JP2017138135A - Device and method for detecting substance to be detected - Google Patents

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永宏 齋藤
Nagahiro Saito
永宏 齋藤
オイ ルン ヘレナ リー
Lun Helena Li Oi
オイ ルン ヘレナ リー
マリア アントワネッタ ブラテスク
Antoaneta Bratescu Maria
マリア アントワネッタ ブラテスク
昂汰 伊澤
Kota Izawa
昂汰 伊澤
寿夫 山重
Hisao Yamashige
寿夫 山重
順三 鵜飼
Junzo Ukai
順三 鵜飼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection device and a detection method having high detection accuracy.SOLUTION: A problem in improvement of detection accuracy can be solved by using detection substance which interacts with substance to be detected to absorb light of a specific wavelength and the light of the specific wavelength absorbed by the detection substance which interacts with the substance to be detected.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、被検知物質を検知するための装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a substance to be detected.

特定の物質を検知することは、様々な分野において必要とされている。例えば、自動車分野における車内空気清浄機、燃料電池用水素センサー等、チェッカー分野におけるアルコールチェッカー、口臭チェッカー等、警報器分野における有害ガス警報器等、医療分野における診断等のために、特定の物質を検知する必要がある。   Detection of specific substances is required in various fields. For example, in-vehicle air cleaners in the automotive field, hydrogen sensors for fuel cells, alcohol checkers in the checker field, bad breath checkers, harmful gas alarms in the alarm field, etc. It needs to be detected.

医療分野では、特定の物質が特定の疾患と関連していることが知られている。例えば、アンモニアと肝性脳症、アセトンとインスリン欠乏症、水素と乳糖不耐症、メルカプタンと口臭等の関連が知られている。   In the medical field, it is known that certain substances are associated with certain diseases. For example, ammonia and hepatic encephalopathy, acetone and insulin deficiency, hydrogen and lactose intolerance, mercaptan and bad breath are known.

そのため、特定の物質を検知するための様々な装置が報告されている。特許文献1は、金属薄膜上にポルフィリン金属錯体を含む化合物を担持した検出プローブを開示している。特許文献1の検出プローブは、表面プラズモン共鳴現象を利用して、低分子化学物質(例えば、一酸化炭素、青酸ガス、トリクロロエチレン等)を検出する。   Therefore, various devices for detecting specific substances have been reported. Patent Document 1 discloses a detection probe in which a compound containing a porphyrin metal complex is supported on a metal thin film. The detection probe of Patent Document 1 uses a surface plasmon resonance phenomenon to detect a low molecular chemical substance (for example, carbon monoxide, cyanide gas, trichlorethylene, etc.).

特許文献2は、コアが露出した状態のセンサー域を有する光ファイバーを含む物質計測装置を開示している。特許文献2の物質計測装置は、測定対象物質が、光ファイバーを伝播してセンサー域から漏れ出たレーザー光(即ち、エバネッセント光)を吸収し、レーザー光を減衰させることを利用して、測定対象物質を測定する。   Patent Document 2 discloses a substance measuring device including an optical fiber having a sensor area with a core exposed. The substance measuring apparatus of Patent Document 2 uses a measurement target substance that absorbs laser light (that is, evanescent light) that has propagated through an optical fiber and leaked from a sensor area, and attenuates the laser light. Measure the substance.

特許文献3は、水晶振動子上に光導波層及び吸着物質検知用薄膜を設けたセンサーを開示している。引用文献3のセンサーは、吸着物質検知用薄膜が被検知物質を吸着し、エバネッセント光の吸収率が変化することを利用して、被検知物質を検知する。   Patent Document 3 discloses a sensor in which an optical waveguide layer and an adsorbed substance detection thin film are provided on a crystal resonator. The sensor of Cited Document 3 detects a substance to be detected by utilizing the fact that the thin film for detecting an adsorbed substance adsorbs the substance to be detected and changes the absorption rate of evanescent light.

特許文献4は、被検知物質を導入及び排出する管体、管体内面に形成された光導波路、及び光導波路上に形成された検知材を含む光導波路型センサーを開示している。引用文献4の光導波路型センサーは、検知材が被検知物質と反応し、エバネッセント光を吸収し、光導波路を伝播するレーザー光を減衰させることを利用して、被検知物質を検知する。   Patent Document 4 discloses an optical waveguide sensor including a tube body that introduces and discharges a substance to be detected, an optical waveguide formed on the inner surface of the tube body, and a detection material formed on the optical waveguide. The optical waveguide sensor of the cited document 4 detects a substance to be detected by utilizing that a detection material reacts with a substance to be detected, absorbs evanescent light, and attenuates laser light propagating through the optical waveguide.

特開平11−194131号公報JP-A-11-194131 特開2013−72730号公報JP2013-72730A 国際公開第2006/038367号パンフレットInternational Publication No. 2006/038367 Pamphlet 特開2010−203838号公報JP 2010-203838 A

上記の通り、物質を検知するためにエバネッセント光の吸収を利用する装置が報告されている。このような装置の光源から発せられる光は広範囲の波長を有するにも関わらず、エバネッセント光として吸収される光の波長の範囲は狭い。そのため、広範囲の波長の光を使用して測定を行うと、エバネッセント光の吸収により生じた光強度の変化が希釈化され、検知精度が低下するという問題が存在する。
そのため、本発明は高い検知精度を有する検知装置及び検知方法を提供することを目的とする。
As described above, an apparatus using absorption of evanescent light to detect a substance has been reported. Although the light emitted from the light source of such an apparatus has a wide range of wavelengths, the range of wavelengths of light absorbed as evanescent light is narrow. Therefore, when measurement is performed using light of a wide range of wavelengths, there is a problem that the change in light intensity caused by absorption of evanescent light is diluted and detection accuracy is lowered.
Therefore, an object of the present invention is to provide a detection device and a detection method having high detection accuracy.

上記目的に鑑み、本発明者等が鋭意検討した結果、特定の波長の光を使用することにより、エバネッセント光の吸収により生じる光強度の変化が希釈化されることを抑制でき、その結果として検知精度を向上できることを見出した。   As a result of intensive studies by the present inventors in view of the above object, it is possible to suppress the change in the light intensity caused by the absorption of evanescent light from being diluted by using light of a specific wavelength, and as a result, detection It was found that the accuracy can be improved.

そのため、本発明は以下の実施形態を含む。
[1]被検知物質を検知するための装置であって、
コアと、コアの表面に配置され且つ被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する検知物質とを含む光導波路;
光導波路の一端に設けられ、被検知物質と相互作用した検知物質が吸収する特定の波長の光を光導波路に入射させる光源;及び
光導波路の他端に設けられ、光導波路から出射した前記特定の波長の光を選択的に検出する光検出器;
を含む、装置。
[2]被検知物質がアンモニアガスであり、検知物質がテトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物を含む、[1]に記載の装置。
[3]検知物質が金ナノ粒子又は酸化亜鉛ナノ粒子を更に含む、[2]に記載の装置。
[4]光源が発光ダイオードであり、光検出器がフォトダイオードである、[1]〜[3]のいずれかに記載の装置。
Therefore, the present invention includes the following embodiments.
[1] An apparatus for detecting a substance to be detected,
An optical waveguide comprising a core and a sensing substance disposed on the surface of the core and interacting with the substance to be sensed to absorb light of a specific wavelength;
A light source that is provided at one end of the optical waveguide and that allows light of a specific wavelength to be absorbed by the detection substance that interacts with the detection target substance; and the specific light that is provided at the other end of the optical waveguide and emitted from the optical waveguide. A photodetector that selectively detects light of a wavelength;
Including the device.
[2] The apparatus according to [1], wherein the substance to be detected is ammonia gas, and the substance to be detected includes tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof.
[3] The device according to [2], wherein the detection substance further includes gold nanoparticles or zinc oxide nanoparticles.
[4] The device according to any one of [1] to [3], wherein the light source is a light emitting diode and the photodetector is a photodiode.

[5]被検知物質を検知するための方法であって、
被検知物質の非存在下で、コアと、コアの表面に配置され且つ被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する検知物質とを含む光導波路に、広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ること、
被検知物質の存在下で、前記光導波路に、広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ること、及び
被検知物質の非存在下で得られた波長スペクトルと被検知物質の存在下で得られた波長スペクトルとを比較し、光強度が異なる波長を決定し、決定された特定の波長の光を発する光源を選定すること、
を含む光源選定工程;並びに
光源選定工程で選定された光源から、特定の波長の光を前記光導波路に入射させ、光導波路から出射した前記特定の波長の光の光強度を、前記特定の波長の光を選択的に検出する光検出器で検出し、被検知物質を検知する検知工程;
を含む、方法。
[6]検知工程が、被検知物質の存在及び濃度を検知することを含む、[5]に記載の方法。
[7]光源が発光ダイオードであり、光検出器がフォトダイオードである、[5]又は[6]に記載の方法。
[5] A method for detecting a substance to be detected,
In the absence of a substance to be detected, light of a wide range of wavelengths is applied to an optical waveguide that includes a core and a detection substance that is disposed on the surface of the core and that interacts with the substance to be detected and absorbs light of a specific wavelength. Measure the light with a wide range of wavelengths incident and exit from the optical waveguide with a spectrometer to obtain a wavelength spectrum;
In the presence of a substance to be detected, light in a wide range of wavelengths is incident on the optical waveguide, the light having a wide range of wavelengths emitted from the optical waveguide is measured with a spectrometer, and a wavelength spectrum is obtained; and Compare the wavelength spectrum obtained in the absence of UV light with the wavelength spectrum obtained in the presence of the substance to be detected, determine the wavelength with different light intensity, and select the light source that emits the light of the determined specific wavelength To do,
A light source selection step including: a light having a specific wavelength incident on the optical waveguide from the light source selected in the light source selection step, and the light intensity of the specific wavelength emitted from the optical waveguide is determined by the specific wavelength. A detection step of detecting a substance to be detected by detecting with a photodetector that selectively detects the light of
Including the method.
[6] The method according to [5], wherein the detecting step includes detecting the presence and concentration of the substance to be detected.
[7] The method according to [5] or [6], wherein the light source is a light-emitting diode and the photodetector is a photodiode.

本発明によれば、高い精度で被検知物質を検知することができる。   According to the present invention, a substance to be detected can be detected with high accuracy.

図1−1は、アンモニアガスの非存在下、重水素+ハロゲンランプを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 1-1 shows the result of detecting light emitted from an optical waveguide with a spectroscope using a deuterium + halogen lamp in the absence of ammonia gas. 図1−2は、2ppmのアンモニアガスの存在下、重水素+ハロゲンランプを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 1-2 shows the result of detecting light emitted from the optical waveguide with a spectrometer using a deuterium + halogen lamp in the presence of 2 ppm ammonia gas. 図1−3は、5ppmのアンモニアガスの存在下、重水素+ハロゲンランプを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 1-3 shows the result of detecting the light emitted from the optical waveguide with a spectrometer using a deuterium + halogen lamp in the presence of 5 ppm ammonia gas. 図1−4は、7ppmのアンモニアガスの存在下、重水素+ハロゲンランプを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 1-4 shows the result of detecting the light emitted from the optical waveguide with a spectrometer using a deuterium + halogen lamp in the presence of 7 ppm of ammonia gas. 図1−5は、10ppmのアンモニアガスの存在下、重水素+ハロゲンランプを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 1-5 shows the result of detecting the light emitted from the optical waveguide with a spectrometer using a deuterium + halogen lamp in the presence of 10 ppm ammonia gas. 図2は、緑色LEDを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 2 shows a result of detecting light emitted from the optical waveguide with a spectroscope using a green LED. 図3は、赤色LEDを使用し、光導波路から出射した光を分光器で検出した結果を示す。FIG. 3 shows the result of detecting light emitted from the optical waveguide with a spectroscope using a red LED. 図4は、実施例5の実験手順を示す。FIG. 4 shows the experimental procedure of Example 5. 図5は、紫色LEDを使用し、光導波路から出射した光を電圧に変換して検出した結果を示す。FIG. 5 shows the result of detection by converting light emitted from the optical waveguide into a voltage using a purple LED. 図6は、緑色LEDを使用し、光導波路から出射した光を電圧に変換して検出した結果を示す。FIG. 6 shows the result of detection by converting light emitted from the optical waveguide into voltage using a green LED. 図7は、赤色LEDを使用し、光導波路から出射した光を電圧に変換して検出した結果を示す。FIG. 7 shows the result of detection by converting light emitted from the optical waveguide into voltage using a red LED. 図8−1は、TPPS水和物+金ナノ粒子を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 8-1 shows the absorbance when TPPS hydrate + gold nanoparticles are used. 図8−2は、TPPS水和物単独を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 8-2 shows the absorbance when TPPS hydrate alone is used. 図8−3は、金ナノ粒子単独を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 8-3 shows the absorbance when gold nanoparticles alone are used. 図9−1は、TPPS水和物+酸化亜鉛ナノ粒子を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 9-1 shows the absorbance when TPPS hydrate + zinc oxide nanoparticles are used. 図9−2は、TPPS水和物単独を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 9-2 shows the absorbance when TPPS hydrate alone is used. 図9−3は、酸化亜鉛ナノ粒子単独を使用した場合の吸光度を示す。FIG. 9-3 shows the absorbance when zinc oxide nanoparticles alone are used.

本発明は、被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する検知物質、及び被検知物質と相互作用した検知物質(以下「相互作用検知物質」ともいう)が吸収する特定の波長の光を使用する実施形態を含む。本実施形態では、相互作用検知物質が、光導波路から漏れ出たエバネッセント光を吸収することによって、光強度に変化を生じさせ、当該変化に基づいて被検知物質を検知することができる。光強度の変化の度合いに応じて、被検知物質の濃度を検知することもできる。本実施形態では、特定の波長の光を使用しているため、広範囲の波長の光を使用する場合と比較して、光強度の変化の希釈化を抑制することができる。その結果として、被検知物質を高い精度で検知することができる。
以下、本発明の検知装置及び検知方法について説明する。
The present invention relates to a detection substance that interacts with a substance to be detected and absorbs light of a specific wavelength, and a specific wavelength that is absorbed by a detection substance that interacts with the substance to be detected (hereinafter also referred to as “interaction detection substance”). Including an embodiment using the light. In the present embodiment, the interaction detection substance absorbs the evanescent light leaking from the optical waveguide, thereby causing a change in the light intensity and detecting the detection target substance based on the change. Depending on the degree of change in light intensity, the concentration of the substance to be detected can also be detected. In this embodiment, since light of a specific wavelength is used, dilution of the change in light intensity can be suppressed as compared with the case where light of a wide range of wavelengths is used. As a result, the substance to be detected can be detected with high accuracy.
Hereinafter, the detection apparatus and detection method of the present invention will be described.

<検知装置>
本発明の一実施形態は、光導波路、光源及び光検出器を含む、被検知物質の検知装置に関する。
<Detection device>
One embodiment of the present invention relates to a detection apparatus for a substance to be detected, including an optical waveguide, a light source, and a photodetector.

本発明において対象とする被検知物質は特に限定されない。例えば、被検知物質として、ガス物質を挙げることができる。より具体的には、アンモニア、アセトン、水素、メタン、メルカプタン、エタノール、アルゴン、二酸化炭素、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、揮発性有機化合物(VOC)、硫化水素、オゾン等を挙げることができる。   The target substance to be detected in the present invention is not particularly limited. For example, a gas substance can be mentioned as a to-be-detected substance. More specifically, ammonia, acetone, hydrogen, methane, mercaptan, ethanol, argon, carbon dioxide, carbon monoxide, formaldehyde, volatile organic compounds (VOC), hydrogen sulfide, ozone, and the like can be given.

検知装置の光導波路は、コアとコアの表面に配置された検知物質とを含む。検知物質はコアの表面の全体又は一部に配置することができる。   The optical waveguide of the detection device includes a core and a detection substance disposed on the surface of the core. The sensing substance can be disposed on all or part of the surface of the core.

光導波路は、コアの表面に配置されたクラッドを更に含んでいてもよい。クラッドの屈折率をコアの屈折率よりも低くすることによって、全反射により光をコア内で伝播させることができる。光導波路がクラッドを含む場合、コアと検知物質との間にクラッドを配置しないことが好ましい。これにより、エバネッセント光を増やし、エバネッセント光の吸収により生じる光強度の変化を大きくすることができる。また、検知物質を覆うようにクラッドを配置しないことが好ましい。これにより、検知物質と被検知物質との相互作用の確保することができる。   The optical waveguide may further include a clad disposed on the surface of the core. By making the refractive index of the cladding lower than the refractive index of the core, light can be propagated in the core by total reflection. When the optical waveguide includes a clad, it is preferable not to arrange the clad between the core and the detection substance. Thereby, the evanescent light can be increased and the change in the light intensity caused by the absorption of the evanescent light can be increased. Moreover, it is preferable not to arrange | position a clad so that a detection substance may be covered. Thereby, interaction of a detection substance and a to-be-detected substance is securable.

光導波路は、コア及び/又はクラッドの表面に配置された保護被膜を更に含んでいてもよい。保護被膜を含むことにより、光導波路を損傷(例えば、物理的損傷、化学的損傷等)から保護することができる。光導波路が保護被膜を含む場合、コアと検知物質との間に保護被膜を配置しないことが好ましい。これにより、エバネッセント光を増やし、エバネッセント光の吸収により生じる光強度の変化を大きくすることができる。また、検知物質を覆うように保護被膜を配置しないことが好ましい。これにより、検知物質と被検知物質との相互作用の確保することができる。   The optical waveguide may further include a protective coating disposed on the surface of the core and / or the clad. By including the protective film, the optical waveguide can be protected from damage (for example, physical damage, chemical damage, etc.). When the optical waveguide includes a protective film, it is preferable not to arrange the protective film between the core and the detection substance. Thereby, the evanescent light can be increased and the change in the light intensity caused by the absorption of the evanescent light can be increased. Moreover, it is preferable not to arrange | position a protective film so that a detection substance may be covered. Thereby, interaction of a detection substance and a to-be-detected substance is securable.

光導波路は、様々な形状を有することができる。例えば、光導波路の形状として、平面形状、ファイバー形状等を挙げることができる。より具体的には、光導波路の形状として、スラブ形状、メサ形状、リッジ形状、埋め込み形状、半埋め込み形状等を挙げることができる。   The optical waveguide can have various shapes. For example, examples of the shape of the optical waveguide include a planar shape and a fiber shape. More specifically, examples of the shape of the optical waveguide include a slab shape, a mesa shape, a ridge shape, an embedded shape, and a semi-embedded shape.

光導波路に含まれるコアは、特別な成分で構成する必要は必ずしもなく、既知の光導波路のコアの成分と同様の成分で構成することができる。例えば、コアの成分として、石英、多成分ガラス、アクリル樹脂等を挙げることができる。   The core included in the optical waveguide is not necessarily composed of a special component, and can be composed of a component similar to the core component of a known optical waveguide. For example, as a component of the core, quartz, multicomponent glass, acrylic resin and the like can be cited.

光導波路に含まれるクラッドは、特別な成分で構成する必要は必ずしもなく、既知の光導波路のクラッドの成分と同様の成分で構成することができる。例えば、クラッドの成分として、石英、多成分ガラス、シリコ−ン樹脂、フッ素含有ポリマー等を挙げることができる。   The clad included in the optical waveguide does not necessarily need to be configured with a special component, and can be configured with a component similar to a known optical waveguide cladding component. Examples of the clad component include quartz, multi-component glass, silicone resin, fluorine-containing polymer, and the like.

光導波路に含まれる保護被膜は、特別な成分で構成する必要は必ずしもなく、既知の光導波路の保護被膜の成分と同様の成分で構成することができる。例えば、保護被膜の成分として、ポリイミド、ナイロン、フッ素樹脂等を挙げることができる。   The protective coating contained in the optical waveguide is not necessarily composed of a special component, and can be composed of the same components as those of the known protective coating of the optical waveguide. For example, as a component of the protective film, polyimide, nylon, fluororesin, and the like can be given.

光導波路に含まれる検知物質は、被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する物質である。検知物質は被検知物質の種類に応じて異なる。例えば、被検知物質がアンモニアガスである場合、検知物質として、ポルフィリン化合物等を挙げることができる。この場合、より具体的には、検知物質として、テトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸(TPPS):

Figure 2017138135
又はその水和物等を挙げることができる。 The detection substance contained in the optical waveguide is a substance that interacts with the substance to be detected and absorbs light of a specific wavelength. The substance to be detected varies depending on the type of substance to be detected. For example, when the substance to be detected is ammonia gas, examples of the substance to be detected include porphyrin compounds. In this case, more specifically, tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid (TPPS):
Figure 2017138135
Or the hydrate etc. can be mentioned.

検知物質は、コアの露出された表面部分(即ち、クラッド、保護被膜等が配置されていない表面部分)に配置されている。検知物質は、コアの表面に直接配置されていてもよいし、検知物質をコアの表面に固定する固定剤を介してコアの表面に間接的に配置されていてもよい。   The detection substance is disposed on the exposed surface portion of the core (that is, the surface portion on which the clad, the protective coating, etc. are not disposed). The detection substance may be directly arranged on the surface of the core, or may be indirectly arranged on the surface of the core via a fixing agent that fixes the detection substance to the surface of the core.

固定剤は、検知物質の種類に応じて変化する。例えば、検知物質がポルフィリン化合物(例えば、テトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物)である場合、固定剤として、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(PDDA):

Figure 2017138135
等を挙げることができる。 The fixative varies depending on the type of detection substance. For example, when the detection substance is a porphyrin compound (for example, tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof), poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA):
Figure 2017138135
Etc.

被検知物質がアンモニアガスである場合、検知物質はポルフィリン化合物(例えば、テトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物)に加えて、金属ナノ粒子を含むことが好ましい。例えば、金属ナノ粒子として、金ナノ粒子、酸化亜鉛ナノ粒子等を挙げることができる。金属ナノ粒子を併用することによって、相互作用検知物質による特定の波長の光の吸収率を向上させることができる。例えば、被検知物質がアンモニアガスであり、検知物質がテトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物、及び金ナノ粒子又は酸化亜鉛ナノ粒子等を含む場合、特に、相互作用検知物質による約470〜510nm及び約680〜730nmの波長の光の吸収率を向上させることができる。これは、金属ナノ粒子からTPPSへ電子が移動し、TPPSの構造が変化して、J会合を促進することにより、J会合体由来の吸収ピーク(409nm、706nm)近傍の吸収ピークが大幅に増加するものと推測される。   When the substance to be detected is ammonia gas, the substance to be detected preferably contains metal nanoparticles in addition to a porphyrin compound (for example, tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof). For example, examples of metal nanoparticles include gold nanoparticles and zinc oxide nanoparticles. By using the metal nanoparticles in combination, the absorption rate of light of a specific wavelength by the interaction detection substance can be improved. For example, when the substance to be detected is ammonia gas, and the substance to be detected includes tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof, and gold nanoparticles or zinc oxide nanoparticles, etc. The absorptance of light having wavelengths of 510 nm and about 680 to 730 nm can be improved. This is because electrons move from metal nanoparticles to TPPS, the structure of TPPS changes, and J-association is promoted, so that the absorption peak near the J-aggregate-derived absorption peak (409 nm, 706 nm) increases significantly. Presumed to be.

検知装置の光源は、光導波路の一端に設けられている。光源は、特定の波長の光を発して、当該光を光導波路に入射させるものである。光源から発せられる光は、相互作用検知物質が吸収する特定の波長を有する。例えば、アンモニアガスと相互作用したポルフィリン化合物(例えば、テトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物)は、407nm付近、500nm付近、及び705nm付近の波長の光を吸収する。   The light source of the detection device is provided at one end of the optical waveguide. The light source emits light of a specific wavelength and makes the light enter the optical waveguide. The light emitted from the light source has a specific wavelength that is absorbed by the interaction sensing material. For example, a porphyrin compound that interacts with ammonia gas (for example, tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof) absorbs light having wavelengths near 407 nm, 500 nm, and 705 nm.

光源から発せられる特定の波長の光は、例えば、紫色光、青色光、緑色光、黄色光、橙色光、赤色光から選択することができる。これらの光の波長範囲の境界を明確に規定することは困難であるが、おおよそ、紫色光は約380〜440nmの範囲の波長を有し、青色光は約440〜480nmの範囲の波長を有し、緑色光は約480〜570nmの範囲の波長を有し、黄色光は約570〜590nmの範囲の波長を有し、橙色光は約590〜620nmの範囲の波長を有し、赤色光は約620〜780nmの範囲の波長を有する。   The light of a specific wavelength emitted from the light source can be selected from, for example, purple light, blue light, green light, yellow light, orange light, and red light. Although it is difficult to clearly define the boundaries of the wavelength range of these lights, approximately violet light has a wavelength in the range of about 380 to 440 nm and blue light has a wavelength in the range of about 440 to 480 nm. Green light has a wavelength in the range of about 480-570 nm, yellow light has a wavelength in the range of about 570-590 nm, orange light has a wavelength in the range of about 590-620 nm, and red light has It has a wavelength in the range of about 620-780 nm.

光源は、特定の波長の光を発することができるものであれば特に限定されない。例えば、光源として、発光ダイオード(LED)等を挙げることができる。より具体的には、光源として、紫色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、黄色発光ダイオード、橙色発光ダイオード、赤色発光ダイオード等を挙げることができる。相互作用検知物質が複数の波長の光を吸収する場合には、対応する複数の発光ダイオードを使用してもよい。   The light source is not particularly limited as long as it can emit light of a specific wavelength. For example, as a light source, a light emitting diode (LED) can be used. More specifically, examples of the light source include a purple light emitting diode, a blue light emitting diode, a green light emitting diode, a yellow light emitting diode, an orange light emitting diode, and a red light emitting diode. When the interaction detection material absorbs light of a plurality of wavelengths, a plurality of corresponding light emitting diodes may be used.

検知装置の光検出器は、光導波路の他端に設けられている。光検出器は、光源から発せられ、光導波路から出射した特定の波長の光を選択的に検出するものである。光検出器は光の種類に応じて異なる。例えば、光検出器として、フォトダイオード(PD)等を挙げることができる。光源として複数の発光ダイオードを使用する場合には、対応する複数のフォトダイオードを使用してもよい。   The photodetector of the detection device is provided at the other end of the optical waveguide. The photodetector selectively detects light having a specific wavelength emitted from the light source and emitted from the optical waveguide. The photodetector varies depending on the type of light. For example, a photodiode (PD) etc. can be mentioned as a photodetector. When a plurality of light emitting diodes are used as the light source, a plurality of corresponding photodiodes may be used.

光源として発光ダイオードを使用する場合、光検出器として分光器を使用する必要がなく、フォトダイオードで代用することができる。これにより、安価且つ高精度の検知装置を提供することができる。   When a light emitting diode is used as a light source, it is not necessary to use a spectroscope as a photodetector, and a photodiode can be used instead. Thereby, an inexpensive and highly accurate detection apparatus can be provided.

検知装置は、特定の波長の光を発する光源を含むことによって、エバネッセント光の吸収により生じる光強度の変化が希釈化されることを抑制できる。その結果として、被検知物質を高い精度で検知することができる。また、被検知物質が多数の他の物質と混合されている状態であっても、検知装置は、特定の波長の光を発する光源を含むため、被検知物質を選択的に検知することができる。   By including a light source that emits light of a specific wavelength, the detection device can suppress a change in light intensity caused by absorption of evanescent light from being diluted. As a result, the substance to be detected can be detected with high accuracy. In addition, even when the substance to be detected is mixed with many other substances, the detection device includes a light source that emits light of a specific wavelength, so that the substance to be detected can be selectively detected. .

<検知方法>
本発明の一実施形態は、光源選定工程及び検知工程を含む、被検知物質の検知方法に関する。前記<検知装置>の項目において既に説明した事項については、本実施形態の説明において適宜省略する。
<Detection method>
One embodiment of the present invention relates to a method for detecting a substance to be detected, including a light source selection step and a detection step. Matters already described in the item <Detecting device> are appropriately omitted in the description of the present embodiment.

光源選定工程は、第1工程〜第3工程を含む。第1工程は、被検知物質の非存在下で、光導波路に広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ることを含む。第2工程は、被検知物質の存在下で、光導波路に広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ることを含む。第2工程は、被検知物質の濃度を変えて複数回行ってもよい。第1工程及び第2工程は、いずれの工程を先に行ってもよい。   The light source selection step includes a first step to a third step. In the first step, light in a wide range of wavelengths is incident on the optical waveguide in the absence of the substance to be detected, and the light in the wide range of wavelengths emitted from the optical waveguide is measured with a spectrometer to obtain a wavelength spectrum. Including. The second step includes causing light of a wide range of wavelengths to enter the optical waveguide in the presence of the substance to be detected, measuring the light of the wide range of wavelengths emitted from the optical waveguide with a spectrometer, and obtaining a wavelength spectrum. . The second step may be performed a plurality of times while changing the concentration of the substance to be detected. Any of the first step and the second step may be performed first.

第1工程及び第2工程で使用する広範囲の波長の光は、相互作用検知物質が吸収する特定の波長の光を含むことが予想されるものであればよい。例えば、広範囲の波長の光として、可視領域(約380〜780nm)の光を挙げることができる。また、例えば、広範囲の波長の光として、紫色光、青色光、緑色光、黄色光、橙色光及び赤色光からなる群から選択される少なくとも2つの光の組み合わせを挙げることができる。なお、選択した光が、相互作用検知物質が吸収する特定の波長の光を含まない場合には、別の光を再度選択すればよい。   The light in a wide range of wavelengths used in the first step and the second step may be anything that is expected to include light of a specific wavelength that is absorbed by the interaction detection substance. For example, light in a wide wavelength range can include light in the visible region (about 380 to 780 nm). Further, for example, the light having a wide range of wavelengths may include a combination of at least two lights selected from the group consisting of violet light, blue light, green light, yellow light, orange light, and red light. In addition, what is necessary is just to select another light again, when the selected light does not contain the light of the specific wavelength which an interaction detection substance absorbs.

第1工程及び第2工程で使用する光導波路については、前記<検知装置>の項目において既に説明した通りである。
第1工程及び第2工程で使用する分光器は、特別な分光器である必要は必ずしもなく、既知の分光器を使用することができる。
The optical waveguides used in the first step and the second step are as described above in the section <Detection device>.
The spectrometer used in the first step and the second step is not necessarily a special spectrometer, and a known spectrometer can be used.

光源選定工程の第3工程は、第1工程で得られた波長スペクトルと及び第2工程で得られた波長スペクトルとを比較し、光強度が異なる波長を決定し、決定された特定の波長の光を発する光源を選定することを含む。選定された光源は、相互作用検知物質が吸収する特定の波長の光を発することになる。光源は、発光ダイオード、より具体的には、紫色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、黄色発光ダイオード、橙色発光ダイオード及び赤色発光ダイオードから選択することが好ましい。第3工程で決定された特定の波長の光が複数ある場合には、対応する複数の発光ダイオードを選定してもよい。   In the third step of the light source selection step, the wavelength spectrum obtained in the first step and the wavelength spectrum obtained in the second step are compared, a wavelength having a different light intensity is determined, and the determined specific wavelength is determined. Including selecting a light source that emits light. The selected light source emits light of a specific wavelength that is absorbed by the interaction detection substance. The light source is preferably selected from light emitting diodes, more specifically, purple light emitting diodes, blue light emitting diodes, green light emitting diodes, yellow light emitting diodes, orange light emitting diodes and red light emitting diodes. When there are a plurality of lights having a specific wavelength determined in the third step, a plurality of corresponding light emitting diodes may be selected.

検知工程は、光源選定工程で選定された光源から、特定の波長の光を光導波路に入射させ、光導波路から出射した前記特定の波長の光の光強度を、前記特定の波長の光を選択的に検出する光検出器で検出し、被検知物質を検知することを含む。検知工程は、光強度に変化に基づいて被検知物質の存在を検知することができる。また、検知工程は、光強度に変化の度合いに基づいて被検知物質の濃度を検知することができる。検知工程において、光導波路から出射した光を他の情報(例えば、電流、電圧等)に変換し、変換された情報に基づいて、被検知物質の存在及び濃度を検知してもよい。   In the detection step, light of a specific wavelength is incident on the optical waveguide from the light source selected in the light source selection step, and the light intensity of the specific wavelength emitted from the optical waveguide is selected. Detecting the target substance by detecting with an optical detector that automatically detects. In the detection step, the presence of the substance to be detected can be detected based on the change in the light intensity. The detection step can detect the concentration of the substance to be detected based on the degree of change in the light intensity. In the detection step, the light emitted from the optical waveguide may be converted into other information (for example, current, voltage, etc.), and the presence and concentration of the substance to be detected may be detected based on the converted information.

光検出器として、フォトダイオードを使用することが好ましい。光源選定工程で複数の発光ダイオードを選定した場合、対応する複数のフォトダイオードを使用してもよい。   A photodiode is preferably used as the photodetector. When a plurality of light emitting diodes are selected in the light source selection step, a plurality of corresponding photodiodes may be used.

検知方法は、光源選定工程において特定の波長の光を発する光源を選定することによって、エバネッセント光の吸収により生じる光強度の変化が希釈化されることを抑制できる。その結果として、被検知物質を高い精度で検知することができる。また、被検知物質が多数の他の物質と混合されている状態であっても、光源選定工程において特定の波長の光を発する光源を選定することによって、被検知物質を選択的に検知することができる。   In the detection method, by selecting a light source that emits light of a specific wavelength in the light source selection step, it is possible to suppress a change in light intensity caused by absorption of evanescent light from being diluted. As a result, the substance to be detected can be detected with high accuracy. In addition, even if the substance to be detected is mixed with many other substances, the substance to be detected can be selectively detected by selecting a light source that emits light of a specific wavelength in the light source selection step. Can do.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to this.

[実施例1]
コア、クラッド及びポリイミド被覆を有する光ファイバー(Ocean Optics社製、FIBER−600−VIS)を準備した。光ファイバーを硫酸及び過酸化水素の混合液に1時間浸漬し、ポリイミド被覆を除去した。次に、光ファイバーを5%フッ化水素酸に10時間浸漬し、クラッドを除去して、コアを露出させた。
露出した光ファイバーを5mg/mlのポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(PDDA)に5分間浸漬し、固定剤膜を形成した。次に、光ファイバーを1mMのテトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸(TPPS)水和物に5分間浸漬し、固定剤膜上に検知物質膜を形成して、光導波路を製造した。
[Example 1]
An optical fiber (FIBER-600-VIS, manufactured by Ocean Optics) having a core, a clad, and a polyimide coating was prepared. The optical fiber was immersed in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide for 1 hour to remove the polyimide coating. Next, the optical fiber was immersed in 5% hydrofluoric acid for 10 hours, the clad was removed, and the core was exposed.
The exposed optical fiber was immersed in 5 mg / ml poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) for 5 minutes to form a fixative film. Next, the optical fiber was immersed in 1 mM tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid (TPPS) hydrate for 5 minutes to form a sensing substance film on the fixing agent film, thereby manufacturing an optical waveguide.

[実施例2]
実施例1で製造した光導波路の一端に重水素+ハロゲンランプを設置し、光導波路の他端に分光器を設置した。アンモニアガスの非存在下及び存在下で、重水素+ハロゲンランプから光を光導波路に入射させ、光導波路から出射した光を分光器で検出した。結果を図1−1〜図1−5に示す。吸光度の変化が、407nm付近、500nm付近、及び705nm付近の波長において確認された。
[Example 2]
A deuterium + halogen lamp was installed at one end of the optical waveguide manufactured in Example 1, and a spectrometer was installed at the other end of the optical waveguide. In the absence and presence of ammonia gas, light from a deuterium + halogen lamp was incident on the optical waveguide, and the light emitted from the optical waveguide was detected by a spectrometer. The results are shown in FIGS. 1-1 to 1-5. Absorbance changes were observed at wavelengths near 407 nm, 500 nm, and 705 nm.

[実施例3]
実施例2において吸光度の変化が確認された波長を有する光のうち、緑色光を選択した。実施例1で製造した光導波路の一端に緑色LEDを設置し、光導波路の他端に分光器を設置した。アンモニアガスの非存在下及び存在下で、緑色LEDから光を光導波路に入射させ、光導波路から出射した光を分光器で検出した。結果を図2に示す。アンモニアガスの濃度が高くなるにつれて、吸光度の変化が大きくなることが確認された。
[Example 3]
Of the light having a wavelength in which the change in absorbance was confirmed in Example 2, green light was selected. A green LED was installed at one end of the optical waveguide manufactured in Example 1, and a spectroscope was installed at the other end of the optical waveguide. In the absence and presence of ammonia gas, light was emitted from the green LED into the optical waveguide, and the light emitted from the optical waveguide was detected by a spectrometer. The results are shown in FIG. It was confirmed that the change in absorbance increases as the concentration of ammonia gas increases.

[実施例4]
実施例2において吸光度の変化が確認された波長を有する光のうち、赤色光を選択した。緑色LEDの代わりに赤色LEDを使用したこと以外は、実施例3と同様の実験を行った。結果を図3に示す。アンモニアガスの濃度が高くなるにつれて、吸光度の変化が大きくなることが確認された。
[Example 4]
Of the light having a wavelength for which a change in absorbance was confirmed in Example 2, red light was selected. An experiment similar to that of Example 3 was performed except that a red LED was used instead of the green LED. The results are shown in FIG. It was confirmed that the change in absorbance increases as the concentration of ammonia gas increases.

[実施例5]
実施例2において吸光度の変化が確認された波長を有する光のうち、紫色光を選択した。実施例1で製造した光導波路の一端に紫色LEDを設置し、光導波路の他端にPINフォトダイオード(PD)を設置した。また、PINフォトダイオードにアンプを接続した。
図4に示す実験手順でアンモニアガスを導入し、光導波路から出射した光を電圧に変換して、電圧の変化を測定した。結果を図5に示す。アンモニアガスの濃度が高くなるにつれて、電圧の変化が大きくなることが確認された。また、図4の実験手順のように、間欠的にアンモニアガスの供給と停止を繰り返した場合、図5の下図に示すようにアンモニアガス供給時には速やかに電圧が高くなり、停止すると電圧が下がることから、高応答性があり、かつ再現性があることが分かる。
[Example 5]
Of the light having a wavelength in which a change in absorbance was confirmed in Example 2, purple light was selected. A purple LED was installed at one end of the optical waveguide manufactured in Example 1, and a PIN photodiode (PD) was installed at the other end of the optical waveguide. An amplifier was connected to the PIN photodiode.
Ammonia gas was introduced by the experimental procedure shown in FIG. 4, the light emitted from the optical waveguide was converted into a voltage, and the change in voltage was measured. The results are shown in FIG. It was confirmed that the change in voltage increased as the concentration of ammonia gas increased. Also, as shown in the experimental procedure of FIG. 4, when the supply and stop of ammonia gas are repeated intermittently, as shown in the lower diagram of FIG. 5, the voltage rises quickly when ammonia gas is supplied, and the voltage drops when stopped. Thus, it can be seen that there is high responsiveness and reproducibility.

[実施例6]
実施例2において吸光度の変化が確認された波長を有する光のうち、緑色光を選択した。紫色LEDの代わりに緑色LEDを使用したこと以外は、実施例5と同様の実験を行った。結果を図6に示す。アンモニアガスの有無によって、電圧に変化が生じることが確認された。しかし、緑色光の場合は、実施例5の紫色光、及び下記の実施例7の赤色光の場合と挙動が異なり、アンモニア濃度による電圧変化が小さかった。これは、図2に示すように、緑色のLEDの波長は480〜510nmの範囲で、490nmでは吸光度の信号が下がり、507nmでは吸光度の信号が増強しているため、フォトダイオードで検知した総合信号では、アンモニア濃度変化による信号強度変化の差がうまく表れなかったものと推測される。この場合、光学用の波長フィルターを使って、例えば485〜495nm又は500〜510nmといった狭い波長で測定すれば、アンモニアガスの濃度が高くなるにつれて電圧の変化が大きくなると予想される。
[Example 6]
Of the light having a wavelength in which the change in absorbance was confirmed in Example 2, green light was selected. The same experiment as in Example 5 was performed except that a green LED was used instead of the purple LED. The results are shown in FIG. It was confirmed that the voltage changes depending on the presence or absence of ammonia gas. However, the behavior of the green light was different from that of the purple light of Example 5 and the red light of Example 7 below, and the voltage change due to the ammonia concentration was small. As shown in FIG. 2, the wavelength of the green LED is in the range of 480 to 510 nm, the absorbance signal decreases at 490 nm, and the absorbance signal increases at 507 nm, so the total signal detected by the photodiode. Thus, it is presumed that the difference in signal intensity due to the change in ammonia concentration did not appear well. In this case, if an optical wavelength filter is used to measure at a narrow wavelength such as 485 to 495 nm or 500 to 510 nm, the change in voltage is expected to increase as the ammonia gas concentration increases.

[実施例7]
実施例2において吸光度の変化が確認された波長を有する光のうち、赤色光を選択した。紫色LEDの代わりに赤色LEDを使用したこと以外は、実施例5と同様の実験を行った。結果を図7に示す。アンモニアガスの濃度が高くなるにつれて、電圧の変化が大きくなることが確認された。
[Example 7]
Of the light having a wavelength for which a change in absorbance was confirmed in Example 2, red light was selected. The same experiment as in Example 5 was performed except that a red LED was used instead of the purple LED. The results are shown in FIG. It was confirmed that the change in voltage increased as the concentration of ammonia gas increased.

[実施例8]
溶液中の一対の金電極間でプラズマを発生させ、金ナノ粒子を生成させるソリューションプラズマ法により金ナノ粒子を製造した。実施例1と同様の方法でコアを露出させた光ファイバーを金ナノ粒子分散液に30分浸漬し乾燥させた後、TPPS溶液に5分間浸漬し乾燥させて、光導波路を製造した。この光導波路を用いて、アンモニアガスの吸光度を、TPPS水和物を単独で使用した場合の吸光度、及び金ナノ粒子を単独で使用した場合の吸光度と比較した。結果を図8−1〜図8−3に示す。TPPS水和物及び金ナノ粒子を併用した場合、TPPS単独の膜と比較して吸光度が大幅に向上し、特に、約470〜510nm及び約680〜730nmの波長の光の吸収率が向上した。
[Example 8]
Gold nanoparticles were produced by a solution plasma method in which plasma was generated between a pair of gold electrodes in a solution to generate gold nanoparticles. The optical fiber with the core exposed in the same manner as in Example 1 was dipped in a gold nanoparticle dispersion for 30 minutes and dried, then dipped in a TPPS solution for 5 minutes and dried to produce an optical waveguide. Using this optical waveguide, the absorbance of ammonia gas was compared with the absorbance when TPPS hydrate was used alone and the absorbance when gold nanoparticles were used alone. The results are shown in FIGS. 8-1 to 8-3. When TPPS hydrate and gold nanoparticles were used in combination, the absorbance was significantly improved as compared with the film of TPPS alone, and in particular, the absorbance of light having wavelengths of about 470 to 510 nm and about 680 to 730 nm was improved.

[実施例9]
溶液中(例えば純水中)の一対の亜鉛(Zn)電極間でプラズマを発生させ、亜鉛ナノ粒子を生成、酸化させるソリューションプラズマ法により酸化亜鉛(ZnO)ナノ粒子を製造した。実施例1と同様の方法でコアを露出させた光ファイバーを酸化亜鉛ナノ粒子分散液に30分浸漬し乾燥させた後、TPPS溶液に5分間浸漬し乾燥させて、光導波路を製造した。この光導波路を用いて、アンモニアガスの吸光度を、TPPS水和物を単独で使用した場合の吸光度、及び酸化亜鉛ナノ粒子を単独で使用した場合の吸光度と比較した。結果を図9−1〜図9−3に示す。TPPS水和物及び酸化亜鉛ナノ粒子を併用した場合、特に、約470〜510nm及び約680〜730nmの波長の光の吸収率が向上した。
[Example 9]
Zinc oxide (ZnO) nanoparticles were produced by a solution plasma method in which plasma was generated between a pair of zinc (Zn) electrodes in a solution (for example, pure water) to generate and oxidize zinc nanoparticles. The optical fiber with the core exposed in the same manner as in Example 1 was dipped in a zinc oxide nanoparticle dispersion for 30 minutes and dried, then dipped in a TPPS solution for 5 minutes and dried to produce an optical waveguide. Using this optical waveguide, the absorbance of ammonia gas was compared with the absorbance when TPPS hydrate was used alone and the absorbance when zinc oxide nanoparticles were used alone. The results are shown in FIGS. 9-1 to 9-3. When TPPS hydrate and zinc oxide nanoparticles were used in combination, the absorptance of light having wavelengths of about 470 to 510 nm and about 680 to 730 nm was improved.

Claims (7)

被検知物質を検知するための装置であって、
コアと、コアの表面に配置され且つ被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する検知物質とを含む光導波路;
光導波路の一端に設けられ、被検知物質と相互作用した検知物質が吸収する特定の波長の光を光導波路に入射させる光源;及び
光導波路の他端に設けられ、光導波路から出射した前記特定の波長の光を選択的に検出する光検出器;
を含む、装置。
An apparatus for detecting a substance to be detected,
An optical waveguide comprising a core and a sensing substance disposed on the surface of the core and interacting with the substance to be sensed to absorb light of a specific wavelength;
A light source that is provided at one end of the optical waveguide and that allows light of a specific wavelength to be absorbed by the detection substance that interacts with the detection target substance; and the specific light that is provided at the other end of the optical waveguide and emitted from the optical waveguide. A photodetector that selectively detects light of a wavelength;
Including the device.
被検知物質がアンモニアガスであり、検知物質がテトラフェニルポルフィリンテトラスルホン酸又はその水和物を含む、請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the substance to be detected is ammonia gas, and the substance to be detected includes tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid or a hydrate thereof. 検知物質が金ナノ粒子又は酸化亜鉛ナノ粒子を更に含む、請求項2に記載の装置。   The apparatus of claim 2, wherein the sensing material further comprises gold nanoparticles or zinc oxide nanoparticles. 光源が発光ダイオードであり、光検出器がフォトダイオードである、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。   The device according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode and the photodetector is a photodiode. 被検知物質を検知するための方法であって、
被検知物質の非存在下で、コアと、コアの表面に配置され且つ被検知物質と相互作用して特定の波長の光を吸収する検知物質とを含む光導波路に、広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ること、
被検知物質の存在下で、前記光導波路に、広範囲の波長の光を入射させ、光導波路から出射した前記広範囲の波長の光を分光器で測定し、波長スペクトルを得ること、及び
被検知物質の非存在下で得られた波長スペクトルと被検知物質の存在下で得られた波長スペクトルとを比較し、光強度が異なる波長を決定し、決定された特定の波長の光を発する光源を選定すること、
を含む光源選定工程;並びに
光源選定工程で選定された光源から、特定の波長の光を前記光導波路に入射させ、光導波路から出射した前記特定の波長の光の光強度を、前記特定の波長の光を選択的に検出する光検出器で検出し、被検知物質を検知する検知工程;
を含む、方法。
A method for detecting a substance to be detected,
In the absence of a substance to be detected, light of a wide range of wavelengths is applied to an optical waveguide that includes a core and a detection substance that is disposed on the surface of the core and that interacts with the substance to be detected and absorbs light of a specific wavelength. Measure the light with a wide range of wavelengths incident and exit from the optical waveguide with a spectrometer to obtain a wavelength spectrum;
In the presence of a substance to be detected, light in a wide range of wavelengths is incident on the optical waveguide, the light having a wide range of wavelengths emitted from the optical waveguide is measured with a spectrometer, and a wavelength spectrum is obtained; and Compare the wavelength spectrum obtained in the absence of UV light with the wavelength spectrum obtained in the presence of the substance to be detected, determine the wavelength with different light intensity, and select the light source that emits the light of the determined specific wavelength To do,
A light source selection step including: a light having a specific wavelength incident on the optical waveguide from the light source selected in the light source selection step, and the light intensity of the specific wavelength emitted from the optical waveguide is determined by the specific wavelength. A detection step of detecting a substance to be detected by detecting with a photodetector that selectively detects the light of
Including the method.
検知工程が、被検知物質の存在及び濃度を検知することを含む、請求項5に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the detecting step includes detecting the presence and concentration of the substance to be detected. 光源が発光ダイオードであり、光検出器がフォトダイオードである、請求項5又は6に記載の方法。   The method according to claim 5 or 6, wherein the light source is a light emitting diode and the photodetector is a photodiode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109613200A (en) * 2018-11-13 2019-04-12 香港科技大学深圳研究院 A method of measurement Nano-Zinc is in different digestion method fish assimilatory efficiencies

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