JPH06508694A - ファイバー光センサー、装置、及び流体または蒸気サンプル中の有機分析物を検出するための方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ファイバー光センサ−、装置、及び流体または蒸気サンプル中の有機分析物を検 出するための方法 発明の分野 本発明は、定性的及び定量的検出システムとして比色または蛍光技術を利用する 光センサー及び光検出装置に関し、そして特に光学的測定のために、極性に感じ るツルバクロミック（ｓｏｌｖａｃｈｒｏｍｉｃ）染料及び、有機分析物を吸収 しそして分配することができるポリマー状物質を利用するファイバー光センサー に向けられる。

発明の背景 この−世紀にわたって開発された分光法の化学及び機器は、分析の種々の方法及 び応用が出現したので益々拡張されそして特殊化された。今日では、分光法は、 紫外及び可視分光測光、蛍光及び燐光分光測光、フレームエミッション及び原子 吸光分析法、原子発光分光法、赤外分光光度法、ラマン分光法、核磁気共鳴分光 法、電子スピン共鳴分光法、屈折計法並びに干渉計法並びに種々のその他の方法 のための個々のそして明確に異なる方法及び機器システムに分割された。これら の中でも、紫外及び可視吸収方法を利用する光センサー及び光に感じる検出シス テム並びに蛍光及び燐光励起及び発光システムは、多分、最も良く知られていて そして一般的に利用されている。

特に、医学、環境及び化学分析測定のための、光エネルギーを吸収する染料と組 み合わせた光ファイバー及び光フアイバーストランドの使用は、殊にここ１０年 内に急速な発展を遂げた。このような目的及び技術のための光ファイバーの使用 は、一般的に、以下の刊行物によって述べられている・Ｍｉ　ｌ　ａｎｏｖ　ｉ 　ｃｈら、“医学的応用のための新規な光フアイバー技術”、光学及び電子光学 に関する５ＰＩＦ第２８回年次国際技術シンポジウムの会報、２９４巻、１９８ ０；５ｅｉｔｚ、Ｗ、ＲｏＣ，Ｒ，Ｃ，Ｃｒ１ｔｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗｓ　ｉ ｎ　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９巻、１９８８．１３５− １７３頁中の“固定された指示剤及びファイバー光学を基にした化学センサー” ：Ｗｏｌｆｂｅｉｓ、Ｏ，Ｓ、　、分子燐光分光法、方法及び応用（Ｓ、　Ｇ。

Ｓｃｈｕｌｍａｎ、編集者）、Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ、ニューヨーク（１９ ８８）中の゛分析化学におけるファイバ１光フルオロセンサー”；４０３巻、１ ９８９．２５２頁、並びにＷｏ］　ｆｂｅ　ｉ　ｓ、ＣＲＣ出版社、１９９１゜ 分析的測定のために用いられる光フアイバーストランドは、典型的には、小さな 断面径を有するガラスまたはプラスチックの延びた棒である。

光エネルギーがファイバーストランドの一端（慣用的に”近位端′°と呼ばれる ）中に投射される時に、種々の光エネルギー光線が表面を打つ角度は臨界角より 大きく、そしてこのような光線は次々の内部反射によってストランドの長さ方向 を通って“パイプ送り”されそして結局はストランドの反対端（慣用的に゛遠位 端”と呼ばれる）から出る。典型的には、これらのストランドの束が、種々の異 なる応用において光ファイノく−として集合的に使用される。

光ファイバーをセンサーに作るために、１以上の光エネルギーを吸収する染料を 光ファイバーの遠位端に付ける。次に、センサーを生体外及び／または生体内の 両方の応用のために使用することができる。本明細書中で使用する時には、光エ ネルギーはフォトエネルギーでありそして任意の波長の電磁放射線として定義さ れる。従って、“光エネルギー”及び“フォトエネルギー”という術語は、大抵 の光学的機器及び装置において慣用的に用いられる赤外、可視及び紫外波長を含 む。この術語はまた、Ｘ線及びマイクロ波波長のその他のスペクトルの領域も含 む（しかしこれらは一般的には光ファイバーと関連しては使用されない）。

典型的には、適切なエネルギーソースからの光を、光ファイバーまたはファイバ ー束の近位端であるとして選ばれるものを照明するために使用する。光は光ファ イバーの長さ方向に沿って伝播し、そしてこの伝播された光エネルギーの一部は 光ファイバーの遠位端を出てそして１以上の光エネルギーを吸収する染料によっ て吸収される。従来から知られているように、光エネルギーを吸収する染料は、 固定されていてもまたはいなくても良（、光ファイバーそれ自体に直接に付着し ていてもまたはしていなくても良く、検出されるべき興味ある１以上の分析物を 含む流体サンプル中に呼濁されていてもまたはされていなくても良く、そして第 二の光学的測定における後続の使用のために保留可能でもまたは可能でなくても 良い。

一度光エネルギーが染料によって吸収されてしまうと、種々の波長及び強度の幾 らかの光エネルギーは、典型的には光ファイバーの遠位端を通って戻りそして次 に同じファイバーまたは−若しくは複数のファイバーの集合体のどちらかを通っ て検出システムに運ばれ、このシステムにおいて出て来る光エネルギーが観察さ れそして測定される。光ファイバーによって運ばれた入って来る光エネルギーと 光吸収染料−１以上興味ある分析物を含む流体サンプルの存在下でそして何らの 分析物の非存在下での両方で−の特性との間の相互作用は、定性的及び定量的の 両方のスペクトルの測定のための光学的ベースを与える。種々の異なる条件、装 置、染料、及び応用における幾つかの現在知られている光フアイバーセンサーの 使用を単に例示するのは、米国特許第４．　８２２．　７４６号、第４，１４４ ，４５２号、第４．４９５．２９３号及び第Ｒｅ。

３１．８７９号である。

更にまた、現在利用可能なミクロ回路及び進んだテレビジョン技術に鑑みて、種 々の光の像の処理及び分析システムが、このような光学的分析技術における吸収 する染料に導入されるそしてそれらから出て来る光エネルギーを強め、分析し、 そして数学的に処理するために今や存在するようになった。典型的には、これら のシステムは、像の捕獲、データ取得、データ処理及び分析、並びにユーザーへ の見える提示のための構成要素を提供する。商業的に人手できるシステムは、Ｑ ｕａｎｔｅｘ。

Ｉｎｃ、（Ｓｕｎｎｙｄａｌｅ、ＣＡ）によって販売されているＱＸ−７像処理 及び分析システム、及び５ＰＥＸ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、１ｎｃ、（Ｅｄ　ｉ 　ｓｏｎ、ＮＪ）によって提供されるＩＭ　５ｐｅｃｔｒｏｆ　Ｉｕｏｒｅｓｃ ｅｎｃｅイメージングシステムを含む。これらのシステムの各々は、すべての光 エネルギー測定の自動的な処理のために顕微鏡、カメラ、及び／またはテレビジ ョンモニターと組み合わせて良い。

異なる分析の目的のために単一の光フアイバーストランドと共にそして光ファイ バーの束と共に用いることができる多くの異なる種類の光吸収染料は、まずエネ ルギーを吸収した後で光エネルギーを発しそして゛″発蛍光団（ｆ　Ｉｕｏｒｏ ｐｈｏｒｅｓ）”と呼ばれる組成物、そして光エネルギーを吸収しそして吸収さ れた光エネルギーを光としてそれを発するよりはむしろ熱または運動エネルギー に内部で転換しそして“発色団（ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓ）″または“吸収団 （ａｂｓｏｒｂｅｒＳ）”と呼ばれる組成物である。光ファイバーを用いる発蛍 光団及び蛍光検出方法は、光エネルギー吸光度及び吸収分光法とは顕著に異なり そして区別可能であるとして認識される。

蛍光は、特定の波長で光エネルギー（光子）を吸収しそして次により長い波長の そしてより低いエネルギーで光エネルギーを発する幾つかの分子の能力を基にし た物理的現象である。このような発光は、発光が比較的長く続く、典型的には１ ０−■〜１０−７秒である場合には蛍光と呼ばれる。蛍光を発することができる 物質は、多数の共通の特徴を分は合いそして示す。それらは、１つの波長または 周波数で光エネルギーを吸収し、励起されたエネルギー状態に達し、そして引き 続いて別の光周波数及びエネルギーレベルで光を発する。吸収及び蛍光発光スペ クトルは、かくして、個々の発蛍光団に関して別々であり、そして少し重なる２ つの分かれた曲線としてしばしばグラフ的に表される。

すべての発蛍光団はストークスのシフトを示す。即ち、発せられる光は常に基体 によって吸収された励起光の波長（及びエネルギーレベル）に対してより長い波 長（そしてより低いエネルギーレベル）である。更にまた、励起光の波長に拘わ らず同じ蛍光発光スペクトルが一般的に観察されそして、従ワて、励起光の波長 及びエネルギーは限度内で変わることができるが、発蛍光団によって発せられる 光は、常に、出て来る光と同じ発光スペクトルを与えるであろう。最後に、蛍光 は、発せられる光の量子収率として測定することができる。蛍光量子収率は、発 蛍光団によって最初に吸収された光子の数と比較した発せられた光子の数の比で ある。これらの特徴の各々に関するもっと詳細な情報のためには、以下の引用文 献が推薦される＋Ｌａｋｏｗｉｃｚ、Ｊ、Ｒ，、蛍光分光法の原理、Ｐｌｅｎｕ ｍ出版社、ニューヨーク、１９８３；Ｆｒｅｉｆｅａｌｙｓｉｓ、７７巻、Ｗｉ 　Ｉｅｙ　＆　５ｏｎｓ、Ｉｎｃ、　、１９８５中の分子ルミネセンス分光方法 及び応用：第工部”　（Ｓ、　Ｇ、Ｓｃｈｕｌｍａｎ、編集者）；ルミネセンス の理論、５ｔｅｐａｎｏｖ及びＧｒｉｂｋｏｖｓｋｉｉ、ｌ１ｉｆｆｅ　Ｂｏｏ ｋｓ、Ｌｔｄ、、ａンドン、１９６８゜ 比較すると、光エネルギーを吸収しそして蛍光を発しない物質は、通常は光エネ ルギーを熱または運動エネルギーに転換する。吸収された光エネルギーを内部的 に転換する能力は、染料を“発色団”として同定する。発色団として光エネルギ ーを吸収する染料は、エネルギーの個々の波長でそれを行いそしてその波長での 光エネルギーに関する独特なモル吸収係数によって特徴付けられる。吸収係数と 組み合わせて可視及び紫外光波長を使用してファイバー光ストランド及び吸収分 光法を用いる化学分析は、スペクトルの測定によって興味ある特定の分析物に関 する濃度の測定を可能にする。光ファイバーによる吸光度測定の最も一般的な用 途は、ベールの法則に従って計算される濃度を測定することである。

この法則によれば、１つの吸光度波長においては、与えられた光波長で光エネル ギーを吸収する組成物の量が多ければ多いほど、サンプル１こ関する光学密度は それだけ大きい。この方法においては、吸収された先の総量は、サンプル中の組 成物の量と直接に関係する。

定性的及び定量的分析測定の両方における光フアイバーセンサーを用いる最近の 改善の多くは、与えられた技術または装置を使用して光ファイバーの遠位端で種 々の光を吸収する染料を堆積及び／または固定する望ましさに関する。この方法 においては、種々の異なる光フアイバー化学センサー及び方法が、特定の分析的 な測定及び応用例えばｐＨ測定、酸素検出及び二酸化炭素分析のために報告され た。これらの開発は、以下の刊行物によって代表されそして例示されている：Ｆ ｒｅｅｍａｎら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５３：９８　（１９８３）：Ｌｉｐｐｉ ｔｓｃｈら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、Ａｃｔａ、２０５：１、（１９８８）；Ｗｏ 　Ｉ　ｆｂｅｉｓら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、６０：２０２８　（１９８８）：Ｊ 。

ｒｄａｎら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５９：４３７　（１９８７）；Ｌｕｂｂｅｒ ｓら、５ｅｎｓ、Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、１９８３：Ｍｕｎｋｈ。

１ｍら、Ｔａ１ａｎｔａ　３５：１０９　（１９８８）；Ｍｕｎｋｈｏｌｍら、 Ａｎａ　１．Ｃｈｅｍ、５８　：１４２７　（１９８６）；　Ｓｅ　ｉ　ｔｚ。

Ｗ、Ｒ，、Ａｎａ　１．Ｃｈｅｍ、５６　：　１１６Ａ　〜３４Ａ（１９８４） ；Ｐｅｔｅｒｓｏｎら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５２：８６４（１９８０）：５ａ ａｒｉら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５４：８２１　（１９８２）；５ａａｒｉら、 Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５５：６６７　（１９８３）：Ｚｈｕｊｕｎら、Ａｎａｌ 、Ｃｈｅｍ、Ａｃｔａ、１６０：４７　（１９８４）；及びＳ　ｃ　ｈｗａ　ｂ ら、Ａｎａｌ、Ｃｈｅｍ、５６：２１９９（１９８４）。

ファイバー光技術における開発と同時に、我々の環境においても劇的でそして荒 廃させる変化があった。過去数十年にわたって、有害な廃物の場所及び地下貯蔵 タンクからの有機汚染に関する増加する意識及び心配があった。この汚染は帯水 層での地下水の品質を脅かし、それによって多くのコミュニイティーにおける唯 一の飲料水源を汚染する。これらの心配は、常に増加する数の監視する井戸での サンプリング及び分析の大きな努力を発生させた。現存の監視技術［Ｋｏｅｈｎ 、Ｊ、Ｗ、及び及び取り扱い手順に不確定さを導入する、高価で労働集約的で別 々のサンプル方法に依存する。しばしば、従来の方法がその場のリアルタイムの 監視を提供することができないことによって引き起こされる、サンプル収集と結 果の伝達との間の長い遅れが存在する。更にまた、保管の鎖（ｃｈａｉｎ−ｏｆ −ｃｕｓｔｏｄｙ）の心配による多大の文書調製が必要とされる。ファイバー光 センサー及びファイバー光検出装置を用いる低コストの信頼できる監視システム の応用及び形成は、頻繁なサンプルの必要性を減らしそして水品質のタイムリー で連続的な情報を与える本発明は、タイムリーて連続的なやり方で環境を監視す るための低コストで信頼できるシステムのための現場において用いることができ る光フアイバー物品、装置及び方法を提供する。かくして、本発明の１つの面は 、流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出するためのファイバー光センサー てあって、 所定の波長の光エネルギーを運ぶことができる光フアイバーストランド（ここで 該光フアイバーストランドは近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光フアイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに 該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれるように該光フアイ バーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種のポリマー状物質（ここで それによって、流体サンプルによって提供されるような有機分析物の少なくとも 一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されそして分配されるようにな りそして含まれた極性に感じる染料のスペクトル特性における測定できる変化が もたらされる）を含有して成るファイバー光センサーを提供する。

本発明の第二の面は、流体サンプル中の有機分析物を検出するためのファイバー 光センサー装置であって、 所定の波長の光エネルギーを運ぶことができる光フアイバーストランド（ここで 該光フアイバーストランドは近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光フアイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに 該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれるように該光フアイ バーストランドの遠位端で固定された少な（とも一種のポリマー状物質（ここで それによって、流体サンプルによって提供されるような有機分析物の少なくとも 一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されそして分配されるようにな りそして談合まれた極性に感じる染料のスペクトル特性における測定できる変化 がもたらされる）を含有して成る少なくとも一種のファイバー光センサ−、所定 の波長の光エネルギーを該ファイバー光センサーの近位端に導入するための手段 、並びに 談合まれた極性に感じる染料によって発光された光エネルギーを検出するための 手段 を含有して成る装置を提供する。

更にまた、本発明の第三の面は、流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出す るための方法であって、 興味ある有機分析物を含有して成る流体サンプルを、測定可能な波長の光エネル ギーを運ぶことができる光ファイノ＜−ストランド（ここで該光フアイバースト ランドは近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光フアイバーストランドの遠位端て固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれる ように該光フアイバーストランドの遠位端て固定された少なくとも一種のポリマ ー状物質（ここでそれによって、流体サンプルによって提供されるような有機分 析物の少なくとも一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されそして分 配されるようになりそして談合まれだ極性に感じる染料のスペクトル特性におけ る測定できる変化がもたらされる） を有して成るファイバー光センサーと混合するステップ、所定の波長の光エネル ギーを該ファイバー光センサーの近位端に導入し、それによって該光エネルギー が該ストランドの該遠位端に運ばれモして談合まれた極性に感じる染料が該光エ ネルギーの少なくとも一部を吸収するステップ、並びに 該ファイバー光センサーの該遠位端で談合まれた極性に感じる染料によって発光 された光エネルギーを検出する（ここで該検出された光エネルギーは流体サンプ ル中の有機分析物の尺度である）ステップを有して成る方法を提供する。

本発明のなお第四の面は、流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出すること ができるファイバー光センサーを作るための方法であって、所定の波長の光エネ ルギーを運ぶことができる光フアイバーストランド（ここで少なくとも一種の重 合可能な物質と反応混合物を形成する該光フアイバーストランドは、近位端、遠 位端及びストランド長さを有する）を得るステップ、 所定の波長の励起する光エネルギーを吸収することができる少なくとも一種の極 性に感じる染料を少なくとも一種の重合可能な物質と混合して反応混合物を生成 させるステップ、並びに該極性に感じる染料が固定されたポリマー状物質内に含 まれるように該光フアイバーストランドの遠位端で該反応混合物を重合させる（ ここで固定されたポリマー状物質によって、流体サンプルによって提供されるよ うな有機分析物の少なくとも一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収さ れそして分配されるようになりそして談合まれた極性に感じる染料のスペクトル 特性における測定できる変化がもたらされる）ステップ を有して成る方法を提供する。

図面の簡単な説明 本発明は、添付する図面と共に取られる時に一層容易にそして完全に理解するこ とができる。

図１は、単一の光フアイバーストランドの斜視図である。

図２Ａ及び２Ｂは、図１の単一の光フアイバーストランドの近位及び遠位端の頭 上図である。

図３Ａ及び３Ｂは、光フアイバーストランドの遠位端に関する代わりの実施態様 の斜視図である。

図４は、有機蒸気センサーのためのセンサー形態の断面図である。

図５は、現場に持ち運べる蛍光光度計のブロック図である。

図６は、ベンゼンに曝されたセンサーの励起及び発光スペクトルを図示するグラ フである。

図７は、ＢＴＥＸシリーズ及びガソリンに対するセンサーの応答を図示するグラ フである。

図８は、ある時間にわたるキシレンに対するセンサーの応答を図示するグラフで ある。

図９は、種々の濃度のキンレン及びガソリンのセンサーの検量線を示すグラフで ある。

図１０は、ベースライン信号のセンサーの温度依存性を図示するグラフである。

図１１は、２５℃、３０℃及び３５℃でのキンレン検量のセンサーの温度依存性 を図示するグラフである。

図１２は、ジェット燃料によって汚染された４本の異なる井戸での現場データ分 析を図示するグラフである。

図１３は、トルエン蒸気に曝されたアクリロダン／バラフィルムセンサーの発光 スペクトルを図示するグラフである。

図１４は、トルエンに曝されたトンシル／パラフィルムセンサーの発光スペクト ルを図示するグラフである。

図１５は、トルエンに対するアントラセン−９−カルボキシアルデヒドカルボヒ ドラゾン／ジメチル及びメチルビニルシロキサンセンサーの応答を図示するグラ フである。

図１６は、異なる時間間隔でのガソリンへの暴露に際するセンサーに関するジメ チル及びメチルビニルシロキサンコポリマー中のオクタデシルローダミンの励起 スペクトルを図示するグラフである。

図１７は、異なる時間間隔でのガソリンへの暴露に際するセンサーに関するジメ チル及びメチルビニルシロキサン（ＤＭＭＶ）コポリマー中のオクタデシルロー ダミン（ＯＤＲ）の発光スペクトルを図示するグラフである。

図１８は、トルエンに曝されたセンサーにおけるＯＤＲ／ＤＭＭＶシロキサンの 応答プロフィールを図示するグラフである。

図１９Ａ〜１９Ｃは、空気中の種々の容量のガソリンに曝されたセンサーにおけ るＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶシロキサンの応答値を示すグラフである。

図２０は、ＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶシロキサンセンサーの検量線を図示するグラフで ある。

図２１は、４つの異なるＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶンロキサンセンサーの９０分後に測 定された勾配検量を図示するグラフである。

図２２は、ＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶシロキサンセンサーにおける極大蛍光のための最 適染料濃度を図示するグラフである。

発明の詳細な説明 本発明は、有機分析物の定性的なそして定量的な光学計測及び測定を行うための ファイバー光センサ−、装置及び方法における顕著な改善である。この優れたか つ特異なファイバー光センサーの物理的構造及びその製造の方法は、全体として 本発明である主題の最も重要でかつ過重要求をする面である。引き続いて述べる 光学的測定をするための装置、方法、及び定性的なそして定量的な検出のシステ ムは、必須の物品としての適切に構成されたファイバー光センサーの存在、及び 使用を基にしそしてそれらに依存している。

本明細書中で後で述べるような特異なファイバー光センサー並びにこのセンサー を用いる代わりの構造及び方法は、分析的な測定をするための従来から知られて いる光フアイバーストランド、センサー、及び蛍光分析のまたは比色分析の光学 的システムとの表面的な類似性を有するかもしれないけれども、全体として本発 明である主題は、以前に知られていないまたはこれまで利用可能ではない多数の 便益及び大きな利点を提供することが認められそして認識されるであろう。これ らの便益及び利点の中には、以下のことがある： １　個別のクラット、遠位端に少なくとも一種の固定された極性に感じるソルハ クロミノク染料及び少なくとも一種の固定されたポリマー状物質を有する光フア イバーストランドを含有して成る十分に構成されたファイバー光センサ−。固定 された極性に感じる染料は、測定可能な波長で光エネルギーを吸収することがで き、そして固定されたポリマー状物質は、少なくとも一部の有機分析物が固定さ れたポリマー状物質によって吸収されそして分配されるようになり、付随して固 定された極性に感じる染料それ自体と反応性接触をするように、固定された極性 に感じる染料を取り囲みそして包囲する。構成及び組織のこの特異な方式は、種 々の異なる有機分析物を測定するのに多くの異なる染料の使用を可能にし、固定 された染料に関する限界的な要件は、それが極性に感じるべきであることだけで ある。同様に、その主要な機能が、存在する興味ある有機分析物の少なくとも一 部を吸収しそして分配することである固定されたポリマー状物質の使用は、本発 明のファイバー光センサーの決定的で必要な特徴である。このセンサーの構成は 、極めて簡単でかつ化学的検出器として再現性があり、そして以前は便宜的には 検出できなかった種々の有機分析物のは頼できる、正確なそして精確な測定を可 能にする。

２、本発明のファイバー光センサ−、装置及び検出のための方法は、相互作用の 数個の異なる機構を可能にし、これは、有機分析物の検出のために従来用いられ たシステムとは完全に異なりそして多様である状況である。重要で必須の相互作 用（機構に拘わらず）は、固定された極性に感じる染料、固定されたポリマー状 物質によって供給されるセンサー微小環境、及び興味ある有機分析物の存在また は非存在の開で起きる。

有機分析物が導入される前に、スペクトルの特性及び、固定された極性に感じる 染料が与えられた波長の光エネルギーを吸収しそして放出する程度は、その中に 染料が含まれそして分散されている回りの固定されたポリマー状物質によって直 接に影響される。しがしながら、興味ある有機分析物がセンサーに導入されそし てポリマー状物質が有機分析物を吸収しそして少なくとも部分的に分配してしま った後では、スペクトルの特性及び、固定された極性に感じる染料が与えられた 波長の光エネルギ−を吸収しそして放出する程度は、今度は、局部的なポリマー 状微小環境内にその時存在する吸収されそして分配された有機分析物によって変 えられそして改質された回りのポリマー状物質によって与えられる合わせられた 生じる効果によって影響される。かくして、局部的な微小環境内に含まれる極性 に感じる染料がその光エネルギーを吸収しそして放出する特性を測定可能な程度 に変えるようにせしめるのは、ポリマー状物質内のその場の吸収されそして分配 された有機分析物によって及ぼされる付加的な影響と組み合わせられたポリマー 状物質の個々の特性の合わせられた結果である。結果として、固定された染料の スペクトルの特性における意味のあるそして識別可能な差を引き起こすのは、ポ リマー状物質内の有機分析物の存在によって起こされる微小環境における変化で あり、そしてかくして興味ある有機分析物の存在または非存在を、固定された染 料に関する光エネルギーを吸収するそして放出する特性における変化によって、 感度あるそして再現性あるやり方で検出することができる。相互作用及びスペク トルの変化のこの形態は当該技術におＬＸて本当に特異的である。

３、検出のためのファイバー光センサ−、装置、及び方法は、揮発性または不揮 発性である有機分析物に関して用いることができる。本発明は、有機分析物例え ば炭化水素、例えば石油製品中に主に存在する炭化水素の正確な測定のために特 に価値がある。本発明のセンサーは、比較的低い分子量の炭化水素に最も感度が ある。何故ならば、これらは、ポリマー状物質内で高い拡散の速度を有し、そし てかくして吸収及び分配の急速な速度を可能にするからである。これは、結果と して、このような比較的低い分子量の炭化水素が異常に速い時間の期間で固定さ れた極性に感じる染料と接触するようになることを可能にし、そしてかくしてセ ンサーに急速な応答時間を与える。このような炭化水素はまた、ポリマー状物質 内で比較的高い溶解度を有し、これがまた、本発明のファイバー光センサーを使 用する時に高度に感度のある光学的測定値を与える。

４、本発明の検出のセンサー、装置、及び方法は、気体状または蒸発された状態 の並びに液体状態の有機分析物の測定及び計測を可能にする。

本発明のファイバー光センサーは、本発明のセンサーが現場または一般的に環境 において実際的に使用することができ、かくして現在必要とされているサンプリ ング及び輸送時間に今のところ伴う大きな遅れを回避しそしてサンプルの取り扱 いによる付加的な間違いのソースを排除するという点で、実験室ベースの分析的 方法例えばガスクロマトグラフィーを凌ぐ大きな改善である。

５、本発明は、分析の点に留まりその場で操作されることを意図している。これ は、分析のために場所を離れて代表的なサンプルを得ることにおける、長く認め られてきた問題を排除する。現在利用可能な方法の幾つかもまた現場において使 用することができるけれども、それらの各々は、実際にはソースからサンプルを 引き出しそして次に限られたサンプル量を分析することを要求する。対照的に、 本発明は、ファイバー光センサーそれ自体を、ソース例えば持ち運べる若しくは 汚染された水を含む井戸、市の貯水槽、汚染された土、または地下若しくは地上 の貯蔵タンクを取り巻く蒸気空間中に挿入することを可能にする。がくして、本 発明は、分析のためのサンプルの取り出しを要求しない。それどころか、結果は 、流体組成物が環境中でそして流体の天然に存在するソースで時間を経て存在す る時の流体組成物の直接の評価及び測定である。

６、本発明のファイバー光センサ−、装置、及び光学的測定の方法は、分または 秒の事聾で実用的な結果を与え、そしてかくして直ちのデータを与える。このリ アルタイムの分析及び測定能力は、従来から既知の装置によっては現在のところ 利用できず、そしてプロセスを監視するためのまたは環境上の害若しくは制御の 効果を追いかけるための実用的な事項における必要なものである。加えて、本発 明のファイバー光センサーは、所望の場合には連続的な監視を、または当面の時 間間隔での若しくはある時間にわたる測定のスケジュールに沿ったプログラム内 での監視及び直接の分析を可能にする。

７　本発明のファイバー光センサ−、装置、及び方法は、他の従来から知られて いるその場の装置例えば典型的には数百ｐｐｍの蒸気容積濃度しか検出しない金 属酸化物センサーによって現在可能であるよりももつと感度のある分析及び測定 を堤供する。本発明は、一般的に感度において少なくとももう一つの次元の大き さを達成し、そして炭化水素の検出のための既知の化学センサーと関連しては、 異常に感度がある。何故ならば、認め得る応答信号（バックグラウンドのノイズ と関連して）は、顕著により低い有機分析物濃度で発生されるからである。

８　本発明の検出のためのファイ）＜−光センサ−、装置、及び方法は、完全に 自動的であり、そしてセンサーを所望の場所に置く時間から生データそれ自体を 代表する信号の記録の時間まで人の介在を必要としない。

この能力及び利点は非常に重要なものである。何故ならば、分析的測定に対する 現在のそして未来のニーズの非常に多くが、貯蔵タンクの側面で、井戸中で、そ してパイプライン内部でそしてそれに沿ってのような離れた環境監視のためであ るからである。本発明はまた、主な汚染物である有機分析物の存在を検出するで あろう現場のスクリーニング装置及び技術としての繰り返しの使用を可能にし、 そして次に多数の場所での一層包容力の大きい分析のために自動的に追加のサン プリングを発射するであろう。この自動的な感知及び監視は、所望の場合には本 質的に連続的な操作で良い。何故ならば、連続的な操作のコストは、実際の分析 の数の大きな増加につれて顕著には増加しないからである。その代わりに、監視 を、１以上の場所で同時にまたはシリーズで、規則的なまたは不規則なタイムス ケジュールで実施しても良い。

本発明は、ファイバー光センサ−、装置、検出のための方法、及び製造の方法と して多様な形態で代わる代わる定義可能であり、そして広くかつ多様な範囲の興 味ある有機分析物を検出するために広範囲の多様な目的及び応用において用いる ことができるので、本発明である全体としての主題を、予期されるユーザーが今 日従来から知られているファイバー光センサ−、装置、及びシステムと比較して それらの大きな差及び特徴を一層速（認めそして認識することができるために、 多重の本文の節において個別にそして集合的に以下に述べる。

■　ファイバー光センサーの構造及び構成１つのファイバー光センサーは３つの 主要な構成要素を含有して成る・光フアイバーストランド；光フアイバーストラ ンドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じるまたはソルハクロミソ ク（ｓｏｌｖａｃｈｒｏｍｉｃ）染料；及び固定された極性に感じるツルバクロ ミック染料がポリマー状物質内に含まれる（即ち、ポリマー状物質中に分散され そしてそれらによって取り囲まれる）ように光フアイバーストランドの遠位端て 固定された少なくとも一種のポリマー状物質。各々の構成要素を以下に個々に詳 細に説明する。

Ａ、光フアイバーストランド 好ましい光フアイバーストランドを、図１及び２Ａ及び２Ｂによって図示する。

それらの中に見られるように、個々の光フアイバーストランド１０は、円柱状シ ャフト１４、及びそれらの各々が実質的に平らな端表面を与える２つのファイバ 一端１６．１８を有する単一の光ファイバー１２から成る。ファイバ一端１６に おける意図された遠位表面２０を図２八によって図示し、一方ファイバー端１８ における意図された近位表面２２を図２Ｂ内に図示する。“近位”及び“遠位” という術語は、相対的でそしてストランドが最終的に装置中に位置付けられるま では交換できることが認められそして理解されるであろう。光ファイバー１２は 、典型的にはガラスまたはプラスチックから成りそしてその端１６．１８のどち らかで導入される光エネルギーを運ぶことができる柔軟な実在物である。このよ うな光ファイバー１２は従来から知られていてそして商業的に入手できる。その 代わりに、ユーザーは、慣用的な実際及び科学的そして工業的文献によって報告 された技術に従って光ファイバーを自ら製造しても良い。これらの理由のために 、光ファイバー１２は従来から知られていてそしてそれ自体入手できるように思 われる。

図１〜２は、極端な詳細の明瞭さと視覚化の両方を与えるために、特徴をそれら の通常のスケールを越えて故意に拡大しそして誇張した略図であることが理解さ れるであろう。典型的には、慣用の光フアイバーストランドは、１０〜１，００ ０マイクロメートルの断面径を有しそして常習的にはセンナメートル（実験室に おいて）とキロメートル（現場の遠距離通信において）の間の範囲の長さで用い られる。更にまた、光ファイバーは実質的に円形の近位及び遠位端表面を有する 延びた円柱として図１〜２によって図示されているけれども、この特定の構造を 維持すべき要件または要求は存在しない。それどころか、光ファイバーは多角形 またはその長さ方向に沿って非対称的な形で良く、近位及び／または遠位面で特 別なパターン及び形を与えて良く、そして実質的に平らである端表面を提供する 必要はない。それにもかかわらず、最善の結果のためには、平らな端表面を有す る実質的に円柱状の棒状の光フアイバーストランドが最も望ましいと現在は信じ られている。

各々の光フアイバーストランド１２は、必ずしもではないが望ましくは、個々に その長さ方向に沿って軸のまわりをクラッド２６によって被覆されている。この クラッド２６は、比較的低い屈折率を有しそして光ファイバー１２から外部環境 への光エネルギー光子の伝導を防止する任意の材料から成る。クラッド材料２６ は、かくして、種々の激しく異なる化学的配合物例えば種々のガラス、シリコー ン、プラスチック、布、めっき、並びに種々の化学的組成及び配合の遮蔽物から 成って良い。光ファイバー１２を被覆するやり方は二次的でありそして本発明に とっては重要ではない。付着、押出、塗装及び被覆のような方法が科学的にそし て工業的に利用可能であり、そしてユーザーの要求及び便宜に合わせるために、 任意のこれらの既知の方法を選んで良い。更にまた、用いられるクラッドの量は 、光ファイバー１２によって運ばれる光エネルギーが一般の周囲中に逃げること を効果的に防止する最小量だけ必要である。

それ故、それぞれ図１及び２内に見られるようなりラッド２６の深さは、一般的 関係を示すために大幅に誇張されそして故意に厚（されていて、そしてクラッド ２６と光ファイバー１２との間のスケールまたは正確な比なしのものであること が認められそして理解されるであろう。

図１及び２内に見られるようなりラッド２６の構造は、好ましい実施態様として だけ丸いコーティングとして形作られたこともまた認められるであろう。その代 わりに、クラッドが特定の多面のそして規則的な幾何学的な形例えば丸い、卵形 の、円形の、または更に不規則な形の形を取ることがしばしば望ましい。しかし ながら、図示された構造は、それが光フアイバーストランド１０の長さ方向に沿 って共軸的に延びるようなりラッド２６の単に一つの実施態様である。また付加 的な明瞭さの目的のために、図１は、光ファイバー１２と、その長さ方向に沿っ て同じ空間に広がるクラッド２６との間の関係を示すために部分断面図中に個々 に被覆された光フアイバーストランド１２を示す。

ユーザーはまた、図３Ａ及び３Ｂによって示されるように光ファイノく−ストラ ンド１２の遠位端１６の構造に関してユーザーの載量での種々の選択を有する。

図３Ａによって見られるように、遠位端１６は形が実質的に円柱状でありそして 望ましくは実質的に平らでそして滑らかである表面２０を提供する。図３Ｂ中の 代わりの物として、遠位端３０は、その実質的に円柱状の形を維持しながら、そ れにもかかわらず、光ファイバー１２のための非常に異なる端表面を与える。表 面３２は、典型的には数マイクロメートルの深さで光ファイバー１２の中身中に 延びるくぼみまたは井戸３４を含む。井戸３４は図３Ｂ内では実質的に円形に見 えるけれども、ユーザーのニーズまたは便宜に合うように卵形または不規則な形 のくぼみもまた用いて良い。同様に、その最大の深さから表面３２までの井戸３ ４の空隙容積もまたかなり変わって良い。

ストランド端に関する寸法のそして形の多様性の範囲及び多様さは、光ファイバ ー１２の意図された遠位表面の上に極性に感じる染料組成物／配合物を引き続い て配置しそして固定するユーザーの能力によってだけ限定されることも同様に認 められそして理解されるであろう。図３Ｂによって図示された代わりの物は、付 着される染料物質の量を増し、そしてまた特定の用途及び分析の応用のための表 面での反応性接触のための染料のより大きな表面積を可能にするであろう。ある 種の実施態様においては、遠位端表面の最大の可能な表面積形状が高度に望まし い可能性がある。それにもかかわらず、定量的及び定性的の両方の最も一般的な 分析の目的のためには、図３Ａ内に実質的に平らでそして滑らかな表面として図 示された、意図された遠位表面が適切でそして望ましく思われる。光フアイバー センサーの一般的構造のためにはそして本明細書中で後で述べる改善された光検 出システム及び手順の大抵の目的及び応用のためには、図１．２Ａ及び２Ｂによ って図示された個々に被覆されたファイバー光ストランドを用いることが望まし い。

Ｂ　極性に感じるまたはツルバクロミック染料本発明のファイバー光センサーの 第二の重要な要件及び特徴は、光フアイバーストランドの意図された遠位端で固 定された少なくとも一種の極性に感じるまたはツルバクロミック染料の存在であ る。ツルバクロミック染料は、特定の組成物及び配合物にもかかわらず、その吸 収及び／または発光スペクトルがそれらを取り巻く環境、例えばすぐ隣の空間容 積中に一時的にまたは永久的に存在する気体、液体及び／または固体分子及びイ オンの極性に感じるそして極性によって変わる光エネルギーを吸収する物質とし て操作上の術語において同定されそして定義される。゛ツルバクロミック”とい う術語は、それらの蛍光発光スペクトルが、それらがそれらの中で用いられるま たは見い出される溶媒の極性に感じる多（の発蛍光団の認められそして長く確立 された特徴から誘導される。

例えば、発蛍光団例えばＡＮＳ　（１−アニリノ−８−ナフタレンスルホニル酸 ）の発光スペクトルを変わる極性の異なる溶媒中で調べる場合には、溶媒極性が 減らされるにつれて発光スペクトルがより短い波長にシフト（青シフト）するこ とが見い出される。逆に、溶媒極性を増すことは、一般的に発蛍光団の発光スペ クトルのより長い波長へのシフト（赤ノフト）を結果としてもたらす。赤シフト は、常にではないがしばしば、評価されている発蛍光団のために発せられる光子 の量子効率または合計の減少を伴う。この現象、即ち変わる極性の異なる溶媒に 関する多くの発蛍光団の発光スペクトルにおける変化は、以下の刊行物によって 十分ツルバクロミック染料の最も良く知られた例は発蛍光団であるけれども、こ の種類のメンバーであることは、全体として、吸収団（ａｂｓ。

ｒｂｅｒｓ）または発色団並びに蛍光性分子の両方を含む。この種類の染料の各 々のそしてそれぞれメンバーに共通の重要な特性は、選ばれた染料物質が、変わ る極性の異なる溶媒にさらされる時に、そのスペクトルの特性を変えることであ る。発蛍光団に関しては、このスペクトルの変化は、発せられる蛍光の発光強度 変化または波長の変化のどちらがを含む可能性がある。吸収団または発色団染料 に関しては、色の強度が変わるか、または染料の吸収スペクトルがスペクトルの 赤若しくは青の端のどちらかに向かってシフトする可能性がある。選ばれた染料 組成物がツルバクロミック染料として規定された種類のメンバーであるかどうか を決定するためには、テストはもっばら経験的テストである。染料を変わる極性 の異なる有機溶媒にさらす時に、染料はその色を変え、そしてこれはスペクトル 変化として経験的に観察される。かくして、吸収口染料は、色の強度を変えるこ とによってかまたは実際の色の変化の観察によってかのどちらかによって、その 色によるスペクトルの変化を示す。

その代わりに、蛍光性染料は、その吸収励起光のどちらかの変化によって、また は発せられる光の波長の変化によって、または発せられる光の強度の変化によっ て、変わる極性の異なる溶媒に対するその感度を示す。

それらによって当業者ならだれでも選ばれた染料物質をツルバクロミック染料で あるとして同定することができるこの操作上の規定及び経験的テスト方法によっ て、”ツルバクロミック”及び”極性に感じる”という術語は直接に関連しそし てしばしば交換可能であることが認められそして理解されるであろう。しかしな がら、これらの術語の各々の意味は正確には同様ではない。それどころが、″′ 極性に感じる染料”という術語は、変わる極性の異なる溶媒にばかりでなく、ま た認められる、即ち、論証できるまたは測定できる極性を有する任意のその他の 有機体、分子または物質にも感じる染料配合物を規定しそして同定する。がくし で、そのままでは溶媒ではない変わる極性の有機組成物、化合物及び配合物は、 ”有機溶媒”として古典的に規定されている組成物に加えて、この術語に明確に 包含されそして含まれる。か（して、有機溶媒は、認められる極性を有する種類 の有機分析物（ａｎａｌｙｔｅｓ）に関する全体としてのメンバーシップ内の一 つのグループまたは族を構成するに過ぎない。このやり方で、選ばれた染料が取 り巻（環境の極性によってスペクトル的に影響されそして変わることを経験的に 示すために、変わる極性の複数の溶媒を使用して選ばれた染料をテストしそして 評価することが最も便利であるけれども、任意のその他の種類またはタイプの有 機分子もまた、より不便な及び／またはより厳しいテスト条件下ではあるけれど も、選ばれた染料のスペクトルの感度を示すために用いることができる。

極性に感じるまたはツルバクロミック染料を構成する全体としての種類から成る メンバーシップの範囲及び多様性を示すために、代表的な例のすべてではないリ ストを、本明細書中で以下にそれぞれ表１及び２によって与える。表１は極性に 感じる発蛍光団の代表的なリストを与える。

対応して、表２は、極性に感じる吸収団または発色団の染料である、ある範囲の 例示の例を与える。

Ｎ−（７−ニドロヘンズー２−オキサ−１，３−ジアゾル−４−イル）シパルミ トドノル−Ｌ−ａ−ホスファチジルエタノールアミン（ＮＢＤ−ＰＥ）、 Ｎ−（５−フルオレスセインチオヵルバモイル）ジパルミトイル−Ｌ−ａ−ホス ファチジルエタノールアミントリエチルアンモニウム塩（フルオレスセインーＰ Ｅ）、 Ｎ−（６−チトラメチルローダミンチオカルバモイル）ジパルミトイル−Ｌ−ａ −ホスファチジルエタノールアミントリエチルアンモニウム塩（ＴＲＩＴＣＤＰ ＰＥ）、 Ｎ−（リスサミンローダミンＢスルホニル）ジパルミトイル−Ｌ−ａ−ホスファ チジルエタノールアミントリエチルアンモニウム塩（ローダミン　ＤＰＰＥ）、 Ｎ−（テキサスレッドスルホニル）ジオルソイル−Ｌ−ａ−ホスファチジルエタ ノールアミントリエチルアンモニウム塩、Ｎ−（テキサスレッドスルホニル）ジ パルミトイル−Ｌ−ａ−ホスファチジルエタノールアミントリエチルアンモニウ ム塩（テキサスレッドＤＰＰＥ）、 ３−バルミトイル−８−（１−ピレンデカノイル）−Ｌ−ａ−ホスファチジルコ リン（１０−ｐｙ−ＰＣ）、 Ｎ−（５−ジメチルアミノナフタレン−１−スルホニル）ジパルミトイル−Ｌ− ａ−ホスファチジルエタノールアミントリエチルアンモニウム塩、 Ｎ−（１−ピレンスルホニル）ジパルミトイル−Ｌ−ａ−ホスファチジルエタノ ールアミントリエチルアンモニウム塩、Ｎ−（６−（５−ジメチルアミノナフタ レン−１−スルホニル）アミノ）ヘキサノイルジパルミトイル−Ｌ−ａ−ホスフ ァチジルエタノールアミントリエチルアンモニウム塩、 Ｎ−（ビオチノイル）ジパルミトイル−Ｌ−ａ−ホスファチジルエタノールアミ ントリエチルアンモニウム塩。

アニオン性発蛍光団 シスーバリナリン酸（ｐａｒｉｎａｒｉｃ　ａｃｉｄ）、トランスーバリナリン 酸、 ｐ−（（６−フェニル）−１，３，５−ヘキサトリエニル）安息香酸（ＤＰＨカ ルボン酸）、 ３−（ｐ−（６−フェニル）　−１，３，５−ヘキサトリエニル）フェニルプロ ビニオン酸（ＤＰＩ　プロピオン酸）、１−ピレンカルボン酸、 １−ピレンブタン酸（ピレン酪酸）、 １−ピレンデカン酸、 １−ピレンデカン酸、 １−ピレンドデカン酸、 １−ピレンヘキサデカン酸、 １ｌ−（１−ピレンスルホニル）アミノ）ウンデカン酸、２−（９−アンドロイ ロキシ）バルミチン酸（２−ＡＰ）、２−（９−アントロイロキシ）ステアリン 酸（２−ＡＳ）、３−（９−アンドロイロキシ）ステアリン酸（３−ＡＳ）、６ −（９−アントロイロキシ）ステアリン酸（６−ＡＳ）、７−（９−アントロイ ロキシ）ステアリン酸（７−ＡＳ）、９−（９−アントロイロキシ）ステアリン 酸（９−ＡＳ）、１Ｏ−（９−アントロイロキシ）ステアリン酸（１０−ＡＳ） 、１ｌ−（９−アンドロイロキシ）ウンデカン酸（１１−ＡＵ）、１２−（９− アントロイロキシ）ステアリン酸（１２−ＡＳ）、１２−（９−アントロイロキ シ）オレイン酸（１２−ＡＯ）、１６−（９−アンドロイロキシ）バルミチン酸 （１６−ＡＰ）、９−アントラセンプロピオン酸、 ９−アントラセンドデカン酸、 １−ペリレンドデカン酸、 ６−　（Ｎ−（７−ニドロベンズー２−オキサ−１，３−ジアゾル−４−イル） アミノ）ヘキサン酸（ＮＢＤ　ヘキサン酸）、１２−（Ｎ−メチル−Ｎ−（（７ −ニドロベンズー２−オキサ−１゜３−ジアゾル−４−イル）アミノ）ドデカン 酸、１２−（Ｎ−メチル−Ｎ−（（７−ニドロベンズー２−オキサ−１゜３−ジ アゾル−４−イル）アミノ）オクタデカン酸、１２−（Ｎ−（ｕ−ニトロベンズ −２−オキサ−１，３−ジアゾル−４−イル）アミノ）ドデカン酸、 １ｌ−（９−カルバゾール）ウンデカン酸（１１−ＣＵ）、１ｌ−（（５−ジメ チルアミノナフタレン−１−スルホニル）アミノ）ウンデカン酸、 ５−（Ｎ−ドデカノイル）アミノフルオレスセイン、５−（Ｎ−ヘキサデカノイ ル）アミノフルオレスセイン、５−（Ｎ−オクタデカノイル）アミノフルオレス セイン、５−（Ｎ−ヘキサデカノイル）アミノエオシン、１−アニリノナフタレ ン−８−スルホン酸（１，８−ＡＮＳ）、２−アニリノナフタレン−６−スルホ ン酸（２，６−ＡＮＳ）、２−（ｐ−トルイジニル）ナフタレン−６−スルホン 酸ナトリウム塩（２，６−ＴＮＳ）、 ２−（Ｎ−メチルアニリノ）ナフタレン−６−スルホン酸ナトリウム塩（２，６ −ＭＡＮＳ）、 ビス−アンス（１，１°−ビ（４−アニリノ）ナフタレン−５，５゜−ジスルホ ン酸、ニカリウム塩）、 １−ピレンスルホン酸、ナトリウム塩、２−（Ｎ−オクタデシル）アミノナフタ レン−６−スルホン酸、ナト１．１′　−ノへキサデシロキサ力ルポシアニン、 過塩素酸塩（ＤｉＯＣＩ６　（３）　）、 ３．３°　−ジオクタデソロキサカルボキシアニン過塩素酸塩（”ＤｉＯ”、Ｄ 　ｉ　０ＣＲｓ　（３）　）、１．１°　−ジドデシル−３，３，３’　、３° 　−テトラメチルインドカルボシアニン、過塩素酸塩（Ｄ　ｉ　Ｉ　Ｃ＋２　（ ３）　）、１．１°−ジヘキサデシル−３，３，３’　、３°−テトラメチオル インドカルボンアニン過塩素酸塩（Ｄ　ｉ　ｌ　Ｃ＋６　（３）　）、１．１゛ 　−ジオクタデシル−３，３，３°、３゛　−テトラメチルインドカルボッアニ ン過塩素酸塩（“Ｄｌｌ”、Ｄ　ｉ　Ｉ　Ｃｐｓ　（３）　）、１．１°　−ノ ドコサニル−３，３，３°、３°−テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸 塩（Ｄ　ｉ　ｌ　Ｃ２２（３）　）、１、Ｊ゛　−ジオクタデシル３．　３．　 ３’　、３°　−テトラメチルインドジカルボシアニン過塩素酸塩（Ｄ　ｉ　Ｉ 　Ｃｐｓ　（５）　）、３．３°−ノオクタデノルチアカルボシアニン過塩素酸 塩（Ｄｉｓｃ’５（３））、 オクタデシルローダミンＢ１塩化物塩（Ｒ１８）、ｏ−４ミン　６Ｇ、オクタデ シルエステル、塩化物、ローダミン　１０１、オクタデシルエステル、塩化物、 Ｎ−４−（４−ジデシルアミノスチリル）−Ｎ−メチルピリジニウムヨウ化物（ ４−ｄ　１−１Ｏ−ＡＳＰ）、１−（４−１−ジメチルアンモニウムフェニル） −６−フェニル−１゜３．５−ヘキサトリエン、ｐ−トルエンスルホン酸塩（Ｔ ＭＡ−ＤＰＨ）、６−バルミドイルー２−　（（（２−（１−ジメチル）アンモ ニウム）エチル）メチル）アミノ）ナフタレン、塩化物（ＰＡＴＭＡＮ）、１− ピレンメチルトリメチルアンモニウム　ヨウ化物、１−ピレンブチルトリメチル アンモニウム臭化物、３−（−アントラセン）プロピルトリメチルアンモニウム 臭化物、アクリジンオレンジ−１０−ドデシル臭化物（ドデシルアクリジンオレ ンジ）、 アクリジンオレンジ−１０ノニル臭化物（ノニルアクリジンオレンジ）。

中性発蛍光団 １．６−ジフェニル−１，３，５−ヘキサトリエン（ＤＰＩ）、１−フェニル− ６−（（４−）リフルオロメチル）フェニル）−１゜３．５−ヘキサトリエン（ ＣＦ３−ＤＰＨ）、アリザリンモノスルホン酸二ナトリウムパラジウム（Ｐｄ　 （ＱＳ）２）、ナイルレソド即ち９−ジエチルアミノ−３Ｈ−ベンゾ［］］フェ ノキサジンー５−オン ６−ブロピオニルー２−ジメチルアミノナフタレン（ｐｒｏｄａｎ）、６−ドデ カノイル−２−ジメチルアミノナフタレン（Ｉａｕｒｏｄａｎ）、 Ｎ−フェニル−１１−ナフチルアミン、１．１０−ビス−（１−ピレン）デカン 、１．３−ビス−（１−ピレン）プロパン、ｐ−ジメチルアミノベンジリデンマ ロノニトリル、Ｎ−（５−ツメチルアミノナフタレン−１−スルホニル）ヘキサ デシルアミン、 Ｎ−（５−ジメチルアミノナフタレン−１−スルホニル）ジヘキサデシルアミン 、 ４−（Ｎ、Ｎ−ジヘキサデシル）アミノ−７−ニドロベンズー２−オキサ−１， ３−ジアゾール（ＮＢＤジヘキサデシルアミン）、４−（Ｎ、Ｎ−ジオクチル） アミノ−７−ニドロベンズー２−オキサ−１，３−ジアゾール（ＮＢＤ−ジオク チルアミン）、４−（ヘキサデシルアミノ）−７−二トロベンズー２−オキサ− １゜３−ジアキソール（ＮＢＤ−ヘキサデシルアミン）、１−ピレンカルボキス アルデヒド、 １−ピレンノナノール、 ７−ジメチルアミノ−４−ペンタデシルクマリン、コレステリルアントラセン− ９−カルボキシレート、■−ピレンメチル　３６−ヒドロキシ−２２，２３−ビ スツルー５−コレネート（ＰＭＣ）、 １−ピレンメチル　３８−（シス−９−オクタデセノイロキシ）−２２，２３− ヒスツルー５−コレネート（ＰＭＣオレエート）、２５−（ＮＢＤ−メチルアミ ノ）−２７−ノルコレステロール（ＮＢＤ−ＭＡＮＣ）、 ２５−（ＮＢＤ−メチルアミノ）−２７−ノルコレステリルオレエート　（ＮＢ Ｄ−ＭＡＮＣオレエート）、２２−　（Ｎ−（７−ニドロベンズー２−オキサ− １，３−ジアゾル−４−イル）アミノ）−２３，２４−ビスツルー５−コレン− ３８−オール、 ２２−（Ｎ−（７−ニドロベンズー２−オキサ−１，３−ジアゾル−４−イル） アミノ）−２３−２４−ビスツルー５−コレン−３８−イルリルエート、 Ｎ−（３−スルホプロピル）−４−（ｐ−ジデシルアミノスチリル）ピリジニウ ム、内部塩（Ｄｉ　ｌ０ＡＳＰ−ＰＳ）、３−（Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ−（１− ピレンメチル）アンモニウム）プロパンスルホネート、内部塩、 ４−（Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ−（１−ピレンメチル）アンモニウム）ブタンスル ホネート、内部塩、 Ｎ−ｅ−（５−ジメチルアミノナフタレン−１−スルホニル）−Ｌ−リジン（ｄ ａｎｓｙｌリジン）。

２（３−ジフェニルヘキサトリエニル）ブ唱（ノイル−３−バルミトイル−Ｌ− ａ−ホスファチジルコリン（ＤＰＨ−ＰＣ）、Ｌ−ａ−ホスファチジルエタノ− ルアミント１ノエチＪレアンモニウム塩（ｂｉｏｔ　１ｎ−Ｘ−ＤＰＰＥ）、 Ｎ−（（４−マレイミジル）シクロヘキサン−１−カルボニルルミトイルー１， −ａ−ホスファチジル−エタノールアミントンモニウム塩（ＭＭＣＣ−ＤＰＰＥ ）、Ｎ−　（　（２−ピリジルジチオ）プロピオニル）ジノ々ルミトイルーａ− ホスファチジルエタンアミントリエチルアンモニウム塩。

アニオン性発色団 １５−フェニルペンタデカン酸、 ５−（Ｎ−ヘキサデカノイル）アミノフルオレスセインジアセテート。

Ｃ　ポリマー状物質 本発明のファイバー光センサ−を構成する第三のそして最ｉ＆の必要とされる構 成要素は、固定された極性に感じる染料力（ポリマー状物質内（こ含まれる、即 ち、ポリマー状物質によって分散され、取り囲まれ、及び／または包囲されるよ うに光ファイＩくーストランドの遠位端で固定された少な（とも一種のポリマー 状物質の存在である。ポ１ツマー状物質力犬センサー構造及び性能に関連する時 １こ、ポ１ツマー状物質に関して２つの特徴及び機能が存在する。第一の特徴及 び機６１Ｂ＋ｔ、検出さ］するべき興味ある有機分析物を捕獲するという、ポリ マー状物質の主要なｔＲＩＩである。

この捕獲機能及び能力は、ポリマー状物質力（光ファイノくーストランドの遠位 端て固定されているので、ポリマー状物質それ自（本の実体及び厚さ内に興味あ る有機分析物を吸収しそして分配すること（ｐａｒｔｉ’ｔｉｏｎｉｎｇ）によ って行われる。この吸収及び分配（ま、流体サンフルの蒸気または液相とセンサ ー構造の１つの構成要素を形成するポ１ツマー状物質との間で起きる。興味ある 有機分析物の分配は流体サンプル内とポリマー状物質中で類似である可能性があ る。即ち、これらの２つの相の各々中の蒸気の濃度は同じである可能性がある。

または、これらの２つの１つがもう一つに対して有機分析物の濃度に富んでいる であろうことが一層起こり得る。理想的な状況下では、ポリマー状物質層は、蒸 気または液相に対するその勝った溶解度特性によって興味ある有機分析物を濃縮 する役割を果たすであろう。本発明を構成するファイバー光センサ−の好ましい 実施態様においては、ポリマー状物質は有機分析物を濃縮し、そしてそれが今度 はユニットとしてのセンサーの感度及び検出限度を増すであろう。

本発明のファイバー光センサ−のすべての実施態様において同様な程度には存在 しないであろう、ポリマー状物質の第二の機能及び特徴は、ポリマー状物質によ って及ぼされるスペクトルの影響、並びに興味ある有機分析物によって引き起こ されるスペクトルの影響及び結果とは独立したそして別の、染料のスペクトルの 特徴を変えるまたは改質するその能力である。この第二の特性及び特徴は、特定 の実施態様を構成する際の使用のために個々に選ばれたポリマー状物質の極性ま たは無極性の程度に応じてしばしば変わるであろう。しかしながら、極性それ自 体は、それによって染料のスペクトルの特性が調停されるまたは影響される単一 の特性または機構ではない。かくして、光フアイバーストランドの遠位端で固定 された極性に感じる染料を含むポリマー状物質の特性は、それ自体単独で、流体 サンプル中の有機分析物の導入とは別にそしてそれに先立って固定されたツルバ クロミック染料のスペクトルの特徴に影響しそして変えるかもしれないしまたは そうでないかもしれない。

しかしながら、重要な価値及び事柄は、固定された極性に感じる染料と相互作用 し、そしてかくして染料相互作用の、そしてそれらに対してすべてのその他のま たは引き続く光学的決定及び測定が行われそして比較される染料スペクトルの特 性の背景またはベースラインを与えるポリマー状物質にあることが注目されるで あろう。光フアイバーストランドの一端で特別なポリマー状物質内に含まれ、分 散され、またはその他のやり方で固定されている極性に感じる染料の結果として 、ポリマー状物質と極性に感じる染料との間の相互作用だけの結果及び帰結であ る、固定されたそして含まれた染料のためのスペクトルの特性の背景またはベー スラインのセットがもたらされる。それは、それらに対してスペクトルの特性に おけるすべての光学的決定及び変化が興味ある有機分析物の検出のために引き続 いて行われそして測定されるスペクトルの特徴のこのベースラインまたは背景の セットである。

従って、十分に構成されたファイバー光センサーが、次に、誘導できるまたは固 定された極性を有する１以上の有機分析物を含むと信じられる流体サンプルと接 触して置かれる時に、有機分析物はポリマー状物質によって捕獲され、吸収され 、そして分配されるようになり、そしてセンサー中の固定された極性に感じる染 料のスペクトルの特性における顕著な変化を生成する。かくして、ポリマー状層 による有機分析物の吸収及び分配の結果として直接に、固定された染料のスペク トルの光を吸収するそして光を発する特徴は、ポリマー状物質単独の効果によっ て与えられるその背景またはヘースライン標準から変化する。

本発明のファイバー光センサーの実施態様を構成する時の使用のために適切な大 きなそして多様な範囲のポリマー状物質が存在する。これらのポリマー状物質の 多くは、以前に合成され、化学的に特徴付けられ、そしてしばしば商業的に製造 される。本発明のファイバー光センサーを構成する時の使用のために適切なポリ マー状物質の代表的な、しかしすべてではないリストを、以下の表３によって提 示する。

モノマー状及びオリゴマー状流体（シラ炭化水素を含む）、ポリジメチルシロキ サン−慣用の流体、ポリジメチルシロキサン、シラノール及び水分硬化プレポリ マー、ポリジメチルシロキサン、ビニル末端停止、ポリジメチルシロキサン、官 能的末端停止、ポリジメチルシロキサン、ビニル官能コポリマー、ポリジメチル シロキサン、官能基を有するコポリマー、官能性を有するＴ−構造ポリマー、 オルガノヒドロシロキサンポリマー及びコポリマー、ポリメチルアルキルシロキ サン、 フルオロアルキルソロキサン、 芳香族（フェニル含有）シロキサン、 官能基を有する芳香族ポリマー、 芳香族置換されたアルキルポリシロキサン、シリコーンゴム、 非シロキサン−シロキサンコポリマー、ポリンラン、 ポリシラザン、 ポリアルコキンシロキサン−ポリシリケート（ゾル−ゲル中間体を含む）、 Ｔ−樹脂及びはしご形ポリマー、 ノラン改質されたポリマー（ポリマー状カップリング剤を含む）。

ポリメチルメタクリレート、 ポリスチレン、 ポリヒドロキンエチルメタクリレート、ポリウレタン、 ポリ塩化ビニル、 ポリ塩化ビニリデン、 フッ化ポリオレフィン、 クロロフルオロポリオレフィン、 多置換されたシロキサン、 パラフィルム、 車　上でリストされた化合物のコポリマー。

Ｄ　ファイバー光センサーの操作及び機能の機構本明細書中で述べられるセンサ ーは、何ら特別な作用の機構による操作または機能で制御されるのではない。作 用するであろうセンサーによって示されるスペクトルの変化は、（１）これらの 染料は極性に感じるので、結果として染料のスペクトルの特性における変化を賦 与する可能性がある興味ある有機分析物によって発生されるポリマー状物質にお ける極性変化、（２）染料がお互いに会合しそしてこの会合によってそれらの光 強度を減らす可能性がある濃度抑制（ここで会合の程度は有機分析物の存在また は非存在によって影響される）、（３）有機分析物の存在下で、ポリマーがスペ クトル特性変化のための環境を創り出す特別なやり方で染料を配向する、性質が 配向的な変化、及び（４）染料分子の間の距離が、有機分析物の導入によって引 き起こされるポリマー状物質における容量変化の関数として変化する膨潤を含む であろう。

■、認められる極性を有する有機分析物本発明を使用して光学的に検出しそして 測定することができる分析物は、個別にそして集合的に数個の特徴及び特性を分 は合う。第一のそして一番先の特性は、有機分析物が認められる極性を有するこ とである。

この極性は、電子を不均等に分は合う共有結合によって結合された２つの原子に よって引き起こされる結合の極性、及び負の電荷の中心が分子の構造内で正の電 荷の中心と一致せずそしてかくして双極子を構成する場合に起きる分子の極性を 含む。

認められる極性を有する有機分析物の第二の共通に分は合われた特徴は、それら が、事実、任意の物理的状態で、即ち気体、液体で、またはさらに流体一固体状 態で良いことである。有機分析物が流体サンプル内で移動するまたは流体サンプ ルによって運ばれる、そしてセンサーの先端で固定されたポリマー状物質によっ て吸収されそして少なくとも部分的に分配されることができること、及びポリマ ー状物質層中に存在する吸収されそして分配された興味ある分析物が、興味ある 分析物の導入に先立って存在するポリマー状物質と固定されたツルバクロミック 染料との相互作用によって発生されるスペクトルの特性のベースラインセットを 有意に変えるまたは改質することが必要とされる。か（して、興味ある有機分析 物が認められる極性を有しそしてその状態でそれが運ばれ得る可動性でかつ輸送 できる状態にある限り、その有機分析物は本発明によって光学的に検出し、同定 しそして測定することができる。

本発明による検出のために適切な大多数の分析物は、主に蒸気または液体の物理 的状態にあると予期され、そして、更にまた、これらは研究及び産業において良 く知られていてかつ用いられる有機溶媒として慣用的には認識される。それにも かかわらず、現場でまたはその場で流動固体として現れるような有機物質もまた 、本発明を使用する検出及び測定のために適切である。

認められる極性の有機分析物のメンバーシップの間で分は合われる第三の共通な 特性は、それらが排他的にではないが主に炭化水素であることである。このよう な炭化水素は、主に炭素及び水素原子から成るが、また窒素、酸素、硫黄及びハ ロゲン原子から成る群から選ばれた１以上のへテロ原子を含んで良い。１以上の へテロ原子を含むまたは含まないこれらの炭化水素は、飽和または不飽和で良く 、直鎮の、分岐した、環または多環式構造としての形を取って良く、そして脂肪 族及びアリール炭化水素構造またはこれらの組み合わせを含む形を呈する。更に また、必要に応じて存在して良いペテロ原子を除外して、炭化水素分子は全体と して、全部で１〜約２５の炭素原子を含むであろうこと、並びにこの範囲の炭素 原子内で、１以上の飽和の程度、直鎖の、分岐した、そして環の実体（ｅｎｔｉ ｔｉｅｓ）及び多重構造の形が存在するてあろうことが意図されそして予期され る。

本発明の主な意図された応用及び有利な用途の１つが、持ち運びできる水ソース 並びに産業ソースからの土及び水汚染を特に強調した環境の領域内であろうから 、本発明のファイバー光センサー及び検出の方法は、主に石油製品中に存在する 炭化水素の検出のために特に価値がある。これらは、原油内に存在するまたは石 油製品として誘導される石油芳香族化合物、ナフタレン、パラフィン及びオレフ ィンを含む。

本発明のファイバー光センサーは、比較的低い分子量の液体炭化水素に特に感じ そしてそれらを検出することが異例に可能である。何故ならば、このような分子 は選ばれたポリマー状物質中の高い溶解度そしてそれら内の高い拡散性を有し、 かくしてポリマー状物質による急速な吸収及び分配並びに妥当に速い応答時間内 での固定された極性に感じる染料のスペクトルの特性における測定できる変化を 可能にするからである。

これと比較して、通常は気体状である有機分析物（例えばメタン、エタン及びエ チレン）に関しては、本発明のセンサーは、十分に構成されたセンサー内で用い られると一般的に予期されるポリマー状物質内のこれらの分析物のより低い溶解 度のために、応答においてより低い感度を有すると予期される。高分子量液体炭 化水素もまた、低分子量炭化水素と比較して、ポリマー状物質中のより低い拡散 性のために検出されるのに幾らかより長い時間を取ると予期されるであろう。

本発明を使用して検出されるべき実体の特別な分子量にかかわらず、センサーの ポリマー状物質に浸透しそしてそれによって捕獲され得る（そしてかくして吸収 されそしてその移動の間に分配され得る）任意の有機分析物は、本発明を使用す る検出のために適切である。種々の炭化水素の個々の影響の大きさ、及び流体サ ンプル内の有機分析物の存在に対してセンサーがスペクトル的に応答するために 必要とする時間においてだけであろう。

例示するために、本発明による検出のために適切な代表的なしかし好ましい範囲 の炭化水素は、以下に与える表４のリスト中にある。

表４ 検出のために適切な石油ソースからの炭化水素芳香族化合物例えばベンゼン、ト ルエン、キシレン、エチルベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレ ン、及びそれらの炭化水素誘導体、 ナフテン（飽和された環状化合物）例えばシクロヘキサン、テトラリン及びそれ らの炭化水素誘導体、 パラフィン（分岐されたそして直鎖の）例えばプロパン：ノルマル及びイソブタ ン：Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９及びＣＩＯのすべてのパラフィン系異性体、 オレフィン例えばプロピレン；ブチレン；Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９及びＣ ＩＯのすべてのオレフィン系異性体、塩素、臭素、フッ素またはヨウ素を含むハ ロゲン化炭化水素、並びにアルデヒド及びケトンを形成する１以上のカルボニル 基（−ＣＯ）を含む２５までの炭素原子の炭化水素。

■、極性に感じる染料及びポリマー状物質を固定するための手段本明細書中で述 べたようなファイバー光センサーの製造業者は、ｔｉ性に感じる染料及びポリマ ー状物質の各々を少なくとも１つの光フアイバーストランドの意図された遠位端 に付着しそして固定することを必要とする。これらの構成要素の各々が光フアイ バーストランドの先端で固定されなければならないばかりでなく、また意図され た構造組織を達成するためには固定されたポリマー状物質が極性に感じる染料の 全体を取り囲みそして包囲することが必要とされる。かくして、製造のために高 度に望ましい手法及び方法は、極性に感じる染料をモノマー、またはコポリマー 、またはポリマーを形成するプレポリマーと意図的に組み合わせ、そして次にこ の混合物を光フアイバーストランドの意図された遠位端でその場で直接に重合さ せまたは橋かけさせる。この方法によって、極性に感じる染料はポリマー状物質 の本体及び厚さ内に密に混合されそして分散され、そして何らそれだけの分かれ た形または層を与えない。

付着及び固定の好ましい方法は、コーティング重合によってであり、そしてモノ マー及び／またはプレポリマーと配合物としての１以上の予め選ばれた極性に感 じる染料との混合物を用いる。このような混合調合物は、典型的には、混合され た数種のモノマー及び／またはプレポリマー並びにある濃度の少なくとも一種の 極性に感じる染料の溶液から成る。

混合物を製造するために適切な異なるモノマー及びプレポリマー組成物の代表的 なリストは表５によって与えられる。このような混合物は、引き続いて重合させ てまたは溶媒蒸発によって固化させて、所望のポリマーマトリックスを形成させ ることができる。混合物及び重合のために用意の整った極性に感じる染料の例示 的なリストは上の表１及び２にょって前に与えられている。慣用的に知られてい る重合の技術例えば熱、フリーラジカル及び光重合は、ユーザーに知られていて そして利用可能であることが理解されるであろう。

Ｎ、Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）、ヒドロキシエチルメタクリレート、 スチレン、 酢酸ビニル、 Ｎ−（３−アミノプロピル）メタクリルアミドヒドロクロリド［コダッ（アクリ ロキシプロピル）メチル（１５〜２０％）、（アミノプロピル）メチル（３〜５ ％）、（メタクリロキシプロピル）メチル（２〜３％）。

Ｃ，Ｔ−構造ポリジメチルシロキサン メタクリロキノプロピル（２５〜５０％、ビニル（５０〜７５％）。

Ｄ　ワックス／予備形成されたポリマー表１．２及び５は、１以上のツルバクロ ミック染料と混合して有用に用いることができる多くの異なる組成物の単なる例 示であることが理解されるであろう。加えて、科学的及び工業的文献は、本発明 を構成する際の使用のためにまた適切である多くの代わりのモノマー調合物及び 混合物を与える。従って、これらの慣用的に知られているモノマー調合物のすべ てが本発明の範囲内にあると考えられる。

■、ファイバー光センサーの好ましい実施態様本発明の一部を構成する特異なフ ァイバー光センサーを作る最も望ましい方法を示すために、そしてファイバー光 センサーの十分に構成され製造された実施態様を使用しての光学的測定を行うた めの利用性及び有効性の例証として、地下水及び土のサンプル中の揮発性有機化 合物を測定することができるセンサーを作るための構成要素及び巧妙なステップ の詳細な説明を提示する。しかしながら、本明細書中で以下に続く詳細な説明は 、１つの光ストランド端表面の上に固定された１以上の極性に感じる染料及びポ リマー状物質を有して作ることができる多くの異なる種類のセンサーに関して単 に例示的でそして代表的であるにすぎないことが、明白に理解されるであろう。

ファイバー光物質：センサーを構成するために使用された光フアイバーストラン ドは、径が６００ｕｍ、長さが５ｍであり、０．３７の開口数を有し、そして保 護プラスチックジャケットによってコートされていた（Ｅｎｓｉｇｎ−Ｂｉｃｋ ｆｏｒｄ　０ｐｔｉｃｓ　Ｃｏ、、Ａｖ。

ｎ、ＣＴ）。近位端をＯｐ　ｔ　ｉｍａ　ｔ　ｅ：Ｉネクター（ＡＭＰ　Ｉｎｃ 、。

Ｈａｒｒｉｓｂｕｒｇ、ＰＡ）によって蛍光光度計に接続した。遠位端を剥ぎ、 裂き、磨き、そして次に濃硫酸で清掃した。

表面シラン化：前記ファイバーの遠位先端を乾いたアセトン中の１０％（Ｖ／Ｖ ）のオクタデシルトリエトキシシラン（ＰｅｔｒａｒｃｈＳｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎ ｃ、、Ｂｒ１ｓｔｏ１．ＰＡ）中に一晩浸してポリマー接着を改善した。このフ ァイバーをアセトンでリンスしそしてオーブン中で１００℃で１時間乾燥した。

センサー構造：センサー構造及び材料を図４中に示す。感知する層を溶媒蒸発に よって付与した。遠位先端を、トルエン中の０．３１４ｍＭのナイルレッド（Ｍ ｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｐｒｏｂｅｓ、Ｅｕｇｅｎｅ。

ＯＲ）及び１０％（ｖ／ｖ）のダウコーニング（Ｌａｎｓ　ｉｎｇ、ＭＩ）分散 コーティング化合物を含む溶液中に浸漬しそして乾燥せしめた。このダウ化合物 は橋かけされる時に無限の分子量を有するジメチルシリコーンポリマーである。

ファイバーの遠位面が顕微鏡で観察して約１０〜５０ｕｍの厚さの薄いピンクの 層によってコートされるまで、この手順を繰り返した。ファイバーのデリケート な遠位端を、光を通さない多孔性のステンレススチール外装にはめ込んで感知す る層を保護した。

現場でポータプルな機器ニポータブルな炭化水素蛍光光度計を構成する装置のブ ロック図を図５中に示す。石英ハロゲンランプからの照明光を、６００ｕｍ径の ファイバー中に焦点を合わせそして光カプラーに導き、そこで５４０ｎｍの帯域 フィルターによって適切な励起波長を選んだ。６００ｎｍのロングパス（Ｉｏｎ ｇｐａｓｓ）フィルターによって、返る蛍光を、それが光ダイオードに衝突する 前に、区別しそして向けるためにビームスプリッタ−を使用した。信号を電子的 に調整しそしてハードコピーポートに出力した。４６ｃｍの長さｘ３６ｃｍの幅 ｘ１８ｃｍの高さの寸法を有し、１３ｋｇの重量のアルミニウムケース中に機器 を包んだが、これは操作のために１００Ｖ、６０Ｈｚの電力を必要とする。

但夷：研究グレードのファイバー光蛍光光度計［Ｌ　ｕ　ｏ、Ｓ、及びり。

Ｒ，Ｗａ　ｌ　ｔ、Ａｎａ　］、Ｃｈｅｍ、６１　：１７４〜１７７（１９８９ ）］と現場でポータプルな蛍光光度計の両方によって実験室データを集めた。

現場でのサンプルを除いてすべてのサンプルを、静的ヘッドスペース技術［Ｒｏ ｅら、Ａｎａ　１．Ｃｈｅｍ、６１　：　２５８４〜２５８５　（１９８９）］ によって測定した。すべての測定は、水性相の上のヘッドスペースに関するもの である。単一成分の標準溶液を、ＩＬの蒸留水中に適切な量（マイ知グラム）の 芳香族炭化水素を溶解することによって製造した。２５０ｍＬ容量の標準溶液を 、４００ｍＬのガラスジャーに添加して、１５０ｍＬのヘッドスペースを残した 。ヘッドスペース容量対サンプル容量の比（０，６０）は、すべての測定におい て一定に保持した。ジャーを、機密なゴム隔壁を含むカバーにはめ込んだ。各々 のサンプルを測定するために、センサーを隔壁を通して押し込み、ヘッドスペー ス容量中に分配された有機蒸気にセンサーの先端をさらした。ベースライン蛍光 を、蒸留水だけを含むサンプリングバイアル中で記録した。

光ダイオードの電圧を、デジタルディスプレイから時間にわたって記録した。す べての実験室サンプルを、一定の蒸気圧を得るためにサーモスタットで調温され た浴を使用することによって一定の２５℃でテストした。現場のデータを、Ｐｅ ａｓｅ空軍基地、Ｄｏｖｅｒ、ＮＨでＭａｒｌｏｃｋ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｌ　（Ｌｅｂａｎｏｎ、ＮＨ）と協力して集めた。

発蛍光団−ポリマー組み合わせの選択；ナイルレッドの光学的特性は、それが有 機化合物の検出において容易に使用されることを可能にする。

それは、細胞及び膜を染色する際の親油性染料としてそして溶媒極性指示剤とし て一般的に使用されてきた。そのツルバクロミック挙動が述べられたけれども、 それは集中的には検討されなかった。その蛍光励起及び発光極大は、その微小環 境（ｍｉ　ｃｒｏｅｎｖｉ　ｒｏｎｍｅｎｔ）の疎水性によって変わる。例えば 、ヘプタと及びアセトン中のナイルレツドの発光極大は、それぞれ５２５及び６ ０５ｎｍである。これらの光学的特性は、疎水性の変化に感じそして敏感である 微小環境を作り出すことによって利用することができる。

シリコーンポリマーはガス及び有機溶媒に対して高度に透過性である［Ｋｅｓ　 ｔ　ｉｎｇ、　Ｒ，Ｅ、　、合成ポリマー膜：構造的展望、第４章、Ｗｉｌｅｙ 　＆　５ｏｎｓ、ニューヨーク、１９８５］、それ故、有機蒸気に感じる層は、 光ファイバーの遠位面の上の薄いシロキサンポリマー層中にナイルレッドを組み 入れることによって作ることができる。ポリマー層が有機蒸気に曝される時に、 吸収はナイルレツドの微小環境を一層無極性になるようにせしめ、発蛍光団の蛍 光増進を結果としてもたらす。

スペクトルの特徴−図６は、研究機器によって得られた３つの異なる濃度のベン ゼンの上のヘッドスペース中に置かれたセンサーの励起及び発光スペクトルの両 方の強度における増加を示し、そして０．１００及び２００ｐｐｍのベンゼンに 曝されたセンサーの励起及び発光スペクトルを示す。この励起スペクトルは、励 起モノクロメータ−を４００から５５０ｎｍに走査しそして５８０ｎｍで発光を 監視することによって集めた。発光スペクトルは、５００ｎｍの励起波長を使用 して、５３０から６５０ｎｍで発光を測定することによって集めた。これらのス ペクトナルはＯｐｐｍのベンゼン中の２３８，０００ｃｐｓから２００ｐｐｍの ベンゼン中の６２５，０００ｃｐｓへと増加する。強度におけるこの劇的な増加 は、ナイルレッドのポリマー微小環境中へのベンゼンの吸収によって引き起こさ れ、増進された蛍光を結果としてもたらす。

更にまた、蛍光発光極大は、ナイルレッドのツルバクロミック感度に対応して、 約５６０から５７０ｎｍにシフトする。このシフトは、発蛍光団の励起された状 態を安定化し、波長極大をより低いエネルギーそしてそれ故より長い波長へとシ フトするベンゼン吸収されたポリマー微小環境に起因するのであろう。この効果 は、ｎ−π本またはπ−π本電子遷移における励起された状態の安定化と一致す る。

一般的な応答の特徴：図７は、通常のＢＴＥＸシリーズ（ベンゼン、トルエン、 エチルベンゼン、キシレン）及び鉛を添加していないガソリンの個々の成分に対 する現場のポータプルな機器による１１００ｐｐでのセンサーの応答を示す。多 成分種であるガソリンの濃度は、１リツトルの水あたりのガソリンのマイクロリ ットルの数として規定される。蒸気相濃度を計算するための試みはしなかった。

センサーはＢＴＥＸシリーズ中のキシレンに最も感じるけれども、それはガソリ ンに対しても十分に等しく応答し、これはこのセンサーが広範囲の揮発性有機蒸 気に対して一般的に応答することを示す。ＢＴＥＸシリーズに対するこれらの不 均等な応答はＢＴＥＸシリーズ成分の蒸気圧における差異によっては説明するこ とができず、それらの透過係数及びポリマー中の溶解度における個々の化合物の 差異に起因することが最もありそうである。

時間の関数としてのｐ−キシレンの増加する濃度に対する典型的なセンサー応答 を図８中に見ることができる。ベースライン応答を、蒸留水だけを含むフラスコ のヘッドスペース中で測定した。センサーをｐ−キシレンを含むフラスコ中に入 れる時に、電圧の鋭い上昇が起き、引き続いてヘッドスペースと感じる層の蒸気 濃度との間に平衡が確立するにつれてより緩やかな水平化が起きる。図８は、セ ンサー応答時間は、その最終値の９０％に達する信号によって定義されるように ２．５分以内に確立されることを示す。出発のベースライン値の１０％以内に減 少する信号によって定義される回復時間はもっと長い。例えば、１０及び１６０ ｐｐｍに関しては、回復時間はそれぞれ２５及び１０分である。脱着プロセスは 、多分吸着された有機蒸気と疎水性ポリマー／染料層との間の非特異的疎水性相 互作用によって遅らされる。律速プロセスは、ポリマー層中へのそしてそこから の蒸気の拡散であり、センサーの応答を制限しそしてサンプリングの頻度を指令 する。

図９は、１０〜１６０ｐｐｍの範囲の濃度において非常に良好な直線性を示す、 キシレン及びガソリンに関する検量曲線を示す。勾配の変化は、キシレン及びガ ソリンに対するセンサーの感度差による。１０ｐｐｍ未満でも、蒸気検出は可能 であるが、非直線の挙動が観察される。このセンサーは１．ｐｐｍのガソリンを 検出することができるが、この領域における検量曲線の非直線性のために定量的 測定をするために使用することはできない。しかしながら、それは、汚染物の存 在または非存在に関する情報を要求する状況において、例えば地下貯蔵タンクか らの漏れ検出において、なお非常に有用である。

温度依存性　センサー応答は、有機成分の蒸気圧に直接に関連する。

上で検討されたサンプルに関するデータ収集の間は、測定プロセスを通じて一定 温度が維持された。

ベースライン信号に対する温度の効果を検討するために、センサーを蒸留水だけ を含むサンプリングバイアル中に入れ、そして温度制御された水浴中に沈めた。

予期したように、蛍光信号は、図１０中に示すように温度が４から３０℃に上げ られるにつれて、熱的緩和プロセスの加速のために減少した。対照的に、キシレ ン蒸気の存在下では、センサーは、温度が増加するにつれて応答の増加を示す。

これは図１１によって図示されている。この結果は、センサー応答に同時に影響 を与える４つの効果によって説明することができる。第一に、有機成分の蒸気圧 は、温度と共に増加し、それだけ大きなヘッドスペース濃度を与える。第二に、 ポリマー層構造は一層無定形になり、多孔性の減少及び水蒸気のより大きな排除 を引き起こす可能性がある。水蒸気は、膜の極性を増すことによって干渉として 作用する可能性がある。第三に、大抵の場合には、より高い操作温度は、透過係 数を増しそして拡散プロセスの活性化エネルギーを減らす。第四のものは、発蛍 光団の温度依存性である。

初期現場データ：初期現場作業の目的は、センサーがその場の現場の濃度に定性 的に応答すること及びシステムが現場で硬化されたことを示すことであった。セ ンサーの性能を確立された現場方法（即ち、ガスクロマトグラフィーまたは光イ オン化プローブ（ＰＩＤ））の性能によって厳格に評価する試みはしなかった。

現場での検討は、ＭｏｒｌｏｃｋＥｎｖ　ｉ　ｒｏｎｍｅｎ　ｔ　ａ　Ｉと協力 して実施し、モしてＰｅａｓｅ空軍基地、ＮＨで、ＪＰ−４ジエツト燃料によっ て汚染された場所で行われた。４本の個々の井戸をファイバー光センサー及びそ の支持機器によってその場で測定し、そしてこれらの測定値を、１０．２ｅＶの ランプを有するポータプルなＰｈｏｔｏｖａｃ　ＴＩＰ　ＰＩＤからの同時の読 みと比較した。ＰＩＤ測定値を場所の間の汚染の相対的指示物として使用したが 、これらは、異なる濃度のその場のサンプルに対するセンサーの応答をテストす ることを可能にした。センサーを測定の下で述べた方法によってベンゼンで検量 し、モしてＰＩＤを空気と１０１００ｐｐ水性溶液）ベンゼン標準との間で計っ た。かくして、ＰＩＤに関して図１２中で報告した値は、各々の井戸中の汚染の 程度に近似するはずである“ベンゼン相当量“である。図１２は、地表下３．５ ｍの深さでの各々の井戸におけるセンサーの応答を、ＰＩＤによって同時に測定 された濃度と比較して示す。ＰＩＤ測定値は、４つの穴あけ場所が異なる程度の 汚染を有することを示す。ファイバー光センサーは、各々の監視井戸中のＪＰ４ のその場の濃度に対応して応答した。更にまた、センサーは、ＰＩＤによって規 定された異なる程度の汚染に対して半定量的に応答した。

２つの機器の間の測定値を厳密に比較する試みの前に、検量及びサンプリングの 種々の問題を考慮に入れた完全な検討をしなければならない。

例えば、ＰＩＤは化合物依存性であり、脂肪族よりも芳香族に良く感じる。他方 、本発明のセンサーは、それが分析物極性を基にしているので化合物依存性がよ り少ない。それ故、すべての比較はこの検量の相違を考慮に入れなければならな い。検量の問題は、多成分汚染場所を監視する際に殊に重要である。ＪＰ４はア ルカン、アルケン及び芳香族から成るので、応答は、個々の成分と集合的な成分 との両方に対するセンサーの感度に依存するであろう。

感じる機構として小環境的に感じる発蛍光団及び有機蒸気透過性ポリマーを使用 する手法は、実験室においてそして初期現場研究から成功であることが証明され た。このセンサーは、実験室において軽い単核芳香族（ＢＴＥＸシリーズ）及び ガソリンの環境的に有意のレベルに応答し、モしてｖＯＣのその場のサンプルに 応答する。検討した広範囲の化合物から、センサーは一般的に実質的にすべての 有機揮発性化合物に応答するはずである。述べた手法は数個の利点を有する：セ ンサーは作るのが安価でありそして本当のリアルタイムのその場の測定値を与え る：センサーはｖＯＣの存在に殆ど瞬時に応答し、これは多数のサンプルを測定 することを可能にする：それらの小さなサイズは穴あけされるサンプリング井戸 のより小さな径を可能にする；そしてセンサーは電気的な装置がリスクを課す状 況において使用することができる。

■、ファイバー光センサーの代わりの実施態様使用された種々の極性に感じる染 料／ポリマー状物質の組み合わせを表６中にリストする。各々の次々の染料／ポ リマーペアは、基礎的な結果を反映しそして示す。

１　フルオレスセイン　溶解されたパラフィルム２　アクリロダン　溶解された パラフィルム３　ダンシルリジン　溶解されたパラフィルム４　アントラセン− ９−カルボキス　ジメチルメチルビニルアルデヒドカルボヒドラゾン　シロキサ ン５　オクタデシルローダミン　ジメチルメチルビニルシリコーン ６　ナイルレッド　ジメチルシリコーンＡ、アクリロダン−パラフィルムの組み 合わせポリマー及び染料の粘性溶液を使用して、裸の光ファイノく−を浸漬コー トしてアクリロダン／パラフィルムの薄い層を生成させた。アクリロダンは、そ れが環境的に感じそして配位子結合をテストするために使用されたので選ばれた 。パラフィルムは、それがワックス状物質でありそして炭化水素の吸収を可能に するので使用した。更にまた、それは容易に入手できた。図１３は、ガソリン暴 露に対する完全に構成されたアクリロダン／パラフィルムセンサーの応答を示す 。発光スペクトルはトルエンへの暴露に際して強度が減少する。このセンサーを 、キセノンアークランプ研究グレードファイバー光蛍光光度計でテストした。表 ７によって与えられた値は、空気の１．０リツトルのフラスコ中の２００μｍの トルエンに対する暴露に際して強度の約１６％の減少を示す。

轟ヱ トルエンに曝されたアクリロダン／バラフィルムセンサーの値！−厘　時開　バ Ｓμｓ　リ　時開　バ９巧Ｂ、ダンシルリシン−パラフィルムの組み合わせ図１ ４は、ツルバクロミック染料の蛍光は純粋なトルエンへの暴露で減少することを 経験的に示す。この組み合わせは、前のアクリロダン／パラフィルム信号センサ ーと同じトラブル、例えばポリマー中への乏しい溶解度、弱い蛍光及び有機蒸気 への暴露に際して減少する信号をこうむった。図１４のデータは、トルエンに曝 されたダンシルリシン／パラフィルムセンサーの発光スペクトルを示す。

Ｃ，アントラセン−９−カルボキシアルデヒドカルボヒドラゾン／ジメチル及び メチルビニルシリコーンの組み合わせ第三のツルバクロミック発蛍光団、アント ラセン−９−カルボキシアルデヒドカルボヒドラゾン即ち”ＡＣＣ”を、まずパ ラフィルムと共にそして次にガスクロマトグラフィーコポリマーであるジメチル シロキサン及びメチルビニルシロキサンと共に使用した。図１５によって示した 経験的結果は、１．０リツトルの空気中の３３３μｌのトルエンに曝された時に センサーの応答がコポリマーから作られたことを示す。平均で１４％の信号の大 きな増加は、ポリマーの変更に起因するであろう大きな改善であったことが明ら かであった。

Ｄ、オクタデシルローダミン／ジメチル及びメチルビニルシリコーンの組み合わ せ 親油性染料はそれらの改善された有機溶媒中への溶解度及び望ましいツルバクロ ミック挙動のためにツルバクロミック発蛍光団のより良い選択であろうと思われ た。評価した第一の親油性染料は、オクタデシルローダミンＢクロリド塩即ち“ ＯＤＲ”であった。この親油性染料は前にテストした染料を凌ぐ数個の利点を有 する：それは有機溶媒中へのより大きい溶解度を有する。それはその長いオクタ デシル尾のためにポリマーから外に分配しない：それはより長い波長で励起及び 発光ピーク（励起５４０、発光５８０）を有する；そしてそれは良好な光安定性 を有する。

スペクトルの特徴：ポリマー中のＯＤＲの励起及び発光スペクトルを図１６及び １７中に示す。図１６は、種々の時間間隔［（１）１分後：（２）２分後：及び （３）３分後］で取られた、ガソリン（１リツトルの空気中の１００μｌのガソ リン）への暴露に際するコポリマー、ジメチル及びメチルビニルシロキサン中の オクタデシルローダミンの励起スペクトルを示す。これと比較して、図１７は、 種々の時間間隔［（１）１分後；　（２）２分後、（３）５分後；及び（４）７ 分ｉ＆］で取られた、ガソリン（１リツトルの空気中の１００μｌのガソリン） への暴露に際するコポリマー、ジメチル及びメチルビニルシロキサン中のオクタ デシルローダミンの発光スペクトルを示す。

ガソリンへの暴露で、励起及び発光スペクトルの両方とも強度が増加する。７分 後には、光子強度は１秒あたり１５．０００から４５．０００カウントへと増加 した。この増加は、その微小環境における変化に対するＯＤＲの増加した感度に 起因すると信じられる。極大発光波長は６３０ｎｍから５９０ｎｍへとシフトし たが、これはＯＤＲのツルバクロミンク挙動がポリマー中で保存されることを示 す。

応答の特徴： ＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶシロキサンセンサーの３つの濃度のトルエンに対する応答の プロフィールを図１８中に示す。蒸気に曝すと強度の直ちの増加が起きた；そし て１分後にセンサーをサンプルから引き出すと、強度は初期のベースライン値に 戻った。これは、ポリマー吸着プロセスが本質的に可逆的であることを証明する 。

図１９Ａ〜１９Ｃは、このセンサーの３つの異なる濃度のガソリンに対する応答 を示す。図１９Ａは６リツトルの空気中の１μｌのガソリンに対する暴露を示す ；図１９Ｂは６リツトルの空気中の１０μｌのガソリンに対する暴露を示す；そ して図１９Ｃは６リツトルの空気中の２０μｍのガソリンに対する暴露を示す。

センサーが有機蒸気に曝される時に、強度は上昇し、４９分で０．１６ｐｐｍの 、１１０分で１．６ｐｐｍの、そして１８０分以上で３．２ｐｐｍの平坦域に達 するが、これは膜を横切って平衡条件が達成されたことを示す。平衡強度値は、 図２０によって示すように検量プロットを作るために使用することができる。

これらのデータは、３つの測定値の平均標準偏差である。この線は式二Ｙ＝３． ０６ｘｌＯ’＋Ｘ３．７５ｘｌＯ’に適合する。平衡に達する時間が比較的長い ので、動的な検量プロットが濃度を決めることができる。

これと比較して、図２１は、４つの異なるＯＤＲ／ＤＭ　ＭＶシロキサンセンサ ーの９０分後に測定された勾配検量線を示す。これらのデータは、３つの測定値 の平均標準偏差である。これらのデータは、式−１１Ａ：Ｙ＝−１，７８ｘｌＯ −’＋Ｘ５．７７ｘｉＯ−’；線Ｂ：Ｙ＝−１゜７８ｘｌＯ−Ｉ＋Ｘ５．８０ｘ ｌＯ−’；線Ｃ：Ｙ＝−５．８３ｘｌＯ−”＋Ｘ５．８５ｘｌＯ”；線Ｄ：Ｙ＝ −２，９８ｘｌＯ−’＋Ｘ３．７８ｘｌＱ−１に適合した。図２１は最初の６０ 分の暴露にわたって起きる勾配の変化は使用されたガソリンの異なる濃度に起因 することを示すことに着目せよ。

強い蛍光信号を生成した染料濃度に関して検討しそして吸収された蒸気の濃度の 小さな変化に最も感じたものを同定することが重要と思われた。最大の応答に関 してテストするために、ツルバクロミック染料の高度に濃縮された溶液を、ガソ リンのアリコートを添加することによって逐次希釈した。図２２は、蛍光信号の 関数としての染料濃度を示し、そして１．　１５　ｘ　１０”Ｍ／Ｌに対応する 希釈での最大強度を示す。暴露の最小の変化によって最大の信号変化をもたらす 染料濃度は、図２２中のピークの左端での濃度：　１．　７　ｘ　１０−３Ｍ／ Ｌに対応する。表８は、増加する濃度の染料によって作られた５つの異なるグル ープのセンサーのアセトンに対する暴露に際しての平均比変化を示す。比の増加 は、ポリマー中の染料濃度が重要でありそして最適化されねばならないことを示 す。ＯＤＲ−ＤＭ　ＭＶシロキサンの組み合わせに関して得られたデータは、こ のセンサーが作動可能でかつ連続的な監視もできることを決定的に示した。

染料濃度　平均比 グループ　モル濃度（１０−３）　Ｉ　、／　［。

Ａ　Ｏ，５１，２６ センサーを純粋なアセトンに曝した。比は１．／１．（１，はアセトンへの暴露 に際しての強度であり、モしてｌ。は暴露前の強度である）である。

本発明は、本明細書に添付した請求の範囲による以外は形態においても制限され ずまた範囲においても限定されないものとする。

励起　蛍光 ＦＩＧ、５ 波長　ｃＮ帽 ＦＩＧ、６ 濃度ＩＰＰＭ） 温度＋Ｃ１ 穴あけ場所 Ｅ５ 時間（分） ＦＩＧ、Ｉ６ 波長　（ＮＭＩ　ＸＥＯ 分　ＸＥＱ ＸＥ　５ 分 濃度（ＰＰＭ） ０．８　３．３　５．８ 濃度　（ＰＰＭ） 添加されたＵＬ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出するためのファイバー光センサ ーであって、 所定の波長の光エネルギーを運ぶことができる光ファイバーストランド（ここで 該光ファイバーストランドは近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光ファイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに 該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれるように該光ファイ バーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種のポリマー状物質（ここで それによって、流体サンプルによって提供されるような有機分析物の少なくとも 一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されるようになりそして該含ま れた極性に感じる染料のスペクトル特性における測定できる変化がもたらされる ）、所定の波長の光エネルギーを該ファイバー光センサーの近位端に導入するた めの手段、並びに 該含まれた極性に感じる染料によって放出された光エネルギーを検出するための 手段 を含有して成るファイバー光センサー。
2. ２．流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出するためのファイバー光センサ ーであって、 所定の波長の光エネルギーを運ぶことができる光ファイバーストランド（ここで 該光ファイバーストランドは近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光ファイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに 該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれるように該光ファイ バーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種のポリマー状物質（ここで それによって、流体サンプルによって提供されるような固定された極性の有機分 析物の少なくとも一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されるように なりそして該含まれた極性に感じる染料のスペクトル特性における測定できる変 化がもたらされる）、所定の波長の光エネルギーを該ファイバー光センサーの近 位端に導入するための手段、並びに 該含まれた極性に感じる染料によって放出された光エネルギーを検出するための 手段 を含有して成るファイバー光センサー。
3. ３．該光ファイバーストランドが第一波長の励起する光エネルギー及び第二波長 の発光された光エネルギーを運ぶ、請求の範囲１または２記載のファイバー光セ ンサー。
4. ４．該極性に感じる染料が発色団である、請求の範囲１または２記載のファイバ ー光センサー。
5. ５．該極性に感じる染料が発蛍光団である、請求の範囲１または２記載のファイ バー光センサー。
6. ６．該ポリマー状物質がシリコーンベースのポリマーである、請求の範囲１また は２記載のファイバー光センサー。
7. ７．該含まれた極性に感じる染料がナイルレッドである、請求の範囲６記載のフ ァイバー光センサー。
8. ８．該ポリマー状物質が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリ レート、ポリスチレン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリウレタン、 ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ化ポリオレフィン、バラフィルム及 びクロロフルオロポリオレフィンから成る群から選ばれる、請求の範囲１または ２記載のファイバー光センサー。
9. ９．光エネルギーを検出するための該手段がもう一つの波長の発光された光エネ ルギーの検出による、請求の範囲２記載のファイバー光センサー。
10. １０．流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出するための方法であって、 興味ある有機分析物を含有して成る流体サンプルを、所定の波長の光エネルギー を運ぶことができる光ファイバーストランド（ここで該光ファイバーストランド は近位端、遠位端及びストランド長さを有する）、 該光ファイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種の極性に感じる 染料（ここで該極性に感じる染料は所定の波長の光エネルギーを吸収することが できる）、並びに該固定された極性に感じる染料がポリマー状物質内に含まれる ように該光ファイバーストランドの遠位端で固定された少なくとも一種のポリマ ー状物質（ここでそれによって、流体サンプルによって提供されるような有機分 析物の少なくとも一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収されるように なりそして該含まれた極性に感じる染料のスペクトル特性における測定できる変 化がもたらされる） を有して成るファイバー光センサーと混合するステップ、所定の波長の光エネル ギーを該ファイバー光センサーの近位端に導入し、それによって該光エネルギー が該ストランドの該遠位端に運ばれそして該含まれた極性に感じる染料が該光エ ネルギーの少なくとも一部を吸収するステップ、並びに 該ファイバー光センサーの該遠位端で該含まれた極性に感じる染料によって発光 された光エネルギーを検出する（ここで該検出された光エネルギーは流体サンプ ル中の興味ある有機分析物の尺度である）ステップを有して成る方法。
11. １１．流体サンプル中の興味ある有機分析物を検出することができるファイバー 光センサーを作るための方法であって、所定の波長の光エネルギーを運ぶことが できる光ファイバーストランド（ここで該光ファイバーストランドは近位端、遠 位端及びストランド長さを有する）を得るステップ、 所定の波長の励起する光エネルギーを吸収することができる少なくとも一種の極 性に感じる染料を少なくとも一種の重合可能な物質と混合して反応混合物を生成 させるステップ、並びに該極性に感じる染料が固定されたポリマー状物質内に含 まれるように該光ファイバーストランドの遠位端で該反応混合物を重合させる（ ここで固定されたポリマー状物質によって、流体サンプルによって提供されるよ うな有機分析物の少なくとも一部が該固定されたポリマー状物質によって吸収さ れるようになりそして該含まれた極性に感じる染料のスペクトル特性における測 定できる変化がもたらされる）ステップを有して成る方法。