JPH0377050A - Chemical material sensor - Google Patents

Chemical material sensor

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JPH0377050A
JPH0377050A JP1214563A JP21456389A JPH0377050A JP H0377050 A JPH0377050 A JP H0377050A JP 1214563 A JP1214563 A JP 1214563A JP 21456389 A JP21456389 A JP 21456389A JP H0377050 A JPH0377050 A JP H0377050A
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JP
Japan
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film
sensor
chemical substance
light
dye
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Pending
Application number
JP1214563A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyoshi Nanba
憲良 南波
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPH0377050A publication Critical patent/JPH0377050A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • GPHYSICS
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    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7773Reflection

Abstract

PURPOSE:To accurately detect and determine a chemical material by irradiating a sensor film with the light emitted from a light emitting element and detecting the reflectivity thereof by a light receiving element. CONSTITUTION:This sensor has the sensor film 12 contg. both a dyestuff and a chemical material sensitive compd. on the surface of a base material 11. The light emitting element 21 and the light receiving element 22 are installed on the rear of the base body 11. These elements and body are integrally housed in a casing 30. A control means 4 for controlling light emission time, light emission intervals, light emission intensity, etc., is connected to the element 21 and a detecting means 5 for detecting and measuring the reflected light is connected to the element 22, respectively. The light emitted from the element 21 is made incident from the rear surface of the base body 11 and the specular reflection of the light by the sensor film 12 is detected by the element 22. The chemical material to be detected is detected and determined from a change in the reflectivity. The reflected light by a dyestuff film is detected if the sensor film 12 is laminated films.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、化学物質を検知、定量することが可能な化学
物質センサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a chemical substance sensor capable of detecting and quantifying chemical substances.

〈従来の技術〉 外界に存在する特定の化学物質を選択的に吸着させ、ま
たはそれと選択的に反応し、そのことによる抵抗率や誘
電率等の電気信号の変化から化学物質の種類と濃度を検
知する化学センサが知られている。
<Conventional technology> It selectively adsorbs or selectively reacts with specific chemical substances existing in the outside world, and the type and concentration of the chemical substance can be determined from the resulting changes in electrical signals such as resistivity and dielectric constant. Chemical sensors for detection are known.

このような化学センサ材料には、半導体、セラミックス
、ポリマー等が挙げられ、実際、水蒸気、各種ガス、各
種イオン等の検知、定量に適用されている。
Such chemical sensor materials include semiconductors, ceramics, polymers, etc., and are actually applied to the detection and quantification of water vapor, various gases, various ions, etc.

また、コレステリック液晶を適用したセンサが知られて
いる[特開昭53−76094号、特開昭58−426
85号、塚原著、メカトロニクス増刊、旦−J、103
(1981)、センサ技術、Lユユエ、62 (198
7)、同しユエユ上、97(1987)  同7(1,
2>、87 (1987)]。
Additionally, sensors using cholesteric liquid crystals are known [JP-A-53-76094, JP-A-58-426].
No. 85, Tsukahara, Mechatronics Special Edition, Dan-J, 103
(1981), Sensor Technology, L Yuyue, 62 (198
7), Yueyu 1, 97 (1987) 7 (1,
2>, 87 (1987)].

このものは、液晶の色変化を利用したものである。This device utilizes the color change of liquid crystal.

一方、最近のOA機器等の発達に伴い、複写機等、電界
の強い環境下でも安定かつ正確に動作する各種センサが
望まれているため、光学的な検知、定量法を利用したセ
ンサが有利である。
On the other hand, with the recent development of office automation equipment, etc., there is a demand for various sensors that can operate stably and accurately even in environments with strong electric fields such as copying machines, so sensors that use optical detection and quantitative methods are advantageous. It is.

このなかで、ある種の色素や化合物とガス物質とが反応
したり、電荷移動錯体を形成したりすることで、光吸収
あるいは蛍光(蛍光の消光)量が変化することを利用し
た光学的な検知、定量法が知られている。
Among these, optical methods utilize the change in the amount of light absorption or fluorescence (fluorescence quenching) caused by the reaction of certain dyes or compounds with gas substances or the formation of charge transfer complexes. Detection and quantitative methods are known.

例えば、N、N−ジメチルアニリンと02の反応による
変色を利用したもの(特開昭57−t OO337号) ポリ−2−バラ(メタクロイルアミノフェニル)−5−
フェニル−1,3−オキサゾールとNH,やアミン類の
反応による変色を利用したもの(特開昭60−2023
34号) トリス(4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロ
リン)Ru錯体と02の反応による蛍光の変化を利用し
たもの(特開昭61−178646号)がある。
For example, those utilizing the discoloration caused by the reaction of N,N-dimethylaniline with 02 (JP-A-57-t OO337) Poly-2-bala(methacroylaminophenyl)-5-
A method that utilizes discoloration caused by the reaction of phenyl-1,3-oxazole with NH, or amines (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-2023)
No. 34) There is a method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 178646/1983) that utilizes the change in fluorescence caused by the reaction of 02 with a tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) Ru complex.

さらには、NH,によるブロムチモールブルー膜での吸
収変化を利用したもの(日経産業新聞、昭和62年12
月14日発行)  Noつによるスクアリリウム色素お
よび脂肪酸を成膜化合物とするLB膜での蛍光変化を利
用したもの[日本化学会春季年会予稿集3 II HO
7(1988年)、日経産業新聞、昭和63年6月lO
日発行]なども挙げられる。
Furthermore, a method utilizing absorption change in bromothymol blue film due to NH (Nikkei Sangyo Shimbun, December 1988)
(Published on May 14th) Utilizing fluorescence change in LB film using squarylium dye and fatty acid as film-forming compounds by No. [Chemical Society of Japan Spring Annual Meeting Proceedings 3 II HO
7 (1988), Nikkei Sangyo Shimbun, June 1988 lO
Issued on a daily basis] are also examples.

また光反射を利用したものの例は少ないが、金属膜ある
いは金属塩を適用したものが検討されている。
Although there are few examples of devices that utilize light reflection, devices that use metal films or metal salts are being considered.

例えば、亜硫酸パラジウムカリウムとCOの反応を利用
したもの(特開昭58−79141号)  Hg B 
r xとAsHsの反応を利用したもの(特開昭60−
42645号) 金属膜のSF4による腐蝕を利用した
もの(特開昭62−8066号)である。
For example, one that utilizes the reaction between palladium potassium sulfite and CO (Japanese Patent Application Laid-open No. 79141/1983) Hg B
One that utilizes the reaction between r
No. 42645) This method utilizes the corrosion of a metal film by SF4 (Japanese Patent Application Laid-open No. 8066/1983).

また、湿度センサとしては、光ファイバまたは光ファイ
バに吸温性物質をクラッドとして設けて屈折率の変化を
利用したもの(特開昭61−217744号、特開昭6
2−9255号、特開昭62−204143号等) 吸湿によって変色する無機化合物等を利用したもの(特
開昭54−80190号、特開昭61、−139478
号) 吸湿性樹脂などによる吸収係数の変化や散乱強度変化あ
るいは発色性を利用したもの(特開昭56−67738
号、特開昭56−110039号、特開昭58−216
936号)さらには、凹凸を有する透明体と吸湿剤とを
用いて乱反射性の変化を利用したもの(特開昭59−2
04742号) あるいは異なる屈折率を有する2種の
誘電体層からなる鏡の反射光と透過光を利用したもの(
特開昭62−39744号)などが提案されている。
In addition, humidity sensors that utilize changes in refractive index by providing an optical fiber or an optical fiber with a heat-absorbing material as a cladding (Japanese Patent Application Laid-open No. 61-217744,
2-9255, JP-A-62-204143, etc.) Those using inorganic compounds that change color due to moisture absorption (JP-A-54-80190, JP-A-61,-139478)
No.) Those that utilize changes in absorption coefficient, changes in scattering intensity, or color development due to hygroscopic resin etc. (Japanese Patent Laid-Open No. 56-67738)
No., JP-A-56-110039, JP-A-58-216
No. 936) Furthermore, a method utilizing a change in diffused reflection by using a transparent body with unevenness and a moisture absorbent (Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-2
No. 04742) or one that utilizes the reflected light and transmitted light of a mirror consisting of two types of dielectric layers with different refractive indexes (No. 04742).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-39744) has been proposed.

しかし、色素膜の反射を利用するものの提案は、なされ
ていなかっ光。
However, no proposals have been made for utilizing the reflection of pigmented light.

上記の半導体、セラミックス、ポリマー等を適用したセ
ンサでは、一般に、膜が厚いため、被検知ガスの拡散過
程があり応答が遅いという欠点がある。 また、リフレ
ッシュが必要なものが多い。 さらには、抵抗値の変化
を検出する場合が多く、このように電気的手段によるた
め、例えば強電界下での経時変化が大きい。
Sensors using semiconductors, ceramics, polymers, etc. as described above generally have a drawback that the film is thick and the response is slow due to the diffusion process of the gas to be detected. Also, there are many things that need refreshing. Furthermore, changes in resistance values are often detected, and since electrical means are used in this way, changes over time are large, for example, under strong electric fields.

また、素子の製造方法も複雑な工程を経るものが多く、
検出回路等も複雑となるものが多い。
In addition, many of the device manufacturing methods involve complicated processes.
Many of the detection circuits and the like are also complicated.

一方、コレステリック液晶を適用したセンサでは、ピッ
チの変化による色変化を利用しているため、光反射の波
長分布が多様に変化して一定しないこと、感度が低いこ
と、温度依存性が大きいこと、等の欠点がある。
On the other hand, sensors using cholesteric liquid crystals utilize color changes due to changes in pitch, so the wavelength distribution of light reflection varies and is not constant, has low sensitivity, and is highly temperature dependent. There are drawbacks such as.

また、色素等を用いて吸収あるいは蛍光の変化を利用す
る場合には、検知、定量しようとするガス物質等の被検
物質と選択的に結合または反応し得る色素等に限定され
るという欠点がある。 このような素子の製造に際して
は、上記のLB膜での蛍光変化を利用したもののように
、L B膜を適用するとき色素分子を高度に配向させる
必要があったり、またブロムチモールブルー膜での吸収
変化を利用したもののように反射膜を設けたりする必要
があったりするなど、高度あるいは複雑な工程が必要と
なる場合が多い。
In addition, when utilizing changes in absorption or fluorescence using dyes, etc., there is a drawback that dyes are limited to dyes that can selectively bind or react with the analyte, such as a gas substance, to be detected or quantified. be. When manufacturing such devices, it is necessary to highly orient the dye molecules when applying the LB film, such as the one that utilizes the fluorescence change in the LB film mentioned above, or it is necessary to align the dye molecules to a high degree when applying the LB film. In many cases, advanced or complicated processes are required, such as those that utilize absorption changes, which require the provision of a reflective film.

さらに、金属膜あるいは金属塩を適用したものでは、反
応がいずれも不可逆的であり、またこのものでもセンサ
材料とガス物質等の被検物質との組合せは限定されると
いう欠点がある。
Furthermore, in the case of using a metal film or a metal salt, all reactions are irreversible, and even in this case, the combinations of the sensor material and the test substance such as a gaseous substance are limited.

このような事情から、本発明者は先に化学物質感受性化
合物と色素とを含有するセンサ膜を有する化学物質セン
サを提案している(特願昭63−219434号、同6
3−219921号、同63−263506号)  こ
れらの提案に示される化学物質センサは、化学物質感受
性化合物が被検化学物質と結合することによって生じる
センサ膜の光反射率変化を検出、測定するものである。
Under these circumstances, the present inventor has previously proposed a chemical sensor having a sensor film containing a chemical sensitive compound and a dye (Japanese Patent Application No. 63-219434, No. 63-219434).
(No. 3-219921, No. 63-263506) The chemical sensor shown in these proposals detects and measures the change in light reflectance of the sensor film caused by the combination of a chemical substance-sensitive compound with a test chemical substance. It is.

〈発明が解決しようとする課題〉 上記提案の化学物質センサは、構造が簡単で、しかも精
度が高く応答性も速いものであり、また、耐久性も高い
ものである。
<Problems to be Solved by the Invention> The chemical substance sensor proposed above has a simple structure, high precision and quick response, and is also highly durable.

しかし、連続的にセンシングを行なう場合、連続的な光
照射によりセンサ膜の温度が上昇し、被検化学物質のセ
ンサ膜への結合度が変化してしまうことがある。
However, when sensing is performed continuously, the temperature of the sensor film increases due to continuous light irradiation, and the degree of binding of the test chemical to the sensor film may change.

例えば、湿度センサやアンモニアセンサ等に適用した場
合、このような変化は顕著となる。
For example, when applied to humidity sensors, ammonia sensors, etc., such changes become noticeable.

本発明は、化学物質の検知、定量が精度よく連続的に行
なえ、しかも、応答が速く、素子構成が簡易で耐久性に
優れかつコスト面でも有利な化学物質センサを提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a chemical substance sensor that can detect and quantify chemical substances continuously with high precision, has a fast response, has a simple element configuration, has excellent durability, and is advantageous in terms of cost. .

く課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記(1)〜(4)の本発明により
達成される。
Means for Solving the Problems> Such objects are achieved by the following inventions (1) to (4).

(1)基体と、この基体上に形成されたセンサ膜と、発
光素子と、受光素子とを有し、前記センサ膜が色素と化
学物質感受性化合物とを含有し、この化学物質感受性化
合物が被検化学物質と結合することによって前記センサ
膜の光反射率が変化するように構成され、前記発光素子
から発光された光を前記センサ膜に照射し、その反射率
を前記受光素子によって検出することにより被検化学物
質を検知、定量するように構成されている化学物質セン
サであって、 前記光の照射が間欠的に行なわれることを特徴とする化
学物質センサ。
(1) It has a base, a sensor film formed on the base, a light emitting element, and a light receiving element, the sensor film contains a dye and a chemical substance sensitive compound, and the chemical substance sensitive compound is coated. The light reflectance of the sensor film is configured to change when combined with a test chemical substance, and the light emitted from the light emitting element is irradiated onto the sensor film, and the reflectance is detected by the light receiving element. 1. A chemical substance sensor configured to detect and quantify a test chemical substance by: a chemical substance sensor configured to detect and quantify a test chemical substance, characterized in that the irradiation with the light is performed intermittently.

(2)前記センサ膜が、色素と化学物質感受性化合物と
を混合、相溶ないし結合して含有する上記(1)に記載
の化学物質センサ。
(2) The chemical substance sensor according to (1) above, wherein the sensor film contains a dye and a chemical substance-sensitive compound in a mixed, compatible or combined manner.

(3)前記センサ膜が、色素を含有する色素膜と、化学
物質感受性化合物を含有する化学物質感受性膜との積層
膜である上記(1)に記載の化学物質センサ。
(3) The chemical sensor according to (1) above, wherein the sensor film is a laminated film of a dye film containing a dye and a chemical sensitive film containing a chemical sensitive compound.

(4)前記積層膜において、前記色素膜が前記基体側に
存在する上記(3)に記載の化学物質センサ。
(4) The chemical substance sensor according to (3) above, wherein in the laminated film, the dye film is present on the substrate side.

く作用〉 本発明の化学物質センサは、化学物質感受性化合物と色
素とを含有するセンサ膜を有し、化学物質感受性化合物
と被検化学物質とが結合することにより膜物性が変化し
、膜の反射率が変化する。
Effect> The chemical sensor of the present invention has a sensor film containing a chemically sensitive compound and a dye, and the physical properties of the film change due to the combination of the chemically sensitive compound and the test chemical. Reflectance changes.

本発明では、このような構成の化学物質センサにおいて
、センサ膜への光照射を間欠的に行なうので、センサ膜
の温度上昇を抑えることができる。
In the present invention, in the chemical substance sensor having such a configuration, the sensor film is irradiated with light intermittently, so that a rise in temperature of the sensor film can be suppressed.

このため、連続的な測定を行なった場合でも化学物質感
受性化合物と被検化学物質とが結合する割合が安定であ
り、精度よく連続的な測定を行なうことができる。
Therefore, even when continuous measurements are performed, the bonding ratio between the chemical substance-sensitive compound and the test chemical substance is stable, and continuous measurements can be performed with high accuracy.

〈具体的構成〉 以下、本発明の構成について、詳細に説明する。<Specific configuration> Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained in detail.

本発明の化学物質センサは、基体上に、色素と化学物質
感受性化合物とを含むセンサ膜を有する。
The chemical substance sensor of the present invention has a sensor film containing a dye and a chemical substance-sensitive compound on a substrate.

本発明では、センサ膜が、色素と化学物質感受性化合物
とを混合、相溶ないし結合して含有するものであっても
よく、また、色素を含有する色素膜と、化学物質感受性
化合物を含有する化学物質感受性膜との積層膜であって
もよい。
In the present invention, the sensor film may contain a dye and a chemical substance-sensitive compound in a mixed, compatible or bonded manner; It may also be a laminated film with a chemical substance sensitive film.

前者の場合、第1図に示されるように、基体11表面に
、色素と化学物質感受性化合物とを共に含有するセンサ
膜12を有し、基体11の裏面側には発光素子21と受
光素子22とが設置されており、これらがケーシング3
0内に一体的に収納される。
In the former case, as shown in FIG. 1, a sensor film 12 containing both a dye and a chemical substance-sensitive compound is provided on the surface of the substrate 11, and a light emitting element 21 and a light receiving element 22 are provided on the back side of the substrate 11. are installed, and these are the casing 3
It is stored integrally within 0.

また、後者の場合、第2図に示されるように、センサ膜
12が、化学物質感受性化合物を含有する化学物質感受
性膜121と色素を含有する色素膜122との積層膜で
ある他は、第1図に示す化学物質センサと同様である。
In the latter case, as shown in FIG. This is similar to the chemical substance sensor shown in Figure 1.

 この場合、第2図に示されるように、色素膜122が
基板ll側に存在することが好ましい。 このように形
成することによって、基体裏面側からの検出が可能とな
る。
In this case, as shown in FIG. 2, it is preferable that the dye film 122 exists on the substrate 11 side. By forming in this way, detection can be performed from the back side of the substrate.

第1図および第2図に示される化学物質センサにおいて
、発光素子21には、発光時間、発光間隔、発光強度等
を制御する制御手段4が、受光素子22には、反射光を
検出、測定するための検出手段5がそれぞれ接続されて
いる。
In the chemical substance sensor shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting element 21 has a control means 4 for controlling the light emitting time, the light emitting interval, the light emitting intensity, etc., and the light receiving element 22 has a control means 4 for detecting and measuring reflected light. Detection means 5 for detecting the detection means 5 are respectively connected.

これらのセンサでは、発光素子21から発光された光を
基体11の裏面から入射させ、センサ膜による光の鏡面
反射を受光素子22によってとらえ、反射率の変化から
被検化学物質を検知、定量する。 なお、センサ膜が積
層膜である場合、色素膜による反射光を検出する。
In these sensors, light emitted from a light emitting element 21 is incident on the back surface of the base 11, the specular reflection of the light by the sensor film is captured by a light receiving element 22, and the test chemical substance is detected and quantified from the change in reflectance. . Note that when the sensor film is a laminated film, reflected light from the dye film is detected.

より詳述すると、第1図に示す化学物質センサにおいて
、化学物質感受性化合物を含有するセンサ膜12は、被
検化学物質を含む被検流体と接触することによって膜物
性が変化する。
More specifically, in the chemical sensor shown in FIG. 1, the sensor membrane 12 containing a chemical-sensitive compound changes its physical properties when it comes into contact with a test fluid containing a test chemical.

具体的には、化学物質感受性化合物と被検化学物質とが
結合することにより、屈折率や膜厚などが変化する。
Specifically, the refractive index, film thickness, etc. change due to the chemical substance-sensitive compound and the test chemical substance bonding together.

センサ膜による光反射は、膜内の多重反射によるもので
あるため、上記のような膜物性の変化により反射率が変
化することになる。
Since light reflection by the sensor film is due to multiple reflections within the film, the reflectance changes due to changes in the physical properties of the film as described above.

また、第2図に示すように、センサ膜12が積層膜であ
る場合、色素膜122内での多重反射は、色素膜と化学
物質感受性膜との界面の影響を強く受ける。 このため
、化学物質感受性膜が被検化学物質と接触して物性が変
化すると、色素膜反射率は変化する。
Further, as shown in FIG. 2, when the sensor film 12 is a laminated film, multiple reflections within the dye film 122 are strongly influenced by the interface between the dye film and the chemical substance sensitive film. Therefore, when the chemical substance-sensitive film comes into contact with a test chemical and its physical properties change, the dye film reflectance changes.

このような作用により、被検化学物質の検知、定量が可
能となる。
Such an action makes it possible to detect and quantify a test chemical substance.

なお、センサ膜を積層膜とする場合、光反射を担う膜は
多重反射膜であればよい。 従って、色素膜に限らず、
積層誘電体膜なども使用できる。 ただし、色素膜に替
えて金属膜を用いた場合、膜表面での反射率が高く、多
重反射効果が小さいため、好ましくない。
Note that when the sensor film is a laminated film, the film responsible for light reflection may be a multi-reflection film. Therefore, it is not limited to pigment membranes;
Laminated dielectric films can also be used. However, when a metal film is used instead of a dye film, the reflectance on the film surface is high and the multiple reflection effect is small, which is not preferable.

また、センサ膜を積層膜とする場合、化学物質感受性化
合物と色素とを同一膜に含有させたものと異なり、化学
物質感受性化合物と色素との相溶性等を考慮する必要が
ない。 従って、色素膜における色素の含有量を大きく
することができるため十分な反射率変化が得られ、高い
感度を得ることができる。 また、化学物質感受性化合
物を色素との相溶性を考慮することなく広い範囲から選
択することができるため、対象となる被検化学物質の範
囲が広がる。 そして、色素膜の膜厚をコントロールす
ることによって所望の感度を得ることができる。
Further, when the sensor film is a laminated film, unlike the case where a chemical substance-sensitive compound and a dye are contained in the same film, there is no need to consider the compatibility between the chemical substance-sensitive compound and the dye. Therefore, since the content of the dye in the dye film can be increased, a sufficient change in reflectance can be obtained, and high sensitivity can be obtained. Furthermore, since chemical substance-sensitive compounds can be selected from a wide range without considering compatibility with dyes, the range of test chemical substances to be tested is expanded. A desired sensitivity can be obtained by controlling the thickness of the dye film.

本発明において、発光素子21と受光素子22とは近接
して設置することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the light emitting element 21 and the light receiving element 22 are installed close to each other.

すなわち、入射角20”以下の鏡面反射による反射を測
定することによって感度が高くなり、素子とした場合の
コンパクト化をはかることができる。 また発光素子2
1と受光素子22とを基体11裏面に一体的に設けるこ
とによっても素子のコンパクト化をはかることができ堅
牢性が向上する。
That is, by measuring the reflection due to specular reflection at an incident angle of 20" or less, the sensitivity can be increased and the device can be made more compact. Furthermore, the light emitting device 2
By integrally providing the light receiving element 1 and the light receiving element 22 on the back surface of the base 11, the element can be made more compact and its robustness can be improved.

本発明で用いる色素に特に制限はないが、発光素子21
から発光された光の波長域内の少なくとも単一波長にお
いて鏡面反射、例えば入射角20”以下、特に5°程度
の角度にて、10%以上、より好ましくは20%以上の
反射を示す、いわゆるブロンズ光沢を有する色素である
ことが好ましい。
There are no particular limitations on the dye used in the present invention, but the light emitting element 21
So-called bronze, which exhibits specular reflection at least at a single wavelength within the wavelength range of light emitted from the light, e.g. at an incident angle of 20" or less, particularly at an angle of about 5°, of 10% or more, more preferably 20% or more. A pigment with luster is preferred.

反射率が10%未満となると、被検化学物質を反射率変
化として検出することが困難となるからである。
This is because when the reflectance is less than 10%, it becomes difficult to detect the test chemical substance as a change in reflectance.

本発明において、発光素子が発光する光の波長は、可視
〜赤外域のいずれかの波長である。
In the present invention, the wavelength of light emitted by the light emitting element is any wavelength in the visible to infrared range.

また、本発明における色素は、色素膜としたときの使用
波長での吸収率が70%以下、好ましくは50%以下で
あるとよく、色素膜における反射の極大波長(えRma
x)が吸収の極大波長(λAmax)と異なるものであ
ることが望ましく、特に、λRmax−k Amax≧
50nmであることが望ましい。
Furthermore, the dye used in the present invention preferably has an absorption rate of 70% or less, preferably 50% or less at the wavelength used when formed into a dye film, and the maximum wavelength of reflection in the dye film (e.g. Rma
x) is preferably different from the absorption maximum wavelength (λAmax), and in particular, λRmax-k Amax≧
The thickness is preferably 50 nm.

このような色素を用いることにより、実質的に十分な感
度が得られる。
By using such dyes, substantially sufficient sensitivity can be obtained.

このような色素としては、上記の波長での反射率が10
%以上のものであれば特に制限はないが、シアニン色素
、アズレニウム色素、ビリリウム色素、スクアリリウム
色素、クロコニウム色素、キノン・ナフトキノン色素、
金属錯体色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン
色素等が具体的に挙げられる。
Such dyes have a reflectance of 10 at the above wavelengths.
There is no particular restriction as long as it is % or more, but cyanine dyes, azulenium dyes, biryllium dyes, squarylium dyes, croconium dyes, quinone/naphthoquinone dyes,
Specific examples include metal complex dyes, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, and the like.

また、シアニン色素などのポリメチン色素を用いるとき
は、−主項酸素クエンチャーを用いてもよく、この場合
のクエンチャ−としては、金属錯体、特にNi錯体、例
えばジチオール系(特にビスフエニルジチオール系)の
Ni錯体やアミン化合物であることが好ましい。
Furthermore, when using a polymethine dye such as a cyanine dye, a -principal oxygen quencher may be used, and the quencher in this case may be a metal complex, especially a Ni complex, such as a dithiol type (especially a bisphenyldithiol type). ) are preferably Ni complexes or amine compounds.

本発明において、センサ膜あるいは化学物質感受性膜に
含まれる化学物質感受性化合物は、特定の化学物質と可
逆的または不可逆的に結合する化合物であり、被検化学
物質に応じて選択すればよい。
In the present invention, the chemical-sensitive compound contained in the sensor membrane or the chemical-sensitive membrane is a compound that binds reversibly or irreversibly to a specific chemical substance, and may be selected depending on the chemical substance to be tested.

より具体的には、化学物質感受性化合物は、目的とする
被検化学物質と分子間にて種々の結合状態をもちつるも
のであり、この結合には、種々の反応、あるいは共有結
合、イオン結合、配位結合等の種々の結合の他、吸着や
吸収等が包含されるものである。
More specifically, chemically sensitive compounds have various bonding states between their molecules and the target chemical substance to be tested, and these bonds include various reactions, covalent bonds, ionic bonds, etc. In addition to various bonds such as , coordinate bonds, adsorption, absorption, etc. are included.

そして、この化学物質感受性化合物と被検化学物質の結
合および脱離は可逆的であることが好ましいが、非可逆
的であってもよい。
The binding and desorption between the chemical substance-sensitive compound and the test chemical substance is preferably reversible, but may be irreversible.

本発明を湿度センサに適用する場合、すなわち被検化学
物質を水とするときには、化学感受性化合物としては、
親水性化合物を用いる。
When the present invention is applied to a humidity sensor, that is, when the test chemical substance is water, the chemically sensitive compounds include:
Use hydrophilic compounds.

親水性化合物としては、溶解パラメータ(solubH
ity para@eter S P値δ”(CE p
 )l/ICED 、凝集エネルギー密度cohesi
veenergy density)が17 (MJ/
m”)””以上、特に17〜40 (MJ/m”)””
  より好ましくは18〜40 (MJ/+”) ””
  さらに好ましくは20〜3゜(MJ/m”) ””
のものが好適である。
As a hydrophilic compound, the solubility parameter (solubH
ity para@eter SP value δ” (CE p
)l/ICED, cohesive energy density cohesi
veenergy density) is 17 (MJ/
m”)”” or more, especially 17 to 40 (MJ/m”)””
More preferably 18 to 40 (MJ/+”) ””
More preferably 20 to 3° (MJ/m”)
Preferably.

溶解パラメータは下記に従い計算され、あるいは実測値
から算出される。
The solubility parameters are calculated according to the following or from actual measurements.

A、蒸発熱から計算 δ” (E V / y ) +zt Ev:モル蒸発エネルギー(J/a+ol)、V:モル
体積(m”/mol)から算出する。
A. Calculated from heat of vaporization δ'' (EV/y) +zt Ev: Calculated from molar evaporation energy (J/a+ol), V: Calculated from molar volume (m''/mol).

ただし、高分子の場合は気化しないので、下記B、Cに
従う。
However, in the case of polymers, they do not vaporize, so follow B and C below.

B、相溶性から実測 (1)膨潤度 特に橋がけした三次元高分子では、溶媒不溶であるので
、膨潤の度合を観察し、最も膨潤効果の大きい溶媒のS
P値を高分子のSP値とする( D、 Mangara
J、 Macromol、 chew、 、 65.2
9(1963)) (2)粘度 相溶性の良い溶媒中では、高分子鎖は広がっているので
粘度が高くなる。 各種溶媒にて固有粘度ηを測定して
、用いた溶媒のSP値に対してプロットし、極大を示す
SP値を高分子のsp値とする(D、Mangaraj
、 S、Patra andS、B、Rath、 Ma
klomol、 cheap、、 67.84(196
3)。
B. Actual measurements based on compatibility (1) Swelling degree In particular, cross-linked three-dimensional polymers are insoluble in solvents, so observe the degree of swelling and determine the S of the solvent with the greatest swelling effect.
Let the P value be the SP value of the polymer (D, Mangara
J, Macromol, chew, 65.2
9 (1963)) (2) Viscosity In a solvent with good compatibility, the polymer chains are spread, so the viscosity becomes high. The intrinsic viscosity η is measured in various solvents, plotted against the SP value of the solvent used, and the SP value showing the maximum is taken as the SP value of the polymer (D, Mangaraj
, S., Patra and S., B., Rath, Ma.
klomol, cheap, 67.84 (196
3).

65.39(1963)、G、M、Bistow an
d W、F、Watson。
65.39 (1963), G. M. Bistow an
d W, F. Watson.

Trans、 Faraday、 Soc、、54.1
742(1958))。
Trans, Faraday, Soc, 54.1
742 (1958)).

(3)濁点滴定法 高分子溶液にその高分子の賞溶媒を滴下していき、濁点
までの滴下量と、その寅溶媒のSP値とから高分子のS
P値を決定する(K、 W、 5uhand D、H,
C1arke、 J、Po1yo+、 Sci、、5.
1671(1967)、 K、W、Suh and J
、M、Corbett、 J、Appl。
(3) Turbid point titration method The polymer's prize solvent is added dropwise to the polymer solution, and the amount of the polymer's S
Determine the P value (K, W, 5uhand D, H,
C1arke, J., Polyo+, Sci., 5.
1671 (1967), K., W., Suh and J.
, M., Corbett, J., Appl.

Polym、 Sci、、12.2359(1968)
)C0化学構造からの計算 Smallの方法(P、Sa+aIL、 J、AI)p
l、 Chem、、3゜71(1953))より好まし
くはFedorsの方法(R,F、Fedorsr、 
Po1ya+、 Eng、 Sci、、14147(1
974))により、原子および原子団の蒸発エネルギー
Δeiおよびモル体積Δviから計算により求めればよ
い。
Polym, Sci., 12.2359 (1968)
) Calculation from C0 chemical structure Small's method (P, Sa+aIL, J, AI)p
1, Chem, 3°71 (1953)), and preferably the Fedors method (R,F,
Po1ya+, Eng, Sci, 14147 (1
974)), it may be calculated from the evaporation energy Δei and molar volume Δvi of atoms and atomic groups.

本発明では、用いる親水性化合物の1種以上の上記A、
B、Cのいずれかから算出されたsp値が17 (MJ
/m”)””以上のものであればよい。
In the present invention, one or more of the above hydrophilic compounds A,
The sp value calculated from either B or C is 17 (MJ
/m")"" or more is sufficient.

また、用いる親水性化合物の1種以上は、それを単層膜
ヒして設層したとき、水との接触角が70@以下、特に
10〜70’であることが好ましい。
Further, it is preferable that one or more of the hydrophilic compounds used has a contact angle with water of 70@ or less, particularly 10 to 70' when formed into a single layer.

次に、このような化学物質感受性化合物のうち親水性化
合物の具体例としては、以下のようなものがある。
Next, among such chemical substance-sensitive compounds, specific examples of hydrophilic compounds include the following.

■、親水性高分子化合物 特に好ましいSP値あるいは水との接触角をもつために
、極性基をもつ親水性の高分子化合物が好ましい。
(2) Hydrophilic polymer compound A hydrophilic polymer compound having a polar group is preferable because it has a particularly preferable SP value or contact angle with water.

極性基含有高分子化合物としては、カルボニル基、エー
テル基等の酸素含有高分子化合物、NH基含有高分子化
合物の他、シアノ基、ハロゲン等を含有する高分子化合
物が挙げられ、以下のようなものがある。
Examples of polar group-containing polymer compounds include oxygen-containing polymer compounds such as carbonyl groups and ether groups, and NH group-containing polymer compounds, as well as polymer compounds containing cyano groups, halogens, etc. There is something.

a)吸水性の高分子アニオン塩 (特に可逆的に吸水する塩) 例えば、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリ
ウム、ポリメタアクリル酸ナトリウム、ポリ(4−スチ
レンスルホン酸)ナトリウム、ポリビニルリン酸ナトリ
ウム、ポリビニルリン酸アンモニウム、ポリグルタミン
酸ナトリウムなど。
a) Water-absorbing polymeric anion salt (particularly a salt that reversibly absorbs water) For example, sodium alginate, sodium polyacrylate, sodium polymethacrylate, sodium poly(4-styrenesulfonate), sodium polyvinyl phosphate, polyvinyl Ammonium phosphate, sodium polyglutamate, etc.

b)高分子電解質 例えば、ポリエチレンイミン塩酸塩、ポリエチレンイミ
ン/ポリスチレンスルホン酸、ポリN−メチル塩化ピリ
ジニウムなど。
b) Polyelectrolytes such as polyethyleneimine hydrochloride, polyethyleneimine/polystyrene sulfonic acid, polyN-methylpyridinium chloride, etc.

C)熱硬化性樹脂 フェノール樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ
樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂など。
C) Thermosetting resins phenolic resins, furan resins, alkyd resins, epoxy resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, etc.

d)熱可塑性樹脂 ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、ポリメタクリレー
ト、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
ルアルコール、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリビニルケトン、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリビニルピロリドン(pvp)、ポリアルキレ
ン(エチレン)グリコール、ポリアクリルアミド、PV
A−エチレン共重合体など。
d) Thermoplastic resin polyvinyl acetate, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyether, polyamide, polyester, polyurethane, polyvinyl ketone, polyvinylidene chloride, polyvinylpyrrolidone (pvp), polyalkylene ( ethylene) glycol, polyacrylamide, PV
A-ethylene copolymer, etc.

e)セルロース系 アセチルセルロース、トリアセチルセルロース、ニトロ
セルロース、アセチルブチルセルロース、プロピオニル
セルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロースなど。
e) Cellulose-based acetylcellulose, triacetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, propionylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc.

f)天然高分子およびその誘導体 カゼイン、アミロース、ポリグリシン、変性デンプン(
グラフト化デンプン)など。
f) Natural polymers and their derivatives casein, amylose, polyglycine, modified starch (
grafted starch) etc.

g)これらのブレンドまたは共重合体 なお、これらは架橋して三次元構造をもっていてもよい
g) These blends or copolymers may be crosslinked to have a three-dimensional structure.

これら高分子化合物は、膜物性が良好で、しかも耐水性
が高いことで好ましく用いられる。
These polymer compounds are preferably used because they have good film properties and high water resistance.

■、親水性低分子有機化合物 h)吸水性の有機金属塩 (特に可逆的に吸水する塩) 例えば、酢酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムカリウム、
乳酸ナトリウムなど。
(2) Hydrophilic low-molecular organic compound (h) Water-absorbing organic metal salt (particularly a salt that absorbs water reversibly) For example, sodium acetate, sodium potassium tartrate,
such as sodium lactate.

■、親水性無機化合物 1)吸水性の無機金属塩 (特に可逆的に吸水する塩) 例えばL i Cl2z 、CaC42g 、CoCJ
2s等の金属ハライドなど。
(2) Hydrophilic inorganic compounds 1) Water-absorbing inorganic metal salts (especially salts that absorb water reversibly) For example, L i Cl2z , CaC42g , CoCJ
Metal halides such as 2s.

j)親水性ゲル 例えば、コロイダルシリカ、あるいはシリコンアルコキ
シド等のシリケート、チタネート、アルミネート、ジル
コネート等の加水分解物など。
j) Hydrophilic gels, such as colloidal silica or silicates such as silicon alkoxides, hydrolysates of titanates, aluminates, zirconates, etc.

これら化合物は1種または2種以上用いてもよい、 そ
して、このとき水蒸気を検出する湿度センサとすること
ができる。
One or more of these compounds may be used, and a humidity sensor that detects water vapor can be obtained.

また、アンモニアを被検化学物質とするときには、ブロ
ムチモールブルー チモールブルー、アクリジンオ1/
ンジ、ポリ−2−バラ(メタクロイルアミノフェニル)
−5−フェニル−1,3−オキサゾール等を用いる。
In addition, when using ammonia as the test chemical substance, bromothymol blue, thymol blue, acridine 1/1
poly-2-bala (methacroylaminophenyl)
-5-phenyl-1,3-oxazole or the like is used.

さらに、Na”、)(”等のアルカリ金属やアルカリ土
類金属のイオンや、Ag”等の各種金属イオン等を被検
化学物質とするときには、クラウンエーテルを用いる。
Furthermore, crown ether is used when the chemical substance to be tested is alkali metal or alkaline earth metal ions such as Na'', )('', etc., or various metal ions such as Ag'').

クラウンエーテルとしては、ベンゾ−15−クラウン5
(被検化学物質; N a ” ) *ジベンゾビリジ
ノー18−クラウン−6(被検化学物質;各種金属イオ
ン)、クリプトフィックス222CC(メルク製)(被
検化学物質;に0)、長鎖を導入したアザクラウンエー
テル(被検化学物質;Ag”)(例えば、 など)等が使用可能である。
As a crown ether, benzo-15-crown 5
(Test chemical substance; N a ”) *Dibenzoviridino 18-crown-6 (test chemical substance; various metal ions), Cryptofix 222CC (manufactured by Merck) (test chemical substance; 0), long chain Introduced azacrown ether (test chemical substance; Ag'') (for example, etc.) can be used.

その他、種々のガスに対応するものとしてコレステリッ
ク液晶、02を被検化学物質とするものとしてピレン、
N、N−ジメチルアニリン、トリス(4,7−ジフェニ
ル−1,10−フェナントロリン)Ru錯体、(CAC
H。
In addition, cholesteric liquid crystal is compatible with various gases, pyrene is compatible with 02 as a test chemical substance,
N,N-dimethylaniline, tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) Ru complex, (CAC
H.

CH,)、Sまたは(CβCH* CH*)i N H
を被検化学物質とするものとしてトリフェニルメチンニ
ュートラルレッドなどがそれぞれ挙げられる。
CH,), S or (CβCH* CH*)i N H
Examples of chemical substances to be tested include triphenylmethine neutral red.

上記したような化学物質感受性化合物を含有する膜の物
性変化は、下記のようにして生じると考えられる。
Changes in the physical properties of a film containing a chemical substance-sensitive compound as described above are thought to occur in the following manner.

例えば、吸水性塩、親水性ポリマー 親水性ゲル等にお
いては、水蒸気により水和が起こったり、水が吸着した
り、吸収されたりすることにより膜物性が変化する。
For example, in water-absorbing salts, hydrophilic polymers, hydrophilic gels, etc., the physical properties of the membrane change due to hydration caused by water vapor, or adsorption or absorption of water.

また、ブロムチモールブルー等においては、アンモニア
との間で何らかの相互作用、究極的には電荷移動錯体の
形成等が起こり、膜物性が変化すると考えられる。
Furthermore, in the case of bromothymol blue and the like, it is thought that some kind of interaction with ammonia, ultimately the formation of a charge transfer complex, etc. occurs, and the physical properties of the film change.

クラウンエーテルの場合はアルカリ金属やアルカリ土類
金属等のイオンを包接することによると考えられる。
In the case of crown ethers, this is thought to be due to inclusion of ions such as alkali metals and alkaline earth metals.

化学物質感受性化合物と被検化学物質との結合は、膜の
光反射率を変化させるものであればよく、可逆的であっ
ても非可逆的であってもよい。 ただし、センサの繰返
し使用の点では可逆的であることが好ましい。
The bond between the chemical substance-sensitive compound and the test chemical substance may be one that changes the light reflectance of the film, and may be reversible or irreversible. However, from the point of view of repeated use of the sensor, it is preferable that the sensor be reversible.

また、本発明では、上記のように光反射率の変化のみを
利用してもよいが、場合によっては光の透過率の変化を
利用することもできる。
Further, in the present invention, although only a change in light reflectance may be used as described above, a change in light transmittance may also be used depending on the case.

また、単色光での反射率、透過率変化の他、測定波長に
幅を持たせ、反射光ないし透過光の光量変化で検知する
こともできる。 この場合、光源としてLEDが使用で
き、また変化光量も大きくなる点が好ましい。
In addition to changes in reflectance and transmittance using monochromatic light, it is also possible to provide a range of measurement wavelengths and detect changes in the amount of reflected light or transmitted light. In this case, it is preferable that an LED can be used as the light source, and that the amount of light can vary greatly.

このような場合、前記のとおり、鏡面反射を利用するこ
とが好ましい。
In such a case, as described above, it is preferable to use specular reflection.

第1図に示すような化学物質センサのセンサ膜において
、色素と化学物質感受性化合物は相溶させても、混合し
て用いてもよい。 また、化学物質感受性化合物の一部
は、色素と結合しているものであってもよい。
In the sensor film of a chemical substance sensor as shown in FIG. 1, the dye and the chemical substance sensitive compound may be used in a compatible manner or as a mixture. Further, a part of the chemical substance-sensitive compound may be bound to a dye.

センサ膜は、色素および化学物質感受性化合物のみから
構成されることがセンサの特性上好ましいが、その他、
ニトロセルロース等の自己酸化性の樹脂、ポリスチレン
、ナイロン等の熱可塑性樹脂などのバインダが含まれて
いてもよい。
It is preferable for the sensor film to be composed only of dyes and chemical substance-sensitive compounds, but other materials are
A binder such as a self-oxidizing resin such as nitrocellulose, or a thermoplastic resin such as polystyrene or nylon may be included.

化学物質感受性化合物の色素に対する混合割合は0.0
1〜40wt%、好ましくは0.1〜10wt%とする
のがよい。
The mixing ratio of chemically sensitive compounds to dyes is 0.0
The content is preferably 1 to 40 wt%, preferably 0.1 to 10 wt%.

このような割合とすることにより、被検化学物質と化学
物質感受性化合物との結合を膜物性の変化に十分反映す
ることができる。
By setting such a ratio, the bond between the test chemical substance and the chemical substance-sensitive compound can be sufficiently reflected in the change in the physical properties of the film.

センサ膜は薄膜とすることが好ましく、薄膜とすること
によりセンサとしたときの応答が速くなる。 この場合
の膜厚は、300〜2.0OOA、特に500〜1,0
OOAとすることが好ましい。
It is preferable that the sensor film is a thin film, and a thin film provides a faster response when used as a sensor. The film thickness in this case is 300 to 2.0 OOA, especially 500 to 1.0 OOA.
It is preferable to use OOA.

第2図に示すように、センサ膜を積層膜とする場合、化
学物質感受性膜を化学物質感受性化合物のみから成膜可
能なときは、それのみで形成してもよく、好ましい態様
である。
As shown in FIG. 2, when the sensor film is a laminated film, if the chemical substance sensitive film can be formed only from the chemical substance sensitive compound, it may be formed only from the chemical substance sensitive compound, which is a preferred embodiment.

具体的に、湿度センサとする場合には、特に、前記例−
中において、 C)吸水性の高分子アニオン塩、 d〉高分子電解質、 e〉親水性ポリマー f)親水性ゲル 等は、良好な膜物性を有する塗膜が得られる。
Specifically, in the case of a humidity sensor, in particular, the above example -
Among them, C) a water-absorbing polymeric anion salt, d>polymer electrolyte, e>hydrophilic polymer, f) hydrophilic gel, etc., yield a coating film with good film properties.

さらに、a)吸水性の無機金属塩を添加すれば感度が向
上する。
Furthermore, a) sensitivity can be improved by adding a water-absorbing inorganic metal salt.

またアンモニアを、被検化学物質とする場合には、ポリ
−2−バラ(メタクロイルアミノフェニル)−5−フェ
ニル−1,3−オキサゾール等も同様である。
Further, when ammonia is used as the chemical substance to be tested, poly-2-bala(methacroylaminophenyl)-5-phenyl-1,3-oxazole and the like are also applicable.

なお、他の化合物では塗布あるいは蒸着により成膜すれ
ばよい。
Note that other compounds may be formed into films by coating or vapor deposition.

また、対象とする被検化学物質が同じである化学物質感
受性化合物同士を併用してセンサ膜を作成することも可
能である。
It is also possible to create a sensor film by using chemically sensitive compounds that are the same as the target chemical substance to be tested.

この場合、例えば高分子の化学物質感受性化合物にバイ
ンダ機能をもたせてもよい。
In this case, for example, a polymer chemical-sensitive compound may have a binder function.

さらには、化学物質感受性化合物としての機能を阻害し
ないような各種ポリマー等のバインダを併用してもよい
Furthermore, binders such as various polymers that do not inhibit the function as a chemical substance-sensitive compound may be used in combination.

化学物質感受性膜中の化学物質感受性化合物の含有量は
、50〜100wt%、特にSO=100wt%とする
ことが好ましい。
The content of the chemically sensitive compound in the chemically sensitive film is preferably 50 to 100 wt%, particularly SO=100 wt%.

このような含有量とすることにより、センサ膜の膜物性
の変化が十分となる。
With such a content, the physical properties of the sensor film can be sufficiently changed.

化学物質感受性膜は、応答性を速くするために薄膜とす
ることが好ましく、その厚さは、0.05〜100μ、
特に0.1〜5−とすることが好ましい。
The chemical substance sensitive membrane is preferably a thin film in order to speed up the response, and its thickness is 0.05 to 100μ,
In particular, it is preferably 0.1 to 5-.

また、色素膜は、色素だけから構成されていてもよく、
ニトロセルロース等の自己酸化性の樹脂、ポリスチレン
、ナイロン等の熱可塑性樹脂などのバインダが含まれて
いてもよい。 色素膜中の色素含有量は、60〜100
wt%、特に90〜100wt%とすることが好ましい
Further, the pigment film may be composed only of pigment,
A binder such as a self-oxidizing resin such as nitrocellulose, or a thermoplastic resin such as polystyrene or nylon may be included. The pigment content in the pigment film is 60 to 100
It is preferable to set it as wt%, especially 90-100 wt%.

このような含有量とすることにより、膜物性の変化を光
反射率に十分反映することが可能となる。
With such a content, changes in film physical properties can be sufficiently reflected in the light reflectance.

また、色素膜の厚さは、所望とする感度等に応じて選択
すればよいが、通常、400〜200OA程度である。
Further, the thickness of the dye film may be selected depending on the desired sensitivity, etc., but is usually about 400 to 200 OA.

本発明における基体11は、材質的に特に制限はないが
、発光素子21が発光する光に対して実質的に透明であ
ることが好ましい。 図示のように基体11側からの検
知が可能となるからである。
The material of the base 11 in the present invention is not particularly limited, but it is preferably substantially transparent to the light emitted by the light emitting element 21. This is because detection can be performed from the base 11 side as shown in the figure.

具体的には、ガラスや、硬質塩化ビニル、ポリエチレン
テレフタレート(PET)ポリオレフィン、ポリメチル
メタクリレート(PMMA)  アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、
ポリエーテルサルフォン、メチルペンテンポリマー ビ
スフェノールA−テレフタル酸共重合体等の各種樹脂が
挙げられる。
Specifically, glass, hard vinyl chloride, polyethylene terephthalate (PET) polyolefin, polymethyl methacrylate (PMMA), acrylic resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polysulfone resin,
Examples include various resins such as polyether sulfone, methylpentene polymer, and bisphenol A-terephthalic acid copolymer.

本発明における基体11は、通常の板またはフィルム状
で、大きさは発光素子や受光素子に合わせればよい。 
そして、その少なくとも一面、通常その一方の主面にセ
ンサ膜を形成する。
The base 11 according to the present invention is in the form of a normal plate or film, and its size may be matched to the light-emitting element or the light-receiving element.
Then, a sensor film is formed on at least one surface thereof, usually one main surface thereof.

この際、基体にセンサ膜を形成後、これを所望の寸法に
打ち抜いたり、切断したりすれば、量産性にすぐれたも
のとなる。
At this time, if the sensor film is formed on the base and then punched or cut into desired dimensions, it can be easily mass-produced.

なお、基体11の光入射側の面を除く側面には反射層を
設けてもよい。 このような反射層はアルミニウム、金
等で形成すればよい。
Note that a reflective layer may be provided on the side surfaces of the base 11 other than the surface on the light incident side. Such a reflective layer may be formed of aluminum, gold, or the like.

このような反射層を設けることにより検出感度を高くす
ることができる。
By providing such a reflective layer, detection sensitivity can be increased.

本発明において用いる発光素子21に特に制限はないが
、発光ダイオード(LED)  レーザダイオード(L
D)等であることが好ましい。
The light emitting element 21 used in the present invention is not particularly limited, but includes light emitting diodes (LEDs), laser diodes (L
D) etc. are preferred.

受光素子22にも特に制限はないが、フォトダイオード
、フォトトランジスタ等であることが好ましい。
The light receiving element 22 is also not particularly limited, but is preferably a photodiode, a phototransistor, or the like.

本発明では、発光素子21から発光された光のセンサ膜
への照射は、間欠的に行なわれる。
In the present invention, the sensor film is irradiated with light emitted from the light emitting element 21 intermittently.

照射を間欠的に行なうことにより、センサ膜の温度上昇
を抑えることができる。 このため、被検化学物質とセ
ンサ膜中の化学物質感受性化合物との結合が熱によって
影響されにくくなり、特に連続的な測定に際しての測定
精度が顕著に向上する。
By performing the irradiation intermittently, the temperature rise of the sensor film can be suppressed. Therefore, the bond between the chemical substance to be tested and the chemical substance-sensitive compound in the sensor film is less likely to be affected by heat, and the measurement accuracy is significantly improved, especially during continuous measurement.

照射を間欠的に行なう際の照射時間に特に制限はないが
、反射率が測定可能な範囲でできるだけ短く設定するこ
とが好ましく、例えば0、01〜100m5ec程度で
ある。
There is no particular restriction on the irradiation time when the irradiation is performed intermittently, but it is preferably set as short as possible within the range in which the reflectance can be measured, for example, about 0.01 to 100 m5ec.

また、照射間隔にも特に制限はないが、センサ膜の温度
上昇を避けるためには、必要とされる測定間隔を満足す
る範囲で可能な限り長く設定することが好ましい。
Further, although there is no particular restriction on the irradiation interval, in order to avoid a rise in the temperature of the sensor film, it is preferable to set the irradiation interval as long as possible within a range that satisfies the required measurement interval.

例えば、通常の湿度センサとして用いる場合、照射間隔
は0.1〜10 m5ec程度である。
For example, when used as a normal humidity sensor, the irradiation interval is about 0.1 to 10 m5ec.

なお、照射が間欠的に行なわれれば本発明の効果は実現
するため、間欠的照射を行なう手段等に特に制限はない
Note that the effects of the present invention can be achieved if the irradiation is performed intermittently, so there is no particular restriction on the means for performing the intermittent irradiation.

例えば、発光素子への通電を間欠的に行なうことにより
発光光を直接制御してもよい。
For example, the emitted light may be directly controlled by intermittently energizing the light emitting element.

また、連続発光光を、チョッパープレート等を介してセ
ンサ膜に照射するような間接的制御により、間欠的な照
射を行なうこともできる。
Intermittent irradiation can also be performed by indirect control such as irradiating continuous emitted light onto the sensor film via a chopper plate or the like.

さらに、これらのいずれの方法においても、照射とその
休止とを交互に繰り返すパターンに限らず、照射光強度
を変化させるように制御を行なってもよい。 このよう
な場合も本発明に含まれる。 すなわち、本発明で間欠
的な照射を行なうのは、センサ膜の温度上昇を抑制する
ためであるので、このような場合でも本発明の効果は実
現する。
Furthermore, in any of these methods, the pattern is not limited to alternately repeating irradiation and pauses, and control may be performed to vary the irradiation light intensity. Such cases are also included in the present invention. That is, the reason for performing intermittent irradiation in the present invention is to suppress the temperature rise of the sensor film, so the effects of the present invention can be achieved even in such a case.

また、本発明では、発光電源部を含む制御手段4と検出
手段5とを、センサ膜12から離して設けることが好ま
しい。 このように構成することにより、センサ膜12
の温度上昇がさらに抑制される。 なお、制御手段や検
出手段とセンサ膜との距離は、各手段の発熱量などによ
っても異なるが、通常0.1mm程度以上とすることが
好ましく、具体的には実験的に定めればよい。
Further, in the present invention, it is preferable that the control means 4 including the light emitting power source section and the detection means 5 are provided apart from the sensor film 12. With this configuration, the sensor film 12
temperature rise is further suppressed. Although the distance between the control means or the detection means and the sensor membrane varies depending on the amount of heat generated by each means, it is usually preferably about 0.1 mm or more, and specifically, it may be determined experimentally.

第1図および第2図に示す態様では、基体裏面に発光素
子21と近接して設けた受光素子22によって反射率変
化を検出するような構成としている。 この場合には、
前記したような利点が生じるが、必ずしもこのような態
様に限定されるものではない。
In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, a change in reflectance is detected by a light receiving element 22 provided on the back surface of the base body in close proximity to a light emitting element 21. In this case,
Although the advantages described above are produced, the present invention is not necessarily limited to this embodiment.

例えば第3図に示される態様であってもよい。 すなわ
ち、発光素子21で発光された光を基体11の四側面の
うちの一側面に斜方から入射し、このときの光反射率を
受光素子22によってとらえるものとしてもよい。 こ
の場合基体11の側面の光入射側の面を除く三面には反
射層を設けてもよい。
For example, the embodiment shown in FIG. 3 may be used. That is, the light emitted by the light emitting element 21 may be obliquely incident on one of the four sides of the base 11, and the light reflectance at this time may be captured by the light receiving element 22. In this case, reflective layers may be provided on three sides of the base 11 excluding the light incident side.

第3図においては1回の反射によって検出するようにし
ているが、第4図に示されるように、基体11の対向す
る側面にセンサ膜12を形成して多重反射させる構成と
すれば、検出感度が向上する。
In FIG. 3, detection is performed by one reflection, but as shown in FIG. Sensitivity is improved.

この場合の繰り返し回数は2〜8回、好ましくは3〜5
回とすればよい。
In this case, the number of repetitions is 2 to 8 times, preferably 3 to 5 times.
It should be times.

また、第5図に示されるように、基体11裏面に入射角
および出射角に対応する角度をもつテーバ部を形成し、
これらのテーバ部において発光素子21および受光素子
22を基体11と一体化してもよい。 このように構成
することにより、素子のコンパクト化、堅牢性が向上す
る。
Further, as shown in FIG. 5, a tapered portion having an angle corresponding to the incident angle and the output angle is formed on the back surface of the base 11,
The light emitting element 21 and the light receiving element 22 may be integrated with the base body 11 in these tapered portions. With this configuration, the device can be made more compact and its robustness can be improved.

この態様においても、両面にセンサ膜12を形成するこ
とができる。
Also in this embodiment, the sensor film 12 can be formed on both sides.

また、第6図に示されるように、基体11の両面にセン
サ膜12をそれぞれ形成し、発光素子21.23の発光
する光の波長を異なるものとし、それぞれの波長の光反
射率を受光素子22.24で検出するように構成しても
よい。
Further, as shown in FIG. 6, sensor films 12 are formed on both sides of the base 11, and the wavelengths of the light emitted by the light emitting elements 21 and 23 are made different, and the light reflectance of each wavelength is measured by the light receiving element. It may be configured to detect at 22.24.

このように構成することにより検出の精度を上げること
ができる。
With this configuration, detection accuracy can be improved.

この態様において、基体11の両面に形成した膜の一方
を化学物質感受性化合物を含まないレファレンス膜とし
て検出精度を向上させることも可能である。
In this embodiment, it is also possible to improve the detection accuracy by using one of the films formed on both sides of the substrate 11 as a reference film that does not contain chemical substance-sensitive compounds.

また、それぞれのセンサ膜12.12を化学物質感受性
化合物の異なる膜とし、2種の被検化学物質をそれぞれ
独立に検出し、2種の被検化学物質が混合している場合
においてそれぞれの物質の比率からその種類を判定する
ことも可能である。
In addition, each sensor membrane 12.12 is a film of a different chemical substance sensitive compound, and two types of test chemicals are detected independently, and when two types of test chemicals are mixed, each substance is detected separately. It is also possible to determine the type from the ratio.

また、第7図に示されるように、センサ膜12が形成さ
れた基体11裏面にプリズム28等のハーフミラ−と発
光素子21と受光素子22とを一体化した発光受光部2
0を固定して、反射光を検出する構成としてもよい。 
この−像化により、センサのコンパクト化および堅牢化
がはかれる。 このように本発明においては発光素子お
よび受光素子が1つの素子に組込まれたものであること
が好ましく、この場合、−層のコンパクト化がはかれる
Further, as shown in FIG. 7, a light-emitting light-receiving section 2 is provided, in which a half mirror such as a prism 28, a light-emitting element 21, and a light-receiving element 22 are integrated on the back surface of the base 11 on which the sensor film 12 is formed.
It may be configured to fix 0 and detect reflected light.
This imaging allows the sensor to be made more compact and robust. As described above, in the present invention, it is preferable that the light-emitting element and the light-receiving element are incorporated into one element, and in this case, the -layer can be made more compact.

さらに、基体11は板状ないしフィルム状ではなく、筒
状、柱状等であってもよい、 例えば、第8図に示され
るように基体11を中空の円筒状とし、内周面にセンサ
膜12を形成する構成としてもよい。 この場合、被検
化学物質を含む被検流体は、中空部を通過するようにす
ればよい。 そして、前記同様、発光素子21と受光素
子22とプリズム28等を一体化した発光受光部20を
基体外周側面に固定する。
Further, the base body 11 may not be plate-like or film-like, but may be cylindrical, columnar, etc. For example, as shown in FIG. It is also possible to have a configuration that forms a. In this case, the test fluid containing the test chemical substance may pass through the hollow part. Then, in the same manner as described above, the light emitting/receiving section 20, which is an integrated structure of the light emitting element 21, the light receiving element 22, the prism 28, etc., is fixed to the outer peripheral side surface of the base.

この場合、センサの寸法に特に制限はないが、円筒の外
径は1〜10mm、長さ3〜20mm程度とし、中空部
の径は0.5〜8mm程度とすることが好ましい。
In this case, there are no particular restrictions on the dimensions of the sensor, but it is preferable that the outer diameter of the cylinder is about 1 to 10 mm, the length is about 3 to 20 mm, and the diameter of the hollow part is about 0.5 to 8 mm.

また、図示例の他に、基体としてガラスファイバを用い
、その端面にセンサ膜を形成する構成とすることもでき
る。 さらにはこのものを複数束ねて用いるようにして
もよい。 また、ファイバを束ねて樹脂等で固め、端面
を研磨後、端面にセンサ膜を形成してもよい。
Further, in addition to the illustrated example, a configuration may also be adopted in which a glass fiber is used as the base and a sensor film is formed on the end face of the glass fiber. Furthermore, a plurality of these materials may be bundled together for use. Alternatively, the fibers may be bundled and hardened with resin or the like, and after polishing the end faces, a sensor film may be formed on the end faces.

これらにおいて、センサ膜と対向する端面には、発光素
子および受光素子を配置する。
In these, a light emitting element and a light receiving element are arranged on the end face facing the sensor film.

その他、本発明におけるセンサ膜を用いるちのであれば
、種々の態様とすることができる。
In addition, as long as the sensor film of the present invention is used, various other embodiments can be adopted.

本発明では、センサ膜の被検流体と接触する側に通気性
保護板を設けてもよい、 この場合、エアーサンドイッ
チ構造としてもよく、膜面に接して通気性保護板を設置
してもよい。
In the present invention, a breathable protection plate may be provided on the side of the sensor membrane that comes into contact with the test fluid. In this case, an air sandwich structure may be used, or the breathable protection plate may be provided in contact with the membrane surface. .

また、膜面に特定の化学物質が通過可能なフィルターを
設けてもよい。
Further, a filter through which a specific chemical substance can pass may be provided on the membrane surface.

これら各場合において、発光素子および受光素子は被検
流体と接触しないように配置、−像化することが好まし
い。 すなわち、センサ膜のみを被検流体に露出し、発
光素子や受光素子を基体とともにケーシング中に収納し
たり、モールドしたりすればよい。
In each of these cases, it is preferable that the light-emitting element and the light-receiving element be arranged and imaged so that they do not come into contact with the test fluid. That is, only the sensor membrane may be exposed to the fluid to be tested, and the light emitting element and the light receiving element may be housed together with the base in a casing or molded.

本発明の化学物質センサにおいて、センサ膜を形成する
には、センサ膜の構成に応じて色素、化学物質感受性化
合物等を含む塗布液を調製し、基体上に塗膜を形成すれ
ばよい。
In order to form a sensor film in the chemical substance sensor of the present invention, a coating liquid containing a dye, a chemical substance sensitive compound, etc. may be prepared according to the configuration of the sensor film, and a coating film may be formed on the substrate.

塗膜形成は、スピンコード、ディッピング、スプレー等
によればよい。
The coating film may be formed by spin cording, dipping, spraying, or the like.

溶媒は、用いる色素、化学物質感受性化合物等が可溶な
ものであれば特に制限はない。
The solvent is not particularly limited as long as the dye, chemical substance sensitive compound, etc. to be used are soluble therein.

具体的には、ケトアルコール系(脂肪族ケトアルコール
、特にジアセトンアルコール、アセトール、アセトイン
、アセトエチルアルコール等)、R,O−R,−OH[
ここでR,は低級アルキル基(特に炭素原子数1〜5)
 R2は低級アルキレン基(特に炭素原子数2〜5)を
表わす。]で示されるエーテル系、メチルエチルケトン
、メチルイソブチルケトン、シクロヘサキサノン等のケ
トン系、酢酸ブチル、酢酸エチル、カルピトールアセテ
ート、ブチルカルピトールアセテート等のエステル系、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のエーテル系な
いしトルエン、キシレン等の芳香族系、シクロエタン等
のハロゲン化アルキル系、水、アルコール等が挙げられ
る。
Specifically, keto alcohols (aliphatic keto alcohols, especially diacetone alcohol, acetol, acetoin, acetoethyl alcohol, etc.), R, O-R, -OH[
Here, R is a lower alkyl group (especially having 1 to 5 carbon atoms)
R2 represents a lower alkylene group (particularly having 2 to 5 carbon atoms). ], ketone systems such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, ester systems such as butyl acetate, ethyl acetate, carpitol acetate, butyl carpitol acetate,
Examples include ether systems such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, aromatic systems such as toluene and xylene, halogenated alkyl systems such as cycloethane, water, and alcohol.

第1図に示すような単層構造のセンサ膜とする場合にお
いて、センサ膜が色素と金属ハライドとを含むときは、
以下のように作製することも可能である。
In the case of a sensor film having a single layer structure as shown in FIG. 1, when the sensor film contains a dye and a metal halide,
It is also possible to produce it as follows.

すなわち、色素が陰イオン基(−S01基、−COO−
基、−p o 、”−基)を有し、この陰イオン基と対
をなすNa、に−NH4等のプラスのカウンターイオン
とを有する可溶性の塩体である場合は、上記のようにし
て塗膜を形成した後、プラスのカウンターイオンを塩交
換すると同時に金属ハライドを膜中に導入してもよい。
That is, the dye has anionic groups (-S01 group, -COO-
If it is a soluble salt having a positive counter ion such as -NH4 to Na, which forms a pair with this anionic group, it can be prepared as described above. After forming the coating film, the metal halide may be introduced into the film at the same time as salt-exchanging the positive counter ions.

この方法は目的とする色素の塩体が塗布溶媒に難溶であ
るときに用いると好適であり、具体的には、化学物質感
受性化合物が金属ハライド等である場合に用いられるも
のである。
This method is suitable for use when the target dye salt is poorly soluble in the coating solvent, and specifically, it is used when the chemical substance-sensitive compound is a metal halide or the like.

従って、塗膜中にはCaCβ2等の金属ハライドがこの
形で存在することが必要であり、塩交換液に浸漬後その
まま乾燥して用いるか、交換後、水あるいは精製溶剤で
洗浄後、改めて塩交換液と同様の構成の別の塩溶液に浸
漬してもよい。
Therefore, it is necessary that metal halides such as CaCβ2 exist in this form in the coating film, and it can be used by immersing it in a salt exchange solution and then drying it as is, or after exchanging it, washing it with water or a purified solvent, and then salting it again. It may also be immersed in another salt solution of similar composition to the exchange solution.

また、塩交換は一部について行うことが好ましい。Moreover, it is preferable to partially perform salt exchange.

塩交換に用いるC a CQ z等の溶液は1〜10w
t%、好ましくは2〜5wt%であればよい。
The solution such as C a CQ z used for salt exchange is 1~10w
t%, preferably 2 to 5 wt%.

塩交換液に用いる溶媒としては、塗布溶媒と同様のもの
が挙げられる。 ただし、塩交換して得られる色素およ
び基体が難溶であり、かつ塩交換を行うカウンターイオ
ンの塩を溶解するものであることが必要である。
As the solvent used for the salt exchange solution, the same ones as the coating solvent can be mentioned. However, it is necessary that the dye and the substrate obtained by salt exchange are poorly soluble and can dissolve the salt of the counter ion to be subjected to salt exchange.

塩交換は、温度O〜60℃でl〜60分程度行えばよい
Salt exchange may be carried out at a temperature of 0 to 60°C for about 1 to 60 minutes.

この場合の膜厚は0.05〜0.1μとするが、Ca 
CI2z量等により適宜選択できる。
The film thickness in this case is 0.05 to 0.1μ, but Ca
It can be appropriately selected depending on the amount of CI2z, etc.

このような方法に用いる色素としては、具体的には、シ
アニン色素、アズレニウム色素、ビリリウムもしくはチ
アピリリウム色素等のポリメチン色素で塩体を形成した
ものであればよい。
Specifically, the dye used in such a method may be one obtained by forming a salt form of a polymethine dye such as a cyanine dye, an azulenium dye, a biryllium dye, or a thiapyrylium dye.

そして、ポリメチン色素のうち、シアニン色素、特に、
インドレニン環を有するシアニン色素であることが好ま
しい。
Among polymethine dyes, cyanine dyes, especially
A cyanine dye having an indolenine ring is preferred.

この場合の好ましい色素の詳細については、特開昭58
−194595号、同59−202892号、同59−
55794号、同59−55795号、同59−811
94号、同59−83695号などに記載がある。
For details of preferred dyes in this case, see JP-A-58
-194595, 59-202892, 59-
No. 55794, No. 59-55795, No. 59-811
It is described in No. 94, No. 59-83695, etc.

なお、塩交換後の難溶性の塩体は、それ自体被検化学物
質の水分等に対してきわめて安定である。
Note that the poorly soluble salt after salt exchange is itself extremely stable against moisture of the test chemical substance.

また、第2図に示されるような積層センサ膜とする場合
、化学物質感受性化合物に吸水性の高分子アニオン塩を
用いるときは、以下の方法で化学物質感受性膜を作製す
ることができる。
Further, in the case of forming a laminated sensor membrane as shown in FIG. 2, when a water-absorbing polymeric anion salt is used as the chemical-sensitive compound, the chemical-sensitive membrane can be prepared by the following method.

すなわち、化学物質感受性化合物が陰イオン基を有し、
この陰イオン基と対をなすNa、NH,等のプラスのカ
ウンターイオンを有する可溶性の塩である場合は、上記
のようにして塗膜を形成した後、プラスのカウンターイ
オンを塩交換すると同時に金属ハライドを膜中に導入し
てもよいというものである。
That is, the chemical substance sensitive compound has an anionic group,
In the case of a soluble salt having a positive counter ion such as Na, NH, etc. that pairs with this anion group, after forming a coating film as described above, the positive counter ion is exchanged with the salt and at the same time the metal It is possible to introduce a halide into the film.

このような可溶性の塩体を塩交換により不溶性とするこ
とによって被検化学物質の水分等に対してきわめて安定
であるなど、塗膜の安定性が向上する。 また、過剰の
CaCl2z等の金属ハライドを塗膜中に残すことによ
って、化学物質感受性膜としての機能を向上させること
ができる。
By making such a soluble salt insoluble through salt exchange, the stability of the coating film is improved, such as being extremely stable against moisture of the test chemical substance. Further, by leaving an excess amount of metal halide such as CaCl2z in the coating film, the function as a chemical substance sensitive film can be improved.

従って、塗膜中にはCaCl2.等の金属ハライドがこ
の形で存在することが必要であり、塩交換液に浸漬後そ
のまま乾燥して用いるか、交換後、水あるいは精製溶剤
で洗浄後、改めて塩交換液と同様の構成の別の塩溶液に
浸漬してもよい。
Therefore, CaCl2. It is necessary that metal halides such as halides exist in this form, and they can be used either by being immersed in the salt exchange solution and dried as is, or after the exchange and washing with water or a purified solvent, they can be reused in a separate form with the same composition as the salt exchange solution. It may be immersed in a salt solution.

塩交換に用いるC a、 CJ2 z等の溶液は1〜1
0wt%、好ましくは2〜5wt%であればよい。
The solution of Ca, CJ2z, etc. used for salt exchange is 1 to 1
It may be 0 wt%, preferably 2 to 5 wt%.

塩交換液に用いる溶媒としては、塗布溶媒と同様のもの
が挙げられる。 ただし、塩交換して得られる高分子ア
ニオン塩および基体が難溶であり、かつ塩交換を行うカ
ウンターイオンの塩を溶解するものであることが必要で
ある。
As the solvent used for the salt exchange solution, the same ones as the coating solvent can be mentioned. However, it is necessary that the polymeric anion salt and the substrate obtained by salt exchange are hardly soluble and can dissolve the salt of the counter ion to be subjected to salt exchange.

塩交換は、温度O〜60℃でl〜60分程度行えばよい
Salt exchange may be carried out at a temperature of 0 to 60°C for about 1 to 60 minutes.

この場合の膜厚は0.05〜0.1−とするが、CaC
β3量等により適宜選択できる。
The film thickness in this case is 0.05 to 0.1-, but CaC
It can be appropriately selected depending on the amount of β3, etc.

本発明において、センサ膜の形成は蒸着によってもよい
In the present invention, the sensor film may be formed by vapor deposition.

すなわち、色素および/または化学物質感受性化合物を
蒸着源として公知の方法に従って行えばよい。
That is, it may be carried out according to a known method using a dye and/or a chemical substance-sensitive compound as a vapor deposition source.

このとき適用できる色素としては、フタロシアニン色素
、ナフタロシアニン色壽、スクアリリウム色素、クロコ
ニウム色素等が挙げられる。
Examples of dyes that can be applied at this time include phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, squarylium dyes, and croconium dyes.

また、本発明における発光素子、受光素子の設置等につ
いては公知の方法に従えばよい。
Further, the installation of the light emitting element and the light receiving element in the present invention may be carried out in accordance with known methods.

本発明の化学物質センサにおいては、センサ膜や化学物
質感受性膜の膜厚の制御が可能であり、被検化学物質を
含む被検流体と接触させることにより、膜厚に応じて被
検化学物質をppb〜100%の範囲で測定することが
可能となる。
In the chemical substance sensor of the present invention, it is possible to control the film thickness of the sensor membrane and the chemical substance sensitive membrane, and by contacting the test fluid containing the test chemical substance, the test chemical substance can be detected depending on the film thickness. can be measured in the range of ppb to 100%.

〈発明の効果〉 本発明の化学物質センサは、被検流体中の化学物質を検
知、定量するのに使用されるものである。
<Effects of the Invention> The chemical substance sensor of the present invention is used to detect and quantify chemical substances in a test fluid.

本発明では、センサ膜へ光を間欠的に照射する。 この
ため、センサ膜の温度上昇が抑えられ、精度よく連続的
な測定を行なうことができる。
In the present invention, the sensor film is intermittently irradiated with light. Therefore, the temperature rise of the sensor film is suppressed, and continuous measurements can be performed with high accuracy.

また、本発明では、色素を用いて光反射率として検出し
ているため、基体裏面からの測定が可能となる。 そし
て、被検化学物質は、化学物質感受性化合物と選択的に
結合するので、用いる色素に選択性がない。 さらには
、薄膜とすることが可能なため応答が速い。 また測定
できる濃度範囲が広く、その直線性も良好である。
Furthermore, in the present invention, since the light reflectance is detected using a dye, measurement can be performed from the back surface of the substrate. Since the test chemical substance selectively binds to the chemical-sensitive compound, the dye used has no selectivity. Furthermore, since it can be made into a thin film, the response is fast. Furthermore, the measurable concentration range is wide and the linearity is good.

素子構成も簡易でコンパクト化が可能であり、その製造
も容易である。
The element configuration is simple and can be made compact, and its manufacture is also easy.

すなわち、焼結、成形等の工程が不要であり、電極等も
不要となり、コスト面でも有利である。
That is, steps such as sintering and molding are not necessary, and electrodes and the like are also not required, which is advantageous in terms of cost.

また、電子の受授や電圧が化学物質感受性膜に加わるな
どの電気的作用が全くないため、劣化が少なく連続使用
に耐える。
Furthermore, since there is no electrical action such as receiving or receiving electrons or applying voltage to the chemically sensitive membrane, there is little deterioration and it can withstand continuous use.

さらに、被検化学物質と発光素子や受光素子等の信号検
出素子とを非接触にできるため、この点からも耐久性が
よい。
Furthermore, since the chemical substance to be tested and the signal detection element such as a light emitting element or a light receiving element can be made non-contact, durability is also good from this point of view.

本発明者は、これらの効果を確認するために、種々の実
験を行った。 以下、−例を示す。
The present inventor conducted various experiments to confirm these effects. An example is shown below.

実験例1 第1図に示される態様のセンサを組立てた。Experimental example 1 A sensor of the embodiment shown in FIG. 1 was assembled.

このときの化学物質感受性膜は以下のようにして得た。The chemical substance sensitive membrane at this time was obtained as follows.

基体であるPETフィルム(0,1mm厚)上に、 のメタノール溶液を塗布して、800Aの薄膜を得た。On the base PET film (0.1 mm thick), A thin film of 800A was obtained by applying a methanol solution of .

 この薄膜を5wt%のCa CA *水溶液に40秒
間浸して塩交換をした。 これを引き上げた後、そのま
まスピンナー上で乾燥させ、さらに、70℃にて1時間
乾燥させた。
This thin film was immersed in a 5 wt % Ca CA * aqueous solution for 40 seconds for salt exchange. After pulling this up, it was directly dried on a spinner, and further dried at 70° C. for 1 hour.

これにより、前記色素のCa塩を含む色素膜が形成され
た。
As a result, a dye film containing the Ca salt of the dye was formed.

この色素膜上に、アセチルセルロースCSP値23 (
MJ/m’)””、接触角70’以下)を用い、この2
wt%シクロヘキサノン溶液を塗布し0.1μ厚のセン
サ膜を形成した。
On this pigment film, acetylcellulose CSP value 23 (
MJ/m')"", contact angle 70' or less), these two
A wt% cyclohexanone solution was applied to form a sensor film with a thickness of 0.1 μm.

次いで、これを直径7mmのディスクに打ち抜いた。This was then punched out into a disk with a diameter of 7 mm.

発光素子には波長950 nmの光を発光するLEDを
、受光素子にはPINダオードをそれぞれ用い、これを
上記のディスク裏面に一体化し、センサ膜が露出するよ
うにケーシング中に収納した。
An LED that emits light with a wavelength of 950 nm was used as the light emitting element, and a PIN diode was used as the light receiving element, and these were integrated on the back surface of the disk and housed in the casing so that the sensor film was exposed.

このセンサを湿度測定に用いたところ、10〜90%R
Hの濃度まで水蒸気を測定することができた。 この場
合の相対湿度とセンサの出力電圧との関係の1例を第9
図に示す。
When this sensor was used to measure humidity, the R
It was possible to measure water vapor up to the concentration of H. An example of the relationship between the relative humidity and the output voltage of the sensor in this case is shown in Section 9.
As shown in the figure.

この結果から測定の濃度範囲が広く、また直線性も良好
であることがわかる。
This result shows that the measurement concentration range is wide and the linearity is also good.

次に、発光素子を、発光時間0.1m5ec、発光間隔
0.9m5ecにて作動させ、33%RHの雰囲気中で
10分間の連続測定を行なった。
Next, the light emitting element was operated with a light emission time of 0.1 m5 ec and a light emission interval of 0.9 m5 ec, and continuous measurement was performed for 10 minutes in an atmosphere of 33% RH.

また、比較のために、発光素子を連続発光させた他は上
記と同様にして湿度を測定した。
For comparison, humidity was measured in the same manner as above except that the light emitting element was allowed to emit light continuously.

結果を第10図に示す。 なお、第10図において、縦
軸は出力電圧の相対値を表わす。
The results are shown in FIG. Note that in FIG. 10, the vertical axis represents the relative value of the output voltage.

第10図に示されるように、間欠照射の場合のセンサの
出力電圧の変化は2%以下であったが、連続照射の場合
センサの出力電圧は30%減少した。
As shown in FIG. 10, the change in the sensor output voltage in the case of intermittent irradiation was less than 2%, but in the case of continuous irradiation, the sensor output voltage decreased by 30%.

この実験から、本発明の効果が明らかである。From this experiment, the effect of the present invention is clear.

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

第1図および第2図は、それぞれ本発明の化学物質セン
サの実施例を示す断面図である。 第3図、第4図、第5図、第6図および第7図は、それ
ぞれ本発明の化学物質センサの実施例を示す模式図であ
る。 第8図は、本発明の化学物質センサの実施例を示す斜視
図である。 第9図は、本発明の化学物質センサを湿度センサに適用
したときの相対湿度と出力電圧との関係を示すグラフで
ある。 第10図は、間欠照射時および連続照射時のそれぞれの
照射時間と出力電圧との関係を示すグラフである。 20・・・発光・受光部 21.23・・・発光素子 22.24・・・受光素子 28・・・プリズム 30・・・ケース 4・・・制御手段 5・・・検出手段 出 願 人 ティーデイ−ケイ株式会社代  理  人
  弁理士   石  井  陽  =同     弁
理士   増  1) 達  哉符号の説明 11・・・基体 12・・・センサ膜 121・・・化学物質感受性膜 122・・・色素膜 FIG、1 FIG、2 FIG、3 12 FIG、4 1フ F I G、 5 エ G。 相 対 度 / % FIG、6 FIG、7 2 FIG、8 1 FIG、10 呻 間 (介) 手続′PFfl正書(自発) 平成 2年11月14日 1、事件の表示 平成 1年特許願第214563号 2、発明の名称 化学物質センサ 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 名  称  ティーデイ−ケイ株式会社4、代理人 住  所 〒113 東京都文京区湯島3丁目23番1号 天神弥栄興産ビル3階 R839−0367Fax、 839−0327明細書
の「特許請求の範囲」および 7、補正の内容 (1)明細書の「特許請求の範囲」の欄を、別紙のとお
り訂正する。 (2)明細書第10ページ第2行のr (4) Jをr
 (5)Jに訂正する。 (3)同第10ページ第6行〜第9行の「前記センサ膜
が色素と化学物質感受性化合物とを含有し、この化学物
質感受性化合物が被検化学物質と結合することによって
前記センサ膜の光反射率が変化するように構成され、」
を、「前記センサ膜が被検化学物質と結合することによ
って光反射率が変化するように構成され、」に訂正する
。 (4)同第10ページ第16行と第17行の間に下記の
記載を挿入する。 「(2)前記センサ膜が色素と化学物質感受性化合物と
を含有し、この化学物質感受性化合物が被検化学物質と
結合することによって前記センサ膜の光反射率が変化す
るように構成されている上記(1)に記載の化学物質セ
ンサ。」 (5)同第10ページ第17行のr (2) Jをr 
(3)Jに訂正する。 (6)同第10ページ第19行のr(1)Jをr(2)
Jに訂正する。 (7)同第11ページ第1行のr (,3) Jをr 
(4)Jに訂正する。 (8)同第11ページ第3行のr(1)Jをr (2)
Jに訂正する。 (9)同第1Iページ第5行のr (4) Jをr(5
)Jに訂正する。 (10)同第11ページ第6行のr(3)Jをr (4
)Jに訂正する。 (11)同第11ページ第9行の「センサは、」と「化
学物質」との間に「好ましくは」を挿入する。 (12)同第12ページ第6行の「基体上に、」と「色
素」との間に「好ましくは」を挿入する。 2、特許請求の範囲 (1)基体と、この基体上に形成されたセンサ膜と、発
光素子と、受光素子とを有し、前記センサ膜U検化学物
質と結合することによつ立上反射率が変化するように構
成され、 前記発光素子から発光された光を前記センサ膜に照射し
、その反射率を前記受光素子によって検出することによ
り被検化学物質を検知、定量するように構成されている
化学物質センサであって、 前記光の照射が間欠的に行なわれることを特徴とする化
学物質センサ。 (旦)前記センサ膜が、色素と化学物質感受性化合物と
を混合、相溶ないし結合して含有する請求項Zに記載の
化学物質センサ。 (1)前記センサ膜が、色素を含有する色素膜と、化学
物質感受性化合物を含有する化学物質感受性膜との積層
膜である請求項2に記載の化学物質センサ。 (5L)前記積層膜において、前記色素膜が前記基体側
に存在する請求項△に記載の化学物質センサ。
FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing embodiments of the chemical substance sensor of the present invention, respectively. FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are schematic diagrams showing examples of the chemical substance sensor of the present invention, respectively. FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of the chemical substance sensor of the present invention. FIG. 9 is a graph showing the relationship between relative humidity and output voltage when the chemical substance sensor of the present invention is applied to a humidity sensor. FIG. 10 is a graph showing the relationship between irradiation time and output voltage during intermittent irradiation and continuous irradiation. 20... Light emitting/light receiving section 21.23... Light emitting element 22.24... Light receiving element 28... Prism 30... Case 4... Control means 5... Detecting means Applicant T.D. -K Co., Ltd. Representative Patent Attorney Yo Ishii = Patent Attorney Masu 1) Explanation of Tatsuya code 11...Substrate 12...Sensor membrane 121...Chemical substance sensitive membrane 122...Pigment membrane FIG , 1 FIG, 2 FIG, 3 12 FIG, 4 1F I G, 5 E G. Relative degree / % FIG, 6 FIG, 7 2 FIG, 8 1 FIG, 10 Uma (intermediary) Procedure'PFfl official document (spontaneous) November 14, 1990 1, Indication of case 1999 patent application No. 214563 No. 2, Name of the invention Chemical substance sensor 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant name TDT-K Co., Ltd. 4 Agent address: Tenjin Yasaka Kosan, 3-23-1 Yushima, Bunkyo-ku, Tokyo 113 Building 3rd floor R839-0367Fax, 839-0327 "Claims" and 7. Contents of amendment (1) The "Claims" column of the specification will be corrected as shown in the attached sheet. (2) r on page 10, line 2 of the specification (4) r for J
(5) Correct to J. (3) On page 10, lines 6 to 9, "The sensor film contains a dye and a chemical substance-sensitive compound, and the chemical substance-sensitive compound binds to the test chemical substance to cause the sensor film to configured so that the light reflectance changes,
is corrected to "the sensor film is configured such that its light reflectance changes when it combines with a test chemical substance." (4) Insert the following statement between lines 16 and 17 on page 10. (2) The sensor film is configured to contain a dye and a chemical substance-sensitive compound, and the light reflectance of the sensor film changes when the chemical substance-sensitive compound combines with the test chemical substance. The chemical substance sensor described in (1) above.'' (5) r in page 10, line 17 of the same (2) J for r
(3) Correct to J. (6) r(1)J on page 10, line 19 of the same page as r(2)
Correct to J. (7) r (,3) J in the first line of page 11
(4) Correct to J. (8) r (1) J in the 3rd line of page 11 (2)
Correct to J. (9) r in the 5th line of page 1 I (4) J to r(5
) Correct to J. (10) r (3) J in the 6th line of page 11
) Correct to J. (11) Insert "preferably" between "sensor" and "chemical substance" in line 9 of page 11. (12) Insert "preferably" between "on the substrate" and "dye" in the sixth line of page 12. 2. Claims (1) It has a base, a sensor film formed on the base, a light-emitting element, and a light-receiving element, and the sensor film U is activated by combining with an analyte chemical substance. The sensor film is configured so that the reflectance changes, and the test chemical substance is detected and quantified by irradiating the sensor film with light emitted from the light emitting element and detecting the reflectance by the light receiving element. A chemical substance sensor characterized in that the irradiation with the light is performed intermittently. The chemical substance sensor according to claim Z, wherein the sensor film contains a dye and a chemical substance-sensitive compound in a mixed, compatible or combined manner. (1) The chemical sensor according to claim 2, wherein the sensor film is a laminated film of a dye film containing a dye and a chemical sensitive film containing a chemical sensitive compound. (5L) The chemical substance sensor according to claim Δ, wherein in the laminated film, the dye film is present on the substrate side.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基体と、この基体上に形成されたセンサ膜と、発
光素子と、受光素子とを有し、 前記センサ膜が色素と化学物質感受性化合物とを含有し
、この化学物質感受性化合物が被検化学物質と結合する
ことによって前記センサ膜の光反射率が変化するように
構成され、前記発光素子から発光された光を前記センサ
膜に照射し、その反射率を前記受光素子によって検出す
ることにより被検化学物質を検知、定量するように構成
されている化学物質センサであって、 前記光の照射が間欠的に行なわれることを特徴とする化
学物質センサ。
(1) It has a base, a sensor film formed on the base, a light emitting element, and a light receiving element, the sensor film contains a dye and a chemical substance sensitive compound, and the chemical substance sensitive compound is coated. The light reflectance of the sensor film is configured to change when combined with a test chemical substance, and the light emitted from the light emitting element is irradiated onto the sensor film, and the reflectance is detected by the light receiving element. 1. A chemical substance sensor configured to detect and quantify a test chemical substance by: a chemical substance sensor configured to detect and quantify a test chemical substance, characterized in that the irradiation with the light is performed intermittently.
(2)前記センサ膜が、色素と化学物質感受性化合物と
を混合、相溶ないし結合して含有する請求項1に記載の
化学物質センサ。
(2) The chemical substance sensor according to claim 1, wherein the sensor film contains a dye and a chemical substance-sensitive compound in a mixed, compatible or combined manner.
(3)前記センサ膜が、色素を含有する色素膜と、化学
物質感受性化合物を含有する化学物質感受性膜との積層
膜である請求項1に記載の化学物質センサ。
(3) The chemical sensor according to claim 1, wherein the sensor film is a laminated film of a dye film containing a dye and a chemical sensitive film containing a chemical sensitive compound.
(4)前記積層膜において、前記色素膜が前記基体側に
存在する請求項3に記載の化学物質センサ。
(4) The chemical substance sensor according to claim 3, wherein in the laminated film, the dye film is present on the substrate side.
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