持浸渍状态1分钟后，从敏感剂溶液中取出多孔材料(滤纸)并且空气干燥。在用空气干燥一定程度后，将多孔材料置于氮气流中，并保持该状态干燥24小时或更长时间。结果，敏感剂沉积在多孔材料的孔中。由此得到的敏感元件在臭氧存在下改变其光反射状态，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。
随后，将干燥的敏感元件202浸渍于溶解有10％的分子量为960,000的PMMA的乙酸乙酯溶液中。在保持该状态30秒后，从乙酸乙酯溶液中取出敏感元件202，并且空气干燥。结果，得到其中多孔材料表面被气体选择性可渗透膜221覆盖的敏感元件202。
下面将解释使用由上述方法制造的敏感元件Q(敏感元件202)测量臭氧气体的实例。首先，除了敏感元件Q外，还制备不含气体选择性可渗透膜的敏感元件R。然后，在将敏感元件Q和R暴露于检测目标空气之前，测量它们反射度。在以下描述中，将反射度的负对数定义为敏感元件的反射吸光度。
随后，将敏感元件Q和R暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在50ppb的臭氧和ppb级或更少的二氧化氮气体。在将敏感元件Q和R暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件Q和R反射吸光度。然后，将已暴露10小时的敏感元件Q和R再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件Q和R如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件Q和R反射吸光度。
图19显示了上述三次反射吸光度测量的结果。图19显示的是610nm处反射吸光度的变化，610nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。对于敏感元件Q和R，吸收峰波长为约610nm，因为该敏感剂的载体是纸，并且颜色变化是通过反射测量的。参考图19，实心方块表示敏感元件Q的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件R的结果。
当敏感元件Q和R暴露于臭氧时，它们的反射吸光度在500ppb×小时的臭氧积累值下均下降0.022。即，与未被覆的敏感元件R类似，覆盖有气体选择性可渗透膜的敏感元件Q通过与臭氧反应也降低其吸光度，并且可以检测大气级的臭氧(约10～120ppb)。而且，第三次测量的反射吸光度小于第二次测量的反射吸光度，表明累计使用(测量)是可以的。
然后，制备新的敏感元件Q和R，并且在将它们暴露于检测目标空气之前，测量敏感元件Q和R的反射吸光度。随后，将敏感元件Q和R暴露于检测目标空气中10小时，所述检测目标空气中存在50ppb的臭氧和100ppb的二氧化氮气体。在将敏感元件Q和R暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件Q和R反射吸光度。
然后，将已暴露10小时的敏感元件Q和R再暴露于检测目标空气10小时。在敏感元件Q和R如此再暴露于检测目标空气10小时后，再次测量敏感元件Q和R反射吸光度。图20显示了上述三次反射吸光度测量的结果(吸光度分析)。图20显示的是610nm处反射吸光度的变化，610nm是靛蓝胭脂红二钠盐在可见光区的吸收峰波长。实心方块表示敏感元件Q的结果，而实心圆表示不含气体选择性可渗透膜的敏感元件R的结果。
尽管当敏感元件Q和R暴露于臭氧时，它们的反射吸光度均下降，但是在500ppb×小时的臭氧积累值下，敏感元件Q和R的减少量分别为0.022和0.026。即，敏感元件R的吸光度减少量大于图19中所示的敏感元件R的吸光度减少量。这是在检测目标中共存的二氧化氮气体的影响。在这种情况下，二氧化氮相对于臭氧的相对灵敏度为0.1。相反，敏感元件Q与图19所示的情况没有差别。
即，敏感元件Q几乎不受二氧化氮气体影响。在如上所述的敏感元件Q中，作为多孔材料覆盖纤维素滤纸的气体选择性可渗透膜几乎防止了测量目标环境中存在的二氧化氮的渗透，因此可以在更高灵敏度下检测臭氧，同时抑制二氧化氮的干扰。
尽管在上述解释中采用纤维素滤纸作为实例，但是材料不限于这种材料。例如，还可以使用由其它纤维如尼龙或聚酯制成的片状材料(例如无纺织物)作为多孔材料。此外，当如上所述检测反射状态的变化时，优选作为敏感剂载体的多孔材料是白色的，但是其颜色不限于白色。只要能够检测用含靛蓝环的染料如靛蓝胭脂红染色的状态的颜色变化，也可以使用其它颜色状态。
至于臭氧气体敏感元件，下面将描述这样一种臭氧敏感片，其是由纤维如纤维素制成的片状多孔材料。
图21A至21H是解释制造根据本发明一个实施方案的臭氧敏感片的视图。参考图21A至21H，参考数字2101表示容器，并且在容器2101中制备用于感应臭氧的敏感液(敏感剂溶液)2102a、2102b、2102c和2102d(稍后描述)。通过将纤维素滤纸2103(稍后描述)在容器2101中的敏感液2102a、2102b、2102c和2102d的每个中浸渍预定时间，将纤维素滤纸2103分别形成含有敏感液2102a、2102b、2102c和2102d的每个片状臭氧敏感片2103a、2103b、2103c和2103d。
首先，如图21A所示，将0.1g靛蓝胭脂红、3.0g作为酸的乙酸和15g作为润湿剂的甘油置于容器2101中，并且向这些材料加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成敏感液2102a。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸(No.2)2103在敏感液2102a中浸渍1秒，将其取出，空气干燥以蒸发纤维素滤纸2103中含有的水。以这种方式，形成图21B中所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2103a。纤维素滤纸是具有多个平均孔径约为0.1～1μm的小孔的多孔材料。
此外，如图21C所示，将0.1g靛蓝胭脂红、7.5g作为酸的酒石酸和15g作为润湿剂的甘油置于容器2101中，并且向这些材料加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成敏感液2102b。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸2103在敏感液2102b中浸渍1秒，将其取出，并且空气干燥以蒸发纤维素滤纸2103中含有的水。以这种方式，形成图21D中所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2103b。
如图21E所示，将0.1g靛蓝胭脂红、作为缓冲溶液的0.556g乙酸和0.1g三水合乙酸钠，以及15g作为润湿剂的甘油置于容器2101中，并且向这些材料加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成敏感液2102c。
在根据该实施方案的臭氧敏感片中，适宜使用具有缓冲作用的缓冲溶液作为缓冲溶液，其作用是在1～4，优选2～4，更优选3～4的范围内保持pH值恒定。上述敏感液2102c中含有的缓冲溶液，即“0.556g乙酸和0.1g三水合乙酸钠”具有将pH值保持在3.6的缓冲作用，而稍后描述的敏感液2102d含有的缓冲溶液具有将pH值保持在2.1的缓冲作用。此外，当使用0.492g乙酸和0.24g三水合乙酸钠作为缓冲溶液时，该缓冲溶液具有将pH值保持在4的缓冲作用，而当使用12.5ml的0.2-mol/l氯化钾和33.5ml的0.2-mol/l盐酸作为缓冲溶液时，该缓冲溶液具有将pH值保持在1的缓冲作用。注意，也可以使用酒石酸和酒石酸钠作为具有pH1～pH4的缓冲作用的缓冲溶液。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸2103在敏感液2102c中浸渍1秒，敏感液2102c含有具有将pH值保持在3.6恒定值的缓冲作用的缓冲溶液，从敏感液2102c中取出，并且用空气干燥以蒸发纤维素滤纸2103中含有的水。以这种方式，形成图21F中所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2103c。
如图21G所示，将0.1g靛蓝胭脂红、作为缓冲溶液的0.119g磷酸和0.27g磷酸二氢钠，以及10g作为润湿剂的甘油置于容器2101中，并且向这些材料加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成敏感液2102d。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸2103在敏感液2102d中浸渍1秒，敏感液2102d含有具有上述将pH值保持在2.1恒定值的缓冲作用的缓冲溶液，从敏感液2102d中取出，并且用空气干燥以蒸发纤维素滤纸2103中含有的水。以这种方式，形成图21H中所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2103d。
作为比较例，将水加入0.1g靛蓝胭脂红至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成比较敏感液No.1。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸2103在形成的比较敏感液No.1中浸渍1秒，将其取出，并且用空气干燥以蒸发纤维素滤纸2103中含有的水。以这种方式，形成靛蓝-蓝比较臭氧敏感片No.1。
将由此形成的臭氧敏感片2103a～2103d和比较臭氧敏感片No.1在下面表1所示的条件下暴露于臭氧气体，并且肉眼观察颜色变化性质。表1中“○”表示颜色变化容易观察的情形，“×”表示不能容易地证实颜色变化的情形。


表1结果显示，臭氧敏感片2103a～2103d即使在臭氧浓度低到0.035ppm时也能够容易地感应臭氧。另外，当将臭氧敏感片2103a～2103d暴露于0.035ppm的低浓度臭氧12小时和24小时时，可以清楚地观察到颜色差异。因此，当个人携带臭氧敏感片2103a～2103d一天时，他(她)可以从臭氧敏感片的颜色估计大致的臭氧暴露量。
将要被感应的气体中的臭氧被臭氧敏感片2103a～2103d中俘获到由甘油保持的甘油(润湿剂)中或由甘油保持的水中，随后引起含靛蓝环的染料的C＝C双键的分解反应。染料分子的结构和电子状态发生变化，从而改变在可见光区中600nm附近的吸收，因此臭氧敏感片2103a～2103d的靛蓝的蓝色变浅(脱色)。
另一方面，靛蓝染料分解形成的分解产物在可见光区400nm附近具有吸收，因此臭氧敏感片2103a～2103d的颜色开始变为黄色(生色)。
如上所述，参考图21A～21H解释的臭氧敏感片同时引起脱色和生色，这使得视觉上的颜色变化更清楚。
如果不含甘油，臭氧的俘获量急剧下降，使得视觉观察颜色变化变得不可能。但是，在这种情况下，可以使用例如反射吸光度方法的方法测量脱色，因此敏感片适用于高浓度(ppm级)的臭氧气体的长期检测。
注意，上述描述中将要被感应的气体不是强制通过的，但是显然也可以用泵等强迫气体通过以在更短的时间内测量臭氧的积累量。另外，通过使用粘合剂涂布纤维素滤纸的背面，还可以将臭氧敏感片用作臭氧检测密封件。如上所述，通过使用廉价的纤维素滤纸，参考图21A～21H解释的臭氧敏感片可以实现臭氧气体检测元件。通过在该臭氧敏感片上形成上述选择性可渗透膜，还可以防止二氧化氮的侵入。选择性可渗透膜的形成可以防止从臭氧敏感片中除去敏感剂。例如，如果将臭氧敏感片与水溶液接触，臭氧敏感片载有的敏感剂洗出。但是，当形成选择性可渗透膜时，可以防止臭氧敏感片与液体如溶液接触，从而防止敏感剂的洗出。
下面将描述根据本发明一个实施方案的另一种臭氧敏感片。图22A～22D是解释制造根据本发明实施方案的臭氧敏感片的视图。参考图22，参考数字2201表示容器，并且在容器2201中制备用于感应臭氧的敏感液(敏感剂溶液)2202a(稍后描述)。通过将纤维素滤纸2203(稍后描述)在容器2201中的敏感液2202a中浸渍预定时间，将纤维素滤纸2203形成含有敏感液2202a的片状臭氧敏感片2203。
首先，如图22A所示，将0.06g靛蓝胭脂红和10g作为润湿剂的甘油置于容器2201中，并且向这些材料加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成敏感液2202a。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸(No.2)2203在形成的敏感液2202a中浸渍10秒，将其取出，空气干燥以蒸发纤维素滤纸2203中含有的水。以这种方式，形成图22B中所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2203a。纤维素滤纸是具有多个平均孔径约为0.1～1μm的小孔的多孔材料。
作为比较例，如图22C所示，将0.06g靛蓝胭脂红置于容器2201中，并且向该靛蓝胭脂红加入水至50ml，从而溶解和调节靛蓝胭脂红以形成比较敏感液2202b。
将ADVANTEC制造的纤维素滤纸2203在形成的比较敏感液2202b中浸渍10秒，将其取出，并且用空气干燥以蒸发纤维素滤纸2203中含有的水。以这种方式，形成图22D所示的靛蓝-蓝臭氧敏感片2202b。
将由此形成的臭氧敏感片2103a和2103b在下面表2所示的条件下暴露于臭氧气体，并且肉眼观察颜色变化性质。表2中“○”表示颜色变化容易观察的情形，“×”表示不能容易地证实颜色变化的情形。


表2结果显示，臭氧敏感片2203a即使在臭氧浓度低到0.035ppm时也能够容易地感应臭氧。另外，当将臭氧敏感片2103a暴露于0.035ppm的低浓度臭氧12小时和24小时时，可以清楚地观察到颜色差异。因此，当个人携带臭氧敏感片2103a一天时，他(她)可以从臭氧敏感片的颜色估计大致的臭氧暴露量。
将要被感应的气体中的臭氧被俘获到臭氧敏感片2103a中由甘油(润湿剂)保持的甘油或水，随后引起含靛蓝环的染料的C＝C双键的分解反应。臭氧敏感片2203a中染料分子的结构和电子状态因这种分解反应而变化，并且减小在可见光区中600nm波长附近区域(靛蓝的蓝色区域)中的光吸收度，因此臭氧敏感片2103a的靛蓝蓝色变浅(脱色)。
另一方面，靛蓝染料分解形成的分解产物在可见光区400nm附近区域(黄色区域)具有光吸收区，因此臭氧敏感片2103a开始变色为黄色(生色)。
如上所述，上述臭氧敏感片同时引起脱色和生色，这使得视觉上的颜色变化更清楚。
如果不含甘油，即，在臭氧敏感片2103b的情况下，臭氧的俘获量急剧下降，使得视觉观察颜色变化变得不可能。但是，在这种情况下，可以使用例如反射吸光度方法的方法测量脱色，因此敏感片适用于高浓度(ppm级)的臭氧气体的长期检测。
注意，该实施方案中将要被感应的气体不是强制通过的，但是显然也可以用泵等强迫气体通过以在更短的时间内测量臭氧的积累量。
另外，通过使用粘合剂涂布纤维素滤纸2203的背面，还可以将臭氧敏感片用作臭氧检测密封件。
如上所述，参考图22A～22D解释的臭氧敏感片可以通过使用廉价的纤维素滤纸实现臭氧气体检测元件。
下面将描述根据本发明一个实施方案的另一种臭氧敏感片。图23A～23D是解释制造根据本发明实施方案的臭氧气体敏感片的一个实例的视图。首先，如图23A所示，准备含有敏感液(敏感剂溶液)2301的容器2302。敏感液2301是这样的水溶液，所述水溶液中溶解有由靛蓝胭脂红(C16H8N2Na2O8S2)制成的染料、由乙酸(C2H4O2)制成的酸和由甘油(C3H8O3)制成的润湿剂，并且润湿剂的重量％为10％～50％。敏感液2301是通过将例如0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和10g甘油溶解在水中使总量为50ml而制备的。靛蓝胭脂红是称作Blue No.2的酸性染料，因此敏感液2301是蓝色至蓝紫色的水溶液。敏感液2301的颜色可以目测检查。此外，通过加入酸使敏感液2301为酸性。
然后，如图23B所示，制备具有预定大小的片状载体2303。片状载体2303是由纤维如纤维素制成的薄片，例如ADVANTEC(Toyo Roshi)制造的纤维素滤纸(No.2)。因此，片状载体2303是具有多个平均孔径约为0.1～1μm的小孔的多孔材料。片状载体2303的颜色可以是例如白色。随后，将制备的片状载体2303在敏感液2301中浸渍例如30秒，以用敏感液浸透片状载体2303，从而如图23C所示，形成用敏感液2301浸透的浸渍片2304。在这种状态下，浸渍片2304被作为染料的靛蓝胭脂红染色。之后，从敏感液2301中取出浸渍片2304，并且在干燥氮气中干燥，以蒸发浸渍片2304中含有的水，从而形成图23D中所示的臭氧敏感片2205。因此，臭氧敏感片2305具有这样的结构，其中含有作为染料的靛蓝胭脂红的敏感剂形成在作为多孔材料的片状载体2303的孔中，所述的染料通过与臭氧反应改变其在可见光区的吸收。得到的臭氧敏感片2305呈现靛蓝蓝色(蓝色)(被染上靛蓝蓝色)，并且该颜色可以目测检查。
当将如此制造的臭氧敏感片2305暴露于其中存在臭氧的环境时，靛蓝蓝色的浓度随着暴露时间逐渐下降，并且颜色最终变成浅黄色。例如，当将臭氧敏感片2305暴露于臭氧浓度为0.035ppm的环境时，经过16小时时颜色变成浅黄色。即，通过臭氧敏感片2305的颜色变化可以感应臭氧，并且可以累计检测。该颜色变化发生的原因在于，与作为含靛蓝环的染料的靛蓝胭脂红因臭氧作用而分解相对应的脱色作用，以及靛蓝胭脂红分解形成的分解产物的生色(浅黄色)作用。
染料不限于靛蓝胭脂红，还可以使用含靛蓝环的染料(染剂)，如靛蓝、靛蓝胭脂红二钠盐、靛蓝胭脂红三钾盐或靛蓝红。当使用这些染剂中的任何一种时，可以通过颜色相对于染色后立即显示的颜色的变化来感应臭氧。此外，所用的酸不限于乙酸，可以使用磷酸、柠檬酸、酒石酸等。这种酸用于将敏感液的pH保持在2～4范围内，并且还可以使用含有酸及其盐的pH缓冲剂。例如，还可以使用含有乙酸和水合乙酸钠的pH缓冲剂，备选地，还可以使用含有磷酸和磷酸钠的pH缓冲剂。也可以使用含有柠檬酸和柠檬酸钠的pH缓冲剂。同样，也可以使用含有酒石酸和酒石酸钠的pH缓冲剂。
下面将解释润湿剂。润湿剂不限于上述的甘油，还可以使用1，2-亚乙基二醇、丙二醇、亚丙基二醇等。还可以使用其中溶解有上述染料的另一种润湿剂。认为在用图23A～23D中所示的制造方法形成的臭氧敏感片2305中，染料与臭氧之间的反应因为臭氧敏感片2305中含有的润湿剂而被加速。臭氧敏感片2305所暴露的空气中含有的臭氧俘获在臭氧敏感片2305载有的甘油中。换言之，空气中含有的臭氧溶解在臭氧敏感片2305载有的甘油中。注意，臭氧同样被俘获在由甘油中保持的水中。
如此俘获的臭氧引起溶解在该甘油中的靛蓝胭脂红(含靛蓝环的染料)的C＝C双键分解的反应。因此，染料分子的结构和电子状态发生变化，这改变了在600nm附近的吸收并且使靛蓝胭脂红的颜色(靛蓝)变浅。此外，由于臭氧造成的分解所形成的分解产物在400nm波长附近有吸收，因此含有分解的染料的臭氧敏感片2305的靛蓝蓝色消失并且呈现浅黄色。在上述臭氧敏感片2305中，染料因臭氧而脱色，并且染料的分解产生新的颜色，因此可以容易地用视觉检查颜色变化。注意，靛蓝胭脂红(染料)还溶解在甘油保持的水中，溶解在甘油保持的水中的臭氧也引起上述的与该染料的反应。
另外，由于用图23A～23D中所示的制造方法得到的臭氧敏感片2305是将其用含有其重量％为10～50％的润湿剂的敏感液2301中浸渍而形成的，因此更加有效地获得由臭氧的存在造成的颜色变化(臭氧感应能力)。下面将解释润湿剂量与由臭氧的存在造成的颜色变化之间的关系。在以下描述中，解释通过改变敏感液2301中润湿剂的量(含量)而形成的多个样品(臭氧敏感片)之间的比较。
首先，通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和10g(20％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液A，并且以与上述相同的方式使用敏感液A形成臭氧敏感片A。形成的臭氧敏感片A的颜色是靛蓝蓝色。
此外，通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和25g(50％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液B，并且以与上述相同的方式使用敏感液B形成臭氧敏感片B。形成的臭氧敏感片B的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和15g(30％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液C，并且以与上述相同的方式使用敏感液C形成臭氧敏感片C。形成的臭氧敏感片C的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.5g柠檬酸和10g(20％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液D，并且以与上述相同的方式使用敏感液D形成臭氧敏感片D。形成的臭氧敏感片D的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红、含0.556g乙酸和0.1g三水合乙酸钠的pH缓冲剂、以及15g(30％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液E，并且以与上述相同的方式使用敏感液E形成臭氧敏感片E。形成的臭氧敏感片E的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红溶解在水中使总量为50g，制备敏感液F，并且以与上述相同的方式使用敏感液F形成臭氧敏感片F。这是其中既未加入酸也未加入润湿剂的样品。形成的臭氧敏感片F的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红和3.0g乙酸溶解在水中使总量为50g，制备敏感液G，并且以与上述相同的方式使用敏感液G形成臭氧敏感片G。这是其中没有加入润湿剂的样品。形成的臭氧敏感片G的颜色是靛蓝蓝色。
通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和5g(10％)的甘油溶解在水中使总量为50g，制备敏感液H，并且以与上述相同的方式使用敏感液H形成臭氧敏感片H。这是其中敏感液中润湿剂的重量％(10％)小于20％的样品。形成的臭氧敏感片H的颜色是靛蓝蓝色。
将每个上述样品(臭氧敏感片A、B、C、D、E、F、G和H)在下面表3所示的条件下暴露于检测目标空气，并且视觉观察每个臭氧敏感片的颜色变化。在该颜色变化观察中，制备比色图表，在比色图表中靛蓝胭脂红吸收光的波长610nm附近的光吸收强度分5步变化，并且通过与该比色图表进行比较，评估每个臭氧敏感片的颜色变化。在该评估中，评估结果“1”表示其中没有观察到变色的情形。评估结果“2”、“3”和“4”表示靛蓝蓝色的浓度依次下降的情形。评估结果“5”表示改变的臭氧敏感片的颜色不与比色图表的任一颜色匹配，是浅黄色。此外，当与比色图表比较时，如果观察到的颜色处于四步比色图表的两步之间，例如如果观察到的颜色处于“2”和“3”之间，则评估结果为“2.5”。



表3所示结果显示，当臭氧敏感片A、B、C、D和E中的每一个暴露于臭氧24小时时，即使臭氧浓度低到0.03pm，评估结果也在“4”～“5”范围内，即，臭氧敏感片的靛蓝蓝色浓度几乎消失，并且颜色变成浅黄色。此外，当臭氧敏感片A、B、C、D和E中的每一个暴露于浓度为0.08ppm的臭氧4小时时，0.08ppm的臭氧浓度相当于劳动卫生可允许浓度的80％，评估结果在“2.5”～“3”范围内。因此，可以视觉确定感应0.08ppm臭氧浓度状态的臭氧敏感片的颜色变化。而且，臭氧敏感片暴露8小时的评估结果与暴露4小时的评估结果不同，因此可以视觉确定臭氧敏感片暴露8小时时与暴露4小时时的颜色之间的差别。因此，当个人携带臭氧敏感片8小时工作时间或者1天时，他或她可以从臭氧敏感片颜色的变化估计大致的臭氧暴露量。
与臭氧敏感片A、B、C、D和E的结果相反，如从表3所示结果清楚的是，即使将不使用甘油(润湿剂)的臭氧敏感片F和G暴露于含有臭氧的空气，在视觉可察的范围内也观察不到臭氧敏感片的变色。从该结果显然的是，当不使用润湿剂时，不能很好地感应臭氧。特别是用不使用润湿剂的臭氧敏感片不能通过视觉检测臭氧。这可能是因为溶解在润湿剂中的染料与臭氧之间的反应大于溶解在保持的水(湿气)中的染料与臭氧之间的反应。
此外，对于其中敏感液中甘油浓度低到10％的臭氧敏感片H，在表3所示的范围内没有观察到大的颜色变化。据认为这是因为当润湿剂量小时，保持的水量小，因而臭氧的吸收也减少。在这种状态下，不容易用视觉检查其变化。但是，如果使用例如通过反射吸光度光度计(分光光度计)的测量方法，即使采用臭氧敏感片H，也可以容易地检测颜色变化，并且该片适用于高浓度(ppm级)臭氧气体的长期检测。
相反，表3所示的结果显示，在臭氧敏感片C和E中观察到的颜色变化最显著，因此当使用甘油作为润湿剂时，认为甘油的最佳量为30％。如果感应液中润湿剂的浓度超过50％，则难以用感应液均匀地浸渍片状载体，即难以用染料均匀地进行染色。臭氧敏感片没有均匀地浸渍敏感液造成与臭氧反应产生斑点状的颜色变化，这使得精确的视觉识别变得困难。如果润湿剂浓度过高，则染料的存在比率相对降低，导致臭氧检测灵敏度下降。
总之，当在视觉可察的臭氧感应中使用臭氧敏感片2305时，感应液中润湿剂的比率只需为20％～50％。注意，这是当使用乙酸使其具有酸性时的情况，而如稍后解释的，如果用柠檬酸赋予其酸性，则润湿剂的比率只需为10％～50％。此外，当使用甘油作为润湿剂时，敏感液只的润湿剂比率最优选约30％。
当使用参考文件4提出的多孔玻璃代替片状载体作为载体(多孔材料)时，即使使用甘油，也观察不到两倍反应量或以上的差别。这可能是因为当使用多孔玻璃时，水存在于孔中的玻璃表面上，并且使用这种水的染料与臭氧之间发生的反应变得占主导，因此使用上述润湿剂如甘油不能获得大的效果。
注意，上述描述中将要被感应的气体不是强制通过臭氧敏感片的，但是也可以用泵等强迫被感应的气体通过。以这种方式，可以在更短的时间内测量臭氧的积累量。另外，通过使用粘合剂涂布臭氧敏感片的一个表面，还可以将臭氧敏感片用作臭氧感应密封件。
注意，在上述解释中采用滤纸作为由多孔材料制成的片状载体，但是材料不限于滤纸。还可以使用由纤维素纤维制成的片状材料，如普通纸作为片状载体。此外，还可以使用由纤维素外的纤维，如尼龙或聚酯制成的片状材料(例如无纺织物)作为片状载体。另外，优选片状载体为白色，但是其颜色不限于白色。只要能够检测用含靛蓝环的染料如靛蓝胭脂红染色的状态的颜色变化，也可以使用其它颜色状态。
下面将描述本发明的实施方案的其它臭氧敏感片。在以下描述中，将解释用润湿剂的量调节臭氧敏感片灵敏度的方法。注意，在以下描述中，臭氧敏感片是采用参考图23A～23D解释的制造方法形成的，并且将要解释以下关系的研究结果敏感液中润湿剂的量(含量)与臭氧感应状态之间的关系、敏感液中使用的酸与臭氧感应状态之间的关系和所用的润湿剂与臭氧感应状态之间的关系。
用作研究目标的润湿剂是甘油、1，2-亚乙基二醇和丙二醇。此外，使用的酸是乙酸、柠檬酸和酒石酸。在每种情况下均使用靛蓝胭脂红作为染料。臭氧敏感片形成的颜色是浅蓝色。注意，当用分光光度计(HITACHIU-4100分光光度计)测量光谱反射比时，刚形成的臭氧敏感片的颜色具有如图24所示的特征。还请注意，感应目标是其中存在80ppb的臭氧气体的空气，并且将形成的臭氧敏感片暴露于该感应目标空气4小时。
图25显示了使用作为酸的乙酸和通过改变作为润湿剂的甘油含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用甘油形成的臭氧敏感片的结果。图26显示了使用作为酸的柠檬酸和通过改变作为润湿剂的甘油含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用甘油形成的臭氧敏感片的结果。图27显示了使用作为酸的酒石酸和通过改变作为润湿剂的甘油含量得到的敏感液而形成的五个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用甘油形成的臭氧敏感片的结果。
图28显示了使用作为酸的乙酸和通过改变作为润湿剂的1，2-亚乙基二醇含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用1，2-亚乙基二醇形成的臭氧敏感片的结果。图29显示了使用作为酸的柠檬酸和通过改变作为润湿剂的1，2-亚乙基二醇含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用1，2-亚乙基二醇形成的臭氧敏感片的结果。
图30显示了使用作为酸的乙酸和通过改变作为润湿剂的丙二醇含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用丙二醇形成的臭氧敏感片的结果。图31显示了使用作为酸的柠檬酸和通过改变作为润湿剂的丙二醇含量得到的敏感液而形成的六个臭氧敏感片的结果，还显示了不使用丙二醇形成的臭氧敏感片的结果。注意，图25～31每个均显示的是用分光光度计(HITACHI U-4100分光光度计)进行光谱反射比测量的结果，并且表示臭氧敏感片暴露于感应目标空气前后在610nm波长处的吸光度之差。
首先，图25～31所示的结果证明，用于制造臭氧敏感片的敏感液中的润湿剂的量提高了所制造的臭氧敏感片的单位时间的变化。当使用甘油作为润湿剂时，在甘油含量等于或小于30％的情况下，单位时间的变化随着甘油含量的增加而增加。当使用1，2-亚乙基二醇作为润湿剂时，在1，2-亚乙基二醇含量等于或小于50％的情况下，单位时间的变化随着1，2-亚乙基二醇含量的增加而增加。
当使用丙二醇作为润湿剂时，使用乙酸时的变化不同于使用柠檬酸时的变化。当使用丙二醇作为润湿剂并且用乙酸赋予酸性时，在丙二醇含量等于或小于50％的情况下，单位时间的变化随着丙二醇含量的增加而增加。另一方面，当使用丙二醇作为润湿剂并且用柠檬酸赋予酸性时，在丙二醇含量等于或小于40％的情况下，单位时间的变化随着丙二醇含量的增加而增加。但是，使用柠檬酸时的变化较大。
如从上述清楚的是，通过改变润湿剂的含量可以改变将臭氧敏感片暴露于含有相同臭氧量的空气期间的单位时间颜色变化量。单位时间的颜色变化越大，灵敏度越高；单位时间的颜色变化越小，灵敏度越低。因此，可以根据应用情况，通过调节润湿剂的含量来调节臭氧敏感片的灵敏度。另外，图26显示结果揭示，当使用柠檬酸赋予酸性时，即使甘油的含量(重量％)为10％，也获得用视觉能很好地察觉的变化。因此，当使用柠檬酸时，只要敏感液中润湿剂的比率为10％～50％，就可以使用臭氧敏感片来感应可视觉检查的臭氧。
下面解释根据本发明一个实施方案的另一种臭氧气体感应元件。图32是显示根据本发明实施方案的另一种臭氧气体感应元件布置的一个实例的视图。图32示意性地显示了其剖面。图32所示的臭氧气体感应元件包含与参考图23A～23D解释的臭氧敏感片2305类似的臭氧敏感片3201，还包含形成在臭氧敏感片3201表面上的气体量限制层3202。
气体量限制层3202是具有多个通孔的透光性多孔材料，如由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的PTFE膜。由于在图32所示的臭氧气体感应元件中形成了气体量限制层3202，到达臭氧敏感片3201的检测目标空气的量受到限制。结果，这种臭氧气体感应元件不易受到测量环境中吹风的影响。
例如，即使对于相同的臭氧存在量，使用单个臭氧敏感片3201在其中吹风速很高的风的测量环境中得到的检测结果与在其中吹没有这样的风的测量环境中得到的结果不同。在其中吹风速很高的风的测量环境(其中存在臭氧)中，臭氧敏感片3201在较短的时间内改变其颜色。相反，当形成气体量限制层3202时，无论风速如何，只要存在的臭氧量是恒定的，则臭氧敏感片3201的颜色变化保持相同。
下面解释存在/不存在气体量限制层3202的比较结果。
首先解释臭氧敏感片的制造。首先，将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和15g甘油(润湿剂)溶解在水使总体积为50ml，制备敏感液。然后，制备具有预定大小的片状载体(纤维素滤纸)，并且在敏感液中浸渍例如30秒，从而片状载体被敏感液渗透。之后，从敏感液中取出片状载体，在干燥氮气中干燥以蒸发含有的水，从而形成臭氧敏感片3201。
在如此形成的臭氧敏感片3201的表面上形成气体量限制层3202，该气体量限制层3202是由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的PTFE膜滤器(平均孔径＝0.2μm，厚度＝50μm)，由此获得样品A。
此外，在臭氧敏感片3201的表面上形成气体量限制层3202，该气体量限制层3202是由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的PTFE膜滤器(平均孔径＝0.8μm，厚度＝75μm)，由此获得样品B。
在臭氧敏感片3201的表面上形成气体量限制层3202，该气体量限制层3202是由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的PTFE膜滤器(平均孔径＝3.0μm，厚度＝75μm)，由此获得样品C。
另外，单独使用臭氧敏感片3201，得到样品D。
将上述的样品A～D每个均在表4所示的条件下暴露于检测目标空气，并且视觉观察每个样品的颜色变化。注意，表4中，“○”表示其中观察到的颜色变化程度相同的情况，而“×”表示其中观察到的颜色变化程度不相同的情况。


表4所示的结果显示，在样品A、B和C中，当测量环境中的风速为2m/秒和7m/秒时，观察到的颜色变化相同。相反，当测量环境中的风速为7m/秒时，样品D的颜色变化程度明显大，表明其是其中检测到更大量臭氧的观察状态。这些结果显示，通过气体量限制层3202可以抑制测量环境中风速的影响。注意，上述描述中，气体量限制层3202是由不透明的多孔膜制成的，并且从其使用透明塑料的背面检查颜色，但是本发明不限于这种结构。例如，气体量限制层3202只需可以容易地从臭氧敏感片3201上除去。当气体量限制层3202是可除去的时，可以通过除去气体量限制层3202而观察臭氧敏感片3201的颜色变化。
下面描述根据本发明一个实施方案的另一种臭氧气体敏感元件。图33是显示本发明一个实施方案的另一臭氧气体敏感元件布置的一个实例的透视图。图34显示的是沿图33中X-X’线的剖面的剖面图。图33和34中所示的臭氧气体敏感元件包含与参考图23A～23D解释的臭氧敏感片2305类似的臭氧敏感片3301，并且形成以覆盖臭氧敏感片3301的气体量限制覆盖物3302。将臭氧敏感片3301固定在基材3303上，并且将气体量限制覆盖物3302也固定在基材3303上。臭氧敏感片3301是通过以下方法形成的将2×2-cm纤维素滤纸浸渍在敏感液中，所述敏感液是通过将0.06g靛蓝胭脂红、3.0g乙酸和20g甘油溶解在水使总体积为50ml而制备的，从而纤维素滤纸被敏感液渗透，并且干燥纤维素滤纸。
气体量限制覆盖物3302是基本上矩形的平行六面体结构，其具有相互面对的侧表面3321和3322，形成在与侧表面3321和3322相邻的表面中的开口3323和3324，以及与基材3303平面平行的上表面3325。例如，气体量限制覆盖物3302在图34所示的横向上为2cm，而在垂直于横向的方向上为5cm。换言之，上表面3325是2×5-cm的矩形。此外，气体量限制覆盖物3302的开口3323和3324的开口高度为1mm。因此，臭氧敏感片3301和上表面3325之间的间隔约1mm。
气体量限制覆盖物3302由透光性材料如玻璃或透明塑料制成。因此，可以从上表面3325外视觉检查覆盖有气体量限制覆盖物3302的臭氧敏感片3301。注意，当气体量限制覆盖物3302和基材3303是可拆卸地附着时，气体量限制覆盖物3302不需要是透明的。
由于图33和34所示的臭氧气体敏感元件含有具有上述布置的气体量限制覆盖物3302，感应目标空气从开口3323和3324侵入气体量限制覆盖物3302，并且与臭氧敏感片3301接触。因此，感应目标空气从位于开口3323和3324侧的臭氧敏感片3301端部开始接触。因此，如果感应目标空气中含有臭氧，则臭氧敏感片3301从位于开口3323和3324的端部开始改变其颜色。
例如，当将图33和34中所示的臭氧气体敏感元件置于含有5ppm臭氧的大气中1小时，臭氧敏感片3301在距位于开口3323和3324的端部2mm的范围上改变其颜色(脱色)。此外，当将图33和34中所示的臭氧气体敏感元件置于含有10ppb臭氧的大气中2,160小时，臭氧敏感片3301在距位于开口3323和3324的端部8mm的范围上改变其颜色(脱色)。如上所述，由于形成气体量限制覆盖物3302，可以通过臭氧敏感片3301脱色区域的变化来检测臭氧的积累量。
图33和34所示的臭氧气体敏感元件还可以用具有多个通孔的多孔材料膜(气体可渗透膜)如由ADVANTEC(Toyo Roshi)制成的PTFE膜滤器封闭。例如，膜滤器的平均孔径为3.0μm并且厚度为75μm。通过用由多孔材料膜制成的气体可渗透膜如此覆盖开口，可以抑制感应目标环境中风的影响。
例如，当将图33和34中所示的在开口处具有气体可渗透膜的臭氧气体敏感元件置于其中含有5ppm的臭氧并且其中吹风速为1.5m/s的风的气氛中1小时时，臭氧敏感片3301在距位于开口3323和3324的端部2mm的范围上改变其颜色(脱色)。此外，当将图33和34中所示的在开口处具有气体可渗透膜的臭氧气体敏感元件置于其中含有10ppb的臭氧并且其中吹风速为1.5m/s的风的气氛中2,160小时时，臭氧敏感片3301在距位于开口3323和3324的端部8mm的范围上改变其颜色(脱色)。
这些结果与上述结果相同，并且显示，风的影响被气体可渗透膜所抑制。另外，由于开口3323和3324是用气体可渗透膜封闭的(覆盖的)，可以防止溶液(液体)如水侵入到气体量限制覆盖物3302，从而防止了液体与臭氧敏感片3301的接触。特别是当气体可渗透膜是由排水性氟树脂如聚四氟乙烯树脂制成时，可以更加有效地防止液体如水的侵入。当气体可渗透膜的平均孔径为0.1～2μm并且厚度为35～200μm时，臭氧可以渗透，并且可以防止液体的侵入。
尽管在上述描述中开口是在气体量限制覆盖物的侧表面中形成的，但是本发明不限于这种结构。例如，如图35和36所示，还可以使用在上表面中心部分具有开口3521的气体量限制覆盖物3502。气体量限制覆盖物3502的所有侧表面都是封闭的。当使用具有这种布置的气体量限制覆盖物3502时，感应目标空气从开口3521侵入气体量限制覆盖物3502，并且与臭氧敏感片3301接触。因此，感应目标空气从开口3521下面的中心部分开始与臭氧敏感片3301接触。因此，如果感应目标空气中含有臭氧，则臭氧敏感片3301从开口3521下面的中心部分开始向周围逐渐改变其颜色。注意，在此实施例中也可以用上述气体可渗透膜封闭开口3521。还请注意，在上述描述中，臭氧敏感片是通过用将其敏感液浸渍而形成的，但是本发明不限于这种方法。例如，可以采用以下的一种方法容易地形成类似于上述的臭氧敏感片如喷淋敏感液，用刷子涂覆臭氧敏感液，或者通过丝网印刷涂覆臭氧敏感液。
权利要求
1.一种臭氧气体敏感元件，其特征在于包含多孔材料和形成在所述多孔材料的孔中的敏感剂；和透光性气体选择性可渗透膜，所述的选择性可渗透膜覆盖所述多孔材料的表面，其中所述敏感剂含有通过与臭氧反应改变在可见光区吸收的染料，并且所述的气体选择性可渗透膜包含有机聚合物，所述的有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物作为单体。
2.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的多孔材料是透明的。
3.根据权利要求2的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的多孔材料由玻璃制成。
4.根据权利要求3的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述多孔材料的平均孔径允许所述敏感剂的渗透，并且小于20nm。
5.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的多孔材料是由纤维制成的片状材料。
6.根据权利要求5的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的臭氧气体敏感元件含有由所述多孔材料承载的润湿剂，并且包含通过以下方法形成的臭氧敏感片将所述多孔材料浸渍在其中溶解有所述染料和所述润湿剂的水溶液中，从而所述多孔材料被所述水溶液浸透，并且干燥所述多孔材料。
7.根据权利要求6的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的臭氧敏感片是用以下方法形成的将所述多孔材料浸渍在其中溶解有所述染料和其重量％为10％～50％的所述润湿剂的水溶液中，从而所述多孔材料被所述水溶液浸透，并且干燥所述多孔材料。
8.根据权利要求6的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的润湿剂包含甘油、1，2-亚乙基二醇、丙二醇和亚丙基二醇中的至少一种。
9.根据权利要求8的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的润湿剂包含甘油，并且所述水溶液中所述润湿剂的重量％为30％。
10.根据权利要求6的臭氧气体敏感元件，其特征在于使所述的溶液成为酸性。
11.根据权利要求10的臭氧气体敏感元件，其特征在于使用选自乙酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种酸使所述的溶液成为酸性。
12.根据权利要求10的臭氧气体敏感元件，其特征在于使用由酸及其盐组成的pH缓冲剂使所述的溶液成为酸性。
13.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的单体包含丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯和1，1-二氯乙烯中的至少一种。
14.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的有机聚合物包含共聚物。
15.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的有机聚合物包含聚甲基丙烯酸甲酯。
16.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述有机聚合物的分子量不小于100,000。
17.根据权利要求1的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述染料含有靛蓝环。
18.一种臭氧气体敏感元件，其特征在于包含臭氧敏感片，所述臭氧敏感片是通过用由纤维制成的片状载体承载含有靛蓝环的染料和润湿剂而形成的。
19.根据权利要求18的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的载体包含由纤维素制成的片状载体。
20.根据权利要求18的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的臭氧敏感片是通过以下方法形成的将所述载体浸渍在其中溶解有所述染料和所述润湿剂的水溶液中，从而所述载体被所述水溶液浸透，并且干燥所述载体。
21.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的臭氧敏感片是通过以下方法形成的将所述载体浸渍在其中溶解有所述染料和其重量％为10％～50％的所述润湿剂的水溶液中，从而所述载体被所述水溶液浸透，并且干燥所述载体。
22.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的润湿剂包含甘油、1，2-亚乙基二醇、丙二醇和亚丙基二醇中的至少一种。
23.根据权利要求22的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的润湿剂包含甘油，并且所述水溶液中所述润湿剂的重量％为30％。
24.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的染料包含靛蓝胭脂红。
25.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于使所述的溶液成为酸性。
26.根据权利要求25的臭氧气体敏感元件，其特征在于使用选自乙酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种酸使所述的溶液成为酸性。
27.根据权利要求25的臭氧气体敏感元件，其特征在于使用由酸及其盐组成的pH缓冲剂使所述的溶液成为酸性。
28.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于，所述的臭氧敏感片包含多个臭氧敏感片，并且所述的臭氧敏感片是通过以下方法形成的将所述载体浸渍在其中溶解有不同重量％的所述润湿剂的水溶液中，从而所述载体被所述水溶液浸透，并且干燥所述载体。
29.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于还包含气体量限制层，所述的气体量限制层形成在所述臭氧敏感片的表面上，并且包括多个通孔。
30.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于还包含气体量限制覆盖物，所述的气体量限制覆盖物是为覆盖所述臭氧敏感片而形成的，并且包括在其一部分中的开口。
31.根据权利要求30的臭氧气体敏感元件，其特征在于还包含覆盖所述开口的气体可渗透膜。
32.根据权利要求20的臭氧气体敏感元件，其特征在于还包含透光性气体选择性可渗透膜，所述的透光性气体选择性可渗透膜覆盖所述臭氧敏感片的表面，其中所述气体选择性可渗透膜包含有机聚合物，所述的有机聚合物使用由含乙烯基的链状分子构成的化合物作为单体。
33.根据权利要求32的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的单体包含丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯和1，1-二氯乙烯中的至少一种。
34.根据权利要求32的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的有机聚合物包含共聚物。
35.根据权利要求32的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述的有机聚合物包含聚甲基丙烯酸甲酯。
36.根据权利要求35的臭氧气体敏感元件，其特征在于所述有机聚合物的分子量不小于100,000。
全文摘要
本发明提供一种臭氧气体敏感元件(102)，其包含多孔材料(121)，所述多孔材料(121)是具有多个平均孔径为4μm的孔(122)的多孔玻璃；提供在所述孔(122)中的敏感剂(123)；以及由塑料膜形成的并且提供以覆盖所述多孔材料(121)表面的选择性可渗透膜(124)。所述选择性可渗透膜(124)是由例如有机聚合物形成的并且膜厚度为约0.05μm至1μm，所述的有机聚合物是使用由含乙烯基的链状分子化合物作为单体而制备的，如聚丙烯腈或PMMA。
文档编号G01N21/78GK1914507SQ20058000316
公开日2007年2月14日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月11日
发明者丸尾容子, 小川重男, 阪田晴三, 田中融, 中村二朗, 国冈达也 申请人:日本电信电话株式会社