グロースティック

グロースティックは、ライトスティック、ケミライト、ライトワンド、ライトロッド、レイブライトとも呼ばれ、自己完結型の短期光源です。半透明のプラスチックチューブで構成され、分離した物質が組み合わさると化学発光によって光ります。ライトは消すことができず、1回しか使用できません。使用済みのチューブは廃棄されます。グロースティックは、イベント、キャンプ、野外探検、コンサートなどのレクリエーションによく使用されます。また、軍事や緊急サービスの照明としても使用されます。産業用途には、海洋、輸送、鉱業などがあります。

ビス（2,4,5-トリクロロ-6-（ペンチルオキシカルボニル）フェニル）オキサレート（商標名「サイアルーム」）は、ベル研究所のエドウィン・A・チャンドロスとデビッド・アイバ・シニアの研究に基づいて、1971年にアメリカンシアナミド社のマイケル・M・ラウハット^[1]によって発明されました。^{[2] [3]}

化学発光に関する他の初期の研究は、チャイナレイク海軍兵器センターのハーバート・リヒターの研究者によって同時期に行われていた。^{[4] [5]}

1973年から1974年にかけて、グロースティック型装置に関する米国特許がいくつか発行された。 ^{[6] [7] [8]}その後の1976年の特許^[9]では、1つのガラスアンプルを第2の物質の中に吊るし、それを割って混ぜ合わせると化学発光するという方法が推奨された。この設計には信号装置用のスタンドも含まれており、走行中の車両から投げて道路上に直立させることができる。この装置は従来の緊急用道路脇フレアに代わるものであり、火災の危険がなく、設置が簡単で安全であり、通過する車両にぶつかっても効果がなくなることがないため、より優れていると考えられていた。この設計は、第2の物質が入ったプラスチックチューブの中に1つのガラスアンプルが入っており、曲げるとガラスが割れ、振って物質を混ぜるというものであり、今日販売されている典型的なグロースティックに最も近いものである。^[要出典]

1980年代初頭、グロースティックの大半はカリフォルニア州ノバトのオムニグロー社によって生産されていました。オムニグロー社は1994年にアメリカンシアナミッド社の化学光部門のレバレッジド・バイアウトを完了し、2014年に倒産するまで世界有数のグロースティックの供給業者となりました。現在見られるグロースティックのほとんどは中国製です。^[10]

グロースティックは防水性があり、電池を使わず、酸素を消費せず、熱を全く発生しないかごくわずかしか発生せず、火花や炎を出さず、水中のような高圧に耐えることができ、安価で、使い捨ても可能です。そのため、軍隊、キャンパー、洞窟探検家、レジャーダイバーにとって光源やライトマーカーとして理想的です。^[11]

グロースティックとは、ダンスで光る棒を使うことである^{[12] （}グローポイやヲタ芸など）。パーティー（特にレイブ）、コンサート、ダンスクラブでの娯楽によく使われる。マーチングバンドの指揮者が夜のパフォーマンスに使うほか、世界中のフェスティバルやお祝いでも使われている。グロースティックはおもちゃとして、夜間に運転者に警告を発したり、親が子供の位置を確認できるように発光マークをつけたりと、さまざまな機能がある。風船に載せて光らせる効果もある。グロースティックは、低照度での写真や映画の特殊効果にも使われる。^[13]

ギネスブックには、世界最大のグロースティックが高さ150メートル（492フィート2インチ）で割れたと記録されています。これはウィスコンシン大学ホワイトウォーター校の化学部が、ウィスコンシン州ホワイトウォーターの同校の創立150周年を祝うために作成し、2018年9月9日に割れました。^[14]

グロースティックは屋外レクリエーションに使用され、夜間にマーキングによく使用されます。スキューバダイバーは、夜間のダイビング中にダイビング定格のグロースティックを使用して自分自身をマーキングし、その後明るいダイビングライトをオフにすることができます。これは、明るいダイビングライトが点灯している間は見えない発光海洋生物を視認できるようにするためです。グロースティックは、一晩のキャンプ旅行中にバックパック、テントペグ、ジャケットに使用されます。多くの場合、グロースティックはサバイバルキットへの追加として推奨されています。

グロースティックには特定の産業用途があり、電気照明や LED が最適ではない状況での光源としてよく使用されます。たとえば、鉱業では、ガス漏れが発生した場合の緊急避難にグロースティックが必要です。この場合、電気光源を使用すると、意図しない爆発が発生する可能性があります。グロースティックで使用されるタイプの光である化学発光は「冷光」であり、電気を使用しないため、ガス漏れによる発火を引き起こしません。

グロースティックは海洋産業でも世界中で使用されており、延縄漁業、レクリエーション漁業、商業漁業での釣りルアーとして、また人員の安全のためによく使用されています。

グロースティックはもともと米軍によって発明されたもので、^[15]陸海を問わない軍事作戦に欠かせないものであり、そこではケミライトと呼ばれることが多い。グロースティックは警察の戦術部隊でも夜間作戦や暗い場所での接近戦の光源として使われている。また、警備区域や注目の物体をマークするためにも使われる。身に着けると夜間作戦中に味方の兵士を識別するために使用できる。^[16] 捜索救助活動では、グロースティックは落水救助のシナリオで海上で行方不明になった人の最後の居場所を光る光で示すためによく使われる。

グロースティックは、軍事用途と同様に、警察、消防、救急医療サービスで光源として使用されています。緊急救助隊は、夜間に照明がない可能性のある人を追跡するためにグロースティックを配布することがよくあります。グロースティックは、夜間の視認性を確保するために、旅客船や商用船の 救命胴衣や救命ボートに取り付けられることもあります。

グロースティックは、基本的な照明を提供し、暗い場所での識別を容易にするために、緊急キットの一部であることがよくあります。建物、公共交通機関の車両、地下鉄の駅の緊急照明キットに含まれています。

グロースティックは、2種類の化学物質を混ぜると発光します。2種類の化学物質の反応は、通常サリチル酸ナトリウムなどの塩基によって触媒されます。^[17]グロースティックは、柔軟な外側の容器の中に小さくて脆い容器が入っています。各容器には異なる溶液が入っています。外側の容器を曲げると、内側の容器が壊れて溶液が混ざり合い、必要な化学反応が起こります。壊れた後、チューブを振って成分を完全に混ぜます。

グロースティックには、塩基触媒と適切な染料（増感剤または蛍光体）の2つの化学物質が含まれています。これにより、発熱反応が発生します。プラスチックチューブ内の化学物質は、染料、塩基触媒、およびジフェニルシュウ酸の混合物です。ガラスバイアル内の化学物質は過酸化水素です。過酸化物とフェニルシュウ酸エステルを混合すると、化学反応が起こり、2モルのフェノールと1モルの過酸エステル（1,2-ジオキセタンジオン）が生成されます。^[18]過酸は自然に二酸化炭素に分解し、染料を励起するエネルギーを放出します。その後、染料は光子を放出して緩和します。光子の波長、つまり放出される光の色は、染料の構造によって異なります。反応では、ほとんど熱を伴わずに、エネルギーが主に光として放出されます。^[17]その理由は、1,2-ジオキセタンジオンの逆[2 + 2]光付加環化は禁制遷移（ウッドワード・ホフマン則に違反する）であり、通常の熱機構では進行できないためである。

2 種類の化学物質と塩基の濃度を調整することで、製造業者は、短時間は明るく光り、長時間は暗く光るグロースティックを製造できます。また、反応の温度依存性を補正することで、グロースティックは高温または低温の気候でも満足のいく性能を発揮できます。最大濃度 (通常は実験室環境でのみ見られる) では、化学物質を混合すると激しい反応が起こり、わずか数秒間大量の光が生成されます。大量のサリチル酸ナトリウムまたはその他の塩基を追加することで、同じ効果を得ることができます。グロースティックを加熱すると、反応が速く進み、グロースティックが短時間明るく光ります。グロースティックを冷却すると、反応がわずかに遅くなり、持続時間が長くなりますが、光は暗くなります。これは、点灯中のグロースティックを冷蔵または冷凍することで実証できます。再び温まると、光り始めます。グロースティックに使用されている染料は、通常、紫外線にさらされると蛍光を発します。そのため、使い終わったグロースティックでもブラックライトの下では光ることがあります。

発光直後は光の強度が高く、その後指数関数的に減少します。発光前にグロースティックを冷蔵することで、この初期の高出力を一定に保つことができます。^[19]

2つの蛍光体の組み合わせを使用することができ、1つは溶液中に、もう1つは容器の壁に組み込まれる。これは、2番目の蛍光体が溶液中で分解したり、化学物質によって攻撃されたりする場合に有利である。最初の蛍光体の発光スペクトルと2番目の蛍光体の吸収スペクトルは大部分が重なり合う必要があり、最初の蛍光体は2番目の蛍光体よりも短い波長で発光する必要がある。紫外線から可視光へのダウンコンバージョンが可能であり、可視波長間の変換（例：緑からオレンジ）や可視光から近赤外線への変換も可能である。シフトは最大200 nmである可能性があるが、通常、範囲は吸収スペクトルよりも約20〜100 nm長くなります。^[20]この方法を使用するグロースティックは、プラスチックに埋め込まれた染料のため、色付きの容器を使用する傾向がある。赤外線グロースティックは、染料が容器内で生成された可視光を吸収し、近赤外線を再放射するため、暗赤色から黒色に見えることがある。

一方、溶液内で複数の蛍光体を混ぜるだけで、さまざまな色を実現し、目的の効果を得ることもできます。^{[17] [21]これらのさまざまな色は、}加法混色の原理によって実現できます。たとえば、オレンジ色のライトスティックには、赤、黄、緑の蛍光体の組み合わせが使用され、^[17]白色のライトスティックには、複数の蛍光体の組み合わせが使用されます。^[21]

• 9,10-ジフェニルアントラセン（DPA）は青色光を発する
• 9-(2-フェニルエテニル)アントラセンは青緑色の光を発する
• 1-クロロ-9,10-ジフェニルアントラセン（1-クロロ(DPA)）と2-クロロ-9,10-ジフェニルアントラセン（2-クロロ(DPA)）は、非置換DPAよりも効率的に青緑色の光を発します。
• 9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン(BPEA)は、486 nmで最大の緑色光を発します。
• 1-クロロ-9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセンは黄緑色の光を発し、30分間の高輝度サイリウムスティックに使用されています。
• 2-クロロ-9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセンは緑色の光を発し、12時間持続する低輝度のサイリウムスティックに使用されている。
• 1,8-ジクロロ-9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセンは黄色の光を発し、サイリウムスティックに使用されている。
• ルブレンは550nmでオレンジイエローを発する
• 2,4-ジ-tert-ブチルフェニル1,4,5,8-テトラカルボキシナフタレンジアミドは深紅色の光を発し、DPAと組み合わせると、その比率に応じて白色またはホットピンクの光を生成するために使用される。
• ローダミン B は赤色光を発します。CPPOと接触すると分解し、混合物の保存期間が短くなるため、ほとんど使用されません。
• 5,12-ビス(フェニルエチニル)ナフタセンはオレンジ色の光を発する
• ビオラントロンは630nmでオレンジ色の光を発する
• 16,17-(1,2-エチレンジオキシ)ビオラントロンは680 nmで赤色を発する。
• 16,17-ジヘキシルオキシビオラントロンは725nmの赤外線を放射する^[22]
• 16,17-ブチルオキシビオラントロンは赤外線を放射する^[23]
• N,N′-ビス（2,5,-ジ-tert-ブチルフェニル）-3,4,9,10-ペリレンジカルボキシイミドは赤色を発する^[23]
• 1-(N,N-ジブチルアミノ)アントラセンは赤外線を放射する^[23]
• 6-メチルアクリジニウムヨウ化物は赤外線を放射する^[23]

• 
  9,10-ジフェニルアントラセンは青色光を発する
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  9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセンは緑色の光を出す
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  1-クロロ-9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセンは黄緑色の光を発する
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  ルブレン（5,6,11,12-テトラフェニルナフタセン）は黄色の光を発する
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  5,12-ビス(フェニルエチニル)ナフタセンはオレンジ色の光を発する
• 
  ローダミン6Gはオレンジ色の光を発する
• 
  ローダミンBは赤色光を発する

グロースティックでは、フェノールが副産物として生成されます。グロースティックのケースが割れたり壊れたりした場合には、混合物を皮膚から遠ざけ、誤って摂取しないようにすることをお勧めします。皮膚にこぼれた場合、化学物質は皮膚の炎症、腫れ、または極端な場合には嘔吐や吐き気を引き起こす可能性があります。古いグロースティックに使用されている化学物質の中には発がん性物質があります。^[24]使用されている感作物質は多環芳香族炭化水素で、発がん性があることで知られている化合物のクラスです。

ジブチルフタレートは、グロースティック（および多くのプラスチック）に時々使用される可塑剤ですが、健康上の懸念を引き起こしています。2006年にカリフォルニア州の催奇形性物質リストに掲載されました。 ^[25]グロースティックの液体には可塑剤として作用する成分が含まれており、漏れたプラスチックを柔らかくします。^[26]ジフェニルシュウ酸は、目を刺したり焼いたり、皮膚を刺激したり刺したり、摂取すると口や喉を焼いたりすることがあります。

ブラジルの研究者は、自国の漁業で使われる蛍光棒の廃棄物を懸念し、2014年にこのテーマに関する研究を発表しました。^[27]この研究では、使用済みの蛍光棒内で継続する二次反応、培養細胞への毒性、および試験管内でのDNAとの化学反応を測定しました。著者らは、蛍光棒溶液の高い毒性とDNAとの反応性の証拠を発見しました。彼らは、蛍光棒溶液は「危険であり、暴露に関連する健康リスクはまだ適切に評価されていない」と結論付けました。

多くのグロースティックには、吸入または摂取すると非常に有毒で、摂取またはその他の方法で曝露すると臓器に有毒な化学物質TCPO（トリクロロフェノール）が使用されています^[28]

デンマーク環境省の報告書は、市販のグロースティックを調査し、ジブチルフタレートを含むグロースティックの証拠を発見し、これは法律違反であると結論付けました。^[29] 報告書には、「分類によると、この物質は生殖能力や胎児に害を及ぼす可能性があるため、玩具やギミック、ジョーク用品には使用してはならない。リスクは、繰り返しまたは長時間の曝露後に発生する」とあります。この消費者調査では、特定のグロースティックのパッケージの前面には子供の絵が描かれているのに、背面には「子供には適していません」という警告ラベルが貼られていることが確認されました。この矛盾は消費者の混乱につながる可能性があり、適切な製品マーケティングと安全性のコミュニケーションに関する疑問が生じます。^[30] アマゾンの製品は子供に安全で無毒であると宣伝されていますが、これらの主張は検証されていません。

グロースティックは使い捨てのアイテムであり、プラスチックで作られているため、プラスチック廃棄物の問題にも寄与しています。さらに、内部の小瓶はガラスで作られていることが多く、内部の化学物質は不適切な取り扱いをすると危険であるため、グロースティックに使用されるプラスチックはリサイクルサービスでは回収できず、グロースティックはリサイクル不可能な廃棄物として分類されます。

グロースティックの配合成分ごとの安全データシートでは、おがくずやその他の吸収材で吸収することを推奨しており、特に廃棄物を水源から遠ざけることの重要性を強調しています。使用済みのグロースティック液を排水溝に捨てないでください。

2020年代までに、より安全なグロースティックや代替品を作るための取り組みが進められていました。カナダの企業Lux Bioは、化学発光ではなく生分解性で生物発光を利用するLight Wand ^{[31] [32]や、再利用可能で毒性がなく、}燐光で光り^[33] 、化学的にも生物学的にも不活性なLÜMIなどのグロースティックの代替品を開発しました。

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