JP3305398B2 - Optical fiber sensor - Google Patents

Optical fiber sensor

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JP3305398B2
JP3305398B2 JP07435593A JP7435593A JP3305398B2 JP 3305398 B2 JP3305398 B2 JP 3305398B2 JP 07435593 A JP07435593 A JP 07435593A JP 7435593 A JP7435593 A JP 7435593A JP 3305398 B2 JP3305398 B2 JP 3305398B2
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fiber sensor
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、生体の化学的または
物理的パラメーターを光ファイバを用いて検知する光フ
ァイバセンサに関し、より詳細には、医療などの分野
で、生体内の血液中pH、グルコース濃度、コレステロ
ール濃度、酸素分圧、二酸化炭素分圧、水酸イオン濃度
などを体内で長時間モニタリングすることができる光フ
ァイバセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber sensor for detecting a chemical or physical parameter of a living body by using an optical fiber, and more particularly, to the field of blood pH and the like in a living body in the field of medicine and the like. The present invention relates to an optical fiber sensor capable of monitoring glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure, carbon dioxide partial pressure, hydroxyl ion concentration and the like in a body for a long time.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学的または物理的パラメーターを光フ
ァイバを用いて検知する光ファイバセンサに関しては、
工業用及び医療用を含めて、従来から種々の提案がなさ
れている。例えば、光ファイバ端に、pH感受性染料を
備えた半透膜を配置し、検査対象を血管中の血液のpH
とするセンサ(特開昭54−85588号)、化学/物
理的パラメーター感応発色団が光ファイバのコア表面に
化学結合し、検査対象が工業・医療用の化学物理的パラ
メーター(例えば、pH)であるセンサ(特開昭58−
77641)、光ファイバ先端に、疎水気体透過性外包
で被覆された酸素感応染料を固着したセンサであって、
検査対象が血液中の酸素であるもの(特表昭59−50
0896)、光ファイバ端に、指示化合物を担持する多
孔疎水膜を配置し、検査対象が溶液/気体中の例えば、
pHであるセンサ(特開昭60−35246)、光ファ
イバ端部のコアに酸素感知蛍光剤を含有し、検査対象が
血管中の血液の酸素であるセンサ(特開昭61−178
646)、光ファイバ端又は側面に、酸素感知蛍光剤を
含む膜を塗布し、検査対象が血管中の血液の酸素である
センサ(特開昭61−182557)、光ファイバ端に
ランタニド錯体の酸素感知発光剤を配置し、検査対象が
血管中の血液の酸素であるセンサ(特開昭63−701
51)、光ファイバ端にpH感知蛍光分子をシランカプ
リング剤を介して固定し、検査対象が血液のpHである
センサ(特開昭64−44834)がある。
2. Description of the Related Art Fiber optic sensors for sensing chemical or physical parameters using fiber optics include:
Conventionally, various proposals have been made, including those for industrial use and medical use. For example, a semipermeable membrane with a pH-sensitive dye is placed at the end of an optical fiber, and the test object is set to the pH of blood in a blood vessel.
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-85588), chemical / physical parameter-sensitive chromophores are chemically bonded to the surface of the optical fiber core, and the test object is an industrial / medical chemical / physical parameter (eg, pH). Certain sensors (Japanese
77641), a sensor in which an oxygen-sensitive dye covered with a hydrophobic gas-permeable envelope is fixed to the tip of an optical fiber,
The test object is oxygen in the blood (Tables 59-50)
0896), a porous hydrophobic membrane supporting the indicator compound is arranged at the end of the optical fiber,
pH sensor (JP-A-60-35246), sensor containing an oxygen-sensing fluorescent agent in the core at the end of an optical fiber, and the test object being oxygen of blood in blood vessels (JP-A-61-178)
646), a film containing an oxygen-sensing fluorescent agent is applied to the end or side surface of the optical fiber, and the sensor to be tested is blood oxygen in a blood vessel (JP-A-61-182557). A sensor in which a sensing luminescent agent is arranged and the test object is oxygen of blood in a blood vessel
51) There is a sensor (JP-A-64-44834) in which a pH-sensing fluorescent molecule is fixed to the end of an optical fiber via a silane coupling agent and the test object is the pH of blood.

【0003】また、光ファイバ先端に、指示薬を充填し
た気体透過性さやを配置し、検査対象が血管中の血液の
酸素及びグルコースであるセンサ(特開平1−1077
37)、蛍燐光体がタンパク質を介して光ファイバ端に
被着し、検査対象が液体/気体のpHであるセンサ(特
開平2−57950)、試薬層が配置された光ファイバ
先端部を曲面に形成し、検査対象が血液の例えば酸素で
あるセンサ(特開平2−1831145)、光ファイバ
先端に、検知成分を含むマトリックスを配置し、検査対
象が血液の例えばpHや水酸イオンであるセンサ(特開
平2−16435)、光ファイバ先端に、指示薬分子が
結合したポリマーからなるマトリックスを配置し、検査
対象が血液の例えばpH、酸素、二酸化炭素,その他イ
オンであるセンサ(特開平2−161338)、光ファ
イバ先端に、酸素感応蛍光体が化学結合した親水性高分
子マトリックスを配置し、検査対象が血液の酸素である
センサ(特開平2−1907448)などがある。
In addition, a gas-permeable sheath filled with an indicator is disposed at the tip of an optical fiber, and a sensor for testing oxygen and glucose of blood in a blood vessel (Japanese Patent Laid-Open No. 1-10777).
37), a phosphor is adhered to the end of the optical fiber via a protein, and the sensor to be tested is a liquid / gas pH (JP-A-2-57950). A sensor in which a test object is, for example, oxygen of blood (Japanese Patent Laid-Open No. 1831145/1990), a matrix containing a detection component is arranged at the tip of an optical fiber, and a test object is, for example, pH or hydroxyl ion of blood. (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-16435), a sensor in which a matrix made of a polymer to which an indicator molecule is bonded is disposed at the tip of an optical fiber, and a test target is blood, for example, pH, oxygen, carbon dioxide, or other ions ), A hydrophilic polymer matrix chemically bonded with an oxygen-sensitive fluorescent substance is disposed at the tip of an optical fiber, and a sensor whose test object is blood oxygen is disclosed in 1907448), and the like.

【0004】更に、光ファイバ先端に、内表面に蛍光体
が結合した多孔性ガラスチップを配置し、検査対象が血
管中の血液のpH、酸素、二酸化炭素などであるセンサ
(特開平2−265531)、光ファイバ先端に、試薬
が内部に固定されたビニルイミダゾールポリマーを配置
し、検査対象が工業医療用のpH、酸素、二酸化炭素、
その他イオンであるセンサ(特開平3−65639)、
光ファイバ先端に、センサ液小胞が全体に分散されたマ
トリックスを配置し、検査対象が工業医療用のpH、酸
素、二酸化炭素、その他イオンであるセンサ(特開平3
−85430)、ファイバ先端に、色素と化学物質感受
物質を含有するセンサ膜を配置し、検査対象が液体/気
体の化学物質であるセンサ(特開平4−77651)な
どがある。
Further, a porous glass chip having a fluorescent substance bonded to the inner surface is disposed at the tip of the optical fiber, and a sensor whose test object is blood pH, oxygen, carbon dioxide or the like in a blood vessel (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-265553). ), A vinylimidazole polymer with a reagent fixed inside is placed at the tip of the optical fiber, and the test target is pH, oxygen, carbon dioxide,
Other ion sensors (JP-A-3-65639),
A matrix in which sensor liquid vesicles are dispersed throughout is disposed at the tip of an optical fiber, and a sensor whose pH, oxygen, carbon dioxide, and other ions are to be inspected for industrial medical use (Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-77651) discloses a sensor in which a sensor film containing a dye and a chemical substance-sensitive substance is disposed at the tip of a fiber, and the inspection target is a liquid / gas chemical substance.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
医療用の光ファイバセンサでは、長時間にわたって、体
内、例えば、血管内にこの光ファイバセンサ先端をプロ
ーブとして差し込んでいると、血小板がセンサ表面に粘
着し、この血小板が変性してこれと赤血球とが取り込ま
れて血餅となり凝固を生じるという血栓性を示す。この
発明は、上述の背景に基づきなされたものであり、その
目的とするところは、抗血栓性を示し、医療などの分野
で、生体内の血液中pH、グルコース濃度、コレステロ
ール濃度、酸素分圧、二酸化炭素分圧、水酸イオン濃度
などを体内で長時間モニタリングすることができる光フ
ァイバセンサを提供することである。
However, in a conventional medical optical fiber sensor, if the tip of the optical fiber sensor is inserted into a body, for example, a blood vessel as a probe for a long time, platelets may be deposited on the sensor surface. It adheres and exhibits thrombotic properties, in which the platelets are denatured, and they are taken in with the red blood cells to form blood clots and coagulate. The present invention has been made on the basis of the above-described background, and has an object to show antithrombotic properties, and in the fields of medicine and the like, to measure the pH, glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure in blood in a living body. It is an object of the present invention to provide an optical fiber sensor that can monitor the carbon dioxide partial pressure, the hydroxyl ion concentration, and the like in the body for a long time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明による光ファイ
バセンサは、生体の化学的または物理的パラメーターを
光ファイバを用いて検知する光ファイバセンサであっ
て、パラメーターに対する感受性を有する化合物がエチ
レン−ビニルアルコール共重合体に固定化されてなるセ
ンサ膜及び、センサ膜が端部に配置され、前記パラメー
タによるセンサ膜の変化を検出する光ファイバ、好まし
くはプラスチック系光ファイバを備えることを特徴とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical fiber sensor according to the present invention is an optical fiber sensor for detecting a chemical or physical parameter of a living body using an optical fiber, wherein the compound having sensitivity to the parameter is ethylene-vinyl. A sensor film fixed to an alcohol copolymer, and an optical fiber, preferably a plastic optical fiber, wherein the sensor film is disposed at an end and detects a change in the sensor film due to the parameter. It is.

【0007】この発明による好ましい態様では、生体の
化学的または物理的パラメーターが、血液中のpH、グ
ルコース濃度、コレステロール濃度、酸素分圧、二酸化
炭素分圧、水酸イオン濃度および、ヘモグロロビン量か
ら選ばれた少なくとも1種のパラメータである。この発
明の好ましい態様において、センサ膜は、光ファイバ端
部の端面若しくは側面に配設されている、若しくは、光
ファイバ端部の端面若しくは側面に多孔質体が配設さ
れ、センサ膜が該多孔質体に担持されている、または、
センサ膜を含む光ファイバ端部が、多孔性分離膜により
被覆されている。
In a preferred embodiment according to the present invention, the chemical or physical parameters of the living body are determined from the pH, glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure, carbon dioxide partial pressure, hydroxyl ion concentration, and hemoglobin content in blood. At least one parameter selected. In a preferred aspect of the present invention, the sensor film is provided on the end surface or side surface of the end of the optical fiber, or a porous body is provided on the end surface or side surface of the end of the optical fiber, and Carried on the substrate, or
The end of the optical fiber including the sensor membrane is covered with a porous separation membrane.

【0008】この発明で用いられる光ファイバは、クラ
ッド(鞘)とコア(芯)とを有するものであり、その構
造としては、屈折率が段階的に変化するステップインデ
ックス型マルチモード光ファイバ、屈折率が段階的に変
化し単一モードからなるステップインデック型シングル
モード光ファイバ、異なるモードを伝搬するグレーデッ
ドインデックス型マルチモード光ファイバがある。コア
(芯)材を構成する素材としては、多成分ガラス、石英
ガラス等の無機材料、或いは、ポリメチルメタクリレー
ト系樹脂(PMMA、本明細書においてメタクリル酸メ
チルの単独重合体及び共重合体を含む)、重水素化PM
MA、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、重
水素化ポリスチレン系樹脂、ポリ−4−メチルペンテン
−1、シリコン系重合体などの有機材料を用いることが
できる。
The optical fiber used in the present invention has a cladding (sheath) and a core (core). The structure thereof is a step index type multimode optical fiber in which a refractive index changes stepwise, There are a step-index single-mode optical fiber whose rate changes stepwise and consists of a single mode, and a graded-index multimode optical fiber that propagates different modes. Examples of the material constituting the core (core) material include inorganic materials such as multi-component glass and quartz glass, and polymethyl methacrylate-based resins (PMMA, including homopolymers and copolymers of methyl methacrylate in the present specification). ), Deuterated PM
Organic materials such as MA, polycarbonate resin, polystyrene resin, deuterated polystyrene resin, poly-4-methylpentene-1, and silicon polymer can be used.

【0009】この有機材料の中では、ポリメチルメタク
リレート系樹脂が特に好ましく、ポリメチルメタクリレ
ート、メチルメタクリレート単位を主成分として、好ま
しくは、少くとも70重量%含有する共重合体、ないし
はこれらを重水素化した樹脂を用いることができる。メ
チルメタクリレートとの共重合成分としては、例えば、
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルア
クリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシル
アクリレート等のアクリル酸エステル、シクロヘキシル
メタクリレート、ベンジルメタクリレート、エチルメタ
クリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリ
レート等のメタクリル酸エステル等が挙げられる。ポリ
メチルメタクリレート系樹脂としては、例えば、特公昭
53−42260号公報に示されているような連続塊状
重合方法により得られたものを使用することが好まし
い。
Among these organic materials, a polymethyl methacrylate resin is particularly preferred, and a copolymer containing polymethyl methacrylate and methyl methacrylate units as main components and preferably containing at least 70% by weight, or a deuterium-containing copolymer. Resin can be used. As the copolymerization component with methyl methacrylate, for example,
Examples include acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate, and methacrylates such as cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, and butyl methacrylate. As the polymethyl methacrylate-based resin, for example, it is preferable to use a resin obtained by a continuous bulk polymerization method as disclosed in JP-B-53-42260.

【0010】この発明において用いられるクラッド
(鞘)材としては、コア材より屈折率が小さいものであ
る。芯材としてPMMA系樹脂を用いた場合、鞘材とし
ては、例えば、フッ素系重合体、具体的には、フッ化ビ
ニリデン系重合体(本明細書において、共重合体を含
み、例えば、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体(例えば、フッ化ビニリデンを50重量%以
上、好ましくは70重量%以上90重量%以下含有する
共重合体)、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共
重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共
重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重
合体、フッ化ビニリデンの3元以上の共重合体などを含
む)、パーフルオロアルキルメタクリレート系重合体、
メタクリル酸エステル系重合体などがある。
The clad (sheath) material used in the present invention has a lower refractive index than the core material. When a PMMA-based resin is used as the core material, the sheath material is, for example, a fluorine-based polymer, specifically, a vinylidene fluoride-based polymer (including a copolymer in the present specification; A vinylidene-tetrafluoroethylene copolymer (for example, a copolymer containing 50% by weight or more, preferably 70% by weight to 90% by weight of vinylidene fluoride), a vinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer, Vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, tertiary or higher copolymer of vinylidene fluoride), perfluoroalkyl methacrylate-based polymer,
Examples include methacrylic acid ester-based polymers.

【0011】この発明において用いられるエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体は、抗血栓性を有する限り、ラ
ンダム共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体
のいずれでもよい。エチレン含有率は、1%〜80%、
好ましくは、5%〜70%、より好ましくは、15%〜
50%である。これは、水酸基が多いほど、良好に感応
性化合物に化学修飾されるからである。
The ethylene-vinyl alcohol copolymer used in the present invention may be any of a random copolymer, a graft copolymer and a block copolymer as long as it has antithrombotic properties. Ethylene content is 1% to 80%,
Preferably, 5% to 70%, more preferably, 15% to
50%. This is because the more hydroxyl groups, the better the chemical modification to the sensitive compound.

【0012】[0012]

【作用】上記構成を有するこの発明では、以下のように
動作・作用する。センサ膜のエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体に感受性化合物が固定化されている。この化
合物は、生体の化学的または物理的パラメーターに対す
る感受性を有する。生体の被測定対象にセンサ膜が接触
すると、生体の化学的または物理的パラメーターに対す
る感受性を有する化合物が、このパラメーターに応じて
変色する。光ファイバ端部にこのセンサ膜が配置されて
いるので、この光学的変化を光ファイバが他端の計測系
に伝送する。
According to the present invention having the above configuration, the operation and operation are performed as follows. A sensitive compound is immobilized on the ethylene-vinyl alcohol copolymer of the sensor film. The compound is sensitive to biological chemical or physical parameters. When the sensor membrane comes into contact with the measurement target of the living body, a compound having sensitivity to a chemical or physical parameter of the living body changes color according to the parameter. Since the sensor film is disposed at the end of the optical fiber, the optical change transmits the optical change to the measurement system at the other end.

【0013】センサ膜の素材であるエチレン−ビニルア
ルコール共重合体が、血中のアルブミンを中心とする比
較的安定したタンパク質を膜表面に吸着しているため、
種々の血液凝固因子や血小板因子に対して弱い活性しか
持たない。そのために、医療用として光ファイバセンサ
を、長時間にわたって、体内、例えば、血管内にこの光
ファイバセンサ先端をプローブとして差し込んでいて
も、血小板がセンサ表面に粘着・変性してこれと赤血球
とを取り込んで血餅となり凝固を生じるという血栓性を
示さない。
The ethylene-vinyl alcohol copolymer, which is the material of the sensor membrane, adsorbs relatively stable proteins, mainly albumin in blood, on the membrane surface.
It has weak activity on various blood coagulation factors and platelet factors. Therefore, even if the optical fiber sensor is inserted into the body, for example, a blood vessel for a long time as a probe, the platelet adheres or denatures to the sensor surface, and the optical fiber sensor and the red blood cells are used for medical purposes. It does not exhibit the thrombotic property of being taken up to form a blood clot and coagulation.

【0014】[0014]

【実施例】以下、実施例を示してこの発明を、具体的に
説明する。 〔実施例1 −pHセンサ膜の調製−〕エチレン含有率
32%および44%、膜厚15μmおよび50μmのラ
ンダム共重合のエチレン−ビニルアルコール共重合体膜
に、コンゴーレッドおよびニュートラルレッドのpH指
示薬を固定化した。この固定化は、エチレン−ビニルア
ルコール共重合体膜をメタノール洗浄した後、ボウ硝を
含むpH指示薬溶液中で攪拌しながら10分間、高分子
膜に化学修飾して行なった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to embodiments. Example 1 -Preparation of pH Sensor Film- Congo Red and Neutral Red pH indicators were added to a random copolymerized ethylene-vinyl alcohol copolymer film having an ethylene content of 32% and 44% and a film thickness of 15 μm and 50 μm. Immobilized. This immobilization was carried out by washing the ethylene-vinyl alcohol copolymer membrane with methanol and then chemically modifying the polymer membrane for 10 minutes while stirring in a pH indicator solution containing bowel nitrate.

【0015】〔実施例2 −pHセンサ膜の評価−〕得
られたセンサ膜について、評価した結果、エチレン含有
率32%、膜厚15μmのエチレン−ビニルアルコール
共重合体膜が良好に化学修飾されていた。また、コンゴ
ーレッドが固定化されたセンサ膜は、pHが1〜5に、
ニュートラルレッドが固定化されたセンサ膜は、pHが
6〜8に感度を持っていた。光ファイバセンサの先端に
装着されるソケット内部にセンサ膜を配置し、2種のp
H緩衝液(pH1と4)が一定時間を置いて交互に流れ
るフローセル中に、光ファイバセンサを浸漬させて、各
緩衝液によって反射強度が定められた波長において定常
状態となるまでの応答速度、および可逆性を評価した。
その結果、反射強度が一定になるまでの応答時間は、p
H1からpH4では約5分間、pH4からpH1では約
2分であり、各繰り返しで一定になった反射強度はほぼ
等しかった。このことから実用に耐える応答速度と、可
逆性を有していた。
Example 2-Evaluation of pH Sensor Film- The obtained sensor film was evaluated. As a result, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film having an ethylene content of 32% and a film thickness of 15 μm was chemically modified well. I was The sensor membrane to which Congo Red is immobilized has a pH of 1 to 5,
The sensor membrane on which neutral red was immobilized had a sensitivity at pH 6 to 8. A sensor film is placed inside a socket attached to the tip of an optical fiber sensor, and two types of p
An optical fiber sensor is immersed in a flow cell in which H buffer solutions (pH 1 and 4) alternately flow at a certain time interval, and the response speed until the reflection intensity of each buffer solution reaches a steady state at a predetermined wavelength is determined. And the reversibility was evaluated.
As a result, the response time until the reflection intensity becomes constant is p
It was about 5 minutes from H1 to pH4, and about 2 minutes from pH4 to pH1, and the reflection intensity which became constant in each repetition was almost equal. From this, it has a response speed that can be put to practical use and reversibility.

【0016】〔実施例3 −pHセンサ膜の抗血栓性
−〕エチレン含有率32%、膜厚15μmのエチレン−
ビニルアルコール共重合体膜、その膜にコンゴーレッド
を固定化したセンサ膜および、ポリプロピレン膜の3種
に各々、ラット血液の血小板浮遊液を滴下して1時間静
置した。次いで生理食塩水で洗浄し、2.5%グルター
ルアルデヒド生理食塩水中で3時間固定化を行ない、精
製水で洗浄して凍結乾燥した。得られた乾燥膜につい
て、走査型電子顕微鏡で観察して、各々の膜について抗
血栓性を評価した。走査型電子顕微鏡観察により、ポリ
プロピレン膜では、血小板が形態変化を起こし、偽足を
出して粘着が起きていることが分かった。これに対し
て、エチレン−ビニルアルコール共重合体膜とコンゴー
レッド固定化センサ膜とは、僅かに偽足を出している血
小板が観察されたが、殆ど、血小板に形態変化がなく、
抗血栓性があることが分かった。したがって、この抗血
栓性から、医療などの分野で、生体内の血液中pH、グ
ルコース濃度、コレステロール濃度、酸素分圧、二酸化
炭素分圧、水酸イオン濃度などを体内で長時間モニタリ
ングすることができる。
Example 3-Antithrombotic Properties of pH Sensor Membrane Ethylene having an ethylene content of 32% and a film thickness of 15 μm
A platelet suspension of rat blood was dropped on each of a vinyl alcohol copolymer film, a sensor film having Congo Red immobilized on the film, and a polypropylene film, and the mixture was allowed to stand for 1 hour. Then, the cells were washed with physiological saline, fixed in 2.5% glutaraldehyde physiological saline for 3 hours, washed with purified water, and freeze-dried. The obtained dried membrane was observed with a scanning electron microscope, and the antithrombotic properties of each membrane were evaluated. Scanning electron microscopy revealed that platelets had undergone a morphological change in the polypropylene membrane, causing pseudopods and sticking. On the other hand, in the ethylene-vinyl alcohol copolymer film and the Congo Red-immobilized sensor film, platelets slightly giving pseudopodia were observed.
It was found to be antithrombotic. Therefore, from the antithrombotic properties, it is possible to monitor blood pH, glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure, carbon dioxide partial pressure, hydroxyl ion concentration, etc. in the living body for a long time in the field of medicine and the like. it can.

【0017】〔実施例4 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの一実施例を、縦断面図の図1に
示す。この例のセンサヘッドは、コア3とクラッド4と
からなるプラスチク系光ファイバ1の先端部の端面に、
センサ膜1を貼着したものである。キセノンランプなど
の光源から光を光ファイバに入射し、コア3内を伝送さ
れた光がセンサ膜で反射し、反射した光が同じ光ファイ
バ内を戻る。この反射光は、例えば、分光光度計などで
計測され、必要に応じて、コンピュータでデータ処理さ
れて種々の用途に供される。この発明は、上記実施例に
限定されず、この発明の範囲内であれば、種々の変形例
が可能である。
Embodiment 4-Optical Fiber Sensor-An embodiment of an optical fiber sensor head is shown in FIG. The sensor head of this example includes a plastic optical fiber 1 composed of a core 3 and a clad 4,
The sensor film 1 is attached. Light from a light source such as a xenon lamp is incident on the optical fiber, light transmitted through the core 3 is reflected by the sensor film, and the reflected light returns within the same optical fiber. The reflected light is measured by, for example, a spectrophotometer, and if necessary, processed by a computer for various purposes. The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the present invention.

【0018】〔実施例5 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの別の実施例を、縦断面図の図2
に示す。この態様では、センサ膜が、光ファイバの先端
部のクラッド4が削除されたコア3の側面に配置され、
貼着されている。このセンサの使用は、上記例と同様で
ある。
[Embodiment 5-Optical fiber sensor-] Another embodiment of an optical fiber sensor head is shown in FIG.
Shown in In this embodiment, the sensor film is disposed on the side of the core 3 from which the cladding 4 at the tip of the optical fiber has been removed,
It is stuck. The use of this sensor is similar to the above example.

【0019】〔実施例6 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの別の実施例を、縦断面図の図3
に示す。この態様では、光ファイバ2の先端部に、ソケ
ット5が冠着され、センサ膜1はこのソケット5の内部
に固定されている。生体の化学的または物理的パラメー
ターに反応したセンサ膜1を、光ファイバ端面からの光
で照射し、反射した光を同じ光ファイバで受光する。
[Embodiment 6-Optical fiber sensor-] Another embodiment of the optical fiber sensor head is shown in FIG.
Shown in In this embodiment, a socket 5 is mounted on the tip of the optical fiber 2, and the sensor film 1 is fixed inside the socket 5. The sensor film 1 responding to the chemical or physical parameters of the living body is irradiated with light from the end face of the optical fiber, and the reflected light is received by the same optical fiber.

【0020】〔実施例7 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの別の実施例を、縦断面図の図4
に示す。この態様では、2本の光ファイバ2aと2bと
が送光用と受光用とに用いられる。引き揃えられた2本
の光ファイバの先端部に、ソケット5が冠着され、セン
サ膜1はこのソケット5の内部に固定されている。生体
のパラメーターに反応したセンサ膜1を、送光用光ファ
イバ2aの端面からの光で照射し、反射した光を受光用
光ファイバ2bで受光する。
[Embodiment 7-Optical fiber sensor-] Another embodiment of the optical fiber sensor head is shown in FIG.
Shown in In this embodiment, two optical fibers 2a and 2b are used for light transmission and light reception. A socket 5 is mounted on the tip of the two aligned optical fibers, and the sensor film 1 is fixed inside the socket 5. The sensor film 1 responding to the parameters of the living body is irradiated with light from the end face of the light transmitting optical fiber 2a, and the reflected light is received by the light receiving optical fiber 2b.

【0021】〔実施例8 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの別の実施例を、縦断面図の図5
に示す。この態様の光ファイバセンサは、光ファイバの
端部に多孔質体6が固定され、この多孔質体内部の孔に
この発明によるセンサ膜が配設されている。血液や組織
液など被検査対象液が多孔質体の内部に浸入し、この多
孔質体の内部のセンサ膜と反応する。この変化したセン
サ膜を光ファイバからの光で検知する。
[Embodiment 8-Optical fiber sensor-] Another embodiment of the optical fiber sensor head is shown in FIG.
Shown in In the optical fiber sensor of this embodiment, a porous body 6 is fixed to an end of an optical fiber, and a sensor film according to the present invention is provided in a hole inside the porous body. A liquid to be inspected, such as blood or tissue fluid, enters the inside of the porous body and reacts with the sensor film inside the porous body. The changed sensor film is detected by light from the optical fiber.

【0022】〔実施例9 −光ファイバセンサ−〕光フ
ァイバセンサのヘッドの別の実施例を、縦断面図の図6
に示す。この態様の光ファイバセンサは、2本の光ファ
イバ2aと2bとが送光用と受光用とに用いられる。引
き揃えられた2本の光ファイバの先端部を、多孔質分離
膜7で、センサ膜1と共に覆って、センサ膜1を固定し
ている。生体のパラメーターに反応したセンサ膜1を、
送光用光ファイバ2aの端面からの光で照射し、反射し
た光を受光用光ファイバ2bで受光する。
[Embodiment 9-Optical fiber sensor-] Another embodiment of the optical fiber sensor head is shown in FIG.
Shown in In the optical fiber sensor of this embodiment, two optical fibers 2a and 2b are used for light transmission and light reception. The end portions of the two aligned optical fibers are covered with a porous separation membrane 7 together with the sensor membrane 1 to fix the sensor membrane 1. The sensor membrane 1 responding to the parameters of the living body is
The light is emitted from the end face of the light transmitting optical fiber 2a, and the reflected light is received by the light receiving optical fiber 2b.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明による光ファイバセンサは、抗
血栓性を示し、医療などの分野で、生体内の血液中p
H、グルコース濃度、コレステロール濃度、酸素分圧、
二酸化炭素分圧、水酸イオン濃度などを体内で長時間モ
ニタリングすることができる。
The optical fiber sensor according to the present invention has antithrombotic properties, and is useful in the field of medicine and the like in blood in vivo.
H, glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure,
It is possible to monitor the partial pressure of carbon dioxide and the concentration of hydroxyl ions in the body for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a head of an optical fiber sensor according to the present invention.

【図2】図2は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the head of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図3】図3は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the head of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図4】図4は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the head of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図5】図5は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the head of the optical fiber sensor according to the present invention.

【図6】図6は、この発明による光ファイバセンサのヘ
ッドの一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the head of the optical fiber sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ センサ膜 2・・・ 光ファイバ 3・・・ コア 4・・・ クラッド 5・・・ ソケット 6・・・ 多孔質体 7・・・ 多孔性分離膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor membrane 2 ... Optical fiber 3 ... Core 4 ... Cladding 5 ... Socket 6 ... Porous body 7 ... Porous separation membrane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/78 G01J 1/02 G02B 6/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/78 G01J 1/02 G02B 6/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生体の化学的または物理的パラメーター
を光ファイバを用いて検知する光ファイバセンサであっ
て、 該パラメーターに対する感受性を有する化合物がエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体に固定化されてなるセン
サ膜及び、 該センサ膜が端部に配置され、該パラメータによるセン
サ膜の変化を検出する光ファイバを備えることを特徴と
する光ファイバセンサ。
1. An optical fiber sensor for detecting a chemical or physical parameter of a living body using an optical fiber, wherein a compound having sensitivity to the parameter is immobilized on an ethylene-vinyl alcohol copolymer. An optical fiber sensor, comprising: a film; and an optical fiber having the sensor film disposed at an end and detecting a change in the sensor film due to the parameter.
【請求項2】 生体の化学的または物理的パラメーター
が、血液中のpH、グルコース濃度、コレステロール濃
度、酸素分圧、二酸化炭素分圧、水酸イオン濃度、ヘモ
グロロビン量から選ばれた少なくとも1種のパラメータ
である請求項1記載の光ファイバセンサ。
2. The biological or chemical parameter of the living body is at least one selected from pH, glucose concentration, cholesterol concentration, oxygen partial pressure, carbon dioxide partial pressure, hydroxyl ion concentration and hemoglobin amount in blood. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 センサ膜が、光ファイバ端部の端面若し
くは側面に配設されている請求項1記載の光ファイバセ
ンサ。
3. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein the sensor film is disposed on an end face or a side face of the end of the optical fiber.
【請求項4】 光ファイバ端部の端面若しくは側面に多
孔質体が配設され、センサ膜が該多孔質体に担持されて
いる請求項1記載の光ファイバセンサ。
4. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein a porous body is disposed on an end face or a side face of the end of the optical fiber, and the sensor film is supported on the porous body.
【請求項5】 該センサ膜を含む光ファイバ端部が、多
孔性分離膜により被覆されている請求項1記載の光ファ
イバセンサ。
5. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein an end of the optical fiber including the sensor membrane is covered with a porous separation membrane.
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