JPH01280242A - 酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法 - Google Patents
酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法Info
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- JPH01280242A JPH01280242A JP63109977A JP10997788A JPH01280242A JP H01280242 A JPH01280242 A JP H01280242A JP 63109977 A JP63109977 A JP 63109977A JP 10997788 A JP10997788 A JP 10997788A JP H01280242 A JPH01280242 A JP H01280242A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7786—Fluorescence
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、発光物質の光励起状態から生じる発光（光ル
ミネセンス）が酸素によって消光される現象を利用して
、水、血液、各種の溶液あるいは気体等の媒体中の酸素
濃度を光学的に測定するために使用される、酸素濃度測
定装置、並びにそれを使用した酸素濃度測定法に関する
。
ミネセンス）が酸素によって消光される現象を利用して
、水、血液、各種の溶液あるいは気体等の媒体中の酸素
濃度を光学的に測定するために使用される、酸素濃度測
定装置、並びにそれを使用した酸素濃度測定法に関する
。
従来、酸素濃度の測定には、酸素電極を用いたいわゆる
電気化学的手法が使用されてきた。しかしこのような電
気化学的手法は応答連関が遅く、外部からの電磁気的な
雑音に影響され易く、また微小化が困難である等、多く
の技術的障壁があった。そこで、ケイ光、リン光等のル
ミネセンスを酸素が消光する現象を利用した酸素濃度測
定法が考案された。
電気化学的手法が使用されてきた。しかしこのような電
気化学的手法は応答連関が遅く、外部からの電磁気的な
雑音に影響され易く、また微小化が困難である等、多く
の技術的障壁があった。そこで、ケイ光、リン光等のル
ミネセンスを酸素が消光する現象を利用した酸素濃度測
定法が考案された。
例えばピレン酪酸が酸素濃度測定のための発光物質とし
て有効であることが示されて（Ｗ、 Ｍ、ボーガン（Ｖ
ａｕｇｈａｎ） 、Ｇ、ウェーバ−（Ｗｅｂｅｒ） 、
バイオケミストリー（Ｂｉｏｃｈｅｍ、）、９，４６４
（１９７０） ）以来、ピレンの誘導体を利用した発
光物質の研究が盛んになって来た。ただしこの方法は励
起光に紫外光を用いる必要があり、励起光の導光等の光
学系に紫外光透過性の材料を使用しなければならないと
言う制約を受ける。
て有効であることが示されて（Ｗ、 Ｍ、ボーガン（Ｖ
ａｕｇｈａｎ） 、Ｇ、ウェーバ−（Ｗｅｂｅｒ） 、
バイオケミストリー（Ｂｉｏｃｈｅｍ、）、９，４６４
（１９７０） ）以来、ピレンの誘導体を利用した発
光物質の研究が盛んになって来た。ただしこの方法は励
起光に紫外光を用いる必要があり、励起光の導光等の光
学系に紫外光透過性の材料を使用しなければならないと
言う制約を受ける。
また、ＰＣＴ／ＪＰ８７１００４６３号明細書は、固定
化したポリピリジン金属錯体からなる酸素濃度測定装置
を開示している。ここでは、ポリピリジン金Ｒ錯体が高
分子中に分散されたり、あるいは吸着体に吸着される形
で固定されており、またポリピリジン錯体を可視光の導
体に固定化して用いる技術も開示されている。
化したポリピリジン金属錯体からなる酸素濃度測定装置
を開示している。ここでは、ポリピリジン金Ｒ錯体が高
分子中に分散されたり、あるいは吸着体に吸着される形
で固定されており、またポリピリジン錯体を可視光の導
体に固定化して用いる技術も開示されている。
このように酸素の消光を利用した各種の酸素濃度測定装
置が開発されてきたが、被験液に血液等の生体試料を用
いた場合、発光体を固定する膜の材料と被験液との親和
性が低いために、正確な測定を行うことが困難であった
。
置が開発されてきたが、被験液に血液等の生体試料を用
いた場合、発光体を固定する膜の材料と被験液との親和
性が低いために、正確な測定を行うことが困難であった
。
そこで本発明の目的は、生体系の液中の酸素濃度を測定
するのに特に好適な、生体系の液との親和性の高い酸素
濃度測定装置及びそれを使用した酸素濃度測定法を提供
することにある。
するのに特に好適な、生体系の液との親和性の高い酸素
濃度測定装置及びそれを使用した酸素濃度測定法を提供
することにある。
本発明は、発光物質を含有する細膜からなる酸素濃度測
定装置に関する。
定装置に関する。
また本発明は、発光物質を含有する高分子膜を、細膜で
被覆してなる酸素濃度測定装置に関する。
被覆してなる酸素濃度測定装置に関する。
また本発明は、上記の発光物質が、トリス（２゜２″−
ビピリジン）ルテニウム（Ｉ［）錯体、トリス（ｏ−フ
ェナントロリン）ルテニウム（ＩＩ）１体、ピレン及び
ピレン透導体からなる群より選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする、上記の酸素濃度測定装置に関す
る。
ビピリジン）ルテニウム（Ｉ［）錯体、トリス（ｏ−フ
ェナントロリン）ルテニウム（ＩＩ）１体、ピレン及び
ピレン透導体からなる群より選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする、上記の酸素濃度測定装置に関す
る。
また本発明は、上記の酸素濃度測定装置を光の導体の先
端に固定してなる光導体付酸素濃度測定装置に関する。
端に固定してなる光導体付酸素濃度測定装置に関する。
また本発明は、上記の酸素濃度測定又は光導体付酸素濃
度測定装置に光を照射して、発光物質の発光強度を測定
することを特徴とする酸素濃度測定法に関する。
度測定装置に光を照射して、発光物質の発光強度を測定
することを特徴とする酸素濃度測定法に関する。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
Ｉ〉発光物質
本発明に用いる発光物質としては、光照射によって光励
起状態からルミネセンスを発し、その光が酸素によって
消光されるあらゆる発光物質を、高分子膜中に物理的、
化学的に結合させたものを用いる。ここで、発光物質ま
たは高分子物質ペンダントに発光感応物を結合させるか
、あるいはゲル中に微粒子（発光物質）を抱接した形で
用いることができる。具体的には、ＰＣＴ／ＪＰ８７１
００４６３号明細書に開示されたポリピリジン金属錯体
、例えばトリス（２，２’−ビピリジン）ルテニウム（
ＩＩ）錯体、トリス（ｏ−フェナントロリン）ルテニウ
ム（ｎ ） 錯体、またピレン及びピレン誘導体等を例
示することができる。
起状態からルミネセンスを発し、その光が酸素によって
消光されるあらゆる発光物質を、高分子膜中に物理的、
化学的に結合させたものを用いる。ここで、発光物質ま
たは高分子物質ペンダントに発光感応物を結合させるか
、あるいはゲル中に微粒子（発光物質）を抱接した形で
用いることができる。具体的には、ＰＣＴ／ＪＰ８７１
００４６３号明細書に開示されたポリピリジン金属錯体
、例えばトリス（２，２’−ビピリジン）ルテニウム（
ＩＩ）錯体、トリス（ｏ−フェナントロリン）ルテニウ
ム（ｎ ） 錯体、またピレン及びピレン誘導体等を例
示することができる。
光励起波長は、紫外光でも可視光でもよいが、可視光が
好ましい。例えばトリス（２，２°−ビピリジン）ルテ
ニウム（ＩＩ）錯体は、励起波長く極大吸収波長λｍａ
ｘは４５２ｎｍ）、ルミネセンスの発光波長（極大発光
波長Ｅｍａｘは６０３ｎｍ）で、ともに可視領域にあり
、ルミネセンスは酸素で効率よく消光されるので、発光
物質として浸れている。またピレンやその誘導体は励起
波長は３４０ｎｍ近辺で紫外領域にあるが、ルミネセン
スは４００ｎｍ近辺と可視領域に近く、酸素で効率よく
消光するので、やはり発光物質として優れている。
好ましい。例えばトリス（２，２°−ビピリジン）ルテ
ニウム（ＩＩ）錯体は、励起波長く極大吸収波長λｍａ
ｘは４５２ｎｍ）、ルミネセンスの発光波長（極大発光
波長Ｅｍａｘは６０３ｎｍ）で、ともに可視領域にあり
、ルミネセンスは酸素で効率よく消光されるので、発光
物質として浸れている。またピレンやその誘導体は励起
波長は３４０ｎｍ近辺で紫外領域にあるが、ルミネセン
スは４００ｎｍ近辺と可視領域に近く、酸素で効率よく
消光するので、やはり発光物質として優れている。
１１）絹膜
本発明の主要な特徴は、酸素濃度測定装置の被験液と接
触する外表面に、膜成分として生体親和性に優れた絹を
用いることにある。
触する外表面に、膜成分として生体親和性に優れた絹を
用いることにある。
天然物である絹は、生体に馴染む優れた材料として知ら
れ、縫合糸、化粧品等に利用される他、コンタクトレン
ズ等への使用が考えられている。
れ、縫合糸、化粧品等に利用される他、コンタクトレン
ズ等への使用が考えられている。
本発明に用いる絹膜は、絹フィブロインの水溶液からキ
ャスト法によって調製することができ、例えば絹フイブ
ロイン水溶液をガラスやプラスチック板上に広げて風乾
することによりｉＭられる。
ャスト法によって調製することができ、例えば絹フイブ
ロイン水溶液をガラスやプラスチック板上に広げて風乾
することによりｉＭられる。
この際に用いる絹フイブロイン水溶液の濃度は０．１〜
３０重量％であることが好ましく、絹膜の厚さは０．１
〜５００μｍ１絹膜の密度は１〜１．５ ｇ ／ ｃｕ
ｔであることが好ましい。
３０重量％であることが好ましく、絹膜の厚さは０．１
〜５００μｍ１絹膜の密度は１〜１．５ ｇ ／ ｃｕ
ｔであることが好ましい。
発光物質を直接絹膜中に固定するには、絹フィブロイン
の水溶液中に発光物質を混合してから絹膜を調製するか
、調製した絹膜に発光物質を物理的に吸着させればよい
。
の水溶液中に発光物質を混合してから絹膜を調製するか
、調製した絹膜に発光物質を物理的に吸着させればよい
。
ｉｉｉ ）高分子膜
本発明において、「高分子膜」とは、絹以外の高分子化
合物からなる、従来酸素濃度測定装置において発光物質
を固定するために使用しうることが知られていたすべて
の高分子膜を含む。
合物からなる、従来酸素濃度測定装置において発光物質
を固定するために使用しうることが知られていたすべて
の高分子膜を含む。
本発明においては、発光物質を直接絹膜中に固定しても
よいが、その場合は酸素による発光物質の消光効率が低
い。そこで、発光物質を高分子膜中に分散して固定し、
その高分子膜を絹膜で被覆して酸素濃度測定装置として
もよい。
よいが、その場合は酸素による発光物質の消光効率が低
い。そこで、発光物質を高分子膜中に分散して固定し、
その高分子膜を絹膜で被覆して酸素濃度測定装置として
もよい。
かかる酸素濃度測定装置を製造するには、発光物質を固
定した高分子膜を絹膜と貼り合わせたり、あるいは該高
分子膜の上に絹フイブロイン水溶液をキャストして膜化
したり、また該高分子膜を絹膜で挟む等の形で、被験液
に接触する面が絹膜となるようにすればよい。
定した高分子膜を絹膜と貼り合わせたり、あるいは該高
分子膜の上に絹フイブロイン水溶液をキャストして膜化
したり、また該高分子膜を絹膜で挟む等の形で、被験液
に接触する面が絹膜となるようにすればよい。
高分子は合成物、天然物のいずれでもよいが、親水性基
を有するものが好ましい。例えばメチルメタクリル酸、
Ｎ−ビニルピロリドン、アクリル酸、ビニルアルコール
、アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルビピリジン
、ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレンスルホネ
ート等の単独又は他の単量体との共重合体を挙げること
ができる。他に、スルホネート基を持つカチオン変換膜
であるナフィオン、４級アンモニウム基やピリジニウム
基を持つアニオン変換膜等、またセルロース、ゼラチン
、コラーゲン等の天然物を用いることができる。
を有するものが好ましい。例えばメチルメタクリル酸、
Ｎ−ビニルピロリドン、アクリル酸、ビニルアルコール
、アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルビピリジン
、ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレンスルホネ
ート等の単独又は他の単量体との共重合体を挙げること
ができる。他に、スルホネート基を持つカチオン変換膜
であるナフィオン、４級アンモニウム基やピリジニウム
基を持つアニオン変換膜等、またセルロース、ゼラチン
、コラーゲン等の天然物を用いることができる。
発光物質の高分子膜への固定化には種々の方法が考えら
れる。固定化の条件としては、（１）固定化された発光
物質が被験液に溶出しないこと（溶出すると、発光の強
度が変化してしまい、安定な測定が困難となる。） 、
（２）被験液または気体との間で化学反応による非可逆
的変化を受けないこと、などが挙げられる。
れる。固定化の条件としては、（１）固定化された発光
物質が被験液に溶出しないこと（溶出すると、発光の強
度が変化してしまい、安定な測定が困難となる。） 、
（２）被験液または気体との間で化学反応による非可逆
的変化を受けないこと、などが挙げられる。
たとえ（士まず、第一の方法として、発光物質を高分子
に溶解または分散させることにより最も簡易に固定化す
ることができる。
に溶解または分散させることにより最も簡易に固定化す
ることができる。
この場合高分子としては多くのものが使用できる。例え
ばごく−船釣に使われている多くの汎用プラスチック、
例えば低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、
ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂、ポリウレタ
ンなどが特に使用に適する。発光物質をこれら高分子に
混合する具体的手段は使用される発光プローブ及び高分
子によって適宜選択される。例えば発光プローブにポリ
ピリジン金属錯体を用いた場合、低密度ポリエチレンな
どの耐溶剤性の高い熱可塑性プラスチックスでは加熱溶
融による混合などが、またポリスチレンなどでは溶液混
合（高分子の有機溶剤溶液中での混合）が使用できる。
ばごく−船釣に使われている多くの汎用プラスチック、
例えば低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、
ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂、ポリウレタ
ンなどが特に使用に適する。発光物質をこれら高分子に
混合する具体的手段は使用される発光プローブ及び高分
子によって適宜選択される。例えば発光プローブにポリ
ピリジン金属錯体を用いた場合、低密度ポリエチレンな
どの耐溶剤性の高い熱可塑性プラスチックスでは加熱溶
融による混合などが、またポリスチレンなどでは溶液混
合（高分子の有機溶剤溶液中での混合）が使用できる。
ポリピリジン金属錯体の高分子との混合物中に占める濃
度はＩ Ｘ １０−”ｍｏ ｊ１！ ／ｄｍ’乃至１
ｍｏ ｊ２ ／ｄｍ’が適当である。Ｉ Ｘ １０−８
ｍｏ ！！／ｄｍ”未満の濃度では十分な発光が得られ
ず、従って感度が不十分である。また１ｍｏ ｊ！ ／
ｄｍ３をこえる高い濃度では、発光の強度が酸素濃度に
よって変化せず使用に適さない。
度はＩ Ｘ １０−”ｍｏ ｊ１！ ／ｄｍ’乃至１
ｍｏ ｊ２ ／ｄｍ’が適当である。Ｉ Ｘ １０−８
ｍｏ ！！／ｄｍ”未満の濃度では十分な発光が得られ
ず、従って感度が不十分である。また１ｍｏ ｊ！ ／
ｄｍ３をこえる高い濃度では、発光の強度が酸素濃度に
よって変化せず使用に適さない。
次に、第二の方法として、発光物質を吸着体に化学的ま
たは物理的に吸着せしめる方法がある。吸着体としては
シリカゲルやガラスなどの無機物質、ポーラスポリマー
や各種イオン交換樹脂、多糖類、蛋白質等の天然物など
の有機物質が挙げられる。いずれの吸着体も使用が可能
である。特に、陽イオン交換樹脂やキレート型の吸着剤
を用いると、より安定な固定化を行うことができる。
たは物理的に吸着せしめる方法がある。吸着体としては
シリカゲルやガラスなどの無機物質、ポーラスポリマー
や各種イオン交換樹脂、多糖類、蛋白質等の天然物など
の有機物質が挙げられる。いずれの吸着体も使用が可能
である。特に、陽イオン交換樹脂やキレート型の吸着剤
を用いると、より安定な固定化を行うことができる。
第三の方法として、発光物質を高分子の構成単位として
導入することにより物理的にも化学的にもより安定な固
定化錯体を形成せしめる方法がある。この方法は、既述
の２つの方法に比べやや複雑な操作を必要とするが、最
も安定性の高い固定化物を（尋る方法である。例えばポ
リピリジン金属錯体を用いる場合、重合性官能基を有す
るポリピリジンを重合させ、あるいはこれと共重合可能
な単量体とを共重合させ、重合体または共重合体を得た
のち、金属錯体を形成させる方法、たとえば、スチレン
、メタクリル酸、アクリル酸、アクリロニトリルなどの
ビニル化合物と４−メチル−４′−ビニル−２，２′−
ビピリジンのようなビニル基をもったポリピリジン（配
位子）を共重合させた後、金属錯体を形成させる方法、
ポリピリジン金属錯体の置換基と化学結合が可能な官能
基を持った単量体を予め重合し、その後該置換基と官能
基とを結合させる方法などを採りうる。ここで共重合体
とは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト
共重合体、あるいは錯体で橋かけされた重合体なども含
む。
導入することにより物理的にも化学的にもより安定な固
定化錯体を形成せしめる方法がある。この方法は、既述
の２つの方法に比べやや複雑な操作を必要とするが、最
も安定性の高い固定化物を（尋る方法である。例えばポ
リピリジン金属錯体を用いる場合、重合性官能基を有す
るポリピリジンを重合させ、あるいはこれと共重合可能
な単量体とを共重合させ、重合体または共重合体を得た
のち、金属錯体を形成させる方法、たとえば、スチレン
、メタクリル酸、アクリル酸、アクリロニトリルなどの
ビニル化合物と４−メチル−４′−ビニル−２，２′−
ビピリジンのようなビニル基をもったポリピリジン（配
位子）を共重合させた後、金属錯体を形成させる方法、
ポリピリジン金属錯体の置換基と化学結合が可能な官能
基を持った単量体を予め重合し、その後該置換基と官能
基とを結合させる方法などを採りうる。ここで共重合体
とは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト
共重合体、あるいは錯体で橋かけされた重合体なども含
む。
発光物質を化学的に共有結合した高分子としては、たと
えばトリス（２，２’−ビピリジンルテニウム（ＩＩ）
錯体（以下Ｒｕ（ｂｐｙ）ｓ”＋と略す）をペンダント
型置換基として持つ次の重合体が挙げられる。
えばトリス（２，２’−ビピリジンルテニウム（ＩＩ）
錯体（以下Ｒｕ（ｂｐｙ）ｓ”＋と略す）をペンダント
型置換基として持つ次の重合体が挙げられる。
葛
） ：
二 ギ
− 髪
但しＸ−はＣβ−１Ｃβ０４−などのアニオン、Ｍは４
−メチル−４′−ビニル−２，２′−ビピリジン、メチ
ルメククリル酸、アクリル酸、Ｎ−ビニルピロリドン、
ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレンなどの単量
体単位、ＸＳ７％２は繰り返し単位のモル分率で、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１であって、ｘＳｙは０〜０．９９．２は０．
０１〜１の範囲から選ばれる。
−メチル−４′−ビニル−２，２′−ビピリジン、メチ
ルメククリル酸、アクリル酸、Ｎ−ビニルピロリドン、
ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレンなどの単量
体単位、ＸＳ７％２は繰り返し単位のモル分率で、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１であって、ｘＳｙは０〜０．９９．２は０．
０１〜１の範囲から選ばれる。
以上の方法を複数組合せることも可能である。
例えば、高分子錯体を他の高分子と混合することなども
可能である。
可能である。
ｉｖ ）光の導体
光の導体としては、例えば可とう性のプラスチック光フ
ァイバーを用いることが好ましい。
ァイバーを用いることが好ましい。
■）酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法本発明におい
ては、間膜は水等の媒体をよく透過するため、被験液に
溶解した酸素が間膜を透過して発光体に到達することに
より、酸素濃度に対応した発光を示すので、その発光強
度から酸素濃度を知ることができる。また、気体も間膜
を透過するので、気相中の酸素濃度を測定することもで
きる。
ては、間膜は水等の媒体をよく透過するため、被験液に
溶解した酸素が間膜を透過して発光体に到達することに
より、酸素濃度に対応した発光を示すので、その発光強
度から酸素濃度を知ることができる。また、気体も間膜
を透過するので、気相中の酸素濃度を測定することもで
きる。
通常、吸収極大又はそれに近い波長の光を照射して発光
体の励起状態を作り、この励起状態からの発光の強度を
測定する。膜からの散乱光を遮断するために、発光モニ
ター側に、励起光波長域を遮断し、発光を透過するよう
なカットオフフィルターを用いるとよい。
体の励起状態を作り、この励起状態からの発光の強度を
測定する。膜からの散乱光を遮断するために、発光モニ
ター側に、励起光波長域を遮断し、発光を透過するよう
なカットオフフィルターを用いるとよい。
次に第１図、第２図及び第３図の例を用いて、本発明の
酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法を説明する。
酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法を説明する。
第１図は、石英板を基体として用いた酸素濃度測定装置
１とその使用法を示す概念図である。
１とその使用法を示す概念図である。
酸素濃度測定装置１は、石英板２、発光物質を固定した
高分子膜３及び間膜４の３層構造からなる。この酸素濃
度測定装置１を被験液又は被験気体中に浸漬し、外部よ
り照射光５を与えて、得られたルミネセンス６の強度を
モニター（例えばホトマル〉７で測定して、被験液又は
被験気体の酸素濃度を測定する。
高分子膜３及び間膜４の３層構造からなる。この酸素濃
度測定装置１を被験液又は被験気体中に浸漬し、外部よ
り照射光５を与えて、得られたルミネセンス６の強度を
モニター（例えばホトマル〉７で測定して、被験液又は
被験気体の酸素濃度を測定する。
第２図は、本発明の光導体付酸素濃度測定装置を示し、
第３図はその使用法を示す。
第３図はその使用法を示す。
光ファイバー８の先端には発光物質を固定した高分子膜
３及びそれを被覆している間膜４が固定されており、該
絹膜部分が被験液１８又は被験気体中に浸漬される。キ
セノンランプ９を発した照射光は、干渉フィルター１０
と二色性鏡１１を透過して光ファイバー８により高分子
膜３に到達し、発光物質を光励起状態にする。発光物質
から発せられたルミネセンスは光ファイバー８を透過し
て光フアイバーカプラー１２、二色性鏡１１に到達し、
そこでモニター系へと導かれ、モノクロメータ１３、光
電子増倍管１４、プリアンプ１５を通過し、レコーダ１
６に発光強度が記録される。
３及びそれを被覆している間膜４が固定されており、該
絹膜部分が被験液１８又は被験気体中に浸漬される。キ
セノンランプ９を発した照射光は、干渉フィルター１０
と二色性鏡１１を透過して光ファイバー８により高分子
膜３に到達し、発光物質を光励起状態にする。発光物質
から発せられたルミネセンスは光ファイバー８を透過し
て光フアイバーカプラー１２、二色性鏡１１に到達し、
そこでモニター系へと導かれ、モノクロメータ１３、光
電子増倍管１４、プリアンプ１５を通過し、レコーダ１
６に発光強度が記録される。
本発明の酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法を用いる
ことにより、特に従来測定の困難であった生体系の液中
の酸ｓａ度を容易に測定することが出来る。また本発明
の酸ｓａ度測定装置は、微小部位の酸素濃度を測定する
のに適しており、気体中の酸素濃度も測定することがで
きる。
ことにより、特に従来測定の困難であった生体系の液中
の酸ｓａ度を容易に測定することが出来る。また本発明
の酸ｓａ度測定装置は、微小部位の酸素濃度を測定する
のに適しており、気体中の酸素濃度も測定することがで
きる。
以下、実施例をもって本発明を更に具体的に説明する。
実施例Ｉ
Ｒｕ （ｂｐｙ） ｓ”ＣＲ２のｌＱｍＭ水溶液にＩ
Ｘ ３ ｃｍのナフィオン膜（厚さ１７３μｍ）を３０
分間浸漬して錯体を膜中に吸着させた後、水洗い、乾燥
し、テフロン板に固定した。この上に絹フイブロイン膜
（厚さ約１００μｍ）を密着して二層膜型の酸素濃度測
定装置とした。これを溶存酸素濃度が種々異なる水中に
浸漬し、膜に対して４５度の方向から４．５０ ｎ ｍ
の光で励起し、励起光に対して９０度の方向から発光を
モニター、０−５６のカットオフフィルターを通して発
光スペクトルを測定し、発光極大（約６００ｎｍ）の強
度を調べたところ、第４図に示すような、酸素濃度と発
光強度の関係が得られた。これから、発光強度を測定す
ることにより、酸素濃度を知ることができる。
Ｘ ３ ｃｍのナフィオン膜（厚さ１７３μｍ）を３０
分間浸漬して錯体を膜中に吸着させた後、水洗い、乾燥
し、テフロン板に固定した。この上に絹フイブロイン膜
（厚さ約１００μｍ）を密着して二層膜型の酸素濃度測
定装置とした。これを溶存酸素濃度が種々異なる水中に
浸漬し、膜に対して４５度の方向から４．５０ ｎ ｍ
の光で励起し、励起光に対して９０度の方向から発光を
モニター、０−５６のカットオフフィルターを通して発
光スペクトルを測定し、発光極大（約６００ｎｍ）の強
度を調べたところ、第４図に示すような、酸素濃度と発
光強度の関係が得られた。これから、発光強度を測定す
ることにより、酸素濃度を知ることができる。
実施例２
構造式１において、共重合体成分Ｍがメチルメタクリレ
ート、Ｘが０．９４３、ｙが０．０２０．２が０．０３
７、Ｘ−がＣＩ−である高分子ペンダント型の発光プロ
ーブのアセトン溶液を絹フイブロイン膜上にキャストし
て乾燥、膜化する。この高分子膜の上に絹フイブロイン
水溶液をキャストして３番目の膜とし、絹フイブロイン
膜で高分子膜をサンドイッチした構造の酸素濃度測定装
置とした。
ート、Ｘが０．９４３、ｙが０．０２０．２が０．０３
７、Ｘ−がＣＩ−である高分子ペンダント型の発光プロ
ーブのアセトン溶液を絹フイブロイン膜上にキャストし
て乾燥、膜化する。この高分子膜の上に絹フイブロイン
水溶液をキャストして３番目の膜とし、絹フイブロイン
膜で高分子膜をサンドイッチした構造の酸素濃度測定装
置とした。
これを枠に固定し、実施例１と同様な方法で水中の酸素
濃度と発光強度の関係を測定すると第５図のようになり
、これから発光強度により酸素濃度を知ることができる
。
濃度と発光強度の関係を測定すると第５図のようになり
、これから発光強度により酸素濃度を知ることができる
。
実施例３
実施例２に右いて、高分子ペンダント型の発光プローブ
としてＭがＮ−ビニルピロリドン、Ｘが０、８２８、ｙ
が０．１５０．２が０．０２２の化合物を用いたほかは
実施例２と同様にして水中の酸素濃度と発光強度の関係
を測定し、直線関係を得た。
としてＭがＮ−ビニルピロリドン、Ｘが０、８２８、ｙ
が０．１５０．２が０．０２２の化合物を用いたほかは
実施例２と同様にして水中の酸素濃度と発光強度の関係
を測定し、直線関係を得た。
実施例４
実施例１において、酸素分圧の異なる酸素／アルゴン混
合気体中で酸素分圧と相対発光強度の関係を求めたとこ
ろ、直線関係を得た。
合気体中で酸素分圧と相対発光強度の関係を求めたとこ
ろ、直線関係を得た。
実施例５
実施例１１とおいて、Ｒｕ（ｂｐｙ） ３”Ｃβ２の代
りニヒレン酪酸を用いたほかは同様にして二層膜型の酸
素濃度測定装置を作製し、水中の酸素濃度と相対発光強
度の関係を求めるに当り、励起光として３３８ｎｍ光を
、カットオフフィルターとしてＬ−３９を、モニター波
長として４００ｎｍを用いて行なったところ、同様な直
線関係をｉ等だ。
りニヒレン酪酸を用いたほかは同様にして二層膜型の酸
素濃度測定装置を作製し、水中の酸素濃度と相対発光強
度の関係を求めるに当り、励起光として３３８ｎｍ光を
、カットオフフィルターとしてＬ−３９を、モニター波
長として４００ｎｍを用いて行なったところ、同様な直
線関係をｉ等だ。
実力亀例６
実施例２において、生理食塩水（ｏ，９％塩化ナトリウ
ム水溶液）を用い、この水溶液中における酸素濃度と発
光強度の関係を測定し、はソ′同様な結果を得た。
ム水溶液）を用い、この水溶液中における酸素濃度と発
光強度の関係を測定し、はソ′同様な結果を得た。
第１図は、本発明の酸素濃度測定装置の１例とその使用
法の概念図である。 第２図は、本発明の光導体付酸素濃度測定装置の１例の
概念図である。 第３図は、第２図に示された本発明の光導体付酸素濃度
測定装置の使用法の概念図である。 第４図及び第５図は、本発明の種々の酸素濃度測定装置
を用いて測定した発光強度と酸素濃度との相関を示す。 １・・・・・・酸素濃度測定装置 ２・・・・・・石英板 ３・・・・・・高分子膜 ４・・・・・・絹膜 ５・・・・・・照射光 ６・・・・・・ルミネセンス ７・・・・・・モニター ８・・・・・・光ファイバー ９・・・・・・キセノンランプ １０・・・・・・干渉フィルター １１・・・・・・二色性鏡 １２・・・・・・光フアイバーカプラー１３・・・・・
・モノクロメータ １４・・・・・・光電子増倍管 １５・・・・・・プリアンプ １６・・・・・・レコーダ １７・・・・・・高圧電源 １８・・・・・・被験液 第１図 第２図 第６図
法の概念図である。 第２図は、本発明の光導体付酸素濃度測定装置の１例の
概念図である。 第３図は、第２図に示された本発明の光導体付酸素濃度
測定装置の使用法の概念図である。 第４図及び第５図は、本発明の種々の酸素濃度測定装置
を用いて測定した発光強度と酸素濃度との相関を示す。 １・・・・・・酸素濃度測定装置 ２・・・・・・石英板 ３・・・・・・高分子膜 ４・・・・・・絹膜 ５・・・・・・照射光 ６・・・・・・ルミネセンス ７・・・・・・モニター ８・・・・・・光ファイバー ９・・・・・・キセノンランプ １０・・・・・・干渉フィルター １１・・・・・・二色性鏡 １２・・・・・・光フアイバーカプラー１３・・・・・
・モノクロメータ １４・・・・・・光電子増倍管 １５・・・・・・プリアンプ １６・・・・・・レコーダ １７・・・・・・高圧電源 １８・・・・・・被験液 第１図 第２図 第６図
Claims (5)
- （１）発光物質を含有する絹膜からなる酸素濃度測定装
置。 - （２）発光物質を含有する高分子膜を、絹膜で被覆して
なる酸素濃度測定装置。 - （３）発光物質が、トリス（２，２’−ビピリジンルテ
ニウム（II）錯体、トリス（ｏ−フェナントロリン）ル
テニウム（II）錯体、ピレン及びピレン誘導体からなる
群より選ばれる少なくとも１種である、請求項（１）又
は（２）記載の酸素濃度測定装置。 - （４）請求項（１）〜（３）のいずれか１項記載の酸素
濃度測定装置を光の導体の先端に固定してなる光導体付
酸素濃度測定装置。 - （５）請求項（１）〜（４）のいずれか１項記載の酸素
濃度測定装置又は光導体付酸素濃度測定装置に光を照射
して、発光物質の発光強度を測定することを特徴とする
酸素濃度測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109977A JPH01280242A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109977A JPH01280242A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01280242A true JPH01280242A (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14523951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63109977A Pending JPH01280242A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 酸素濃度測定装置及び酸素濃度測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01280242A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580527A (en) * | 1992-05-18 | 1996-12-03 | Moltech Corporation | Polymeric luminophores for sensing of oxygen |
| WO1999058960A1 (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-18 | Hunan University | High-sensitivity luminescence quenching oxygen sensitive material |
| WO2008127401A3 (en) * | 2006-11-03 | 2009-03-05 | Tufts College | Biopolymer optical waveguide and method of manufacturing the same |
| US8529835B2 (en) | 2006-11-03 | 2013-09-10 | Tufts University | Biopolymer sensor and method of manufacturing the same |
| US8747886B2 (en) | 2009-02-12 | 2014-06-10 | Tufts University | Nanoimprinting of silk fibroin structures for biomedical and biophotonic applications |
| JP2015061761A (ja) * | 2007-09-21 | 2015-04-02 | サン ケミカル ビー．ブイ． | 印刷可能な酸素検知性組成物 |
| US9016875B2 (en) | 2009-07-20 | 2015-04-28 | Tufts University/Trustees Of Tufts College | All-protein implantable, resorbable reflectors |
| US9142787B2 (en) | 2009-08-31 | 2015-09-22 | Tufts University | Silk transistor devices |
| US9513405B2 (en) | 2006-11-03 | 2016-12-06 | Tufts University | Biopolymer photonic crystals and method of manufacturing the same |
| US9599891B2 (en) | 2007-11-05 | 2017-03-21 | Trustees Of Tufts College | Fabrication of silk fibroin photonic structures by nanocontact imprinting |
| US9969134B2 (en) | 2006-11-03 | 2018-05-15 | Trustees Of Tufts College | Nanopatterned biopolymer optical device and method of manufacturing the same |
| JP2021533388A (ja) * | 2018-08-03 | 2021-12-02 | オディンウェル エービーOdinwell Ab | ルミネッセンスにより測定対象物の特性を測定するための装置 |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63109977A patent/JPH01280242A/ja active Pending
Cited By (21)
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| US10040834B2 (en) | 2006-11-03 | 2018-08-07 | Tufts University | Biopolymer optofluidic device and method of manufacturing the same |
| US8195021B2 (en) | 2006-11-03 | 2012-06-05 | Tufts University/Trustees Of Tufts College | Biopolymer optical waveguide and method of manufacturing the same |
| US9802374B2 (en) | 2006-11-03 | 2017-10-31 | Tufts University | Biopolymer sensor and method of manufacturing the same |
| US9513405B2 (en) | 2006-11-03 | 2016-12-06 | Tufts University | Biopolymer photonic crystals and method of manufacturing the same |
| US9459241B2 (en) | 2007-09-21 | 2016-10-04 | Sun Chemical B.V. | Printable oxygen sensing composition |
| JP2015061761A (ja) * | 2007-09-21 | 2015-04-02 | サン ケミカル ビー．ブイ． | 印刷可能な酸素検知性組成物 |
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| JP2021533388A (ja) * | 2018-08-03 | 2021-12-02 | オディンウェル エービーOdinwell Ab | ルミネッセンスにより測定対象物の特性を測定するための装置 |
| JP2024050753A (ja) * | 2018-08-03 | 2024-04-10 | オディンウェル エービー | ルミネッセンスにより測定対象物の特性を測定するための装置 |
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