JP2017161426A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】水素結合を形成しない揮発性有機ガスに対し、選択反射波長の短波長側へのシフトが視認できるガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサは、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材とを主成分とするコレステリック液晶からなり、コレステリック液晶の選択反射波長の変化により揮発性有機ガスを検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機ガスを検知するガスセンサに関する。

近年、ネマチック液晶にカイラル材を添加してなるコレステリック液晶を使ったセンサの研究開発が進んでいる（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

特許文献１に記載のバイオセンサは、被検物質に特異的に結合するレセプタ成分と、コレステリル基を有するコレステリック液晶とからなる。このバイオセンサでは、被検物質がレセプタ成分へ結合することによりコレステリック液晶の選択反射波長、すなわち、色調が変化するため、視覚的に被検物質を検出することができる。

また、非特許文献１では、コレステリック液晶をガスセンサに応用する技術について開示されている。このガスセンサは、水素結合を形成しない揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）のガス（揮発性有機ガス：ＶＯＣガス）により、選択反射波長が長波長側、すなわち色調が赤色側へと変化する。例えば、ＶＯＣガスの検知前に緑色であったガスセンサは、ＶＯＣガスに触れることにより赤色に変化する。したがって、選択反射波長の変化を観察することによりＶＯＣガスの有無を検出することができる。

特開２００５−３００４６７号公報

Chin-Kai Chang et al, Optical detection of organic vapors using cholesteric liquid crystals ,Applied Physics Letters 99,073504(2011).

しかし、上述したガスセンサでは、ＶＯＣガスに対して選択反射波長は長波長側のみに変化するため、複数種類のＶＯＣガスが混在する場合に、特定の種類のＶＯＣガスの有無を検出することは難しい。

そこで、本発明は、複数のＶＯＣガスが混在する場合に、特定の種類のＶＯＣガスの有無を検出することができるガスセンサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るガスセンサは、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材とを主成分とするコレステリック液晶からなり、前記コレステリック液晶の選択反射波長の変化により揮発性有機ガスを検知する。

本発明は、複数のＶＯＣガスが混在する場合に、特定の種類のＶＯＣガスの有無を検出することができるガスセンサを提供することができる。

実施の形態に係るガスセンサの構成を示す概略図である。 色調の変化を生じる液晶分子構造を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサの選択反射波長の変化のメカニズムを説明するための図である。 実施の形態に係るガスセンサを構成する材料の一例を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサを構成するジフェニルアセチレン誘導体系液晶含有ネマチック液晶の組成の一例を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサのＶＯＣガスに対する選択反射波長の変化を確認する実験手順を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサにＶＯＣガスが接触した場合のガスセンサの選択反射波長の変化を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサに含まれるカイラル材の例を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサにおけるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合と選択反射波長の変化を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサを構成するジフェニルアセチレン誘導体系液晶含有ネマチック液晶の組成の他の例を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサにおけるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合と、トルエンおよびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に対する選択反射波長の変化を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサの複数の種類のＶＯＣガスに対する選択反射波長の変化を示す図である。 本実施の形態に係るガスセンサ１の選択反射波長の温度依存性を示す図である。 実施の形態に係るガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。 ピリミジン系液晶を用いたガスセンサを構成する材料の一例を示す図である。 ピリミジン系液晶を用いたガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。 ピリミジン系液晶を用いたガスセンサを構成する材料の他の例を示す図である。 図１７に示した材料を用いたガスセンサの選択反射波長の変化を示す図である。 フェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶にピリミジン系液晶を添加したガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。 ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物にピリミジン系液晶を添加したガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。

本実施の形態に係るガスセンサは、コレステリック液晶の選択反射波長が雰囲気ガスによって変化する現象を利用して、特定のＶＯＣガスを選択的に検出するものである。

具体的には、本発明の一態様に係るガスセンサは、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材とを主成分とするコレステリック液晶からなり、前記コレステリック液晶の選択反射波長の変化により揮発性有機ガスを検知する。

多くの液晶組成物では赤方向シフトする中で、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材を主成分とするコレステリック液晶は、水素結合を形成しないＶＯＣガスと接触したときに選択反射波長が短波長側へ変化する。この変化は、視認することができるものである。したがって、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材を主成分とするコレステリック液晶をガスセンサとして用いることにより、当該ガスセンサの選択反射波長の変化を視認することで、ＶＯＣガスの有無を検出することができる。

また、ＶＯＣガスと接触したときに選択反射波長が長波長側に変化する他の液晶材料によるガスセンサと組み合わせることにより、選択反射波長の変化の違いを検出することで、ＶＯＣガスの種類を識別することができる。

また、前記ネマチック液晶に対する前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比は、５％以上であってもよい。

これによれば、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が５％以上であれば、ＶＯＣガスに接触したガスセンサの選択反射波長は短波長側に変化する。したがって、ＶＯＣガスの有無を検出することができる。

また、前記ネマチック液晶に対する前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比は、２０％以上であってもよい。

これによれば、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％以上であれば、ＶＯＣガスに接触したガスセンサの選択反射波長は、確実に短波長側に変化する。したがって、ＶＯＣガスの有無を確実に検出することができる。

また、前記揮発性有機ガスは、ケトン、アルコール、ベンゼン誘導体からなる群から選ばれる一つを含んでもよい。

これによれば、ケトン、アルコール、ベンゼン誘導体からなる群から選ばれる揮発性有機化合物ガスを検出することができる。

また、前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶は、後に示す化学式（１）で表されてもよい。

これによれば、化学式（１）で示されるジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材を主成分とするコレステリック液晶をガスセンサとして用いることにより、当該ガスセンサの選択反射波長の変化を視認することで、ＶＯＣガスの有無を検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、以下の実施の形態において「選択反射波長の変化」とは色調の変化のことをいう。「選択反射波長が長波長側に変化する」とは、色調が赤色側に変化することをいう。「選択反射波長が短波長側に変化する」とは、色調が青色側に変化することをいう。「色調が赤色側に変化する」とは、例えば、青色だったものは緑色、黄色または赤色に変化し、緑色だったものは黄色または赤色に変化することをいう。また、「色調が青色側に変化する」とは、赤色だったものは黄色、緑色または青色に変化し、黄色だったものは緑色または青色に変化することをいう。しかしながら、以下の実施の形態において色調の変化によってガスセンサの動作を記述することは、選択反射波長を可視光の波長帯域に限定するものではない。例えば赤色だった選択反射波長が、さらに長波長側に変化することによって赤外領域に移動し、反射色が観察されなくなる、といった変化を利用することも可能である。短波長側への変化も同様である。

（実施の形態）
［１−１．ガスセンサの構成および材料］
はじめに、本実施の形態に係るガスセンサについて説明する。図１は、本実施の形態に係るガスセンサ１の構成を示す概略図である。図２は、選択反射波長の変化を生じる液晶分子構造を示す図である。

図１に示すように、ガスセンサ１は、コレステリック液晶からなり、基板１ａ上に塗布したポリイミドよりなる配向膜（図示しない）の上に層状に形成されている。ガスセンサ１を構成するコレステリック液晶は、ネマチック液晶とカイラル材とを主成分とする。また、当該ネマチック液晶は、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含む。ジフェニルアセチレン誘導体系液晶は、以下の化学式（１）で表される。

化学式（１）において、Ｘ、Ｙ＝Ｒ_１、Ｒ_２Ｏ（Ｒ_１、Ｒ_２はアルキル基）である。

これにより、ガスセンサ１は、コレステリック液晶の選択反射波長の変化によりＶＯＣガスの有無を検知することができる。詳細には、コレステリック液晶は、ＶＯＣガスに接触したときに選択反射波長が変化するため、ガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察することによりＶＯＣガスの有無を検知することができる。ここで、ＶＯＣガスは、ケトン、アルコール、ベンゼン誘導体からなる群から選ばれる一つを含む。ＶＯＣガスは、例えば、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン（２−ブタノン）、１−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ベンゼン、シクロヘキサン、２−ペンタノン、トルエン、シクロヘキサノン等である。

なお、ＶＯＣガスと接触する前のガスセンサ１の色調、すなわち選択反射波長は、例えばネマチック液晶に加えるカイラル材の量を調整するなどの方法で制御することができる。

ＶＯＣガスに接触させたときに選択反射波長が変化する材料としては、例えば、図２の（Ａ）〜（Ｈ）に示す分子構造を有する液晶がある。ここで、（Ａ）はシッフ塩基系液晶、（Ｂ）はデムスエステル系液晶、（Ｃ）はジフェニルアセチレン誘導体系液晶（トランともいう。）、（Ｄ）はフェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶、（Ｅ）はフェニルシクロヘキサン（シアノ基）系液晶、（Ｆ）はビフェニル系液晶（上段）およびターフェニル系液晶（下段）の混合物、（Ｇ）はフェニルピリミジン系液晶、（Ｈ）はアルケニル系液晶である。このうち、（Ａ）〜（Ｄ）、（Ｇ）については、ＶＯＣガスに接触させたときに選択反射波長が短波長側に変化する。また、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）については、ＶＯＣガスに接触させたときに選択反射波長が長波長側に変化する。なお、（Ｇ）については、後に詳述する。

本実施の形態に係るガスセンサ１は、上述したネマチック液晶に（Ｃ）ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含んでいる。したがって、ガスセンサ１は、ＶＯＣガスに接触させたときに選択反射波長が短波長側に変化する。

［１−２．ガスセンサの使用方法］
次に、ガスセンサ１の使用方法について説明する。ガスセンサ１は、例えば、基板１ａを壁に掛けて、ガスセンサ１が気体に接触する状態で使用する。また、ガスセンサ１を容器等に入れて容器内の気体に接触する状態で使用してもよい。ＶＯＣガスの有無を検知したい観察気体をガスセンサ１に積極的に吹きかけてもよいし、ガスセンサ１を観察気体中に放置することにより、観察気体と自然接触させてもよい。また、ガスを濃縮して導入しても良い。

［１−３．ガスセンサの選択反射波長の変化のメカニズム］
ここで、ガスセンサ１の選択反射波長の変化のメカニズムについて説明する。図３は、実施の形態１に係るガスセンサの選択反射波長の変化のメカニズムを説明するための図であり、（ａ）は短ピッチの液晶構造の模式図、（ｂ）は長ピッチの液晶構造の模式図である。

図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、ガスセンサ１がＶＯＣガスと接触したとき、ガスセンサ１において液晶１０の分子の一部とＶＯＣガスを構成する原子とが結合する。これにより、液晶構造の単位体積当たりのピッチが変化する。例えば、図２に示した（Ｂ）のデムスエステル系液晶をガスセンサとして用いた場合、当該ガスセンサがＶＯＣガスと接触したとき水素結合によって液晶構造のピッチが狭くなり、選択反射波長が短波長側に変化することが知られている。本実施の形態にかかるガスセンサ１に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶をガスセンサ１として用いた場合、ガスセンサ１がＶＯＣガスと接触したとき分子間相互作用によって液晶構造のピッチが狭くなり、選択反射波長が短波長側に変化すると考えられる。このように、液晶構造のピッチが狭くなった場合にはガスセンサ１の選択反射波長は短波長側に変化し、液晶構造のピッチが広くなった場合にはガスセンサ１の選択反射波長は長波長側に変化する。ただし、液晶構造のピッチの大きさは、各液晶材料により異なる。また、特定のガスに接触したときに、液晶構造のピッチが広くなるか狭くなるかは、液晶材料、および液晶材料に含まれるカイラル材の種類および割合によって異なる。これについては、後の実施例で説明する。

次に、実施例について説明する。

［２−１．実施例に用いた材料の説明］
図４は、本実施例に係るガスセンサを構成する材料の一例を示す図である。図５は、本実施の形態に係るガスセンサ１を構成するジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含有するネマチック液晶の組成の一例を示す図である。

図４に示すように、ガスセンサ１の実験サンプルとして、サンプル１〜サンプル１１を作製した。サンプル１〜サンプル１１では、ネマチック液晶に添加する組成として、図４に示す組成（１）〜（１３）を用いた。なお、後述するジフェニルアセチレン誘導体系液晶は組成（１）、デムスエステル系液晶は組成（２）、フェニルシクロヘキサン（シアノ基）系液晶は組成（１１）に示されている。

作製したサンプル１〜サンプル１１は、それぞれ異なる特徴を示した。各サンプルの特徴として、ネマチック−アイソトロピック相転移温度、粘度、異常光線屈折率、常光線屈折率、屈折率異方性、分子長軸方向の誘電率、分子短軸方向の誘電率、誘電率異方性を図４に示す。

上述したサンプル１〜１１のうち、サンプル２およびサンプル１０は、組成（１）のジフェニルアセチレン誘導体を含むものとした。詳細には、サンプル２は、上述した組成（１）〜（４）を含み、サンプル１０は、上述した組成（１）、組成（２）、組成（４）、組成（６）〜（１０）を含むものとした。その他のサンプルは、サンプル２との比較のために作製したサンプルであり、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含まないものとした。

図５は、図４に示したサンプル２の詳細な組成を示している。図５に示すように、サンプル２は、上述した組成（１）〜組成（４）のいずれかに分類される１２種類の組成を混合したコレスティック液晶である。混合した組成は、組成（１）として、図５に示す（１）−１、（１）−２、（１）−３の３種類の組成を用いた。組成（２）として、図５に示す（２）−１、（２）−２、（２）−３の３種類の組成を用いた。組成（３）として、図５に示す（３）−１、（３）−２、（３）−３、（３）−４の４種類の組成を用いた。組成（４）として、図５に示す（４）−１、（４）−２の２種類の組成を用いた。各組成の混合割合は、図５に示す通りである。これにより、図４に示したように、ネマチック液晶に組成（１）が２２％、組成（２）が４４．４％、組成（３）が２９．６％、組成（４）が３．８％含まれるコレステリック液晶を作製した。まず、電子天秤を用い、９ｃｃスクリュー管瓶に必要量のネマチック液晶およびカイラル材を測り取った。続けて、測り取ったネマチック液晶およびカイラル材を、液晶相−等方相転移温度よりも２０℃高い温度にて充分攪拌混合し、その後室温まで放冷してコレステリック液晶とした。なお、他のサンプルについては、使用した材料の種類、混合割合および得られた特徴について図４にまとめているため、詳細な説明を省略する。

上述したサンプルについて、ＶＯＣガスに対する選択反射波長の変化を実験により確認した。以下、実験方法について説明する。

［２−２．実験方法の説明］
図６は、本実施の形態に係るガスセンサ１の選択反射波長の変化を確認する実験手順を示す図であり、（ａ）はガスセンサ１の構成、（ｂ）はＶＯＣガスの発生方法、（ｃ）は選択反射波長の変化の確認方法を示している。

図６の（ａ）に示すように、まず、ガスセンサ１を用意し、ガスセンサ１を容器２０に配置した。

容器２０は、図６の（ｂ）に示すように、本体２０ａと蓋２０ｂとで構成されている。本体部２０ａには、底面に布２２とブラックシート２４とをこの順に配置した。さらに、ブラックシート２４の上に、ガスセンサ１を配置した。なお、布２２は、ブラックシート２４およびガスセンサ１が意図せず移動するのを抑制するため配置した。また、ブラックシート２４は、ガスセンサ１の選択反射波長の変化の確認し易いように配置した。

ここで、ガスセンサ１にＶＯＣガスを接触させるために、図６の（ｂ）に示すように、シリンジ３０から液体状のＶＯＣ４０ａを一滴、本体２０ａ内のガスセンサ１が直接濡れない位置に滴下した。そして、蓋２０ｂにより本体２０ａを密閉した。図６の（ｃ）に示すように、液体状のＶＯＣ４０ａは時間の経過とともに気化し、気化したＶＯＣガス４０ｂは容器２０内に充満した。これにより、気化したＶＯＣガス４０ｂは、ガスセンサ１と接触した。このときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察した。その結果を以下に示す。

［２−３．実験結果］
［２−３−１．ジフェニルアセチレン誘導体系液晶が添加されたサンプルと添加されていないサンプルとの選択反射波長の変化の比較］
図７は、ＶＯＣガスが接触した場合のガスセンサ１の選択反射波長の変化を示す図である。図７では、図４に示したサンプル１〜サンプル５について選択反射波長の変化を観察した結果を示した。サンプル１〜サンプル５の構成は、図４に示したサンプル１〜サンプル５の構成と同様である。また、サンプル１〜サンプル５のそれぞれについて、カイラル材の種類を変更して選択反射波長の変化を観察した。ここでは、カイラル材として、図８に示す構成を有するカイラル１〜カイラル４を使用した。図８は、本実施の形態に係るガスセンサ１に含まれるカイラル材の例を示す図であり、（ａ）はカイラル１、（ｂ）はカイラル２、（ｃ）はカイラル３、（ｄ）はカイラル４の構成を示している。これらのカイラル材を含むサンプル１〜サンプル５について、それぞれ選択反射波長の変化を観察した。なお、ＶＯＣガスとして、トルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ）５μｌ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）５μｌをそれぞれ用いた。また、ＶＯＣガスに接触する前のガスセンサ１の色調は、緑色とした。

図７に示すように、ＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察すると、ネマチック液晶にジフェニルアセチレン誘導体系液晶が添加されたサンプル２のみ、選択反射波長が短波長側に変化した。また、カイラル材としてカイラル１〜カイラル４のいずれを加えた場合も、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶が添加されたサンプル２は、選択反射波長が短波長側に変化した。また、サンプル１、３〜５については、カイラル材としてカイラル１〜カイラル４のいずれを加えた場合も、選択反射波長が長波長側に変化した。したがって、ネマチック液晶にジフェニルアセチレン誘導体系液晶を添加したガスセンサ１は、ＶＯＣガスに接触したときに選択反射波長が短波長側に変化することが確認できた。

［２−３−２．ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の含有割合と選択反射波長の変化の傾向］
次に、ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合と、ＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化との関係を確認した。図９は、本実施の形態に係るガスセンサ１におけるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合と選択反射波長の変化とを示す図である。図１０は、本実施の形態に係るガスセンサ１を構成するジフェニルアセチレン誘導体系液晶含有ネマチック液晶の組成の他の例を示す図である。

図９に示すように、ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合が、それぞれ０％、１５％、２０％、４０％、６０％、８０％程度となるガスセンサ１を作製した。詳細には、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が、０％、１６．７３％、１９．９６％、３９．７２％、５９．８５％、８０．３２％であるガスセンサ１を作製した。

ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合は、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の含有割合が異なる２種類のコレステリック液晶を混合することにより調整した。２種類のコレステリック液晶として、図９に示すようにサンプル７とサンプル１２とを用いた。サンプル７は、図４および図７に示したサンプル５と同一のサンプルである。すなわち、サンプル７はジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含まないコレステリック液晶からなるサンプルである。サンプル１２は、図１０に示す組成を有する３種類のコレステリック液晶を混合したサンプルである。サンプル１２の混合材料には、図１０に示す組成（１）−１、組成（１）−２、組成（１）−３の３種類の組成を用いた。各組成の混合割合は、図１０に示す通りである。すなわち、サンプル１２は、ネマチック液晶として組成（１）のジフェニルアセチレン誘導体系液晶を１００％使用したコレステリック液晶である。サンプル７とサンプル１２の混合割合は、図９に示す通りである。

また、カイラル材としては、図８の（ａ）および（ｄ）に示したカイラル１およびカイラル２を用いた。カイラル１とカイラル４の混合割合は、図９に示す通りである。

上述したように、ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合がそれぞれ０％、１５％、２０％、４０％、６０％、８０％程度となるガスセンサ１について、ＶＯＣガスに接触したときの選択反射波長の変化をそれぞれ観察した。なお、ＶＯＣとして、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）１０μｌを用いた。また、ＶＯＣガスに接触する前のガスセンサ１の色調は、緑色とした。

ＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察すると、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％程度以上になると、図９に示すように、ガスセンサ１の選択反射波長が確実に短波長側に変化した。また、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％以下の場合には、選択反射波長の変化が明確に確認できないものもあった。

そこで、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％程度以下の場合について詳細に確認するため、図１１に示すように、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％程度以下の場合について、トルエンおよびメチルエチルケトンに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を確認した。図１１は、本実施の形態に係るガスセンサ１におけるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合と、トルエンおよびメチルエチルケトンに対する選択反射波長の変化を示す図である。

図１１に示すように、ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合が、それぞれ０％、５％、１０％、１５％、２０％程度となるガスセンサ１を作製した。詳細には、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が、０％、５％、１０％、１５％、２２．２％であるガスセンサ１を作製した。

ネマチック液晶に含まれるジフェニルアセチレン誘導体系液晶の割合は、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の含有割合が異なる、図４および図７に示したサンプル１とサンプル２とを混合することにより調整した。サンプル１はジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含まないコレステリック液晶からなるサンプルである。サンプル２は、図５に示した１２種類の組成を有するコレステリック液晶からなるサンプルである。各組成の混合割合は、図１１に示す通りである。すなわち、サンプル１は、ネマチック液晶に添加物として組成（１）のジフェニルアセチレン誘導体系液晶を使用したコレステリック液晶である。サンプル１とサンプル２との混合割合は、図１１に示す通りである。なお、ＶＯＣとして、トルエンおよびメチルエチルケトンをそれぞれ５μｌ用いた。また、ＶＯＣガスに接触する前のガスセンサ１の色調は、緑色とした。カイラル材として、カイラル１を用いた。

ＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察すると、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が５％のときには、メチルエチルケトンに接触したガスセンサ１の選択反射波長が短波長側に変化した。このとき、トルエンに接触したガスセンサ１の選択反射波長は短波長側には変化しなかった。ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が１０％および１５％のときも同様に、メチルエチルケトンに接触したガスセンサ１の選択反射波長が短波長側に変化し、トルエンに接触したガスセンサ１の選択反射波長は短波長側には変化しなかった。

なお、図９においてメチルエチルケトンに接触したガスセンサ１の選択反射波長は、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が１５％付近のときに長波長側に変化していたが、図１１においてはジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が５％以上で短波長側に変化している。この違いは、ガスセンサ１に接触させたメチルエチルケトンの量の違いに起因すると考えられる。図９ではメチルエチルケトンを１０μｌ導入したのに対し、図１１では５μｌである。より多くのメチルエチルケトン分子と相互作用して液晶構造の単位体積あたりのピッチを狭くするには、より多くのジフェニルアセチレン誘導体系液晶が必要になる。その結果、よりジフェニルアセチレン誘導体液晶の重量比が大きい領域で、選択反射波長が短波長側に変化したものと考えられる。

ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％程度になると、トルエンに接触したガスセンサ１の選択反射波長も短波長側に変化し始め、２２．２％では完全に短波長側に変化した。したがって、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％以上になると、トルエンに接触したガスセンサ１の選択反射波長も短波長側に変化することがわかった。よって、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が２０％以上であれば、ＶＯＣの種類を問わず、ほぼ確実に選択反射波長が短波長側に変化することによりＶＯＣガスの有無を検出することができる。

また、ネマチック液晶に対するジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比が５％から１５％の範囲の場合には、ガスセンサ１の選択反射波長の変化方向によって、トルエンとメチルエチルケトンの判別が可能である。

［２−３−３．複数の種類のＶＯＣガスに対する選択反射波長の変化の傾向］
次に、複数の種類のＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化について確認した。図１２は、本実施の形態に係るガスセンサ１の複数の種類のＶＯＣガスに対する選択反射波長の変化を示す図である。

図１２に示すように、ＶＯＣとしてエタノール、アセトン、メチルエチルケトン（２−ブタノン）、１−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ベンゼン、シクロヘキサン、２−ペンタノン、トルエンおよびシクロヘキサノンを用いた。なお、各ＶＯＣの組成、構造式、沸点［℃］、融点［℃］、蒸気圧［ｋＰａ］については、図１２に示す通りである。

また、ガスセンサ１として、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を１０％および２０％含むコレスティック液晶を用いた。また、ＶＯＣガスに接触する前のガスセンサ１の色調は、緑色とした。カイラル材として、カイラル１を用いた。

各ＶＯＣガスに接触したときのガスセンサ１の選択反射波長の変化を観察すると、図１２に示すように、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を１０％含むコレスティック液晶をガスセンサ１とした場合、ガスセンサ１は、メチルエチルケトン（２−ブタノン）に接触したときに選択反射波長が短波長側に変化した。また、トルエンに接触したときには、短波長側への選択反射波長の変化は見られなかった。

また、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を２０％含むコレスティック液晶をガスセンサ１とした場合、ガスセンサ１は、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン（２−ブタノン）、１−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ベンゼン、２−ペンタノン、トルエンおよびシクロヘキサノンに接触したときに選択反射波長が短波長側に変化した。なお、シクロヘキサンについては、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を１０％および２０％含むコレスティック液晶をガスセンサ１とした場合のいずれにおいても、短波長側への選択反射波長の変化は見られなかった。

［２−３−４．選択反射波長の変化の温度依存性］
次に、ガスセンサ１の選択反射波長の変化が、ＶＯＣガス以外の環境変化、例えば、温度変化に依存するものでないことを確認するために、ガスセンサ１の選択反射波長の変化の温度依存性について確認した。図１３は、本実施の形態に係るガスセンサ１の選択反射波長の温度依存性を示す図である。

ＶＯＣガスに接触しないときのガスセンサ１の選択反射波長の変化について、室温が２５℃、３０℃、３５℃の場合についてガスセンサ１の選択反射波長を確認した。このときのガスセンサ１は、図４および図７に示したサンプル２であり、２２．２重量％のジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含んでいる。サンプル２の選択反射波長は、図１３に示すように、５９０ｎｍ〜５７０ｎｍ程度であり、温度による選択反射波長の変化はほとんどないことが分かった。

また、比較対象として、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を添加していない、コレステロール誘導体（ＣＮ、ＣＯＣ、ＣＢの混合物）液晶についても、室温が２７℃、２８℃、２９℃、３０℃、３１℃、３２℃、３３度の場合の選択反射波長の変化を確認した。ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を添加していないコレステロール誘導体液晶については、室温が２７℃のとき選択反射波長が約７００ｎｍ、室温が３３℃のとき選択反射波長が約４００ｎｍであり、温度変化による選択反射波長の変化が大きいことが確認できた。ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を添加していないコレステロール誘導体液晶については、温度依存が大きく、サンプル２と同様の室温２５度、３３度については確認できなかった。

以上より、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むコレステリック液晶からなるガスセンサ１は、温度の影響を受けることなく、選択反射波長の変化を観察することによりＶＯＣガスを検出することができ、温度変化の大きい環境においても安定してＶＯＣガスを検出することができるといえる。

［２−３−５．選択反射波長の変化の時間依存性］
次に、ガスセンサ１のＶＯＣガスに対する反応の速さ、および、安定性を確認するために、ガスセンサ１の選択反射波長の変化の時間依存性を確認した。図１４は、本実施の形態に係るガスセンサ１の選択反射波長の時間変化を示す図であり、図２に示したジフェニルアセチレン誘導体（トラン）系液晶よりなるガスセンサ１に対し、ＶＯＣとして（ａ）はメチルエチルケトン、（ｂ）はトルエン、（ｃ）はシクロヘキサン、（ｄ）ｔｅｒｔ−ブチルアルコールを用いた場合の選択反射波長の時間変化を示している。なお、ここでは、カイラル材としてカイラル１およびカイラル４を用いた。なお、図１４の（ａ）〜（ｄ）において、ガスセンサ１にＶＯＣガスの接触を開始した時刻を０ｓｅｃとしている。

図１４の（ａ）に示すように、ＶＯＣとしてメチルエチルケトンを用いた場合、ガスセンサ１が示す選択反射波長は、０ｓｅｃでは６０８ｎｍ程度であった。そして、時間が経過するにつれて選択反射波長は短くなり、開始から９０ｓｅｃでは５７６ｎｍ程度を示した。開始から９０ｓｅｃ程度経過した場合には、選択反射波長の変化は明確に確認できるといえる。また、図示を省略したが、開始から４５ｓｅｃ程度のときに反射率がもっとも大きくなり、７５ｓｅｃ程度後から徐々に反射率は小さくなった。

同様に、図１４の（ｂ）に示すように、ＶＯＣとしてトルエンを用いた場合、ガスセンサ１が示す選択反射波長は、０ｓｅｃでは６０４ｎｍ程度であった。そして、時間が経過するにつれて選択反射波長は短くなり、開始から１０５ｓｅｃでは５８０ｎｍ程度を示した。開始から９０ｓｅｃ程度経過した場合には、選択反射波長の変化は明確に確認できるといえる。また、開始直後の反射率がもっとも大きく、３０ｓｅｃ程度後から徐々に反射率は小さくなった。

同様に、図１４の（ｃ）に示すように、ＶＯＣとしてシクロヘキサンを用いた場合、ガスセンサ１が示す選択反射波長は、０ｓｅｃでは６１０ｎｍ程度であった。そして、時間が経過するにつれて選択反射波長は短くなり、開始から１０５ｓｅｃでは５９５ｎｍ程度を示した。開始から１０５ｓｅｃ程度経過した場合には、選択反射波長の変化は明確に確認できるといえる。また、開始直後から反射率は徐々に大きくなり、１０５ｓｅｃ程度のときに最も大きくなった。

同様に、図１４の（ｄ）に示すように、ＶＯＣとしてｔｅｒｔ−ブチルアルコールを用いた場合、ガスセンサ１が示す選択反射波長は、０ｓｅｃでは６０８ｎｍ程度であった。そして、時間が経過するにつれて選択反射波長は短くなり、開始から１０５ｓｅｃでは６００ｎｍ程度を示した。よって、開始から１０５ｓｅｃ程度経過した場合には、選択反射波長の変化は明確に確認できるといえる。また、開始直後から反射率はほぼ一定であった。したがって、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールに対しては、ガスセンサ１は、開始直後から時間が経過しても反射率はほぼ一定であるといえる。

図１４の（ａ）から（ｄ）より判るように、ガスセンサ１の選択反射波長の変化の大きさや時間変化は、ＶＯＣによって大きく異なる。また図９や図１１から、コレステリック液晶の組成によってもＶＯＣに対する選択反射波長の変化の仕方が異なる。これらのことから、本願において開示したようなコレステリック液晶の組成の組み合わせを用いることにより、様々な異なったＶＯＣに対するガス検知の選択性を向上させることが可能である。

［２−４．変形例等］
次に、変形例ついて説明する。本変形例では、図２に示した（Ｇ）フェニルピリミジン系液晶をネマチック液晶に含むコレステリック液晶を用いたガスセンサについて説明する。

フェニルピリミジン系液晶をネマチック液晶に含むコレステリック液晶では、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶をネマチック液晶に含むコレステリック液晶と同様、ＶＯＣガスに接触したときに、選択反射波長が短波長側に変化する。また、他のコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加することにより、選択反射波長の変化の方向（長波長側または短波長側）および程度を制御することができる。例えば、ＶＯＣガスに接触したときに選択反射波長が長波長側に変化するコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加することにより、選択反射波長が短波長側に変化するように制御することも可能である。以下、例を挙げて説明する。

図１５は、ピリミジン系液晶を用いたガスセンサを構成する材料の一例を示す図である。

図１５に示すサンプル１３は、図２に示したデムスエステル系液晶を含むコレステリック液晶０．３１ｇにフェニルピリミジン系液晶０．０９１ｇを添加したガスセンサである。デムスエステル系液晶を含むコレステリック液晶は、図７のサンプル５に示したように、ＶＯＣガスに接触したときに選択反射波長が長波長側に変化する材料である。また、カイラル材として、カイラル１およびカイラル４を添加した。カイラル材の添加量は、図１５に示す通りである。

また、図１５に示すサンプル１４は、図２に示したデムスエステル系液晶を含むコレステリック液晶０．５３１ｇにカイラル材としてカイラル１およびカイラル４を添加したサンプルである。つまり、サンプル１４にはフェニルピリミジン系液晶を添加しなかった。

これらのサンプルを、それぞれＶＯＣガスに接触させたときの選択反射波長の変化を図１６に示した。図１６は、ピリミジン系液晶を用いたガスセンサ１の選択反射波長の時間変化を示す図であり、（ａ）はメチルエチルケトン、（ｂ）はトルエン、（ｃ）はシクロヘキサン、（ｄ）ｔｅｒｔ−ブチルアルコールをＶＯＣとして用いた場合の選択反射波長の時間変化を示している。また、図１６では、ＶＯＣに接触させる前の選択反射波長からの波長変化を縦軸、時間変化を横軸として示している。なお、図１６の（ａ）〜（ｄ）において、本変形例にかかるガスセンサにＶＯＣガスの接触を開始した時刻を０ｓｅｃとしている。

図１６の（ａ）に示すように、ＶＯＣとしてメチルエチルケトンを用いた場合、サンプル１３を用いた本変形例に係るガスセンサでは、選択反射波長は短波長側に変化した。本変形例に係るガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触開始後から徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から７０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１５ｎｍ程度短波長側へ変化した。その後、選択反射波長は長波長側に変化し、開始から９０ｓｅｃ経過したときにはＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて９ｎｍ程度短波長側に変化した。

一方、サンプル１４を用いたガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触を開始してから徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から５０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて６ｎｍ程度短波長側へ変化した。なお、このときの選択反射波長の変化の傾きは、上述したフェニルピリミジン系液晶を添加したサンプル１３とほぼ同一であった。また、開始から１２０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて８ｎｍ程度短波長側へ変化し、その後選択反射波長は一定となった。

以上より、デムスエステル液晶を含むコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサは、メチルエチルケトンに接触したときの選択反射波長の変化が大きいといえる。したがって、当該ガスセンサを用いると、選択反射波長の変化を容易に確認することができる。

また、図１６の（ｂ）に示すように、ＶＯＣとしてトルエンを用いた場合、サンプル１３を用いた本変形例に係るガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触開始後から徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から４５ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１２ｎｍ程度短波長側へ変化した。

一方、サンプル１４を用いたガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触を開始してから徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から５０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１ｎｍ程度短波長側へ変化した。このときの選択反射波長の変化の傾きは、上述したフェニルピリミジン系液晶を添加したサンプル１３よりも小さかった。その後、開始から１８０ｓｅｃ程度まで選択反射波長は一定であり、開始から１８０ｓｅｃ程度経過したときに選択反射波長は急激に短波長側へ変化し始め、開始から２４０ｓｅｃ程度経過したときには、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて８ｎｍ程度短波長側へ変化した。その後、選択反射波長は長波長側へと変化した。

以上より、デムスエステル系液晶を含むコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサは、トルエンに接触したときの選択反射波長が変化する時間が短いといえる。したがって、当該ガスセンサを用いると、選択反射波長の変化を素早く検出することができる。

また、図１６の（ｃ）に示すように、ＶＯＣとしてシクロヘキサンを用いた場合、サンプル１３を用いた本変形例に係るガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触開始後から徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から１５０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１０ｎｍ程度短波長側へ変化した。その後、選択反射波長は一定となった。

一方、サンプル１４を用いたガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触を開始してから徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から１５ｓｅｃ程度経過したときに、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１ｎｍ程度短波長側へ変化した。その後、選択反射波長は長波長側へ変化し、開始から３０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長と同等の波長まで戻り、その後選択反射波長は一定となった。

また、図１６の（ｄ）に示すように、ＶＯＣとしてｔｅｒｔ−ブチルアルコールを用いた場合、サンプル１３を用いた本変形例に係るガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触開始後から徐々に選択反射波長は短波長側へ変化し、開始から２３０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて１７ｎｍ程度短波長側へ変化した。

一方、サンプル１４を用いたガスセンサでは、ＶＯＣガスへの接触を開始してから選択反射波長は段階的に短波長側へ変化し、開始から２３０ｓｅｃ程度経過したときには、選択反射波長は、ＶＯＣガスへの接触開始前の選択反射波長に比べて７ｎｍ程度短波長側へ変化し、その後、選択反射波長は一定となった。

また、デムスエステル系液晶以外の、図２に示した（Ａ）シッフ塩基系液晶、（Ｃ）ジフェニルアセチレン誘導体系液晶、（Ｄ）フェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶、（Ｅ）フェニルシクロヘキサン（シアノ基）系液晶、（Ｆ）ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物、（Ｈ）アルケニル系液晶を含むコレステリック液晶についても同様に、フェニルピリミジン系液晶を添加して、ＶＯＣガスに接触したときの選択反射波長の変化を確認した。

図１７は、フェニルピリミジン系液晶を用いたガスセンサを構成する材料の他の例を示す図である。図１７に示すように、図２に示した（Ａ）シッフ塩基系液晶、（Ｃ）ジフェニルアセチレン誘導体系液晶、（Ｄ）フェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶、（Ｅ）フェニルシクロヘキサン（シアノ基）系液晶、（Ｆ）ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物、（Ｈ）アルケニル系液晶を含むコレステリック液晶に、フェニルピリミジン系液晶を添加し、ＶＯＣガスに接触したときの選択反射波長の変化を確認した。なお、図１７に示す（Ｂ）デムスエステル系液晶は、上述したサンプル１３である。各材料の混合量は、図１７に示す通りである。また、カイラル材として、カイラル１およびカイラル４を添加した。カイラル材の添加量は、図１７に示す通りである。これらの材料を用いたガスセンサにＶＯＣガスを接触したときの選択反射波長の変化を確認した。なお、ＶＯＣとして、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールを用いた。

図１８は、図１７に示した材料を用いたガスセンサの選択反射波長の変化を示す図である。なお、図１８において、短は短波長側への変化、長は長波長側への変化、ｔは透明への変化を示す。また、図１８中の（Ｄ）及び（Ｆ）について、横軸をＶＯＣガスとの接触開始からの時間、縦軸を選択反射波長の変化量としたグラフをそれぞれ図１９、図２０として示す。図１９は、にピリミジン系液晶を添加したガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。図２０は、ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物にピリミジン系液晶を添加したガスセンサの選択反射波長の時間変化を示す図である。なお、図１９、図２０において＋（Ｇ）とは、それぞれのコレステリック液晶に対してフェニルピリミジン系液晶（図２に示した（Ｇ））を添加したことを示している。

図１８の（Ａ）に示すように、シッフ塩基系液晶を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長は長波長側に変化し、その後透明に変化した。このときの選択反射波長の長波長側への変化は、フェニルピリミジン系液晶を添加しない場合に比べて、変化が早くかつ大きかった。したがって、フェニルピリミジン系液晶を添加することにより、選択反射波長は短波長側への変化を生じるように制御することができるだけでなく、材料によっては長波長側への変化を大きくするように制御することができるといえる。

また、図１８の（Ｂ）に示すように、デムスエステル系液晶を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長ははじめに短波長側に変化した。メチルエチルケトンについては１５ｎｍ、トルエンについては１３ｎｍ、シクロヘキサンについては１７ｎｍ、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールについては１０ｎｍの短波長側への変化が確認できた。その後、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサンについては、選択反射波長は長波長側に変化し、さらに、透明に変化した。

また、図１８の（Ｃ）に示すように、ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長が変化する速度が早かったため、計測には至らなかった。

また、図１８の（Ｄ）に示すように、フェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長ははじめに短波長側に変化した。メチルエチルケトンについては１３ｎｍ、トルエンについては７ｎｍ、シクロヘキサンについては１０ｎｍ、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールについては１０ｎｍの短波長側への変化が確認できた。その後、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長は長波長側に変化した。また、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサンについてはその後透明に変化した。

また、図１８の（Ｅ）に示すように、フェニルシクロヘキサン（シアノ基）を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、シクロヘキサンについては、選択反射波長は長波長側に変化し、その後透明に変化した。トルエンについては１ｎｍの短波長側への変化が見られた後長波長側に変化し、その後透明に変化した。ｔｅｒｔ−ブチルアルコールについては、３ｎｍの短波長側への変化が見られた後長波長側に変化し、その後透明に変化した。

また、図１８の（Ｆ）に示すように、ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長ははじめに短波長側に変化した。メチルエチルケトンについては１１ｎｍ、トルエンについては５ｎｍ、シクロヘキサンについては３ｎｍ、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールについては９ｎｍの短波長側への変化が確認できた。その後、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長は長波長側に変化した。また、メチルエチルケトン、トルエンについてはその後透明に変化した。

また、図１８の（Ｈ）に示すように、アルケニル系液晶を添加したコレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加したガスセンサでは、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、選択反射波長は短波長側に変化した。メチルエチルケトンについては２３ｎｍ、トルエンについては２３ｎｍ、シクロヘキサンについては３０ｎｍ、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールについては１３ｎｍの短波長側への変化が確認できた。その後、トルエンについては、選択反射波長は長波長側に変化し、さらに、透明に変化した。

また、図１９の（ａ）〜（ｄ）に示すように、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、フェニルシクロヘキサン（アルコキシ基）系液晶であるサンプル（Ｄ）にフェニルピリミジン系液晶であるサンプル（Ｇ）を添加した場合、選択反射波長はサンプル（Ｄ）だけのときよりも短波長側に変化した。

同様に、図２０の（ａ）〜（ｄ）に示すように、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールのいずれについても、ビフェニル系液晶およびターフェニル系液晶の混合物であるサンプル（Ｆ）にフェニルピリミジン系液晶であるサンプル（Ｇ）を添加した場合、選択反射波長は、サンプル（Ｆ）だけのときよりも短波長側に変化した。

このように、コレステリック液晶にフェニルピリミジン系液晶を添加することにより、選択反射波長を短波長側に変化させるのみならず、選択反射波長の変化の方向および程度を制御することができる。

以上、本発明の実施の形態および実施例に係るガスセンサについて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態に係るガスセンサにおいて、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。

以上、一つまたは複数の態様に係るガスセンサについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明は、揮発性有機ガスを検知するガスセンサおよび当該ガスセンサを備える車両、エアコン等に適用できる。

１ ガスセンサ
１ａ 基板
１０ 液晶
２０ａ 本体
２０ｂ 蓋
２２ 布
２４ ブラックシート
３０ シリンジ
４０ａ ＶＯＣ
４０ｂ ＶＯＣガス

Claims (5)

1. ジフェニルアセチレン誘導体系液晶を含むネマチック液晶とカイラル材とを主成分とするコレステリック液晶からなり、
   前記コレステリック液晶の選択反射波長の変化により揮発性有機ガスを検知する
   ガスセンサ。
2. 前記ネマチック液晶に対する前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比は、５％以上である
   請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記ネマチック液晶に対する前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶の重量比は、２０％以上である
   請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記揮発性有機ガスは、ケトン、アルコール、ベンゼン誘導体からなる群から選ばれる一つを含む
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
5. 前記ジフェニルアセチレン誘導体系液晶は、下記の化学式（１）で表される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
   

   

   化学式（１）において、Ｘ、Ｙ＝Ｒ_１、Ｒ_２Ｏ（Ｒ_１、Ｒ_２はアルキル基）である。

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