DE10327492A1 - Optisches Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und optischer Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration - Google Patents

Optisches Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und optischer Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration Download PDF

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Keisuke Chofu Asai
Hiroyuki Nishide
Ichiro Yokohama Okura
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Abstract

Die Erfindung sieht ein optisches Verfahren zum Messen einer Sauerstoffkonzentration und einen optischen Sensor zum Messen einer Sauerstoffkonzentration vor, wobei eine Licht absorbierende Farbstoffmolekülschicht, deren Absorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von der Bindung mit Sauerstoffmolekülen ändert, kombiniert ist mit einer Licht emittierenden Schicht, und die Sauerstoffkonzentration vom Umgebungsfluid gemessen werden kann. Die Licht absorbierende Schicht (4), die in einer Sauerstoff abquenchenden Licht emittierenden Schicht (3) laminiert ist, ist ein Film, der einen Kobalt-Porphyrin-Komplex (CoP) oder ein anderes Licht absorbierendes Farbstoffmolekül (7) aufweist, dessen Absorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von der Bindung mit Sauerstoffmolekülen ändert. Wenn der Überdeckungsgrad mit dem Lichtemissionsspektrum oder einem Anregungs-(Absorptions-)Spektrum der Licht emittierenden Schicht (3) sich als Ergebnis einer Veränderung in dem Absorptionsspektrum ändert, das von der Licht absorbierenden Schicht (4) abgegeben wird, ändert sich die Lichtintensität vom Ausgangslicht entsprechend dem Überdeckungsgrad, und die Sauerstoffkonzentration des Umgebungsfluids kann gemessen werden. Diese Meßmethode und dieser Meßsensor können nicht nur bei optischen Fasersensoren, sondern auch bei Windkanal-Versuchen u. ä. als druckempfindliche Farbstoffe verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisches Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und einen optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration, der optisch eine Sauerstoffkonzentration mit hoher Empfindlichkeit detektieren kann, indem Ausgangslicht detektiert wird, dessen Lichtintensität sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert.
  • Üblicherweise sind Lumineszenz- oder Fluoreszenzsensoren, die als optische Sauerstoffsensoren bekannt sind, solche, in welchen Pyren-Derivate, Ruthenium-Komplexe, Platin-Porphyrine und andere Farbstoffmoleküle mit Sauerstoff-Abquencheigenschaften in Polydimethylsiloxan, Polystyrol oder anderen Sauerstoff durchlassenden Harzen dispergiert sind. Bei diesen Sensoren hängt eine Reaktion zwischen den Sauerstoffmolekülen und Sauerstoff abquenchenden Farbstoffmolekülen von der Sauerstoffdiffusion in dem Harz ab, wobei diese Sensoren nicht imstande sind, Sauerstoff mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren, was eine inhärente Qualität der Farbstoffmoleküle ist.
  • Aus diesem Grund haben die Erfinder ein Verfahren (veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. H11-37944 ) um direkt Sauerstoff abquenchende Farbstoffmoleküle auf anodisierten, porösen Membranen, die auf einer Aluminiumoberfläche ausgebildet sind, zu adsorbieren und zu tragen, statt die Farbstoffmoleküle in Polymeren zu dispergieren, als ein Verfahren vorgeschlagen, um die Detektionsempfindlichkeit solcher Sauerstoffsensoren zu verbessern. Auch ist ein Vorschlag (veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-249076 ) betreffend einen hochempfindlichen Sauerstoffsensor gemacht worden, in welchem Poly[1-(Trimethylsilyl)-1-Propyn] (das nachstehend als "Poly(TMPS)" bezeichnet ist), welches ein poröses makromolekulares Material ist, als die durchlassenden Harze für die Sauerstoff abquenchenden Harze für die Sauerstoff abquenchenden Farbstoffmoleküle verwendet sind.
  • Diese Vorschläge versuchen, die Sauerstoffempfindlichkeit durch Verwenden von Materialien mit hoher Sauerstoffdurchlässigkeit als Medien zu verbessern, um die Sauerstoff abquenchenden Farbstoffmoleküle zu dispergieren, und es hat sich bestätigt, dass Sauerstoffsensoren, die entsprechend diesen Verfahren hergestellt worden sind, hohe Sauerstoffempfindlichkeit haben, nur eine geringe Empfindlichkeitsreduzierung bei niedrigen Temperaturen erfahren und andere ausgezeichnete Eigenschaften als Sauerstoffsensoren besitzen.
  • Selbst wenn Materialien mit hoher Sauerstoffdurchlässigkeit verwendet werden, ist jedoch der obere Empfindlichkeitsgrenzwert für einen Sauerstoffsensor durch die physikalischen Eigenschaften, d. h. die Sauerstoff abquenchende Rate der Farbstoffmoleküle festgelegt. Aus diesem Grund sind herkömmliche optische Sauerstoffsensoren, welche ein Sauerstoffabquenchen ausnutzen, nachteilig, so dass es nicht möglich ist, eine angemessene Messempfindlichkeit in Bereichen mit einem verhältnismäßig hohem Sauerstoffdruck zu erhalten.
  • In Anbetracht dessen könnte die Sauerstoffkonzentration gemäß einem neuen Detektierverfahren gemessen werden, wenn es möglich wäre, dass die Lichtdurchlässigkeit einer Licht emittierende Schicht detektiert wird, d. h. dass etwas von dem Licht, das von der Licht emittierenden Schicht durchgelassen worden ist, oder das auftreffende Licht, das aufgenommen worden ist, um Lichtemission in der lichtemittierenden Schicht zu initiieren, von einer Absorptionsschicht absorbiert wird, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, und dass der Grad dieser Absorption detektiert wird. Sauerstoffkonzentration könnte auch mit Hilfe einer sogar noch höheren Detektionsempfindlichkeit detektiert werden, wenn es möglich wäre, eine Kombination einer Absorptionsschicht und einer Licht emittierenden Schicht zu schaffen, die Farbstoffmoleküle aufweist, welche charakteristische Sauerstoff-Abquencheigenschaften haben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Detektieren einer Sauerstoffkonzentration zu schaffen, indem Ausgangslicht detektiert wird, dessen Lichtintensität sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, und ein optisches Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration sowie einen optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration zu schaffen, dessen Sauerstoffempfindlichkeit gegenüber derjenigen eines herkömmlichen optischen Sauerstoffsensors verbessert werden kann, der lediglich auf einem Sauerstoff-Abquenchen basiert, indem eine Absorptionsschicht und eine Licht emittierende Schicht die ein Farbstoffmolekül aufweist, welches charakteristische Sauerstoff-Abquencheigenschaften hat, kombiniert werden.
  • Bei dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung wird eine Kombination einer Licht emittierenden Schicht zum Aufnehmen von Anregungslicht und emittierendem Licht und eine Licht absorbierende Schicht verwendet, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welcher sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, und ferner wird die Sauerstoffkonzentration gemessen, indem die Lichtintensität von Ausgangs- bzw. Outputlicht detektiert wird, das sich basierend auf der partiellen Absorption von Licht ändert, das von der Licht emittierenden Schicht emit tiert worden ist, oder auftreffendes Licht detektiert wird, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht während eines Durchgangs durch die Licht absorbierende Schicht zu initiieren.
  • Der optische Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung weist eine Licht emittierende Schicht zum Aufnehmen von Anregungslicht und emittierendem Licht und eine Licht absorbierende Schicht auf, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welche sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, und weist ferner sich ergebende Änderungen/Schwankungen in der Lichtintensität des Ausgangslichts auf der Basis von partieller Absorption auf, wenn von der Licht emittierenden Schicht emittiertes Licht oder auffallendes Licht zum Initiieren von Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht durch die Licht absorbierende Schicht hindurchgeht.
  • Gemäß dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und dem optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung ist die Licht absorbierende Schicht eine Schicht, die Farbstoffmoleküle aufweist, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welche sich gemäß der Sauerstoffkonzentration ändert, so dass ein Teil des emittierten Lichts, wenn die Licht emittierende Schicht Licht emittiert, oder das auffallende Licht, das als Anregungslicht zum Initiieren von Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht dient, von der Licht absorbierenden Schicht absorbiert wird, wenn das auffallende Licht oder emittiertes Licht durch die Licht absorbierende Schicht hindurchgeht und es zu Veränderungen in der Lichtintensität kommt, wenn es durch die Licht absorbierende Schicht hindurchgeht.
  • Im Ergebnis kann ein Detektieren der Sauerstoffkonzentration, welche dem Absorptionsgrad durch die Licht absorbierende Schicht entspricht, d. h. dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen, was Veränderungen in dem Lichtabsorbtionsspektrum bewirkt, durch Detektieren der Lichtintensität von beobachtetem Ausgangslicht erreicht werden. Änderungen/Schwankungen in Form einer spektralen Verteilung, einer Bewegung des spektralen Verteilungsbereichs u. ä. können als Beispiele von Veränderungen im Lichtabsorptionsspektrum angeführt werden, und das Überlappen/Überdecken mit einem Lichtemissionsspektrum oder einem Anregungsspektrum bezüglich des Emissionslichts durch eine Licht emittierende Schicht ändert sich mit den Formveränderungen oder Bereichsbewegungen der Spektralverteilung in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen. Der vorstehend beschriebene Prozeß bleibt im wesentlichen und zeigt Empfindlichkeit bezüglich der Sauerstoffkonzentration sogar in Fällen, in welchen die Licht emittierende Schicht überhaupt keine Reaktivität in Richtung Sauerstoff hat.
  • In dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und dem optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung wird das Licht, das partiell von der Licht absorbierenden Schicht absorbiert worden ist, als auftreffendes Licht bezeichnet, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht zu initiieren, das Ausgangs- bzw. Outputlicht wird als Licht bezeichnet, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert worden ist, und die Überdeckung des Anregungsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums können hervorgerufen wer den, um sich entsprechend Veränderungen/Schwankungen in dem Lichtabsorptionsspektrum zu ändern.
  • Insbesondere die Überdeckung des Lichtabsorptionsspektrums der Licht absorbierenden Schicht und des Anregungsspektrums der Licht emittierenden Schicht ändert sich, wenn das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welcher der Sauerstoffkonzentration entspricht, so dass sich die Lichtintensität von Anregungslicht zum Initiieren von Licht nach dem Hindurchgehen durch die Licht absorbierende Schicht entsprechend dem Grad ändert, in welchem sich die zwei Spektren überdecken.
  • Im Ergebnis kommen Änderungen in der Lichtintensität von Licht vor, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert worden ist, und die Lichtintensität von beobachtetem Ausgangslicht ändert sich genauso, wodurch es möglich wird, die Sauerstoffkonzentration durch Detektieren der Lichtintensität dieses Ausgangslichts zu messen.
  • In dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und in dem optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung wird das Licht, das partiell von der Licht absorbierenden Schicht absorbiert worden ist, als Licht bezeichnet, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert worden ist, das Ausgangslicht wird als Licht bezeichnet, das von der Licht absorbierenden Schicht durchgelassen worden ist, und die Überdeckung des Lichtemissionsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums können hervorgerufen werden, um sich entsprechend den Veränderungen in dem Lichtabsorptionsspektrum zu ändern.
  • Insbesondere das Überdecken des Lichtabsorptionsspektrums der Licht absorbierenden Schicht und des Anregungsspektrums der Licht emittierenden Schicht ändert sich, wenn sich das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, was der Sauerstoffkonzentration entspricht, so dass der Grad, mit welchem das Ausgangslicht der Licht emittierenden Schicht von der Licht absorbierenden Schicht absorbiert wird, sich entsprechend dem Grad ändert, in welchem die beiden Spektren sich einander überdecken. Im Ergebnis kommen Veränderungen in der Lichtintensität des Ausgangslichts vor, das durch die Licht absorbierende Schicht durchgelassen worden ist, wodurch es möglich wird, eine Sauerstoffkonzentration durch Detektieren der Lichtintensität dieses Ausgangslichts zu messen.
  • In dem Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht können Änderungen auf eine erhöhte oder eine verringerte Überdeckung mit dem Anregungsspektrum oder Lichtemissionsspektrum vorkommen, wenn der Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen zunimmt. Insbesondere nimmt Lichtintensität mit einer erhöhten Sauerstoffkonzentration in derselben Weise ab wie beim Stand der Technik, wenn das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht sich in Richtung einer größeren Überdeckung mit dem Lichtemissionsspektrum oder dem Anregungsspektrum der Licht emittierenden Schicht ändert, wenn der Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen zunimmt. Es ist daher möglich, einen Sensor aufzubauen, der sich zum Messen niedriger Sauerstoffkonzentrationen eignet. Andererseits nimmt im Unterschied zu dem obigen Fall die Lichtintensität bei erhöhter Sauerstoffkonzentration zu, wenn sich das Lichtabsorptionsspektrum in Richtung einer geringeren Überdeckung mit dem Lichtemissionsspektrum oder dem Anregungsspektrum der Licht emittierenden Schicht ändert. Es ist daher möglich, einen Sensor aufzubauen bzw. zu konstruieren, der sich zum Messen von hohen Sauerstoffkonzentrationen eignet.
  • Bei dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und in dem optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung kann die Licht emittierende Schicht in eine Schicht geformt werden, in welcher die Lichtintensität von emittiertem Licht sich durch eine Reaktion mit Sauerstoffmolekülen ändert, welche sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert. Durch Umbilden der Licht emittierenden Schicht in eine Schicht, in welcher die Lichtintensität von emittiertem Licht sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, ist es möglich, Änderungen in der Lichtintensität von Ausgangslicht entsprechend der Sauerstoffkonzentration zu steigern und die Sauerstoffempfindlichkeit durch Synergie mit der Absorption von Licht zu erhöhen, die auf dem Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht basiert. Die Licht emittierende Schicht wird vorzugsweise in eine Sauerstoff abquenchende Farbstoffmolekülschicht geformt, in welcher die Lichtintensität von Licht emittierendem Licht durch die Reaktion mit Sauerstoffmolekülen verringert wird.
  • In dem optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und bei dem optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung kann die Licht absorbierende Schicht in eine Schicht geformt werden, welche eine Kobalt-Porphyrin-Komplex als die Licht absorbierende Farbstoffmoleküle aufweist. Ein Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin-Komplex (nachstehend "CoP" bezeichnet) kann als ein Beispiel eines Kobalt-Porphyrin-Komplexes angeführt werden, der für die Licht absorbierende Schicht verwendet wird, die benötigt wird, um den Sensibilisierungseffekt zu erreichen. Die mittlere Wellenlänge des Absorptionsspektrums (Soret-Band) von CoP bewegt sich durch Binden von Sauerstoff von 418 nm bis 440 nm.
  • Wenn die Licht absorbierende Schicht und die Licht emittierende Schicht in einer laminierten oder geschichteten Struktur ausgebildet sind, und die Licht emittierenden Farbstoffmoleküle charakteristische Sauerstoff-Abquencheigenschaften haben, kommt es zu einem Sauerstofftransport in der CoP-Schicht; ebenso wird die Reduzierung in der Emissionsintensität in dem Bereich von niedrigen Sauerstoffdrücken ausgeprägt, und der Effekt einer verbesserten Detektionsempfindlichkeit kann erwartet werden.
  • Das optische Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und der optische Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung können zum Messen der Sauerstoffkonzentration eines Gases oder einer Flüssigkeit die Sauerstoffmoleküle aufweist, oder des Druckes eines Gases verwendet werden, das Sauerstoffmoleküle aufweist. Im Falle eines Gases macht es ein Bestimmen der Sauerstoffkonzentration möglich, einen partiellen Sauerstoffdruck zu bestimmen und den statischen Druck des Gases zu bestimmen, wenn das Molverhältnis des Sauerstoffs in dem Gas bekannt ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Prinzipdiagramm der Struktur eines optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentrations gemäß der Erfindung;
  • 2 eine erläuternde Darstellung des Prinzips einer Sauerstoffmessung gemäß der Erfindung;
  • 3 eine Strukturformel, die ein Beispiel eines Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin-Komplexes als ein Farbstoffmolekül zeigt, das in einer Licht absorbierenden Schicht verwendet worden ist;
  • 4 ein Diagramm, das die spektroskopischen Eigenschaften des in 3 dargestellten Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin-Komplexes wiedergibt;
  • 5-A und 5-B Diagramme, die die Ergebnisse des Messens von Lichtemissionsspektren in gemischten Farbstoffmoleküllösungen als spezifische Beispiele eines Sensibilisierungseffekts (Lösungssysteme) wiedergeben;
  • 6-A und 6-B Diagramme, welche Veränderungen in der Emissionsintensität der gemischten Farbstoffmoleküllösungen entsprechend einer Sauerstoffkonzentration als ein spezifisches Beispiel eines Sensibilisierungseffekts wiedergeben, und
  • 7 ein Diagramm, das Veränderungen in der Emissions-Intensität der dünnen Feststoffschichten, die Farbstoffmolekülschichten entsprechend einer Sauerstoffkonzentration als ein Beispiel eines Sensibilisierungseffekts (Feststoffsystem) wiedergeben.
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht, welche das Prinzip des optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentrations gemäß der Erfindung wiedergibt. Der optische Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentrations 1 (der nachstehend als "Sensor" abgekürzt ist) weist eine Licht emittierende Schicht 3 auf, die auf einem Substrat 2 vorgesehen ist und eine Licht absorbierende Schicht 4 auf, die über der Licht emittierenden Schicht 3 angeordnet ist. Die Licht emittierende Schicht 3 ist eine Licht emittierende Schicht, die dadurch gebildet ist, dass Pyren-Derivat, Ruthenium-Komplex, Platin-Porphyrin oder ein anderes Farbstoffmolekül 5 mit Sauerstoff abquenchenden Eigenschaften in Polydiemethylsiloxan, Polystyrol oder einem anderen Sauerstoff durchlässigen Harz in derselben Weise wie bei einem herkömmlichen optischen Sauerstoffsensor dispergiert ist. Die Licht absorbierende Schicht 4 ist eine Schicht, die gebildet wird, indem ein Licht absorbierendes Farbstoffmolekül 4, das den vorstehend beschriebenen Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin-Komplex (CoP) oder etwas ähnliches aufweist, in dem Farbstoffmolekül 7 feinstverteilt ist. Das Lichtabsorptionsspektrum kann dann in Abhängigkeit von der Bindung mit den Sauerstoffmolekülen geändert werden.
  • Wenn es einen Bereich gibt, in welchem das Spektrum von Licht 10, das auf den Sensor 1 auftrifft, und das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4 einander überdecken, dann wird der spektrale Teil dieses Bereichs von der Licht absorbierenden Schicht absorbiert, so weit es auftreffendes Licht 10 betrifft. Es erfolgt daher eine Reduzierung der Lichtintensität von Anregungslicht 11, welches eine Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht 3 initiiert (anregt) und es gibt dann eine Reduzierung in der Intensität von emittiertem Licht 12, welches von der Licht emittierenden Schicht 3 emittiert wird. Wenn es einen Bereich gibt, in welchem das Lichtemissionsspektrum von Licht 12, das von der Licht emittierenden Schicht 3 emittiert worden ist, und das Absorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4 einander überlappen, dann wird dementsprechend der spektrale Teil dieses Bereichs von der Licht absorbierenden Schicht 4 absorbiert, und die Intensität von Ausgangslicht 13, welches die Licht absorbierende Schicht 4 anregt, nimmt ab, soweit es das emittierte Licht 12 betrifft.
  • Eine proportionale Beziehung existiert in einem Gleichgewichtszustand zwischen dem Bindungsgrad, den die Farbstoffmoleküle 5 und 7 mit Sauerstoffmolekülen haben, welche die Licht emittierende Schicht 3 oder die Licht absorbierende Schicht 4 durchdringen, und der Sauerstoffkonzentration (partiellem Druck) des externen Mediums (der Atmosphäre im Falle eines Gases), aus welchem Sauerstoffmoleküle in die Schichten eingebracht werden, so dass die Sauerstoffkonzentration des externen Mediums durch Detektieren der Abschwächung in der Intensität von Ausgangslicht 13 gemessen werden kann.
  • 2-A und 2-B sind Diagramme, welche das Prinzip einer Sauerstoffmessung in einem Spektralband veranschaulichen. Wenn das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4 sich mit dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welcher der Sauerstoffkonzentration entspricht, ändert sich der Bereich, in welchem das Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4 und das Anregungsspektrum der Licht emittierenden Schicht 3 einander überdecken, in einem entsprechenden Wellenlängenband. Wenn beispielsweise das Absorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4, in der Sauerstoffmoleküle gebunden sind, sich zu längeren Wellenlängen hin verschiebt und sich mit dem Anregungsspektrum der Licht emittierenden Schicht 3 Licht emittierenden Schicht 3 überlappt, wie in 2-A dargestellt, wird ein Teil des auftreffenden Lichts, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht 3 zu initiieren, absorbiert, und folglich ergibt sich eine Abnahme in der Lichtintensität von Erregungslicht 11, das die Licht absorbierende Schicht 4 durchgelassen hat.
  • Die tatsächlichen Veränderungen in dem Absorptionsspektrum enthalten Änderungen in Form von spektralen Verteilungen zusätzlich zu der Verschiebung zu den längeren Wellenlängen hin. Im Ergebnis kommt es zu Veränderungen in der Lichtintensität des Lichts 12, das von der Licht emittierenden Schicht 3 emittiert worden ist und dann in der Lichtintensität des Ausgangslichts 13. Da sich der Umfang an Änderungen in der Lichtintensität von Ausgangslicht 13 nicht mit dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen übereinstimmt, kann die Sauerstoffkonzentration durch Detektieren der Lichtintensität von Ausgangslicht 13 gemessen werden.
  • Wenn es eine Änderung in dem Bereich gibt, in welchem eine Überdeckung zwischen dem Lichtabsorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4 und dem Lichtemissionsspektrum von Licht 12 vorliegt, das von der Licht emittierenden Schicht 3 emittiert und von der Licht absorbierenden Schicht 4 durchgelassen worden ist, verschiebt sich dementsprechend das Absorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht 4, die mit Sauerstoffmolekülen gebunden ist, zu längeren Wellenlängen hin und überdeckt sich an dem Licht emittierenden Wellenband der Licht emittierenden Schicht 3, und die Lichtintensität von Ausgangslicht 13 wird durch einen Prozeß verringert, bei welchem das von der Licht emittierenden Schicht 3 emittierte Licht 12 partiell von der Licht absorbierenden Schicht 4 absorbiert wird, wie beispielsweise in 2-B dargestellt ist.
  • In derselben Weise wie in dem anhand von 2-A dargestellten Fall enthalten tatsächliche Änderungen in dem Absorptionsspektrum Veränderungen in der Form von spektralen Verteilungen zusätzlich zu der Verschiebung zu längeren Wellenlängen hin. Sauerstoffkonzentration kann durch Detektieren der Lichtintensität von Ausgangslicht 13 gemessen werden.
  • In den in 1, 2-A und 2-B wiedergegebenen Darstellungen wird die Lichtintensität von Ausgangs- bzw. Outputlicht 13 nicht nur durch die Absorption eines Teils von Anregungslicht 11 oder von emittiertem Licht durch die Licht absorbierende Schicht 4, die mit Sauerstoffmolekülen gebunden bzw. verbunden ist, sondern auch durch die Sauerstoff-Abquencheigenschaften der Licht emittierenden Schicht 3 verringert, so dass es möglich ist, größere Veränderungen in der Lichtintensität von emittiertem Licht gegenüber Veränderungen in der Sauerstoffkonzentration herbeizuführen und die Sauerstoffempfindlichkeit durch ein Zusammenwirken der zwei Effekte zu vergrößern.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist das Auswählen der Farbstoffmoleküle 7, welche für die Licht absorbierende Schicht verwendet werden können, wichtig; für die anderen Elemente, wie die Lumineszenzmoleküle in der Licht emittierenden Schicht, die Anregungstechniken und die Messtechniken können jedoch die bei den herkömmlichen Methoden verwendeten Elemente verwendet werden. Insbesondere können Platin-Octaethyl-Porphyrin, Platin-Tetrakispentafluophenyl-Porphyrin oder ein anderer Metall-Porphyrin-Komplex; Batho-Phenanthrolin-Ruthenium-Chlorid oder ein anderer Übergangsmetall-Komplex, oder Pyren, Perylen oder eine andere polyzyklische aromatische Verbindung oder Derivate davon als das Lumineszenzmolekül verwendet werden. Außerdem kann eine Xenonlampe, eine Halo genlampe, ein Laser, eine Licht emittierende Diode oder eine andere Lichtquelle, welche zu dem Absorptionsspektrum des Lumineszenzmoleküls passt, als eine Anregungslichtquelle verwendet werden. Für Messungen können Festkörper-Bildsensoren, für welche CCD-Sensoren ein typisches Beispiel sind, zusätzlich zu Photovervielfachern, Avalanche-Photodioden oder anderen optischen Sensoren verwendet werden.
  • Das Prinzip zum Messen von einer Sauerstoffkonzentration der Erfindung kann zum Messen der Sauerstoffkonzentration einer Dampfphase, einer Blut enthaltenden Flüssigkeit, des Inneren eines biologischen Gewebes oder einer Haut verwendet werden. Das Prinzip kann auch als ein Mittel zum Messen von Luftdruck verwendet werden, da die Sauerstoffkonzentration von Luft sich entsprechend den Druckveränderungen ändert. Diese Anwendungen können nicht nur als feste Strukturen implementiert werden, die durch Festwerden und Laminieren von Lumineszenzmolekülschichten erhalten worden sind, sondern auch als Dünnschichtstrukturen, die durch Aufbringen und Trocknen von Materialien in Form einer in einem Lösungsmittel gelösten Farbe mit Hilfe einer Bürste, Luftbürste (Air brush), u. ä. auf einen Körper erhalten worden sind, der als ein Messobjekt dient.
  • Ausführungsformen
  • Das Prinzip des optischen Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentrations gemäß der Erfindung wird nunmehr beschrieben, indem ein Lösungssystem als ein Beispiel verwendet wird. Der in 3 dargestellte Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin-Komplex (der nachstehend als "CoP" bezeichnet ist) wird hier als das Farbstoffmolekül für die Licht absorbierende Schicht verwendet, damit das Absorbtionsspektrum durch die Bindung mit Sauerstoffmolekülen verändert werden kann. Die mittlere Längenwelle des Absorptionsbandes (Soret-Band) des in CoP inhärenten Absorptionsspektrums bewegt sich durch die Sauerstoffbindung von 418 nm bis 440 nm. Die Bewegung verläuft irreversibel entsprechend den Veränderungen in der Sauerstoffkonzentration oder des Luftdrucks. In diesem Fall wird ein Komplex, der CoP und 1-Benzylimadazol aufweist, als das Licht absorbierende Farbstoffmolekül verwendete eine Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure mit einer Excimer-Emissionspitze bei 480 nm wird als das Licht emittierende Farbstoffmolekül verwendet, wobei ein Teil der Emission der Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure durch CoP absorbiert wird.
  • 4 ist ein Diagramm, in welchem die spektroskopischen Eigenschaften wiedergegeben sind, welche der Bindung mit Sauerstoffmolekülen für das CoP entsprechen, das für die Licht absorbierende Schicht 4 verwendet worden ist. Auf der horizontalen Achse (Abszisse) ist die Wellenlänge (nm) und auf der vertikalen Achse (Ordinate) ist das Lichtabsorptionsspektrum aufgetragen. Bei einer Zunahme in dem Sauerstoffpartialdruck nimmt die Absorptionsspitze bei einer Wellenlänge um etwa 410 nm ab, die Spitze nimmt in der Nähe von 430 nm zu und die Spitze bei etwa 530 nm (was durch eine zehnfache Vergrößerung der Abszisse dargestellt ist) ab, und die Spitze nimmt bei etwa 540 nm zu.
  • Wenn Wert auf die Spitzen in der Nähe der Wellenlängen von 410 nm und 430 nm gelegt wird, ändert sich die Wellenform des Lichtabsorptionsspektrums mit dem erhöhten Sauerstoffpartialdruck und einer verstärkten Bindung mit Sauerstoffmolekülen; diese Veränderung kann so betrachtet werden, als sei sie dieselbe, die während einer Verschiebung zu längeren Wellenlängen auftritt, wenn eine Beziehung hinsichtlich der Wellenlänge vorgenommen wird.
  • Der obere rechte Teil von 4 ist eine Darstellung, in welcher die Bindungsrate mit Sauerstoffmolekülen (vertikale Achse) über dem Sauerstoffpartialdruck (horizontale Achse) aufgetragen ist; da der Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen einer schnellen Veränderung in dem Bereich von niedrigen Sauerstoffdrücken unterliegt, kann erwartet werden, dass eine hohe Detektionsempfindlichkeit im Bereich von niedrigen Sauerstoffdrücken erreicht wird.
  • In 5 sind die Ergebnisse von gemessenen Lichtemissionspektren in Lösungen aufgetragen, in welchen die vorstehend beschriebenen zwei Moleküle miteinander gemischt worden sind. 5-A zeigt nur das Lichtemissionspektrum von Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure (Licht emittierendes Farbstoffmolekül), während 5-B ein Lichtemissionspektrum wiedergibt, das durch Hinzufügen von CoP (Licht absorbierendes Farbstoffmolekül) erhalten worden ist. In dem speziellen Fall des in 5-B dargestellten Lösungssystems wurden 32 mg Peren, 0,55 mg Kobalt-Pfahl-Zaun-(Picket-Fence-)Porphyrin (CoP) und 5 mg 1-Benzylimadazol in 50 ml destilliertem Dichlormethan aufgelöst.
  • Diese Lösung wurde in eine Quarzzelle von 1 cm × 1 cm × 4 cm eingebracht, die Zelle mit Septumgummi abgedichtet und Sauerstoff/Stickstoff-Gasgemische mit verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken (0%, 3%, 10%, 20% und 40%) wurden für 10 bis 15 min in die Lösung geblasen. Die Lumineszenzlicht-Intensität wurde bei jedem der Sauerstoffpartialdrücke mit einem Spektralfluorometer gemessen. Es kann festgestellt werden, dass die Emissionsdichte (vertikale Achse (I)) entsprechend abnimmt, wenn die Sauerstoffkonzentration sich von 0% auf 40% ändert. Es kann ferner aus 5-B entnommen werden, dass wenn CoP hinzugefügt wird, die kürzere Wellenlängenseite des Lichtemissionspektrums von Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure abgeschnitten wurde und die Emissionsintensität (I) durch das mit Sauerstoff gebundene CoP herabgesetzt wurde.
  • In 6-A ist ein Diagramm wiedergegeben, in welchem Veränderungen in der Emissionsintensität eines Lösungssystems über der Sauerstoffkonzentration in einem Stern-Volmer-Format für verschiedene beobachtete Wellenlängen-Bänder aufgetragen sind. Auf der Horizontalachse (Abszisse) ist der Sauerstoffpartialdruck und auf der vertikalen Achse (Ordinate) ist das Verhältnis der Emissionsintensität I bei einem willkürlichen Sauerstoffpartialdruck bezüglich der Emissionsintensität I0 bei einem Sauerstoffpartialdruck von O cmHg als eine reziproke Zahl (I0/I) aufgetragen.
  • Wenn nur Pyren als das Lumineszenzmolekül verwendet wird, nimmt die Empfindlichkeitskurve eine lineare Form an, wie diejenige, welche durch die Theorie vorgegeben ist und es kann keine Abhängigkeit von der beobachteten Wellenlänge festgestellt werden, wie in 6-A dargestellt ist. Wenn jedoch CoP als ein Licht absorbierendes Molekül hinzugefügt wird, nimmt die Neigung der Empfindlichkeitskurve in dem Bereich hoher Sauerstoffdrücke zu, eine Nichtlinearität wird augenscheinlich und die Existenz eines Sensibilitätseffekts basierend auf einer CoP-Schicht kann hierdurch verstärkt werden, wie in 6-B dargestellt ist.
  • Der Sensibilisierungseffekt, der auf dem Absorptions-Farbstoffmolekül basiert, wird ausgeprägter, wenn die beobachtete Wellenlänge nahe bei der Wellenlänge liegt, bei welcher das Absorptionsspektrum von CoP vorhanden ist. Beispielsweise hat die Sensibilisierung für Sauerstoff um 70% für eine Sauer stoffkonzentration von 30 cmHg in dem beobachteten Wellenlängenbereich von 455 bis 460 nm zugenommen. Das Sauerstoffkonzentrationsband, in welchem der Sensibilisierungseffekt erscheint, kann durch Ändern des Ligand des Komplexes und durch Steuern der Affinität für Sauerstoff verändert werden.
  • Es folgt nun eine Beschreibung einer Ausführungsform, bei welcher eine Licht absorbierende Schicht und eine Licht emittierende Schicht als ein Film auf einem Substrat ausgebildet sind. Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure wurde hier als das Lumineszenzmolekül in derselben Weise wie in der vorher beschriebenen Ausführungsfirn verwendet und ein Produkt, das durch Absorbieren auf einem anodisierten (eloxierten) Aluminiumsubstrat erhalten worden ist, ist in einer Licht emittierenden Schicht ausgeführt. Ferner wurde CoP als das Farbstoffmolekül für die Licht absorbierende Schicht in derselben Weise wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform verwendet und ein Komplex, welcher dieses Molekül Poly(Vinyliden Chlorid-co-Vinyl Imidazol) aufweist (was nachstehend mit "CIm" abgekürzt ist) wurde in einer Licht absorbierenden Schicht ausgebildet.
  • Die Konzentration von CoP, ausgedrückt in Gewichtsprozent betrug 5%. Die Licht absorbierende Schicht wurde über einer Licht emittierenden Schicht durch Aufbringen einer Chloroformlösung aus CoP und CIm mit Airbrush aufgebracht. Insbesondere wurden 5 mg CoP und 100 mg CIm (Molekulargewichts 100,000; Vinyl-Imidazol-Gehalt: 12%) wurden in 10 ml destilliertem Chloroform aufgelöst, ein CoP-CIm-Komplex wurde gebildet, und eine Startlösung für einen Absorptionsfilm wurde erhalten. Diese Lösung wurde (zweimal in der Längs- und der Querrichtung) mittels Airbrush auf einen Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure/anodisierten (eloxierten) Aluminium (PBA/AA) Film aufgebracht; Lichtemission wurde mit Hilfe eines Spektralfluorometer s bei jedem Sauerstoffpartialdruck gemessen.
  • 7 ist ein Diagramm, in welchem Veränderungen in der Emissionsintensität eines CoP-CIm/Pyren-1-Butter- bzw. Butansäure zweischichtigen Films über einer Sauerstoffkonzentration in einem Stern-Volmer-Format für verschiedene beobachtete Wellenlängenbänder aufgetragen sind. Auf der Horizontalachse (Abszisse) ist der Sauerstoffpartialdruck und auf der vertikalen Achse (Ordinate) ist das Verhältnis der Emissionsintensität I bei einem willkürlichen Sauerstoffpartialdruck zu der Emissionsintensität I (PO2 = 21 kPA) bei einem Sauerstoffpartialdruck PO2 von 21 kPa (was dem Sauerstoffpartialdruck im Falle der Atmosphäre entspricht) als eine reziproke Zahl aufgetragen.
  • Auf die gleiche Weise wie bei einem Lösungssystem nimmt die Empfindlichkeitskurve eine lineare Form an, wie sie derjenigen entspricht, welche durch die Theorie vorgegeben ist, und es kann keine Abhängigkeit von der beobachteten Wellenlänge festgestellt werden, wenn nur Pyren als das Lumineszenzmolekül verwendet wird; es wird jedoch eine Nichtlinearität offensichtlich, wenn CoP als ein Licht absorbierendes Farbstoffmolekül hinzugefügt wird, wie in 7 dargestellt ist. Die Neigung der Empfindlichkeitskurve nimmt in dem Bereich von hohen Sauerstoffpartialdrücken zu, und das Vorhandensein eines Sensibilisierungseffekts, der auf einem CoP-Film basiert, kann dadurch bestätigt werden.
  • Zusätzlich zu den vorstehend wiedergegebenen Beispielen können Kobalt-Schiffsche-Basen-Komplexe oder typische Ethylen-Bis(Salicylideniminat)Kobalt-Komplexe als Beispiele von Farbstoffmolekülen angeführt werden, die in der Licht absorbie renden Schicht verwendet werden können. Derartige Poly(Vinylpyridin) Komplexe können reversibel ihre Farbe von hellem Walnuß (Absorptionsband: 345 nm) bei Fehlen von Sauerstoff in schwärzliches Braun (555 nm) bei Vorhandensein von Sauerstoff ändern. Methylenblau oder andere Farbstoffmoleküle, deren Absorptionsspektrum durch eine Redox-Reaktion mit Sauerstoff verändert wird, kann dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung zusätzlich zu den Farbstoffmolekülen genügen, deren Absorptionsspektrum durch Binden mit Sauerstoffmolekülen verändert wird.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben, jedoch können Sauerstoffkonzentration-Messungen eines Typs, das ein Nichtlinearitätsmodell mit einer erhöhten Intensität bei hohen Sauerstoffkonzentrationen darstellt, auch durchgeführt werden, wenn die Überdeckung zwischen dem Anregungsspektrum oder dem Lichtemissionsspektrum eines Licht emittierenden Moleküls und das Absorptionsspektrum eines Licht absorbierenden Moleküls bei einer längeren Wellenlänge vorkommt und Überdeckung zwischen den zwei Spektren mit erhöhter Sauerstoffkonzentration abnimmt.
  • Außerdem ist die Kombination einer Licht emittierenden Schicht und einer Licht absorbierenden Schicht nicht auf die laminierte Filmstruktur beschränkt, in welcher die Schichten übereinanderliegend auf einem Substrat angeordnet sind, wie in 1 dargestellt ist und sie kann auch in einer Struktur ausgeführt werden, in welcher eine Schicht separat jeweils auf den Glas- oder Filmoberflächen ausgebildet wird. Außerdem kann das Ausgangs- bzw. Outputlicht, statt in Form von reflektiertem Licht, das durch auftreffendes Licht erzeugt worden ist, wie in 1 dargestellt ist, zurückgewonnen zu werden, auch als durchgelassenes Licht wiedergewonnen werden, das durch die Licht emittierende Schicht und die Licht absorbierende Schicht hindurch gegangen ist. Ferner kann, selbst wenn die Licht emittierende Schicht keine reaktiven Eigenschaften in Relation zu Sauerstoff hat, wie die charakteristischen Sauerstoff-Abquencheigenschaften, die Sauerstoffkonzentration basierend auf den Veränderungen in dem Absorptionsspektrum der Licht absorbierenden Schicht gemessen werden, die durch die Bindung der Licht absorbierenden Farbstoffmoleküle mit Sauerstoffmolekülen geschaffen ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist durch das optische Verfahren zum Messen der Sauerstoffkonzentration und durch den optischen Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration gemäß der Erfindung ein Verfahren und ein Sensor zum Messen einer Sauerstoffkonzentration geschaffen, indem eine Licht emittierende und eine Licht absorbierende Schicht kombiniert werden, deren Absorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von einer Bindung mit Sauerstoffmolekülen ändert. Außerdem kann die Sauerstoffempfindlichkeit gegenüber derjenigen eines herkömmlichen optischen Sauerstoffsensors der nur auf einem Sauerstoff-Abquenchen basiert, dadurch verbessert werden, dass eine Licht absorbierende Schicht und eine Licht emittierende Schicht, die ein Farbstoffmolekül aufweist, das charakteristische Sauerstoff-Abquencheigenschaften hat, kombiniert werden. Hierdurch ist ermöglicht, einen optischen Sauerstoffsensor mit hoher Empfindlichkeit bei hohen partiellen Sauerstoffdrücken auszubilden. Das Messverfahren und der Sensor gemäß der Erfindung können auch für Hochempfindlichkeit-Druckmessungen in Windkanaltests und anderen aerodynamischen Experimenten verwendet werden, bei welchen Luft oder Sauerstoff enthaltendes Gas verwendet wird, in Form von optischen Fasersensoren sowie von Dünnschichtstrukturen, die durch Aufbringen und Trocknen von Materialien in Form einer Farbe, die in einem Lösungsmittel gelöst ist, mit Hilfe einer Bürste, Airbrush, u. ä. auf einen Körper aufgebracht sind, der als ein Messobjekt dient.

Claims (12)

  1. Optisches Verfahren zum Messen einer Sauerstoffkonzentration, bei welchem eine Kombination einer Licht emittierenden Schicht zum Aufnehmen von Anregungslicht und emittiertem Licht und einer Licht absorbierenden Schicht verwendet wird, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welche sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, und die Sauerstoffkonzentration durch Detektieren der Lichtintensität von Ausgangslicht gemessen wird, das sich basierend auf der partiellen Absorption von Licht, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert worden ist oder von auftreffendem Licht ändert, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht während eines Durchgangs durch die Licht absorbierende Schicht zu initiieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das von der Licht absorbierenden Schicht partiell absorbierte Licht das auftreffende Licht ist, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht zu initiieren; das Ausgangslicht Licht ist, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird, und die Überdeckung des Anregungsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums sich entsprechend den Veränderungen in dem Lichtabsorptionsspektrum ändert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das partiell von der Licht absorbierenden Schicht absorbierte Licht das Licht ist, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird; das Ausgangslicht von der Licht emittierenden Schicht emittiertes Licht ist, das von der Licht absorbierenden Schicht durchgelassen wird, und die Überdeckung des Lichtemissionsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums sich entsprechend den Veränderungen in dem Lichtabsorptionsspektrum ändert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Licht emittierende Schicht eine Licht emittierende Farbstoffmolekülschicht ist, in welcher die Lichtintensität des emittierten Lichts durch eine Reaktion mit Sauerstoffmolekülen verändert wird, welche sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Licht absorbierende Schicht eine Schicht ist, welche einen Kobalt-Porphyrin-Komplex als das Licht absorbierende Farbstoffmolekül aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, welches angewendet wird, um die Sauerstoffkonzentration eines Gases oder einer Flüssigkeit, das/die die Sauerstoffmoleküle aufweist, oder den Druck eines Gases zu messen, welches die Sauerstoffmoleküle aufweist.
  7. Optischer Sensor zum Messen einer Sauerstoffkonzentration, aufweisend eine Licht emittierende Schicht zum Aufnehmen von Anregungslicht und von emittiertem Licht, und eine Licht absorbierende Schicht, deren Lichtabsorptionsspektrum sich in Abhängigkeit von dem Bindungsgrad mit Sauerstoffmolekülen ändert, welcher sich selbst entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert, wobei Änderungen in der Lichtintensität von Ausgangslicht auf der Basis von partieller Absorption erzeugt werden, wenn von der Licht emittierenden Schicht emittiertes Licht oder auftreffendes Licht zum Initiieren von Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht durch die Licht absorbierende Schicht hindurchgeht.
  8. Meßsensor nach Anspruch 7, bei welchem das partiell von der Licht absorbierenden Schicht absorbierte Licht das auftreffende Licht ist, um Lichtemission in der Licht emittierenden Schicht zu initiieren; das Ausgangslicht Licht ist, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird, und die Überdeckung des Anregungsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums sich entsprechend Veränderungen in dem Lichtabsorptionsspektrum ändert.
  9. Meßsensor nach Anspruch 7, bei welchem das partiell von der Licht absorbierenden Schicht absorbierte Licht das Licht ist, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird; das Ausgangslicht von der Licht emittierenden Schicht emittiertes Licht ist, das durch die Licht absorbierende Schicht durchgelassen wird, und die Überdeckung des Lichtemissionsspektrums der Licht emittierenden Schicht und des Lichtabsorptionsspektrums sich entsprechend Veränderungen in dem Lichtabsorptionsspektrum ändert.
  10. Meßsensor nach Anspruch 7, bei welchem die Licht emittierende Schicht eine Licht emittierende Farbstoffmolekülschicht ist, in welcher die Lichtintensität des emittierten Lichts durch eine Reaktion mit Sauerstoffmolekülen verändert wird, welche sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration ändert.
  11. Meßsensor nach Anspruch 7, bei welchem die Licht absorbierende Schicht eine Schicht ist, welche einen Kobalt-Porphyrin-Komplex als das Licht absorbierende Farbstoffmolekül aufweist.
  12. Meßsensor nach Anspruch 7, welcher verwendet wird, um die Sauerstoffkonzentration eines Gases oder einer Flüssigkeit, das/die die Sauerstoffmoleküle aufweist, oder den Druck eines Gases zu messen, welcher die Sauerstoffmoleküle aufweist.
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