JP2007514150A - パッケージ化した媒体内部の化学的及び／又は物理的状態変化を光学的に検出するための検知システム - Google Patents

Abstract

本発明は、本発明は、好ましくはパッケージ内部の、物質あるいは物質混合物を含む試料容量が少ないあるいは高粘性媒体内部の化学的及び／又は物理的状態変化の検出用の検知システムに関する。本発明の目的は、廉価に該物質及びそれらの混合物または異なった媒体の状態をチェックすることを可能とすることにある。本目的のために、本発明の検知システムは、カニューレ（２）に対して交換可能に連結可能としたエレメント（３）の上あるいは内部に膜あるいは感知フィルム（１）を配置可能となるように設計され、それによってエレメント（３）とカニューレ（２）とを測定可能な媒体中に導入し光学センサシステム（４）とにより光学的連結部を形成することを可能とするものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、好ましくはパッケージ内部の、物質あるいは物質混合物を含む試料容量が少量のあるいは高粘性の媒体の化学的及び／又は物理的状態変化を光学的に検出するための検知システムに関する。特に、本発明は食料あるいは他の傷みやすい物質の状態をモニターするために適合する。

本発明の課題とするところは、特定の媒体の状態を経済的態様でチェックすることを可能とすることを意図する。

本発明に係る検知システムは物質あるいは物質混合物内部の化学的及び／又は物理的状態変化を検出するためのものであって、少なくとも1つの状態変化に敏感な即ち状態のモニターを行う膜あるいは層がエレメント上に設けられている。このような膜あるいは層を有する該エレメントをカニューレの先端上あるいは先端内に交換可能に固定することができ、使用後にエレメントを処分し、システム残部、即ち光学センサシステムを備えたカニューレは複数回使用可能となっている。

本発明に係るシステムは、その他の場合には閉止されるパッケージを通してあるいは固体あるいは高粘度媒体中に滑動エレメントにより挿入することができるが、この挿入は穿孔することによって行うことができる。その際に媒体内部に配置した膜あるいは層及び光学センサシステムを用いて少なくとも1つの被測定量の特定状態を検知することができる。

光学検知システムは少なくとも1つの光学検知器と光源とから形成され、媒体中が特定状態となっているかどうかにより、特定層あるいは膜上であるいはまた特定層あるいは層内部における光学的変化を検知することができる。

中空カニューレそれ自身が、例えば発光あるいはまた表面プラズモン共鳴を励起する光を層上あるいは膜内に導く光導波路を予め形成するようにすることができる。層あるいは膜から反射あるいは放射された光は該中空カニューレによって再度光学検知装置上に指向させることができ、光検出器はパッケージ内部の特定の状態あるいは状態変化を検知するための光学的な評価を行うのに使用することができる。

中空カニューレを通して光導波路をガイドすることも可能であり、それによって該光導波路を少なくとも一本の光ファイバとすることもできる。

干渉分光法、分光法あるいは上述の通り表面プラズモン共鳴あるいは発光強度の変化を通して、複数の状態すなわち状態変化を検知することができる。

したがって、複数の層の変化を検知することもできる。

パッケージ内部の酸素濃度はしばしばパッケージ内部に含まれる食料の状態を示す好適な指標であるが、酸素濃度の他に、炭化水素あるいは水素の濃度あるいは圧力や温度等の物理的パラメータのみならず水が存在しているかどうかも検知することができる。適当な染料あるいは選択性マーカーを膜あるいは層の内部あるいは上に存在させることもできる。したがって、所与の物質の影響下に発光消光効果を有する染料を用いて、光検出器によって検知される発光強度がある物質の特定濃度測定値となるようにすることもできる。

また、温度あるいは圧力によって影響を受け色変化をする可能性のあるマーカーあるいは染料を用いることも可能である。好適には、変化可能なエレメントは穿孔保護部、いわゆる鉛筆の先のようなものを備えているべきであり、この穿孔保護部によって検知膜あるいは層を機械的な影響から保護する。

本発明で使用される膜あるいは層は、ファイバ系光システムあるいは光学系上に直接用いることもできる。

したがって、また接着フィルムの助けを得て複数の膜あるいはエレメントに固定することができ、またエレメント中に直接固定することも可能である。

パッケージを閉止しあるいは閉止した較正容器内部に入れ、以下の較正を行うことができる。すなわち、測定値の具体的な変化を例えば真空あるいは過剰圧力により調整することによって、あるいは較正用ガスを供給することによって、あるいは温度を特異的に変化させることによって較正量の特異的な変化を調整することにより較正を行う。

また、本発明で使用される膜あるいは層は自身に、光学あるいは化学的保護層を起用することができ、それにより例えば反射を低減し、あるいは湿気の影響を低減することができる。

化学薬品保護層によって、酸等の攻撃性媒体の影響も低減することができる。

したがって、対応する被測定物質（流体／ガス）の透過性層を形成することができ好都合である。これらの層は対応する厚さを有し、金属層、好ましくは貴金属層、特に好ましくは銀層とすることができる。

特に好適な化学薬品保護層としては、PTFE層あるいはPTFE系層、金属層あるいは誘電層であることが立証された。

限定はされるが、膜や層を有するエレメントを滅菌あるいは殺菌することもできるが、このような滅菌、殺菌はオートクレーブで処理で行え、あるいはガンマ線照射によって行うことができる。このようにすることによってある制限の下複数回使用することが可能となる。

本発明のシステムによって、検知する間に何ら消費することがなく特定の物質の検知を行うことが可能となり、対応する系統的な測定誤差が何らでることがなく長期間に渡って極めて少量の量で測定を行うことが可能となる。

小さな時定数及び短い応答時間を達成でき、パッケージから測定下（流体／ガス）に媒体を除去するための新たなエレメントを必要としない。

以下に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。

図面につき、以下に説明をする。

図1は、本発明のシステムで用いることができるエレメント３の底部を通る横断面図を示す。

ここに、エレメント３は前面が斜めに傾斜して形成され、その対抗面には連結部材１０が設けられ、該連結部材１０は好適にはルアーロック連結（Luer lock connection）として形成すべきである。

カニューレ２またはエレメント３は内部が完全に中空とすることが可能で、中空とした場合には、内表面が電磁波を反射するように形成されるかあるいは電磁波反射に適した被膜を付与することが好適である。

図示しない形態では、光エレメントもカニューレ２の内部に配置することができる。ここで使用できるエレメントとしては、異なる光導波路５、例えば光ファイバあるいはまたグリン（Grin）レンズ等の光画像形成エレメント等がある。

図２と図３にカニューレに連結可能なエレメント３の２つの実施例を示す。エレメント３の上部を図示する。連結可能なエレメント３は単に上からカニューレ２の周りを摺動可能とされ、その後場合によっては固定することができる。

図２と図３に示すエレメント３について、検知膜あるいは層を設けた光エレメント６が各エレメントの上面に設置され、物質固定態様でエレメント３に連結することが好ましい。

ここで、光エレメント／部６は、場合によって透明な担体としても良く、該担体は例えば予め検知膜あるいは層１を形成したガラスによって形成する。

また、検知膜あるいは層１は、図２と図３に示したのとは対照的に、光エレメントと単一のエレメントを形成してもよく、それによって該エレメントの少なくとも外方に指向する領域は感応性としなければならず、また検知膜あるいは層１の機能を発揮することできるものとする。

物質固定連結は異なる態様で形成可能であり、例えば接合あるいは半田付け、あるいはまた溶融結合とすることもできる。

図２に示す良好な形態の実施例で材料係止連結部を形成する際に有機成分を完全に除外することが可能であるエレメントを形成することが特に好ましい。ここに、カニューレ２上を滑動するためエレメント３は内部が中空とされ、光エレメント６としてのガラス板がエレメント３上に載置可能となっている。該ガラスを熱処理により加熱し、溶融連結部が形成されるようにする。次に、検知膜あるいは層１を外表面に形成することができる。

図３に示す実施例では、光エレメント６はカニューレ２に連結可能なエレメント３の内部に予め収容する。

図示しない形態では、光エレメント６を、例えば光ファイバ等の少なくとも1つの光導波路とすることもでき、あるいは光学画像形成エレメントあるいはグリン（GRIN）レンズ等の光学画像形成エレメントシステムとすることもできる。

図４は、本発明の検知システムの模式形態の実施例を示す。

ここに、カニューレ２は光センサシステム４に連結され、光導波路５はカニューレ２によりガイドされる。

２つの部材によって１ピース構造が形成され、複数回使用することが可能となる。

少なくとも1回の検知に対し、エレメント３は穿孔保護部８を有し、鉛筆先端形状とすることもでき、該エレメント３はカニューレ２上を滑動させることができるようになっている。

また、穿孔保護部８を有するエレメント３は連結部材１０を有するものとすることができ、連結部材１０は同様にルアーロック連結（Luer lock connection）として形成することもできる。これにより、連結部はエレメント３と光センサシステム４とを連結し、ここでは認識できないが、エレメント3と穿孔保護部８と膜あるいは穿孔保護部内部に配置される層１との固定部を位置決めする。

穿孔保護部８は少なくとも１つの開口部９を有し、開口部９を介して測定下の媒体が内部に入り、検知膜あるいは層１によって検知される。図５は穿孔保護部８内部の検知膜あるいは層１の可能な配置を示す。ここに、検知膜あるいは層１は開口部９の下方に設けられ、対応するキャビティが穿孔保護部８の内部で検知膜あるいは層の上方に存在し、物質あるいは物質混合物等の特定の媒体を測定下に収容し、当該物質あるいは物質混合物を検知膜あるいは層１と直接接触可能とする。

図６に示す穿孔保護部８の例は、図４と図５にも示すように、本発明の他の部材と連結可能なエレメント３とすることができ、検知膜あるいは層１は測定下の媒体、物質あるいは物質混合物が入ることができる開口部の上方に配置される。

検知膜あるいは層１の上方の空間は、本実施例ではフィラーが充填され、デッドスペースができないようにしている。

本発明のシステムに用いられるエレメントの底部の断面図である。 本発明の検知システムで用いられるエレメント（上部）の実施例の断面図である。 本発明のシステムで用いられるエレメント（上部）の別の実施例である。 本発明の検知システムの模式図である。 本発明のシステムに用いることができる穿孔保護部材の例の断面図である。 穿孔保護部の別の実施例である。

符号の説明

１ 検知膜または層
２ カニューレ
３ エレメント
４ 光センサシステム
５ 光導波路
６ 光エレメント
７ フィラー
８ 穿孔保護部材
９ 開口部

Claims (22)

1. 物質あるは物質混合物の化学的及び／又は物理的状態あるいは状態変化を検知するための検知システムにおいて、カニューレ（２）に交換可能に連結可能とされたエレメント（３）上あるいは中に検知膜あるいは層（１）が配置され、カニューレ（２）とともにエレメントが測定下の媒体に導入され、光センサシステム(４)に対して光学的連結部を形成することを特徴とする、検知システム。
2. 前記光学的検知システムは少なくとも1つの光学検知器と光源とを有する、請求項１のシステム。
3. 前記カニューレは内部に渡って中空とされ、光導波路を形成するか、あるいは少なくとも1つの光導波路（５）が中を通されている、請求項１または２のシステム。
4. 表面プラズモン共鳴、分光法あるいは発光強度変化を用いて、干渉分光法によってパッケージ内部の状態変化を前記膜あるいは層により検知可能となっている、請求項１乃至３のいずれかのシステム。
5. 層の厚さの変化、発光変化、屈折率変化、吸光度、透過率、反射率の変化、層／膜（１）の色の変化によって、化学物質濃度、特に炭化水素濃度、水素濃度、酸素濃度、含水量及び／または物理的パラメータ、特に圧力あるいは温度が検知可能となっている、請求項１乃至４のいずれかのシステム。
6. １種あるいは２種以上の染料または選択性マーカーが前記膜あるいは層に含有されている、請求項１乃至５のいずれかのシステム。
7. 前記染料またはマーカーは濃度、温度または圧力に依存して影響を受ける、請求項６のシステム。
8. 前記連結可能なエレメントは穿孔保護部材（８）と少なくとも１つの開口部（９）を有する、請求項１乃至７のいずれかのシステム。
9. 前記連結可能なエレメント（３）は少なくとも１つの光エレメント（６）からなる、請求項１乃至８のいずれかのシステム。
10. 光エレメント（６）は光ファイバシステム、グリン（GRIN）レンズ、光学ロッド、ディスクあるいは光学レンズである、請求項９のシステム。
11. 前記膜／層（１）は光ファイバシステム／光学システム上にあるいは中に直接形成されている、請求項１乃至１０のいずれかのシステム。
12. 前記膜／層（１）は直接中空カニューレ／ニードル（２）に組み込まれている、請求項１乃至１１のいずれかのシステム。
13. 前記膜／層（１）は直接中空エレメント（３）に組み込まれている、請求項１乃至１２のいずれかのシステム。
14. 前記膜／層（１）は光ファイバシステム／光学システムに対して光学的に接触している、請求項１乃至１３のいずれかのシステム。
15. 前記膜／層はフィラー（７）に適用されている、請求項１乃至１４のいずれかのシステム。
16. 前記膜／層は接着フィルム上に固定されている、請求項１乃至１５のいずれかのシステム。
17. 測定量が一定の変化をすること、例えば真空あるいは過剰圧力、ガスの供給あるいは温度変化によって、閉鎖された状態で較正を行うことが可能となる、請求項１乃至１７のいずれかのシステム。
18. 少なくとも1つの光学的あるいは化学的保護層が前記膜／層（１）に適用されている、請求項１乃至１７のいずれかのシステム。
19. 少なくとも一層の透過性金属及び／又は誘電層、特に合成樹脂ラッカーあるいはアクリルラッカーからなるラッカー層、PTFEあるいはPTFE系保護層が形成されている、請求項１８のシステム。
20. 前記膜／層（１）及び／又はエレメント（３）が滑動自在とされ、滅菌あるいは殺菌されている、請求項１乃至１９のシステム。
21. 前記エレメント（３）はカニューレ（２）上に滑動可能とされ、あるいは螺合可能とされている、請求項１乃至２０のいずれかの方法。
22. システムがルアーロック連結（Luer lock connection）を含むことを特徴とする、請求項２１乃至１のいずれかのシステム。

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