JP2004513859A - 一重項酸素を発生させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも２つの対向する面を有し、その面の一方（４）が光透過性であり、別の面（６）が光によって励起すべき染料からなる被膜を支持している室を形成するケーシング（１）と染料で被覆された面（６）を照射するための光源（３）とを備えている、一重項酸素を発生させるための装置。染料で被覆された面（６）は、微細に粗面化された面を有する支持体によって形成されており、この場合染料は、微細に粗面化された面の凹所中に研磨して押し込まれることによって導入されている。光源は、発光ダイオード（３）によって形成されており、この場合この発光ダイオードの光放出は、被覆された面（６）の染料の最大の光吸収の範囲内にある波長を有している。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された種類の一重項酸素を発生させるための装置ならびに染料で被覆された、この種の装置のための面を製造するための方法に関する。
【０００２】
一重項酸素を発生させるためのこの種の装置は、ＷＯ　９７／２９０４４Ａ１の記載から公知である。この装置の場合には、２つの参照面を備えた室が形成されており、これらの参照面の１つは、光透過性であり、別の参照面は、光ビームによって励起可能な染料で被覆されている。この染料で被覆された面は、光透過性面に隣接して配置されている光源からの光で照射される。光源は、有利にハロゲンランプであり、この場合光透過性の面は、ビームの一定の部分を濾過し、したがって一定の周波数スペクトルを有するビームが達成される。この光ビームは、染料で被覆された面上に存在する染料に対して作用し、この場合この面上に流れる酸素は、一重項酸素を形成させるために、励起された状態に移行する。染料の被覆は、動的、熱的または化学的な分離によって極めて微細に粗面化された表面または微孔を有する表面上にもたらされる。しかし、この公知の装置の効率は、僅かであり、染料で被覆された面の製造は、極めて費用がかかり、この場合には、さらにハロゲンランプの使用によって、強く熱が発生する。
【０００３】
更に、米国特許第４５７９８３７号明細書Ａの記載から、支持体上に多結晶性有機染料、例えばトリパフラビン、エオシンまたはテトラゼンからなる多数の層を施こすことは、公知である。この場合も、染料で被覆された面の製造は、極めて費用がかかる。
【０００４】
本発明の課題は、僅かな費用で高い効率で一重項酸素の発生を可能にする、冒頭に記載された種類の装置ならびに方法を得ることに基づく。
【０００５】
この課題は、請求項１または１４に記載の特徴によって解決される。
【０００６】
本発明の好ましい実施形式および後形成は、それぞれの従属請求項から明らかである。
【０００７】
本発明による装置の場合、染料の唯一の層は、圧力の発揮および摩擦によって研磨工程で支持体の表面上の微孔中に導入され、この場合この表面は、微細に粗面化され、染料は、微細に粗面化された面の凹所中に研磨して押し込まれることによって導入される。凹所または細孔の深さは、染料の層の厚さを定める。こうして、染料で被覆された面を製造するための費用は、極めて僅かである。更に、この方法の場合には、染料の性質を損なうことはない。
【０００８】
染料の励起は、放出波長がそれぞれの染料の吸収最大に適合しているような発光ダイオードを用いて行なわれ、この場合この吸収最大は、以下に記載された染料の場合には、多くの場合に６００〜８００ｎｍの範囲内にあり、比較的に狭い波長範囲を有する市販の発光ダイオードに対して１つの範囲が使用される。
【０００９】
それによって、染料の励起のために市販の発光ダイオードを使用することができるので、一面で簡単で安価な構造が生じ、他面、この種の発光ダイオードの高い光効率のために、装置の高い全効率が生じる。
【００１０】
染料は、例えば緑色または青色のフタロシアニン、メチレンブルー、ベンガルローザ（Ｂｅｎｇａｌｒｏｓａ）、ポルフィリン（亜鉛テトラフェニルポルフィリン）またはエオシンであることができる。
【００１１】
支持体は、有利にプレキシガラス板、ガラス板であってもよいし、絶縁された表面を有する金属板、例えばエロクサールで被覆されたアルミニウム板であってもよい。
【００１２】
染料は、均一な分布のために溶剤中に溶解されることができ、電磁場中で均一に表面上に分布されるか、または支持体は、静電帯電されることができ、染料の霧を衝突させることができる。
【００１３】
支持体は、凹所または細孔の達成のために、サンドブラスト法によって粗面化されることができる。
【００１４】
次に、本発明は、図に示された実施例につきなお詳説される。
【００１５】
図１に示された、装置の実施形式は、図示された実施形式の際に円筒形の横断面を有するケーシング１を含むが、しかし、矩形で形成されていてもよいし、別の断面を有するように形成されていてもよい。このケーシングは、被覆ガラスまたは別の光透過性板により制限されている第１の面４によって制限されかつ染料で被覆された面６によって制限されている１つの室を形成する。被覆ガラス４と染料で被覆された面６との間には、空気導入路および／または距離スペーサー５が配置されていてもよく、この距離スペーサーは、室に導通される酸素または酸素含有ガスが被覆された面６と緊密に接触することを生じさせる。
【００１６】
被覆された面６から離れた、被覆ガラス４の面上には、発光ダイオード３を支持する導体板２が配置されており、この発光ダイオードは、被覆ガラス４を通して面６上の染料を照明する。
【００１７】
面６は、この面が支持体の表面を形成することによって染料で被覆され、この場合この表面は、微細に粗面化されており、ひいては微孔を備えており、この微孔内には、染料が圧力の発揮によって研磨して押し込まれている。
【００１８】
被覆された面６上での染料の均一な分布の達成のために、染料は、適当な溶剤中に溶解されることができ、次に電磁場中で均一に表面上に分布されることができるか、または支持体は、静電帯電され、染料の霧が衝突し、この場合静電帯電は、染料粉末を引き寄せ、したがって同時に表面上での染料粒子の均一な薄い分布が生じる。
【００１９】
双方の場合において、表面は、続いて研磨され、したがって染料の安定で均一の薄い付着が微細に粗面化された表面上で生じる。
【００２０】
染料として、殊にフタロシアニン、ポルフィリン（亜鉛テトラフェニルポルフィリン）およびエオシンが適している。これらの染料は、約６００ｎｍ〜６８０ｎｍの最大吸収波長範囲を有し、この場合には、光放出が前記波長範囲内にある発光ダイオードは、市場で簡単に入手可能である。一重項酸素の励起ピーク、即ち酸素の復帰の際に酸素の基本状態で自由になるエネルギーは、６３４．３ｎｍである。酸素のための励起エネルギーは、特に６３４．３ｎｍよりも短波長であるべきであった。
【００２１】
この場合、発光ダイオードの光ビームによって励起された染料表面上には、室を通過して導かれるガス中に含有されている酸素分子に対して励起子衝突が生じ、この場合酸素分子の核から離れた電子は、跳躍して直ぐ次に不完全に占有された電子軌道上に対して反応し、したがって一重項酸素状態が生じる。
【００２２】
酸素を含有するガスまたは純粋な酸素は、図１に示されているように、被覆板４と染料で被覆された面６との間に形成された室に入口７を介して供給されることができ、出口８を介して導出されることができる。
【００２３】
図２に示された実施形式の場合には、ガス入口およびガス出口は省略されており、光透過性支持体が使用されており、この光透過性支持体上には酸素含有ガスが存在する。染料で被覆されていない支持体の側は、物体の表面９または染料中で光ビームにより発生された励起子によって衝突される液体の表面９と直接に接触している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
空気を活性化するための装置の１実施形式を示す略図。
【図２】
液体を活性化するための装置の１実施形式を示す略図。
【符号の説明】
１　ケーシング、　３　光源、　４　被覆板、　６　染料で被覆された面、　７　入口、　８　出口、　９　物体または液体の表面

Claims (17)

1. 少なくとも２つの対向する面を有し、その面の一方（４）が光透過性であり、別の面（６）が光によって励起すべき染料からなる被膜を支持している室を形成するケーシング（１）と染料で被覆された面（６）を照射するための光源（３）とを備えている、一重項酸素を発生させるための装置において染料で被覆された面（６）が微細に粗面化された面を有する支持体によって形成されており、染料が微細に粗面化された面の凹所中に研磨して押し込まれることによって導入されていることを特徴とする、一重項酸素を発生させるための装置。
2. 光源が発光ダイオード（３）によって形成されており、この場合この発光ダイオードの光放出は、被覆された面（６）の染料の最大の光吸収の範囲内にある波長を有している、請求項１記載の装置。
3. 染料がフタロシアニンである、請求項１または２記載の装置。
4. 染料が緑色のフタロシアニンである、請求項３記載の装置。
5. 染料が青色のフタロシアニンである、請求項３記載の装置。
6. 染料がメチレンブルーである、請求項１または２記載の装置。
7. 染料がベンガルローザである、請求項１または２記載の装置。
8. 染料がポルフィリン（亜鉛テトラフェニルポルフィリン）である、請求項１または２記載の装置。
9. 染料がエオシンである、請求項１または２記載の装置。
10. 発光ダイオードの光放出が約６００ｎｍ〜６８０ｎｍのスペクトル範囲内にある、請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
11. 支持体がプレキシガラス板である、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置。
12. 支持体がガラス板である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
13. 支持体がエロクサールで被覆されたアルミニウム板である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置のために染料で被覆された面を製造するための方法において、支持体に微細に粗面化された表面を備えさせ、この表面上に染料を均一に分布させ、圧力の発揮および研磨によって微細に粗面化された細孔内に導入することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置のために染料で被覆された面を製造するための方法。
15. 染料を均一な分布のために溶剤中に溶解し、電磁場中で均一に表面上に分布させる、請求項１４記載の方法。
16. 染料の均一な分布のために、支持体を静電帯電させ、染料の霧を衝突させる、請求項１４記載の方法。
17. 支持体としてサンドブラスト法によって粗面化されたプラスチック板を使用する、請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法。