JP7055433B2 - 化学発光体 - Google Patents
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Description
化学発光体の筒内に化学発光用組成物の液を充填しすぎると、化学発光反応が起きる際に発生するガス(CO2)により外部ケースが変形して液漏れが生じる恐れがある。また、蓋を設ける溶封などのとき、液漏れや溶封熱等による反応等が生じる恐れがある。また、気温差等により化学発光体内で溶媒の蒸発等による内圧変化等が生じて変形や液漏れ等が生じる恐れがある。このため、化学発光体内は容量の限界付近まで組成物等が充満された状態とせず、容量に余裕がある状態に内容量(液量)等が調整される。
一方、化学発光体内では、化学発光用組成物がある場所で発光する。すなわち、化学発光体の外部ケース内の化学発光用組成物の容積の高さ(液面等)がその発光範囲となる。化学発光体容器内に液が充満されていない空間があると、その空間は発光されていないため、発光面積は制限されたものとなっていた。係る状況下、本発明は、発光面積がより広い化学発光体を提供することを目的とする。
<1> 両端が密閉可能であり中空空間を有する外部ケースと、
前記外部ケースの前記中空空間に内包される少なくとも二つのアンプルと、
第一の化学発光用組成物と第二の化学発光用組成物との一対の化学発光用組成物と、
前記外部ケースの前記中空空間の内部に配置される吸液材と、を有する化学発光体であって、
前記第一の化学発光用組成物は、第一のアンプルの内部に充填され、前記第二の化学発光用組成物は第二のアンプルの内部に充填される化学発光体。
<2> 両端が密閉可能であり中空空間を有する外部ケースと、
前記外部ケースの前記中空空間に内包される少なくとも一つのアンプルと、
第一の化学発光用組成物と第二の化学発光用組成物との一対の化学発光用組成物と、
前記外部ケースの前記中空空間の内部に配置される吸液材と、を有する化学発光体であって、
前記第一の化学発光用組成物は前記アンプルの内部に充填され
前記第二の化学発光用組成物は、前記外部ケースの前記中空空間の内部であり、かつ、前記アンプルの外部の第一空間に充填される化学発光体。
<3> 前記外部ケース内において、前記アンプルを保持するアンプル保持部材であって、
前記アンプルの一部を前記外部ケース内で固定する固定部を有し、前記固定部と離れたアンプルの押圧位置に対応する外部ケースの位置を押圧することで前記アンプルが破割する前記<1>または<2>に記載の化学発光体。
<4> 前記アンプル保持部材が、前記アンプルの押圧位置に対応し前記アンプルを保持し前記固定部方向に可撓性の可撓性保持部を有する、前記<3>記載の化学発光体。
<5> 前記吸液材が、シュウ酸エステル、触媒、および蛍光物質からなる群から選択される少なくとも1以上の成分を担持したものである前記<1>~<4>のいずれかに記載の化学発光体。
<6> 前記吸液材がシート状であり、前記外部ケースの内周面に沿って配置されたものである前記<1>~<5>のいずれかに記載の化学発光体。
<7> 前記吸液材が、その少なくとも一部に蛍光剤を含侵されたものである前記<1>~<6>のいずれかに記載の化学発光体。
図1~3は、本発明の化学発光体の第一の実施形態を示すものである。図1は化学発光体100の全体構造を示す斜視図である。化学発光体100は、外部ケース1と、吸液材2と、アンプル3と、スペーサー4とを有する。外部ケース1の中に、吸液材2と、アンプル3と、スペーサー4と収容されており、外部ケース1の両端は蓋部11、12によりそれぞれ密閉されている。
図4~9は、本発明の化学発光体の第二の実施形態を示すものである。図4は化学発光体101の全体構造を示す正面図である。化学発光体101は、外部ケース1と、吸液材2と、アンプル31と、アンプル32(図6)と、アンプル保持部材8とを有する。外部ケース1の中に、吸液材2と、アンプル保持部材8が収容されており、アンプル保持部材8にアンプル31とアンプル32とが保持されている。外部ケース1の両端は蓋部11、12によりそれぞれ密閉されている。
ここではアンプル31を中心に説明したが、アンプル保持部材8に保持されるアンプル32も同様に破割し、そこに収容されている第二の化学発光用組成物61も同様に放出される。
・外部ケース1:外径φ30mm(厚み0.7mm)、長さ20cm、PP樹脂組成物製
・蓋部12:外部ケースの内側に嵌め込む大きさでPP樹脂組成物製の蓋部を用いた。
・吸液材2:PP樹脂組成物製不織布シート(厚み150μm)、外部ケースの内壁に沿って巻回して配置。
・アンプル31、32:ガラス製アンプル 内容量30mL
・第一の化学発光用組成物51:アセチルクエン酸トリブチル80質量部と安息香酸20質量部を混合して溶媒(1)を調製した。シュウ酸エステルであるCPPOが0.164mol/L、蛍光剤が3.27mmol/L、残部が前記溶媒(1)として、蛍光液として機能する組成物を調製して、アンプル31に充填して用いた。
・第二の化学発光用組成物61:フタル酸ジメチル70質量部とジエチレングリコールモノエチルエーテル30質量部とを混合して溶媒(2)を調製した。過酸化水素が3質量%、サリチル酸ナトリウムが0.7mmol/L、残部が前記溶媒(2)として、酸化液として機能する組成物を調製して、アンプル32に充填して用いた。
・アンプル保持部材8:アンプル保持部材8として、外部ケース中央で、外部ケースの内壁と接する固定部81を有し、外部ケース中央に可撓性連結部83が配置され、可撓性連結部83から蓋部12側へ50mm伸長しアンプルを保持することができるアンプル保持部82を有するアンプル保持部材8を、PP樹脂組成物で製造した。このアンプル保持部材8は蓋部11と一体成形されている。
・化学発光体の製造:これらの部材等を用いて、化学発光体を作製した。この化学発光体は、外部ケースの最大内容量に対して、非常に少ない液量の化学発光用組成物を収容しているため軽いが、使用時に吸液材が吸液し、発光体全体が均一に発光するものであった。
なお、第二の実施形態では、アンプルを2本用いて、第一の化学発光用組成物と、第二の化学発光用組成物とをそれぞれに収容させたものを例に説明した。この第一の化学発光用組成物と、第二の化学発光用組成物とは第一の実施形態と同様に、一方の液をアンプル内としてアンプルは1本のみ用いて、他方の液は、外部ケース内であり、そのアンプルの外に収容させる形式としてもよい。
本発明の化学発光体は、両端が密閉された外部ケースを有する。この外部ケースの内部であり、かつ外部ケースに内包されるアンプルの外部には化学発光用組成物の一方の組成物が充填される場合がある。外部ケースは、外部ケースの長さ方向に延びる単一の中空空間を有する。
外部ケースは、樹脂製容器が一般的であり、この容器は樹脂を用いて射出成形等の樹脂成形法により成形される。この樹脂としては、耐熱性、耐溶剤性、機械強度といった観点から、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等を主とするものが一般的に用いられる。例えば、ポリプロピレンの場合、適宜、添加剤が加えられたポリプロピレン樹脂組成物が市販されており、このような樹脂組成物により製造される容器は樹脂としてポリプロピレンを採用した樹脂組成物製の化学発光体の外部ケースとなる。
また、使用時に化学発光体内部の化学発光による光の分散性を向上させるために、樹脂組成物に適宜、光分散剤を加えたり、色調を変えるために着色剤を混合して外部ケースを製造してもよい。
また、製造条件の制御によって結晶化度をコントロールする等して、白濁状態の光分散性が高い容器としてもよい。
本発明の外部ケースは、前述のように樹脂製である。ここで、外部ケースは、外部ケース内に、アンプル、化学発光用の化学組成物等を加えた後、所定の方法で密閉された外部ケースとなる。この密閉方法の代表的な方法としては、外部ケース用の本体容器に当該容器の横断面を閉塞する蓋部を取り付ける方法が挙げられ、具体的な蓋部の取り付け方として、熱溶着により蓋部を取り付ける方法が挙げられる。この蓋部を取り付けるにあたっては、その蓋部を取り付けるためのスペースが外部ケース用の本体容器に設けられる。さらには、その蓋部は熱溶着等を行いやすいように、外部ケースを円柱状とし、溶着部はその円周部とするように溶着しやすい構造であることが好ましい。
本発明の化学発光体は、外部ケースの内部に配置される吸液材を有する。この吸液材は化学発光用組成物を吸液するものである。吸液材は、化学発光用組成物を吸液し、化学発光時に発光面となる。吸液材には、多孔性シートなどを用いることができる。多孔性シートとは、多量の細孔があるシートである。このようなシートとしては、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、レーヨンなどを素材とする織布や不織布等が挙げられ、これらの素材を単独で用いた不織布や、あるいは複数組み合わせた複合不織布等を用いることができる。この多孔性シートの厚みは30μm以上程度のものが用いられ、化学発光体の用途にも併せて適宜、その厚みの下限は50μm以上や、80μm以上、100μm以上のものを用いてもよい。また、その厚みの上限は、適宜、2mm以下や1mm以下、500μm以下程度の厚みのものが用いられる。吸液材は蓋部に接する面にも配置することができ、発光面積を広げることができる。
外部ケース内で化学発光体が安定するように、外部ケースと吸液材とを複数個所、加熱溶着や、接着剤等により接着させることもできる。この接着は外部ケースの蓋部等と行ってもよい。これにより、吸液材が化学発光体の外部ケース内での移動や、剥離などを防止できる。
本発明の化学発光体は、非使用時(保管時等)は、2種の化学発光用組成物が混合されないように化学発光体の外部ケースに内包されるアンプルによって分離される。外部ケースの内部であり、かつ、アンプルの外部に化学発光用組成物の一方の組成物が充填されたものとすることができる。または対となる化学発光用組成物がそれぞれに収容されている2本以上のアンプルを用いてもよい。なお、アンプルは複数の色素を含む組成物を別々に設けるなどして、3本以上としてもよい。
アンプル内部には、対となる化学発光用組成物のいずれかが内包されている。例えば、アンプル内に蛍光液または酸化液いずれか一方を充填し、外部ケース内には他方の液が充填されるか、またはそれぞれ異なるアンプル内に、蛍光液、酸化液をそれぞれ充填し密封されている。
本発明の化学発光体は、外部ケースの内部にスペーサーを設けてもよい。スペーサーを設けることで全体としての重量を低減させやすいため、径を太くしたり、長さを長くすることで広い発光面積を有する化学発光体の設計に適している。
本発明は、2種の化学発光用組成物を混合することで化学発光を生じさせる化学発光体に関する。ここで、混合することで化学発光を生じさせる2種の組成物とは、例えば、化学発光用蛍光液(シュウ酸エステルと色素(蛍光物質)、溶媒等)と化学発光用酸化液(過酸化水素水のような酸化剤と触媒成分、溶媒等)のような液状のものが一般的であるが、これらの液と同様に混合することで化学発光を生じさせる液状や、粉体状や粒状の固体状のものなど、種々の化学発光用組成物を用いることができる。本願においては、この一方を第一の化学発光用組成物とよび、他方を第二の化学発光用組成物と呼ぶ場合がある。この組成物は双方が液状の場合、混合性に優れており全体で均一な発光を速やかに生じさせやすく好ましい。
なお、ここで混合することで化学発光を生じさせるものは、一般的にそれぞれを複数の化合物等の組成物として調製されるが、本発明においては単独の物質で用いることができるようなものも含めて組成物と表記する。
シュウ酸エステルとしては、例えば、CPPO(Bis(2,4,5-trichloro-6-carbopentoxyphenyl)oxalate:ビス(2,4,5-トリクロロ-6-カルボペントキシフェニル)オキサレート)や、CIPO(Bis[3,4,6-trichloro-2-(3-methylbutyloxycarbonyl)pheny]oxalate:ビス[3,4,6-トリクロロー2-(3-メチルブチルオキシカルボニル)フェニル]オキサレート)等を用いることができる。これらのシュウ酸エステルはシュウ酸組成物として担持させてもよい。シュウ酸組成物は、シュウ酸エステル等を含むもので、化学発光用組成物として用いることができ、主としてシュウ酸エステルを含む組成物である。例えば、組成物のうちシュウ酸エステルを50質量%以上や80質量%以上、90質量%以上含むものを用いることができ、シュウ酸エステルからなるものも含む概念である。シュウ酸エステル自体が常温で固体のため、その粉状で吸液材と接したり、適宜溶媒等により分散させることで担持させることができる。他の成分としては、溶媒や触媒、色素等を混合した組成物としてもよい。
本発明の化学発光体は、アンプル保持部材を有するものとしてもよい。このアンプル保持部材は、アンプルの一部を外部ケース内で固定する固定部を有する。すなわち、アンプル保持部材により外部ケース内でアンプルの一部が所定の位置に固定される。そして、この固定部と離れたアンプルの押圧位置に対応する外部ケースの位置を押圧することで、固定部を支点、押圧位置を力点として、その位置関係に対応した作用点がアンプルに生じる。この作用点からアンプルはその応力により破割して、アンプル内の化学発光用組成物が外部ケース内に放出される。このアンプル保持部材の構造は、外部ケースを押圧することでアンプルを破割することができる種々の構造を採用することができる。例えば、アンプルの両端を外部ケース内で固定する固定部を有し、そのアンプルが外部ケースの内壁に近接する位置に配置されるアンプル保持部材とすることができる。このとき、外部ケースの内壁に近接するアンプル中央付近等を外部ケースの外から押圧すると、アンプルの両端は固定されて支点となっており、押圧によりアンプルが変形しやすい状態となっているため押圧のみでアンプルを破割することができる。
アンプル保持部材は、同時に複数本のアンプルを保持するものであっても良い。この場合、対をなす化学発光用組成物の双方をアンプル内とすることができ、酸化劣化等の保管時の変性をより防止することができる。
本発明は、2種の化学発光用組成物を混合することで化学発光を生じさせる化学発光体の構造に特徴を有するものである。本発明の化学発光体は、特に太い径を有するものとしたいときに適した構成であり、例えば直径20mm以上や、好ましくは直径30mm以上のような径の化学発光体としても、全体としての重量を軽量化することができる。また、その長さも、その用途に合わせて適宜設定されるが、例えば、長さ4インチ以上等として設計することができる。外部ケースの内部に吸液材があることで、酸化液と蛍光液等の化学発光用組成物の量が少量であっても筒の表面全体が発光して見える。
本発明の化学発光体を製造するにあたっては、本発明の化学発光体を得ることができればよく、一端が密閉された外部ケースの開放端側から、吸液材や、化学発光用組成物の一方の組成物、スペーサー、アンプル保持部材、化学発光用組成物の他方の組成物が含まれるアンプルといった各化学発光体に必要な構造を任意の順序で加えて、その後、外部ケースの開放端を密閉することで製造することができる。
より具体的には、例えば、以下の方法で製造することができる。まず、両端が開放された管上の外部ケースを、所望の長さに切断する。次に、その外部ケースの一方の端部に蓋を溶着することで、一方の端部が開放された容器状の外部ケースとする。次に、外部ケースに所定の量の化学発光用組成物の一方の組成物として化学発光用蛍光液を加える。次に、アンプルを収容する保持部として機能する溝部を設けた中実のPP製発泡体からなるスペーサーや、アンプル保持部材を、化学発光用蛍光液が加えられた外部ケースの略中央部に配置する。スペーサーを用いるとき、外部ケースに配置されたスペーサーの保持部に、化学発光用組成物の他方の組成物を含有するアンプルを配置する。アンプル保持部材をもちいるとき予めアンプル保持部材の所定の位置にアンプルを配置させておいてもよい。その後、外部ケースの横断面を閉塞する蓋部を嵌合し溶着することで開放端を密閉する。これによって、化学発光体を製造することができる。
100、101 化学発光体
11、12 蓋部
111 溶着部
2 吸液材
3、31、32 アンプル
4 スペーサー
41 溝部
5、51 第一の化学発光用組成物
6、61 第二の化学発光用組成物
7、71 空間
8 アンプル保持部材
81 固定部
82 アンプル保持部
821 第一のアンプル保持部
822 第二のアンプル保持部
83 可撓性連結部
84 アンプル固定部
841 第一のアンプル固定部
842 第二のアンプル固定部
85 連結部
Claims (6)
- 両端が密閉可能であり中空空間を有する外部ケースと、
前記外部ケースの前記中空空間に内包される少なくとも二つのアンプルと、
第一の化学発光用組成物と第二の化学発光用組成物との一対の化学発光用組成物と、
前記外部ケースの前記中空空間の内部に配置される吸液材と、
を有する化学発光体であって、
前記第一の化学発光用組成物は、第一のアンプルの内部に充填され、前記第二の化学発光用組成物は第二のアンプルの内部に充填され、
前記外部ケース内において、前記アンプルを保持するアンプル保持部材であって、
前記アンプルの一部を外部ケース内で固定する固定部を有し、
前記固定部と離れたアンプルの押圧位置に対応する外部ケースの位置を押圧することで前記アンプルが破割する化学発光体。 - 両端が密閉可能であり中空空間を有する外部ケースと、
前記外部ケースの前記中空空間に内包される少なくとも一つのアンプルと、
第一の化学発光用組成物と第二の化学発光用組成物との一対の化学発光用組成物と、
前記外部ケースの前記中空空間の内部に配置される吸液材と、
を有する化学発光体であって、
前記第一の化学発光用組成物は前記アンプルの内部に充填され
前記第二の化学発光用組成物は、前記外部ケースの前記中空空間の内部であり、かつ、前記アンプルの外部の第一空間に充填され、
前記外部ケース内において、前記アンプルを保持するアンプル保持部材であって、
前記アンプルの一部を外部ケース内で固定する固定部を有し、
前記固定部と離れたアンプルの押圧位置に対応する外部ケースの位置を押圧することで前記アンプルが破割する化学発光体。 - 前記アンプル保持部材が、前記アンプルの押圧位置に対応し前記アンプルを保持し前記固定部方向に可撓性の可撓性保持部を有する、請求項1または2に記載の化学発光体。
- 前記吸液材が、シュウ酸エステル、触媒、および蛍光物質からなる群から選択される少なくとも1以上の成分を担持したものである請求項1~3のいずれかに記載の化学発光体。
- 前記吸液材がシート状であり、前記外部ケースの内周面に沿って配置されたものである請求項1~4のいずれかに記載の化学発光体。
- 前記吸液材が、その少なくとも一部に蛍光剤を含侵されたものである請求項1~5のいずれかに記載の化学発光体。
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