JPH0658883A - ルミネッセンス寿命とエネルギー移転によるｐＨおよびｐＣＯ２の測定方法 - Google Patents
ルミネッセンス寿命とエネルギー移転によるｐＨおよびｐＣＯ２の測定方法Info
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- JPH0658883A JPH0658883A JP604793A JP604793A JPH0658883A JP H0658883 A JPH0658883 A JP H0658883A JP 604793 A JP604793 A JP 604793A JP 604793 A JP604793 A JP 604793A JP H0658883 A JPH0658883 A JP H0658883A
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- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ルミネッセンス寿命およエネルギー移転を利
用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する方法を提供するこ
と。 【構成】 エネルギー移転ドナー−アクセプター対をサ
ンプルにさらし分析するもので、そのドナー−アクセプ
ター対のドナーは光ルミネッセンスを発しそしてドナー
−アクセプター対のアクセプターはｐＨまたはｐＣＯ2
に感度があることを特徴とするルミネッセンスの寿命と
エネルギー移転を用いるてｐＨまたはｐＣＯ2を決定す
る方法。ドナー−アクセプターの一方または両者はキャ
リアに結合していてもよい。サンプルは照射され、その
結果生じる放射を探知する。明白なルミネッセンスの寿
命を測定することにより、サンプルのｐＨおよびｐＣＯ
2を決定することができる。
用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する方法を提供するこ
と。 【構成】 エネルギー移転ドナー−アクセプター対をサ
ンプルにさらし分析するもので、そのドナー−アクセプ
ター対のドナーは光ルミネッセンスを発しそしてドナー
−アクセプター対のアクセプターはｐＨまたはｐＣＯ2
に感度があることを特徴とするルミネッセンスの寿命と
エネルギー移転を用いるてｐＨまたはｐＣＯ2を決定す
る方法。ドナー−アクセプターの一方または両者はキャ
リアに結合していてもよい。サンプルは照射され、その
結果生じる放射を探知する。明白なルミネッセンスの寿
命を測定することにより、サンプルのｐＨおよびｐＣＯ
2を決定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｐＨおよびｐＣＯ2決
定方法、さらに詳しくはルミネッセンス、例えば蛍光ま
たはリン光およびエネルギー移転を用いてｐＨおよびｐ
ＣＯ2を決定する方法に関する。
定方法、さらに詳しくはルミネッセンス、例えば蛍光ま
たはリン光およびエネルギー移転を用いてｐＨおよびｐ
ＣＯ2を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｐＨおよびｐＣＯ2の決定は、臨床的お
よび分析的に広く応用されている。最近、蛍光強度測定
を用いてサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2を決定すること
が可能であるといういことが発見された。例えば、ユア
ン(Yuan)およびバルト(Walt)、「メロシアニン−エオシ
ン−ラベル化水溶性ポリマーのｐＨ依存蛍光」、Macrom
olecules 23、 4611-15 (1990)を見よ。しかしながら、
蛍光強度測定は光漂白(bleaching)、生体内(in vivo)臨
床の場合における組織光散乱およびサンプルによる高い
吸光の点で不正確および／または不明確となりうるとい
う点で不利である。
よび分析的に広く応用されている。最近、蛍光強度測定
を用いてサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2を決定すること
が可能であるといういことが発見された。例えば、ユア
ン(Yuan)およびバルト(Walt)、「メロシアニン−エオシ
ン−ラベル化水溶性ポリマーのｐＨ依存蛍光」、Macrom
olecules 23、 4611-15 (1990)を見よ。しかしながら、
蛍光強度測定は光漂白(bleaching)、生体内(in vivo)臨
床の場合における組織光散乱およびサンプルによる高い
吸光の点で不正確および／または不明確となりうるとい
う点で不利である。
【０００３】また蛍光寿命変化は、蛍光放射の強度と全
く違ったものとして、測定可能であるということも一般
的に知られているが、先行技術には適当な寿命変化を示
し蛍光寿命測定を行いｐＨおよびｐＣＯ2を測定可能と
するような蛍光指示薬分子について何ら示唆がない。さ
らに、単一の発色団内で、所望のスペクトル特性、ｐＨ
またはｐＣＯ2に対する感度および所望のｐＫ（解離定
数）すべてを得るということは困難である。
く違ったものとして、測定可能であるということも一般
的に知られているが、先行技術には適当な寿命変化を示
し蛍光寿命測定を行いｐＨおよびｐＣＯ2を測定可能と
するような蛍光指示薬分子について何ら示唆がない。さ
らに、単一の発色団内で、所望のスペクトル特性、ｐＨ
またはｐＣＯ2に対する感度および所望のｐＫ（解離定
数）すべてを得るということは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、ルミネッセンス寿命およエネルギー
移転を利用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する方法を提供
するものである。
みなされたもので、ルミネッセンス寿命およエネルギー
移転を利用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する方法を提供
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、エネル
ギー移転ドナー−アクセプター対は測定されるべきサン
プルにさらされ、ドナーは光ルミネッセンスを発し、ア
クセプターはサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2に感度があ
る。エネルギー移転過程は部分的にスペクトル重なり積
分（spectral overlap integral)の値に依存し、その値
はサンプルの水素イオンまたは二酸化炭素濃度により引
き起こされる吸光係数変化またはアクセプターの吸光度
シフトに依存している。このようにしてドナーとアクセ
プター間のエネルギー移転はサンプルのｐＨまたはｐＣ
Ｏ2に影響される。また、ドナーはサンプルに対して感
度があることもあり、例えばｐＨまたはｐＣＯ2に応答
して蛍光シフトを示す。このシフトは異なったスペクト
ル重なり、異なったエネルギー移転速度およびそれゆえ
にドナー寿命の結果になる。
ギー移転ドナー−アクセプター対は測定されるべきサン
プルにさらされ、ドナーは光ルミネッセンスを発し、ア
クセプターはサンプルのｐＨおよびｐＣＯ2に感度があ
る。エネルギー移転過程は部分的にスペクトル重なり積
分（spectral overlap integral)の値に依存し、その値
はサンプルの水素イオンまたは二酸化炭素濃度により引
き起こされる吸光係数変化またはアクセプターの吸光度
シフトに依存している。このようにしてドナーとアクセ
プター間のエネルギー移転はサンプルのｐＨまたはｐＣ
Ｏ2に影響される。また、ドナーはサンプルに対して感
度があることもあり、例えばｐＨまたはｐＣＯ2に応答
して蛍光シフトを示す。このシフトは異なったスペクト
ル重なり、異なったエネルギー移転速度およびそれゆえ
にドナー寿命の結果になる。
【０００６】本発明によると、サンプルに放射されて、
結果として生じる放射を探知する。上記したようにドナ
ーはルミネッセンスを発し、エネルギー移転へのｐＨま
たはｐＣＯ2の影響がはっきりしたルミネッセンスの寿
命変化を引き起こす。例えば位相−変調蛍光光度計また
は時間−分解（time-resolved)蛍光光度計によりはっき
りしたルミネッセンス寿命を測定することにより、サン
プルのｐＨまたはｐＣＯ2を決定することができる。
結果として生じる放射を探知する。上記したようにドナ
ーはルミネッセンスを発し、エネルギー移転へのｐＨま
たはｐＣＯ2の影響がはっきりしたルミネッセンスの寿
命変化を引き起こす。例えば位相−変調蛍光光度計また
は時間−分解（time-resolved)蛍光光度計によりはっき
りしたルミネッセンス寿命を測定することにより、サン
プルのｐＨまたはｐＣＯ2を決定することができる。
【０００７】本発明の方法に従い、エネルギー移転ドナ
ー−アクセプター対は分析されるべきサンプルにさらさ
れる。本発明の目的のために、「サンプル」という用語
は広く解釈し、あらゆる化合物、表面、溶液、エマルジ
ョン、サスペンション、混合物、細胞培養液、発酵培養
液、細胞、組織、分泌液および／または誘導体またはそ
れらの抽出物を含む。本発明の方法による測定は生体外
(in vitro)、生体内、インシチュ（in situ)で行うこと
ができる。
ー−アクセプター対は分析されるべきサンプルにさらさ
れる。本発明の目的のために、「サンプル」という用語
は広く解釈し、あらゆる化合物、表面、溶液、エマルジ
ョン、サスペンション、混合物、細胞培養液、発酵培養
液、細胞、組織、分泌液および／または誘導体またはそ
れらの抽出物を含む。本発明の方法による測定は生体外
(in vitro)、生体内、インシチュ（in situ)で行うこと
ができる。
【０００８】本発明によると、各ドナー−アクセプター
対のドナーは光ルミネッセンスを発する。適当な蛍光を
発するドナーはエオシン、ローダミン６Ｇ、ローダミン
Ｂおよびテキサスレッド（Texas Red)ヒドラジドを含
む。これらのドナーの４０ｍＭ重炭酸塩溶液の室温での
吸収スペクトルを図１に示す。図１からわかるように、
すべてのドナーは５４３ｎｍで励起され、そのことは光
源としてＨｅＮｅレーザーが使用できることを意味し、
その吸収スペクトルは、大部分、二酸化炭素濃度とは無
関係である。これらのドナーの修正放射スペクトルを図
２に示す。
対のドナーは光ルミネッセンスを発する。適当な蛍光を
発するドナーはエオシン、ローダミン６Ｇ、ローダミン
Ｂおよびテキサスレッド（Texas Red)ヒドラジドを含
む。これらのドナーの４０ｍＭ重炭酸塩溶液の室温での
吸収スペクトルを図１に示す。図１からわかるように、
すべてのドナーは５４３ｎｍで励起され、そのことは光
源としてＨｅＮｅレーザーが使用できることを意味し、
その吸収スペクトルは、大部分、二酸化炭素濃度とは無
関係である。これらのドナーの修正放射スペクトルを図
２に示す。
【０００９】より長い寿命のある発蛍光団、例えばラン
タニド類および金属−配位錯体がドナーとして適してい
ると考えられる。より寿命の長い発蛍光団は組織から自
己蛍光(auto-fluorescence)のサスペンションを提供す
るので血液サンプルの臨床測定において特に有用であ
る。より長波長を吸収するドナーを使用してもよいと考
えられ、その場合安価なレーザーダイオード光源の使用
ができるだろう。
タニド類および金属−配位錯体がドナーとして適してい
ると考えられる。より寿命の長い発蛍光団は組織から自
己蛍光(auto-fluorescence)のサスペンションを提供す
るので血液サンプルの臨床測定において特に有用であ
る。より長波長を吸収するドナーを使用してもよいと考
えられ、その場合安価なレーザーダイオード光源の使用
ができるだろう。
【００１０】また本発明によると、各ドナー−アクセプ
ター対のアクセプターはｐＨまたはｐＣＯ2の変化に感
度がある。適当なアクセプターはフェノールレッド、水
溶性フェノールレッドおよびブロモチモールブルーを含
んでもよいと考えられる。フェノールレッドの二酸化炭
素依存吸収スペクトルを図３に示す。図３からわかるよ
うに、５６０ｎｍでのフェノールレッドの吸収スペクト
ルは二酸化炭素濃度が増加するにつれて減少する。出願
人はフェノールレッドの吸収スペクトルはエオシン、ロ
ーダミン６Ｇ、ローダミンＢおよびテキサスレッド等そ
れぞれ異なったフェルスター距離を有するドナー用アク
セプターとして適当なものとしていることを発見した。
ブロモチモールブルーの二酸化炭素−依存吸収スペクト
ルを図４に示す。図４からわかるように、ブロモチモー
ルブルーのより長波長の吸収スペクトルゆえに、より長
波長の放射ドナーに適している。ドナーとアクセプター
はスペーサーによって連結されていてもよく既知の比で
存在してもよい。
ター対のアクセプターはｐＨまたはｐＣＯ2の変化に感
度がある。適当なアクセプターはフェノールレッド、水
溶性フェノールレッドおよびブロモチモールブルーを含
んでもよいと考えられる。フェノールレッドの二酸化炭
素依存吸収スペクトルを図３に示す。図３からわかるよ
うに、５６０ｎｍでのフェノールレッドの吸収スペクト
ルは二酸化炭素濃度が増加するにつれて減少する。出願
人はフェノールレッドの吸収スペクトルはエオシン、ロ
ーダミン６Ｇ、ローダミンＢおよびテキサスレッド等そ
れぞれ異なったフェルスター距離を有するドナー用アク
セプターとして適当なものとしていることを発見した。
ブロモチモールブルーの二酸化炭素−依存吸収スペクト
ルを図４に示す。図４からわかるように、ブロモチモー
ルブルーのより長波長の吸収スペクトルゆえに、より長
波長の放射ドナーに適している。ドナーとアクセプター
はスペーサーによって連結されていてもよく既知の比で
存在してもよい。
【００１１】本発明により、ドナー−アクセプター対の
一方または両者をキャリアに結合してもよく、ドナー／
アクセプターとキャリア間は共有結合でもよく、望まし
い場合さえある。ヒドロゲル等の高分子キャリアが特に
有用に適用できる場合がある。
一方または両者をキャリアに結合してもよく、ドナー／
アクセプターとキャリア間は共有結合でもよく、望まし
い場合さえある。ヒドロゲル等の高分子キャリアが特に
有用に適用できる場合がある。
【００１２】本発明の方法はさらになにか適当な照射
源、例えば連続波（ＣＷ）レーザーあるいはレーザーダ
イオード等でサンプルに放射する工程を含む。本発明の
方法における使用に特に適当な光源は緑のヘリウム−ネ
オンレーザーを含む。寿命の測定には、光源を適当な周
波数のところで強度変調するか、適当に短いパルス幅で
パルス化しなければならない。結果として生じる放射
は、例えばコーニング(Corning)２−２７濾光器を使用
して濾光してもよく、そして探知される。
源、例えば連続波（ＣＷ）レーザーあるいはレーザーダ
イオード等でサンプルに放射する工程を含む。本発明の
方法における使用に特に適当な光源は緑のヘリウム−ネ
オンレーザーを含む。寿命の測定には、光源を適当な周
波数のところで強度変調するか、適当に短いパルス幅で
パルス化しなければならない。結果として生じる放射
は、例えばコーニング(Corning)２−２７濾光器を使用
して濾光してもよく、そして探知される。
【００１３】本発明によると、エネルギー移転がドナー
とアクセプター間で起こる。フェルスター共鳴エネルギ
ー移転理論によると、エネルギー移転過程はドナーの量
子収量、ドナー放射スペクトルとアクセプター吸収スペ
クトルとの重なり（すなわちスペクトル重なり積分）、
相対距離およびドナーとアクセプター間の配向に依存す
る。スペクトル重なり積分は今度はサンプルの水素イオ
ンあるいは二酸化炭素濃度によって引き起こされる吸光
係数の減少またはアクセプターの吸光シフトに依存す
る。このように、ドナーとアクセプター間のエネルギー
移転はサンプルのｐＨまたはｐＣＯ2により影響され
る。
とアクセプター間で起こる。フェルスター共鳴エネルギ
ー移転理論によると、エネルギー移転過程はドナーの量
子収量、ドナー放射スペクトルとアクセプター吸収スペ
クトルとの重なり（すなわちスペクトル重なり積分）、
相対距離およびドナーとアクセプター間の配向に依存す
る。スペクトル重なり積分は今度はサンプルの水素イオ
ンあるいは二酸化炭素濃度によって引き起こされる吸光
係数の減少またはアクセプターの吸光シフトに依存す
る。このように、ドナーとアクセプター間のエネルギー
移転はサンプルのｐＨまたはｐＣＯ2により影響され
る。
【００１４】出願人は、本質的なアナライテ誘導(analy
te-induced)ルミネッセンス寿命変化を有する光ルミネ
ッセンスプローブの形態で、ルミネッセンスを発する配
位子を分析されるべきサンプルに添加することによりｐ
ＨおよびｐＣＯ2を測定することが知られていることに
に注目している。１９９１年５月３日に出願されラコウ
ィッツ(Lakowicz)らに属する同時継続のアメリカ合衆国
出願通し番号０７／６９４２８２を見よ。その内容を参
考文献としてここに引用する。本発明の好ましい具体例
においては、励起照射強度を特定の変調周波数のところ
で変調しそして既知の位相変調技術、すなわち周波数−
ドメイン(frequency-domain)技術を使用して寿命を決定
する。また、パルス状にされた照射源を使用してもよ
く、サンプルの寿命は既知の時間−分解(time-resolve
d)方法を用いて決定される。両者の位相変調および時間
−分解蛍光光度計方法は先行技術でよく知られている。
ラコウィッツ、蛍光分光学原理(Principle of Fluoresc
ence Spectroscopy)、プレヌム印刷(Plenum Press)、１
９８３、第３章を見よ。しかしながら、現在は位相−変
調方法を使用した機械がより便宜である。簡便さのため
に、位相−変調方法のみを以後述べるが、これらの同じ
原理が一般に時間−分解測定に応用できることは理解さ
れる。
te-induced)ルミネッセンス寿命変化を有する光ルミネ
ッセンスプローブの形態で、ルミネッセンスを発する配
位子を分析されるべきサンプルに添加することによりｐ
ＨおよびｐＣＯ2を測定することが知られていることに
に注目している。１９９１年５月３日に出願されラコウ
ィッツ(Lakowicz)らに属する同時継続のアメリカ合衆国
出願通し番号０７／６９４２８２を見よ。その内容を参
考文献としてここに引用する。本発明の好ましい具体例
においては、励起照射強度を特定の変調周波数のところ
で変調しそして既知の位相変調技術、すなわち周波数−
ドメイン(frequency-domain)技術を使用して寿命を決定
する。また、パルス状にされた照射源を使用してもよ
く、サンプルの寿命は既知の時間−分解(time-resolve
d)方法を用いて決定される。両者の位相変調および時間
−分解蛍光光度計方法は先行技術でよく知られている。
ラコウィッツ、蛍光分光学原理(Principle of Fluoresc
ence Spectroscopy)、プレヌム印刷(Plenum Press)、１
９８３、第３章を見よ。しかしながら、現在は位相−変
調方法を使用した機械がより便宜である。簡便さのため
に、位相−変調方法のみを以後述べるが、これらの同じ
原理が一般に時間−分解測定に応用できることは理解さ
れる。
【００１５】強度が、例えばシヌソイド方法で変調され
ている照射でサンプルを励起すると、吸収と放射間のタ
イムラグが放射を位相遅延させ、励起照射に比べて復調
されている。この位相シフトと対応する復調ファクター
ｍはよく知られた式に基づいて光ルミネッセンス寿命を
測定し計算するのに使用される。ラコウィッツ、上記を
みよ。これは次に、図１０および１１に示され、以下に
より詳しく記述されているように、二酸化炭素の濃度を
計算するのに使用することができる。図５に示されてい
るように、水素イオン濃度は二酸化炭素濃度から決定で
き、逆もまた同じである。また、適当なｐＨ−感応性ド
ナーあるいはアクセプターを使用し、変換ステップを除
くことも可能であると考えられる。本発明とともに有用
な器具の具体例は、上記で引用された同時継続のアメリ
カ合衆国出願通し番号０７／６９４２８２を見よ。
ている照射でサンプルを励起すると、吸収と放射間のタ
イムラグが放射を位相遅延させ、励起照射に比べて復調
されている。この位相シフトと対応する復調ファクター
ｍはよく知られた式に基づいて光ルミネッセンス寿命を
測定し計算するのに使用される。ラコウィッツ、上記を
みよ。これは次に、図１０および１１に示され、以下に
より詳しく記述されているように、二酸化炭素の濃度を
計算するのに使用することができる。図５に示されてい
るように、水素イオン濃度は二酸化炭素濃度から決定で
き、逆もまた同じである。また、適当なｐＨ−感応性ド
ナーあるいはアクセプターを使用し、変換ステップを除
くことも可能であると考えられる。本発明とともに有用
な器具の具体例は、上記で引用された同時継続のアメリ
カ合衆国出願通し番号０７／６９４２８２を見よ。
【００１６】実施例１ ドナーエオシン（濃度５×１０-4ｍｏｌ／ｌ）およびア
クセプターフェノールレッド（濃度４×１０-3ｍｏｌ／
ｌおよび６×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナー−ア
クセプター対を調製した。各ケースにおいては、ドナー
とアクセプターはヒドロゲルの状態であり、二酸化炭素
透過性シリコンメンブランに入れられている。
クセプターフェノールレッド（濃度４×１０-3ｍｏｌ／
ｌおよび６×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナー−ア
クセプター対を調製した。各ケースにおいては、ドナー
とアクセプターはヒドロゲルの状態であり、二酸化炭素
透過性シリコンメンブランに入れられている。
【００１７】ドナーだけの周波数応答およびより低いア
クセプター濃度を有するドナーを図６に示されているよ
うに測定した。すべての周波数応答は２５℃で、Ｒ６Ｇ
染料レーザーおよび放射用の６００ｎｍ干渉フィルター
を使用して５６０ｎｍ励起で測定した。サンプルは１０
０％湿度で維持した。
クセプター濃度を有するドナーを図６に示されているよ
うに測定した。すべての周波数応答は２５℃で、Ｒ６Ｇ
染料レーザーおよび放射用の６００ｎｍ干渉フィルター
を使用して５６０ｎｍ励起で測定した。サンプルは１０
０％湿度で維持した。
【００１８】図６に見られるように、周波数が増加する
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する。
この図においては、アクセプター（Ａ−２）を有するド
ナーの測定された周波数−応答は長寿命成分に対しては
修正され、修正された周波数−応答（Ａ−３）を得た。
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する。
この図においては、アクセプター（Ａ−２）を有するド
ナーの測定された周波数−応答は長寿命成分に対しては
修正され、修正された周波数−応答（Ａ−３）を得た。
【００１９】音響−光学的に(acousto-optically)変調
された緑のＨｅＮｅレーザーでドナーを励起した。図１
０および１１に示されている二酸化炭素濃度応答を１３
３ＭＨｚの選択された変調周波数で測定した。高い精度
の計量バルブを有する２チューブガスブレンダーからサ
ンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物で平衡にした。
された緑のＨｅＮｅレーザーでドナーを励起した。図１
０および１１に示されている二酸化炭素濃度応答を１３
３ＭＨｚの選択された変調周波数で測定した。高い精度
の計量バルブを有する２チューブガスブレンダーからサ
ンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物で平衡にした。
【００２０】図１０および１１からわかるように、ドナ
ー−アクセプター対エオシン−フェノールレッドに対し
ては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、相対的位相
角も増加し、一方、変調ファクターは減少する。図１２
はドナーエオシンの放射スペクトルのアクセプターフェ
ノールレッドの吸収スペクトルとの重なりを示してい
る。図１３はエオシン−フェノールレッド系に対する位
相角とｐＨの関係を示している。
ー−アクセプター対エオシン−フェノールレッドに対し
ては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、相対的位相
角も増加し、一方、変調ファクターは減少する。図１２
はドナーエオシンの放射スペクトルのアクセプターフェ
ノールレッドの吸収スペクトルとの重なりを示してい
る。図１３はエオシン−フェノールレッド系に対する位
相角とｐＨの関係を示している。
【００２１】実施例２ ドナーローダミン６Ｇ（濃度５×１０-4ｍｏｌ／ｌ）お
よびアクセプターフェノールレッド（濃度４×１０-3ｍ
ｏｌ／ｌおよび６×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナ
ー−アクセプター対を調製した。実施例１におけるのと
同様に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であ
り、二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられて
いる。
よびアクセプターフェノールレッド（濃度４×１０-3ｍ
ｏｌ／ｌおよび６×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナ
ー−アクセプター対を調製した。実施例１におけるのと
同様に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であ
り、二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられて
いる。
【００２２】ドナーだけの周波数応答およびより低いア
クセプター濃度を有するドナーを図７に示されているよ
うに測定した。実施例１におけるのと同様に周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
クセプター濃度を有するドナーを図７に示されているよ
うに測定した。実施例１におけるのと同様に周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
【００２３】図７に見られるように、周波数が増加する
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少してい
るが、実施例１におけるよりいくぶん劇的である。おも
しろいことに、アクセプターがドナーの周波数応答に大
きく影響している。
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少してい
るが、実施例１におけるよりいくぶん劇的である。おも
しろいことに、アクセプターがドナーの周波数応答に大
きく影響している。
【００２４】実施例１におけると同様に、音響−光学的
に(acousto-optically)変調された緑のＨｅＮｅレーザ
ーでドナーを励起した。図１０および１１に示されてい
る二酸化炭素濃度応答を１３３ＭＨｚの選択された変調
周波数で測定した。高い精度の計量バルブを有する２チ
ューブガスブレンダーからサンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物
で平衡にした。
に(acousto-optically)変調された緑のＨｅＮｅレーザ
ーでドナーを励起した。図１０および１１に示されてい
る二酸化炭素濃度応答を１３３ＭＨｚの選択された変調
周波数で測定した。高い精度の計量バルブを有する２チ
ューブガスブレンダーからサンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物
で平衡にした。
【００２５】図１０および１１からわかるように、ドナ
ー−アクセプター対ローダミン６Ｇ−フェノールレッド
に対しては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、相対
的位相角も増加し、一方、変調ファクターは減少する。
ただし実施例１におけるよりもより程度が低いが。
ー−アクセプター対ローダミン６Ｇ−フェノールレッド
に対しては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、相対
的位相角も増加し、一方、変調ファクターは減少する。
ただし実施例１におけるよりもより程度が低いが。
【００２６】実施例３ ドナーローダミンＢ（濃度１×１０-4ｍｏｌ／ｌ）およ
びアクセプターフェノールレッド（濃度６×１０-3ｍｏ
ｌ／ｌおよび９×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナー
−アクセプター対を調製した。前実施例におけるのと同
様に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であ
り、二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられて
いる。
びアクセプターフェノールレッド（濃度６×１０-3ｍｏ
ｌ／ｌおよび９×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用してドナー
−アクセプター対を調製した。前実施例におけるのと同
様に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であ
り、二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられて
いる。
【００２７】ドナーだけの周波数応答およびより低いア
クセプター濃度を有するドナーを図８に示されているよ
うに測定した。前実施例におけるのと同様に周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
クセプター濃度を有するドナーを図８に示されているよ
うに測定した。前実施例におけるのと同様に周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
【００２８】図８に見られるように、周波数が増加する
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する。
ドナーの周波数応答（Ｃ−２）へのアクセプターの影響
は、期待した結果と反対の方向にあるので驚くべきであ
る。この事実は、その入れられているシリコンに吸収さ
れるドナーにあるとすることができるかもしれず、それ
は視覚的に明らかである。
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する。
ドナーの周波数応答（Ｃ−２）へのアクセプターの影響
は、期待した結果と反対の方向にあるので驚くべきであ
る。この事実は、その入れられているシリコンに吸収さ
れるドナーにあるとすることができるかもしれず、それ
は視覚的に明らかである。
【００２９】二酸化炭素−依存位相角および変調ファク
ターはこのドナー−アクセプター対については測定しな
かった。
ターはこのドナー−アクセプター対については測定しな
かった。
【００３０】実施例４ ドナーテキサスレッド（濃度３×１０-5ｍｏｌ／ｌ）お
よびアクセプターブロモチモールブルー（濃度２×１０
-3ｍｏｌ／ｌおよび４×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用して
ドナー−アクセプター対を調製した。前実施例と同様
に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であり、
二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられてい
る。
よびアクセプターブロモチモールブルー（濃度２×１０
-3ｍｏｌ／ｌおよび４×１０-3ｍｏｌ／ｌ）を使用して
ドナー−アクセプター対を調製した。前実施例と同様
に、ドナーとアクセプターはヒドロゲルの状態であり、
二酸化炭素透過性シリコンメンブランに入れられてい
る。
【００３１】ドナーだけの周波数応答およびより低いア
クセプター濃度を有するドナーを図９に示されているよ
うに測定した。前実施例におけると同様に、周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
クセプター濃度を有するドナーを図９に示されているよ
うに測定した。前実施例におけると同様に、周波数応答
は、２５℃でＲ６Ｇ染料レーザーおよび放射用の６００
ｎｍ干渉フィルターを使用して５６０ｎｍ励起で測定し
た。サンプルは１００％湿度で維持した。
【００３２】図９に見られるように、周波数が増加する
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する
が、実施例１におけるよりいくぶん劇的である。実施例
２におけるように、アクセプターはドナーの周波数応答
に大きく影響している。
につれ、位相角が増加し、変調ファクターが減少する
が、実施例１におけるよりいくぶん劇的である。実施例
２におけるように、アクセプターはドナーの周波数応答
に大きく影響している。
【００３３】前実施例におけるように音響−光学的に変
調された緑のＨｅＮｅレーザーでドナーを励起した。図
１０および１１に示されている二酸化炭素濃度応答を１
３３ＭＨｚの選択された変調周波数で測定した。高い精
度の計量バルブを有する２チューブガスブレンダーから
サンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物で平衡にした。
調された緑のＨｅＮｅレーザーでドナーを励起した。図
１０および１１に示されている二酸化炭素濃度応答を１
３３ＭＨｚの選択された変調周波数で測定した。高い精
度の計量バルブを有する２チューブガスブレンダーから
サンプルをＣＯ2／Ｎ2混合物で平衡にした。
【００３４】図１０および１１からわかるように、ドナ
ー−アクセプター対テキサスレッド−ブロモチモールブ
ルーに対しては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、
相対的位相角も増加し、一方、変調ファクターは減少
し、その程度は他の実施例におけるよりも大きい。
ー−アクセプター対テキサスレッド−ブロモチモールブ
ルーに対しては、二酸化炭素の濃度が増加するにつれ、
相対的位相角も増加し、一方、変調ファクターは減少
し、その程度は他の実施例におけるよりも大きい。
【００３５】上記記載は例示目的のみを目的とする。請
求の範囲により定義されているように本発明の範囲内で
種々の変更がなされ得る。
求の範囲により定義されているように本発明の範囲内で
種々の変更がなされ得る。
【００３６】
【発明の効果】本発明によるとルミネッセンス寿命およ
エネルギー移転を利用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する
ことができる。
エネルギー移転を利用しｐＨおよびｐＣＯ2を決定する
ことができる。
【図１】 本発明によるある蛍光を発するドナーの吸収
スペクトルを表した図である。
スペクトルを表した図である。
【図２】 図１に示されたドナーの放射スペクトルを表
した図である。
した図である。
【図３】 本発明によるアクセプターフェノールレッド
の二酸化炭素依存吸収スペクトルを表した図である。
の二酸化炭素依存吸収スペクトルを表した図である。
【図４】 本発明による他のアクセプターブロモチモー
ルブルーの二酸化炭素依存吸収スペクトルを表した図で
ある。
ルブルーの二酸化炭素依存吸収スペクトルを表した図で
ある。
【図５】 二酸化炭素濃度に対するｐＨを表す図であ
る。
る。
【図６】 位相角およびドナー−アクセプター対；エオ
シン−フェノールレッドのための変調ファクターに対す
る未修正および修正変調周波数を表す図である。
シン−フェノールレッドのための変調ファクターに対す
る未修正および修正変調周波数を表す図である。
【図７】 ドナー−アクセプター対；ローダミン６Ｇ−
フェノールレッドの位相角および変調ファクターに対す
る変調周波数を表す図である。
フェノールレッドの位相角および変調ファクターに対す
る変調周波数を表す図である。
【図８】 ドナー−アクセプター対；ローダミンＢ−フ
ェノールレッドの位相角および変調ファクターに対する
変調周波数を表す図である。
ェノールレッドの位相角および変調ファクターに対する
変調周波数を表す図である。
【図９】 ドナー−アクセプター対；テキサスレッド−
ブロモチモールブルーの位相角および変調ファクターに
対する変調周波数を表す図である。
ブロモチモールブルーの位相角および変調ファクターに
対する変調周波数を表す図である。
【図１０】 ドナー−アクセプター対；エオシン−フェ
ノールレッド、ローダミン６Ｇ−フェノールレッド、お
よびテキサスレッド−ブロモチモールブルーの相対位相
角に対する二酸化炭素濃度を表す図である。
ノールレッド、ローダミン６Ｇ−フェノールレッド、お
よびテキサスレッド−ブロモチモールブルーの相対位相
角に対する二酸化炭素濃度を表す図である。
【図１１】 ドナー−アクセプター対；エオシン−フェ
ノールレッド、ローダミン６Ｇ−フェノールレッド、お
よびテキサスレッド−ブロモチモールブルーの相対変調
ファクターに対する二酸化炭素濃度を表す図である。
ノールレッド、ローダミン６Ｇ−フェノールレッド、お
よびテキサスレッド−ブロモチモールブルーの相対変調
ファクターに対する二酸化炭素濃度を表す図である。
【図１２】 エオシン−フェノールレッド対に対するド
ナーおよびアクセプタースペクトルの重なりを表す図で
ある。
ナーおよびアクセプタースペクトルの重なりを表す図で
ある。
【図１３】 エオシン−フェノールレッド対に対する位
相角とｐＨとの間の関係を表す図である。
相角とｐＨとの間の関係を表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー・ケイ・スマチンスキ アメリカ合衆国21214メリーランド州バル ティモア、サザン・アベニュー3203番
Claims (10)
- 【請求項１】 エネルギー移転ドナー−アクセプター対
を分析されるべきサンプルにさらすステップ、ドナー−
アクセプター対のドナーまたはアクセプターはサンプル
のｐＨまたはｐＣＯ2に感度があり、ドナーとアクセプ
ター間のエネルギー移転はサンプルにより影響され、ド
ナー−アクセプター対のドナーは光ルミネッセンスを発
する；照射でサンプルを励起するステップ；結果として
生じる放射を探知するステップ；およびはっきりしたル
ミネッセンス寿命を計算し、サンプルのｐＨおよびｐＣ
Ｏ2を決定するステップよりなる水素イオンまたは二酸
化炭素の濃度を光学的に決定する方法。 - 【請求項２】 ドナーとアクセプターがキャリアに結合
されている請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ドナーとアクセプターが高分子キャリア
に共有結合的に結合している請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 キャリアがヒドロゲルである請求項３記
載の方法。 - 【請求項５】 ドナー−アクセプター対のアクセプター
がサンプルのｐＨまたはｐＣＯ2に感度がある請求項１
記載の方法。 - 【請求項６】 位相−変調蛍光光度計を使用して寿命を
計算する請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 時間−分解蛍光光度計を使用して寿命を
計算する請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 ドナーがエオシン、ローダミン６Ｇ、ロ
ーダミンＢおよびテキサスレッドヒドラジドからなるグ
ループから選択される請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 アクセプターがフェノールレッド、水溶
性フェノールレッドおよびブロモチモールブルーからな
るグループから選択される請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 ドナーおよびアクセプターがスペーサ
ーを通して連結され、既知の比で存在する請求項１記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US82223492A | 1992-01-17 | 1992-01-17 | |
| US822234 | 2004-04-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0658883A true JPH0658883A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=25235525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP604793A Pending JPH0658883A (ja) | 1992-01-17 | 1993-01-18 | ルミネッセンス寿命とエネルギー移転によるｐＨおよびｐＣＯ２の測定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0552107A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0658883A (ja) |
| CA (1) | CA2087412A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6596522B2 (en) | 1997-05-08 | 2003-07-22 | The Regents Of The University Of California | Detection of transmembrane potentials by optical methods |
| US6342379B1 (en) | 1995-06-07 | 2002-01-29 | The Regents Of The University Of California | Detection of transmembrane potentials by optical methods |
| US5661035A (en) * | 1995-06-07 | 1997-08-26 | The Regents Of The University Of California | Voltage sensing by fluorescence resonance energy transfer |
| AT405103B (de) * | 1996-10-16 | 1999-05-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Sensorschicht zur quantitativen bestimmung zumindest einer chemischen komponente einer gasförmigen oder flüssigen probe |
| GB9712525D0 (en) | 1997-06-16 | 1997-08-20 | Nycomed Imaging As | Method |
| US8329390B2 (en) | 2004-10-21 | 2012-12-11 | Anaspec Incorporated | Detection of transmembrane potentials using N,N,N′-trialkyl thiobarbituric acid-derived polymethine oxonols |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5037615A (en) * | 1987-10-30 | 1991-08-06 | Cordis Corporation | Tethered pair fluorescence energy transfer indicators, chemical sensors, and method of making such sensors |
| AT393035B (de) * | 1989-04-25 | 1991-07-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren zur quantitativen bestimmung zumindest eines chemischen parameters eines probenmediums |
| DK0429907T3 (da) * | 1989-11-21 | 1994-10-03 | Bayer Ag | Optisk biosensor |
| US5127405A (en) * | 1990-02-16 | 1992-07-07 | The Boc Group, Inc. | Biomedical fiber optic probe with frequency domain signal processing |
-
1993
- 1993-01-15 CA CA 2087412 patent/CA2087412A1/en not_active Abandoned
- 1993-01-15 EP EP93400089A patent/EP0552107A1/en not_active Withdrawn
- 1993-01-18 JP JP604793A patent/JPH0658883A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2087412A1 (en) | 1993-07-18 |
| EP0552107A1 (en) | 1993-07-21 |
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