JPH0735691A - Chemical sensor, manufacture thereof and chemical sensor unit - Google Patents

Chemical sensor, manufacture thereof and chemical sensor unit

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JPH0735691A
JPH0735691A JP18041993A JP18041993A JPH0735691A JP H0735691 A JPH0735691 A JP H0735691A JP 18041993 A JP18041993 A JP 18041993A JP 18041993 A JP18041993 A JP 18041993A JP H0735691 A JPH0735691 A JP H0735691A
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JP
Japan
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liposome
chemical sensor
chemical
optical waveguide
waveguide means
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Withdrawn
Application number
JP18041993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuaki Umibe
勝晶 海部
Hiroo Miyamoto
裕生 宮本
Minoru Saito
稔 斎藤
Masakazu Kato
雅一 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To regenerate a chemical sensor by cleaning after end of sensing and to simplify handling by integrating optical waveguide means with a liposome for enclosing film potential sensitive dye. CONSTITUTION:In a chemical sensor 10 for measuring odor, a plurality of liposomes 13a, 13b for enclosing film potential sensitive dyes are fixed to an optical fiber 11 of optical waveguide means and its one end face. Then, an exciting light having a wavelength responsive the dye is input from the fiber 11 to excite the dye in the liposome. When chemical substance is added to sensing liquid, the film potential of the liposome 13 is varied, and it is detected as fluorescence intensity change of the dye. This change is externally output via the fiber 11, and measured by a photoreceiver. After sensing is finished, the sensor 11 is moved to cleanser side such pure water, etc., and cleaned to wash OFF the substance from the liposome 13. Accordingly, it can be repeatedly used for many times of sensings.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、生物の味覚、嗅覚機
能を模倣した化学センサ、その製造方法、前記化学セン
サを用いた化学センサユニットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical sensor that imitates the taste and olfactory functions of living organisms, a method for producing the same, and a chemical sensor unit using the chemical sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学物質のセンサとして従来から研究さ
れているものに、酵素センサ、免疫センサがある。これ
らは、特定の化学物質を選択的に検出するものである。
これに対し生物の味覚や嗅覚は、多種多様な化学物質を
同時に認識する化学センサといえ、多種多様な化学物質
の複雑かつ総合的な組み合わせに由来している味やニオ
イをも認識する。したがって、味覚や嗅覚を模倣した化
学センサが実現できれば、食品工業、化粧品工業、さら
に近年注目されている環境計測などの広い分野で種々の
利点が得られる。しかし、味覚や嗅覚が味やニオイをど
のような機構で認識するかについては、まだはっきりし
ていないことが多い。いまのところ、多数の非特異的な
受容体から得た応答を脳が情報処理してニオイ、味のパ
ターンとして認識するといわれている。
2. Description of the Related Art Enzyme sensors and immunosensors have been conventionally studied as sensors for chemical substances. These selectively detect a specific chemical substance.
On the other hand, the taste and smell of a living organism can be said to be a chemical sensor that simultaneously recognizes a wide variety of chemical substances, and it also recognizes tastes and odors derived from a complex and comprehensive combination of a wide variety of chemical substances. Therefore, if a chemical sensor that mimics taste and smell can be realized, various advantages can be obtained in a wide range of fields such as the food industry, the cosmetics industry, and environmental measurement, which has been attracting attention in recent years. However, the mechanism by which taste and smell recognize taste and odor is often unclear. At present, it is said that the brain processes the responses obtained from many non-specific receptors and recognizes them as odor and taste patterns.

【0003】味覚や嗅覚を模倣する際の、受容体を模倣
する具体的手段として、例えば、文献I(バイオケミス
トリー(Biochemistry),26,6141−6145
(1987))に示されているように、リポソームが考
えられている。即ち、脂質二分子膜で構成されたリポソ
ームでは、これに種々のニオイ物質が吸着すると二分子
膜の構造が変化するため膜電位が変化する。この膜電位
変化は膜電位感受性色素により検知できる。このような
機構でニオイ物質(化学物質)をセンシングしようとす
るのである。
As a specific means for imitating a receptor when imitating taste and smell, for example, reference I (Biochemistry, 26, 6141-6145) is used.
(1987)), liposomes are considered. That is, in a liposome composed of a lipid bilayer membrane, when various odorants are adsorbed on the liposome, the structure of the bilayer membrane changes, and thus the membrane potential changes. This change in membrane potential can be detected by a membrane potential sensitive dye. The mechanism tries to sense odorants (chemical substances) by such a mechanism.

【0004】この出願にかかる発明者も、リポソーム及
び膜電位感受性色素を利用した化学センサを、例えば特
開平3−245044号(特願平2−41132号)に
開示している。詳細には、組成の異なる少なくとも二種
類以上のリポソームそれぞれに、蛍光波長の異なる膜電
位感受性色素を内包存在させたリポソームを含む懸濁液
を用い、上記リポソームの膜電位変化を上記色素の蛍光
強度変化として検出する化学センサを開示していた。こ
の化学センサでは同時に多重の情報が得られるので化学
物質の認識に有利と考えられる。
The inventor of the present application also discloses a chemical sensor using a liposome and a membrane potential sensitive dye in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-245044 (Japanese Patent Application No. 2-41132). Specifically, a suspension containing liposomes in which membrane potential-sensitive dyes having different fluorescence wavelengths are included in at least two types of liposomes having different compositions is used, and the change in the membrane potential of the liposomes is determined by the fluorescence intensity of the dyes. The chemical sensor which detects as a change was disclosed. Since this chemical sensor can obtain multiple information at the same time, it is considered to be advantageous for recognition of chemical substances.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3−245044に開示の化学センサでは、リポソーム
の懸濁液を用いていたため、化学物質の1回の測定毎に
懸濁液は測定対象の化学物質で汚染される。このため、
測定毎に新たなリポソーム懸濁液を用意する必要がある
など、センサとして使用するにはその取り扱いが煩雑で
あるという問題点があった。
However, in the chemical sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-245044, a suspension of liposomes is used. Therefore, the suspension is a chemical substance to be measured for each measurement of the chemical substance. Contaminated with material. For this reason,
There is a problem that the handling is complicated to use it as a sensor, for example, it is necessary to prepare a new liposome suspension for each measurement.

【0006】また、複数種類のリポソームから得られる
情報を区別するために、リポソームの種類と同じ数だけ
の膜電位感受性色素を用意する必要があること、さら
に、これら色素毎の所定波長の励起光を用意する必要が
あること、各色素からの蛍光波長に対応して測定波長を
切り換える必要があることなどの問題点があった。
Further, in order to distinguish information obtained from a plurality of types of liposomes, it is necessary to prepare as many membrane potential-sensitive dyes as there are types of liposomes, and further, excitation light of a predetermined wavelength for each of these dyes. There is a problem that it is necessary to prepare the above, and it is necessary to switch the measurement wavelength according to the fluorescence wavelength from each dye.

【0007】この出願はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの出願の第一発明の目的は、リポソ
ームを利用した化学センサであって取扱が従来より簡易
な化学センサを提供することにある。また、この出願の
第二発明の目的は、リポソームを利用した化学センサで
あって取扱が従来より簡易で、かつ、膜電位感受性色素
の使用種類数の低減及び励起波長や測定波長それぞれの
単一波長化が図れる化学センサを提供することにある。
また、この出願の第三発明の目的は、第一発明及び第二
発明の化学センサを製造するための具体的な方法を提供
することにある。また、この出願の第四発明の目的は、
第一発明及び第二発明のの化学センサを有効に使用する
ための化学センサユニットを提供することにある。
This application has been made in view of the above points, and therefore, an object of the first invention of this application is to provide a chemical sensor using liposomes, which is easier to handle than conventional chemical sensors. It is in. The second object of this application is a chemical sensor using liposomes, which is easier to handle than before, and reduces the number of types of membrane potential sensitive dyes to be used, and a single excitation wavelength or measurement wavelength. It is to provide a chemical sensor capable of achieving wavelength conversion.
Another object of the third invention of this application is to provide a specific method for producing the chemical sensor of the first invention and the second invention. The purpose of the fourth invention of this application is
It is to provide a chemical sensor unit for effectively using the chemical sensor of the first invention and the second invention.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記第一発明の目的の達
成を図るため、この出願の第一発明によれば、光導波手
段と、該光導波手段の端部に固定され膜電位感受性色素
を内包しているリポソームとを具えたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object of the first invention, according to the first invention of this application, an optical waveguide means and a membrane potential sensitive dye fixed to an end of the optical waveguide means. And a liposome encapsulating.

【0009】また、上記第二発明の目的の達成を図るた
め、この出願の第二発明によれば、第一発明の化学セン
サを複数具えたことを特徴とする。ただし、この第二発
明の化学センサにおける前記複数の化学センサにおいて
は、個々の化学センサ(これを、「個別化学センサ」と
いう。)毎でリポソームの脂質組成を異ならせてある
か、あるいは、いくつかの個別化学センサ群毎でリポソ
ームの脂質組成を異ならせてある。
In order to achieve the above-mentioned object of the second invention, the second invention of this application is characterized by comprising a plurality of chemical sensors of the first invention. However, in the plurality of chemical sensors in the chemical sensor of the second invention, the lipid composition of the liposome is different for each chemical sensor (this is referred to as “individual chemical sensor”), or The lipid composition of the liposome is different for each individual chemical sensor group.

【0010】なお、第一発明及び第二発明の実施例に当
たり、光導波手段の具体例としては、光ファイバ、又
は、ガラス基板、高分子薄膜若しくは半導体基板に導波
路を作製して構成される導波構造など種々のものを挙げ
ることができる。そのようなものの中でも光ファイバは
センシング時の化学センサの移動の容易さなどを考える
と、光導波手段として好適である。なお、ここでいう光
導波手段は、その一部を光ファイバで構成し、他の部分
を基板に形成した導波構造で構成したものの場合であっ
ても良い。
In the embodiments of the first and second inventions, a concrete example of the optical waveguide means is an optical fiber, or a glass substrate, a polymer thin film or a semiconductor substrate on which a waveguide is formed. Various things, such as a waveguide structure, can be mentioned. Among them, the optical fiber is suitable as the optical waveguide means in consideration of the ease of movement of the chemical sensor during sensing. The optical waveguide means here may be a waveguide structure in which a part of the optical waveguide means is formed of an optical fiber and the other portion is formed on a substrate.

【0011】また、上記第三発明の目的の達成を図るた
め、この出願の第三発明によれば、第一発明及び第二発
明の化学センサを製造する方法として、以下の(a),
(b)の2つの態様を主張する。
In order to achieve the above-mentioned object of the third invention, according to the third invention of this application, as a method for producing the chemical sensor of the first invention and the second invention, the following (a),
Two aspects of (b) are claimed.

【0012】(a).前記光導波手段のリポソーム固定
予定の端部にアミノ基を導入する工程と、前記リポソー
ムとして脂質二重膜にタンパク質が埋め込まれたリポソ
ームを形成する工程と、該タンパク質が埋め込まれたリ
ポソームを、前記アミノ基導入済みの光導波手段の端部
に、タンパク質−グルタルアルデヒド−アミノ基の結合
を利用して、固定する工程とを含む方法。
(A). The step of introducing an amino group into the end of the optical waveguide means to be fixed with liposomes, the step of forming a liposome in which a protein is embedded in a lipid bilayer membrane as the liposome, and the liposome in which the protein is embedded are Immobilizing on the end of the amino wave guide-introduced optical waveguide means by utilizing the bond of protein-glutaraldehyde-amino group.

【0013】(b).前記光導波手段のリポソーム固定
予定の端部にアミノ基を導入する工程と、該導入された
アミノ基にビオチンを導入する工程と、前記リポソーム
として脂質二重膜にタンパク質が埋め込まれたリポソー
ムを形成する工程と、該埋め込まれたタンパク質にビオ
チンを導入する工程と、前記ビオチン導入済みのリポソ
ームを、前記ビオチン導入済みの光導波手段の端部に、
ビオチン−アビジンの結合又はビオチン−ストレプトア
ビジンの結合を利用して固定する工程とを含む方法。
(B). A step of introducing an amino group into the end of the optical waveguide means to be fixed to the liposome, a step of introducing biotin into the introduced amino group, and forming a liposome in which a protein is embedded in a lipid bilayer membrane as the liposome. The step of introducing biotin into the embedded protein, the biotin-introduced liposomes at the end of the biotin-introduced optical waveguide means,
Immobilizing using a biotin-avidin bond or a biotin-streptavidin bond.

【0014】また、上記第四発明の目的の達成を図るた
め、この出願の第四発明によれば、第一及び第二発明の
化学センサから選ばれた化学センサと、該化学センサに
備わる光導波手段の、リポソームが固定されている端部
とは反対側の端部に接続され、該リポソーム内の膜電位
感受性蛍光色素に対し励起光を供給するための光源と、
前記反対側端部に接続され前記膜電位感受性蛍光色素か
らの蛍光を測定するための受光素子とを具えたことを特
徴とする。
Further, in order to achieve the above-mentioned object of the fourth invention, according to the fourth invention of this application, a chemical sensor selected from the chemical sensors of the first and second inventions, and a light sensor provided in the chemical sensor. A light source, which is connected to the end of the wave means opposite to the end to which the liposome is fixed, for supplying excitation light to the membrane potential sensitive fluorescent dye in the liposome,
A light receiving element for measuring fluorescence from the membrane potential sensitive fluorescent dye, the light receiving element being connected to the opposite end portion.

【0015】[0015]

【作用】この第一発明の構成によれば、光導波手段のリ
ポソームが固定されている側の端部を所定液体(例えば
バッファ)に浸漬することで化学物質のセンシング状態
が形成できる。この液体にセンシング対象の化学物質が
加わると、リポソームの膜電位が変化する。この膜電位
の変化はリポソームに内包してある膜電位感受性色素に
より従来同様感知できる。ただし、この第一発明では、
膜電位感受性色素を励起するための励起光は光導波手段
によって外部から導入でき、また、膜電位変化に応じて
生じる膜電位感受性色素の蛍光強度変化は同じく光導波
手段によって外部に取り出せる。さらに、光導波手段及
びリポソームは一体となっているので、センシング終了
後は、この化学センサを、化学センシングの対象物が混
入された液体中から例えば純水などの好適な洗浄液中に
移動でき、そして、この洗浄液によって化学センサ(特
にリポソーム)を清浄することで先回のセンシング時の
化学物質を洗い落とせるので、化学センサの再生ができ
る。したがって、リポソーム懸濁液を測定毎に新たに用
意する必要がなくなる。
According to the structure of the first aspect of the present invention, the sensing state of the chemical substance can be formed by immersing the end of the optical waveguide means on the side where the liposome is fixed in a predetermined liquid (for example, buffer). When a chemical substance to be sensed is added to this liquid, the membrane potential of the liposome changes. This change in membrane potential can be sensed in the same manner as before by the membrane potential-sensitive dye contained in the liposome. However, in this first invention,
The excitation light for exciting the membrane potential sensitive dye can be introduced from the outside by the optical waveguide means, and the change in the fluorescence intensity of the membrane potential sensitive dye caused by the change in the membrane potential can also be extracted to the outside by the optical waveguide means. Furthermore, since the optical waveguide means and the liposome are integrated, after the completion of sensing, this chemical sensor can be moved from a liquid in which an object of chemical sensing is mixed into a suitable washing liquid such as pure water, Then, by cleaning the chemical sensor (particularly liposomes) with this cleaning liquid, the chemical substance at the time of the previous sensing can be washed off, so that the chemical sensor can be regenerated. Therefore, it is not necessary to newly prepare a liposome suspension for each measurement.

【0016】また、第二発明の構成によれば、リポソー
ムの脂質組成を異ならせることで複数種類の個別化学セ
ンサを構成し、これら複数種類の個別化学センサの束に
より化学センサが構成される。脂質組成が異なるリポソ
ームを具えた個別化学センサそれぞれは、1つの化学物
質に対して異なる膜電位変化を示すから、これら個別化
学センサのリポソームに内包してある膜電位感受性色素
が同じ種類のものであっても、これら個別化学センサそ
れぞれでは異なる蛍光強度変化が生じる。このことは、
膜電位感受性色素を励起するための励起波長を統一化し
たとしても、同時に多重の情報が得られることを意味す
る。一方、膜電位感受性色素を統一すると個別化学セン
サから出力される励起光の波長も同じとなってしまう
が、個別化学センサの光導波手段それぞれには例えばフ
ォトダイオード等の好適な受光素子を個別に接続できる
から、個別化学センサから出力される各励起光は容易に
分離して測定できる。このため、測定波長の統一化も図
れる。また、この第二発明の化学センサでは、例えばあ
るニオイ物質に対する各個別化学センサから出力される
励起光をパターンとして登録することも可能になるの
で、化学物質をより生体機能に近い形でセンシングでき
ると考えられる。
Further, according to the structure of the second invention, a plurality of types of individual chemical sensors are constituted by making the lipid composition of the liposome different, and the chemical sensor is constituted by a bundle of these plurality of types of individual chemical sensors. Since individual chemical sensors with liposomes having different lipid compositions show different membrane potential changes with respect to one chemical substance, the membrane potential-sensitive dyes contained in the liposomes of these individual chemical sensors are of the same type. Even so, different fluorescence intensity changes occur in each of these individual chemical sensors. This is
This means that even if the excitation wavelength for exciting the membrane potential sensitive dye is unified, multiple information can be obtained at the same time. On the other hand, if the membrane potential sensitive dyes are unified, the wavelength of the excitation light output from the individual chemical sensor will be the same, but a suitable light receiving element such as a photodiode is individually provided for each optical waveguide means of the individual chemical sensor. Since they can be connected, each excitation light output from the individual chemical sensor can be easily separated and measured. Therefore, the measurement wavelengths can be standardized. Further, in the chemical sensor of the second invention, it is possible to register the excitation light output from each individual chemical sensor for a certain odorant as a pattern, so that the chemical substance can be sensed in a form closer to a biological function. it is conceivable that.

【0017】また、この出願の第三発明の化学センサの
各製造方法では、光導波手段に所定のリポソームを、第
一態様の方法にあっては、アミノ基−グルタルアルデヒ
ド−タンパク質の結合を利用して固定し、第二態様の方
法にあっては、ビオチン−アビジンの結合又はビオチン
−ストレプロアビジンの結合を利用して固定する。この
ため、光導波手段に所定のリポソームを、所望通りかつ
実用的な強度で固定できる。
Further, in each method of manufacturing the chemical sensor of the third invention of this application, a predetermined liposome is used as the optical waveguide means, and in the method of the first aspect, the bond of amino group-glutaraldehyde-protein is used. Then, in the method of the second aspect, the biotin-avidin bond or the biotin-streptavidin bond is used for immobilization. Therefore, a predetermined liposome can be fixed to the optical waveguide means with desired and practical strength.

【0018】また、この出願の第四発明の化学センサユ
ニットでは、第一発明及び第二発明の化学センサによる
センシングを簡易に行える。
In the chemical sensor unit of the fourth invention of this application, sensing by the chemical sensors of the first invention and the second invention can be easily performed.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の第一発明〜
第四発明の各実施例についてそれぞれ説明する。しかし
ながら、説明に用いる各図はこの発明を理解出来る程度
に各構成成分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示し
てあるにすぎない。また、各図において同様な構成成分
については同一の番号を付して示し、それらの重複説明
は場合により省略する。また、以下の説明中で述べる使
用材料、その使用量、処理方法、処理温度、処理時間な
どの各条件はこれら発明の範囲内の一例に過ぎないこと
は理解されたい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first invention of this application will be described below with reference to the drawings.
Each example of the fourth invention will be described. However, the drawings used in the description merely show the dimensions, shapes, and positional relationships of the respective constituents to the extent that the present invention can be understood. Further, in each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted in some cases. Further, it should be understood that the conditions such as the material used, the amount used, the processing method, the processing temperature, and the processing time described in the following description are merely examples within the scope of these inventions.

【0020】1.第一発明の化学センサの実施例の説明 図1(A)、(B)及び図2(A)、(B)は第一発明
の実施例の化学センサ10の説明に供する図である。特
に、図1(A)はこの化学センサ10の全体を示した
図、図1(B)はこの化学センサ10に備わる光導波手
段11のリポソーム13が固定されている端部側の部分
(図1(A)のP部分)を拡大して示した図、図2
(A)及び(B)はリポソームの説明図である。
1. Description of Embodiment of Chemical Sensor of First Invention FIGS. 1 (A), 1 (B) and FIGS. 2 (A), (B) are diagrams for explaining a chemical sensor 10 of an embodiment of the first invention. In particular, FIG. 1 (A) is a diagram showing the whole of the chemical sensor 10, and FIG. 1 (B) is a portion of the optical waveguide means 11 provided in the chemical sensor 10 on the end side (FIG. 1) where the liposome 13 is fixed. FIG. 2 is an enlarged view of P part of FIG. 1 (A).
(A) And (B) is explanatory drawing of a liposome.

【0021】第一発明の実施例の化学センサ10は、光
導波手段11としての光ファイバ11と、この光ファイ
バ11の一方の端部(一方の先端面)に固定され、膜電
位感受性色素(図2(A)、(B)に21a,21bで
示す。)を内包しているリポソーム13とを具えてい
る。ただし、この実施例では、リポソーム13として、
脂質組成が異なる2種類のリポソームであって異なる膜
電位感受性色素を内包している第1のリポソーム13a
及び第2のリポソーム13bを光ファイバ11の先端面
にそれぞれ固定した例を示している(図1(B)、図2
(A)、(B)参照。)。もちろん、リポソームの種類
はこれに限られず化学センサの設計に応じ任意とでき、
1種類の場合でも良く、3種類以上の場合でも良い。な
お、図1(B)において15は、光ファイバ11の先端
にリポソーム13を固定するための手段を示す。この固
定手段15は特に限定されるものではないが、後述の製
造方法の項において好適な例を2つ程示している。
The chemical sensor 10 of the first embodiment of the present invention is fixed to one end (one end surface) of the optical fiber 11 as the optical waveguide means 11 and the membrane potential sensitive dye ( 2 (A) and 2 (B), which are shown by 21a and 21b). However, in this example, as the liposome 13,
First liposome 13a, which is two kinds of liposomes having different lipid compositions and encapsulating different membrane potential sensitive dyes
2A and 2B show an example in which the second liposome 13b and the second liposome 13b are respectively fixed to the tip surface of the optical fiber 11 (FIG. 1 (B), FIG.
See (A) and (B). ). Of course, the type of liposome is not limited to this, and can be arbitrary depending on the design of the chemical sensor,
It may be one type or three or more types. In FIG. 1 (B), reference numeral 15 indicates a means for fixing the liposome 13 to the tip of the optical fiber 11. The fixing means 15 is not particularly limited, but two suitable examples are shown in the section of the manufacturing method described later.

【0022】ここで、光ファイバ11は化学センサの設
計に応じ任意好適なものを使用できる。波長多重できる
光ファイバを用いることもできる。また、リポソーム1
3a、13bの脂質二分子膜13x(図2(A)、
(B)参照)を構成するための脂質やリポソームに内包
させる膜電位感受性色素21a,21bとして何を用い
るかは、化学センサの設計に応じ任意とできる。この実
施例では、第1のリポソーム13aの脂質を卵ホスファ
チジルコリン(以下、PC)とし、膜電位感受性色素を
ビス−(1,3−ジブチルバルビツール酸)−ペンタメ
チン オキソノール(以下、DiBaC4 (5))と
し、また、第2のリポソーム13bの脂質を上記PCと
卵ホスファチジルエタノールアミン(以下、PE)との
混合脂質とし、膜電位感受性色素をビス−(1,3−ジ
ブチルバルビツール酸)−トリメチンオキソノール(以
下、DiBaC4 (3))としている(詳細は後述の製
造方法の項で説明する。)。
Here, the optical fiber 11 may be any suitable one depending on the design of the chemical sensor. It is also possible to use an optical fiber capable of wavelength division multiplexing. Also, liposome 1
3a, 13b lipid bilayer 13x (FIG. 2 (A),
What is used as the lipid or the membrane potential-sensitive dyes 21a and 21b to be included in the liposome to form (B)) can be arbitrarily determined according to the design of the chemical sensor. In this example, the lipid of the first liposome 13a is egg phosphatidylcholine (hereinafter, PC), and the membrane potential-sensitive dye is bis- (1,3-dibutylbarbituric acid) -pentamethine oxonol (hereinafter, DiBaC 4 (5)). ), The lipid of the second liposome 13b is a mixed lipid of the above-mentioned PC and egg phosphatidylethanolamine (hereinafter, PE), and the membrane potential-sensitive dye is bis- (1,3-dibutylbarbituric acid) -trimethyl. It is referred to as tinoxonol (hereinafter, DiBaC 4 (3)) (details will be described in the section of the production method described later).

【0023】この第一発明の化学センサ10では、詳細
は後述の化学センサユニットの説明の項で説明するが、
その先端部(リポソーム13を固定してある側)を適当
な液体(例えばバッファ)に浸漬することで化学物質の
センシング可能状態となる。光ファイバ11の他端から
膜電位感受性色素に応じた波長の励起光を入力すること
でリポソーム13内の膜電位感受性蛍光色素が励起され
る。センシングに用いている液体に化学物質が加わると
リポソーム13の膜電位が変化する。この膜電位変化は
膜電位感受性色素の蛍光強度変化として検出できる。こ
の蛍光強度変化は光ファイバ11により外部に取り出せ
る。また、センシング終了後は、純水等の洗浄液側に化
学センサ10を移動しその洗浄液により化学センサ10
のリポソーム13から化学物質を洗い落とすことができ
るので、多数回のセンシングに繰り返し使用できる。
The chemical sensor 10 of the first invention will be described in detail in the section of the chemical sensor unit described later.
The chemical substance can be sensed by immersing the tip (the side on which the liposome 13 is fixed) in a suitable liquid (for example, buffer). The membrane potential sensitive fluorescent dye in the liposome 13 is excited by inputting excitation light having a wavelength corresponding to the membrane potential sensitive dye from the other end of the optical fiber 11. When a chemical substance is added to the liquid used for sensing, the membrane potential of the liposome 13 changes. This change in membrane potential can be detected as a change in fluorescence intensity of the dye sensitive to membrane potential. This change in fluorescence intensity can be taken out by the optical fiber 11. After the completion of sensing, the chemical sensor 10 is moved to the side of the cleaning liquid such as pure water and the cleaning liquid causes the chemical sensor 10 to move.
Since the chemical substance can be washed off from the liposome 13, it can be repeatedly used for many times of sensing.

【0024】2.第二発明の化学センサの実施例の説明 図3(A)、(B)は第二発明の実施例の化学センサ3
0の説明に供する図である。特に、図3(A)はこの化
学センサ30の全体を示した図、図3(B)はこの化学
センサ30の先端部(図3(A)のQ部分)を拡大して
示した図である。
2. Description of Embodiment of Chemical Sensor of Second Invention FIGS. 3A and 3B show a chemical sensor 3 of embodiment of the second invention.
It is a figure with which explanation of 0 is offered. In particular, FIG. 3 (A) is a diagram showing the entire chemical sensor 30, and FIG. 3 (B) is an enlarged diagram showing the tip portion (Q portion of FIG. 3 (A)) of the chemical sensor 30. is there.

【0025】この第二発明の実施例の化学センサは、複
数個(この例では図3(B)に示すごとく7個)の第一
発明の化学センサ(以下、それぞれを「個別化学セン
サ」とも称する。)10a〜10gを束ねた構成として
ある。ただし、7個の個別化学センサ10a〜10gで
は、リポソームに内包させてある膜電位感受性色素はい
ずれも同じ種類のものとしている。また、複数個の個別
化学センサ10a〜10gにおいては、個別化学センサ
毎でリポソームの脂質組成を異ならせてあるか、あるい
は、いくつかの個別化学センサ群毎でリポソームの脂質
組成を異ならせてある。この実施例では、7個の個別化
学センサ10a〜10gのうちの、10a〜10dで示
す4個の個別化学センサで構成される第1の群と、10
e〜10gで示す3個の個別化学センサで構成される第
2の群とで、リポソームの脂質組成を異ならせてある。
すなわち、第1の群の各リポソームとして第1の脂質で
構成したものを用い、第2の群の各リポソームとして第
2の脂質で構成したものを用いている。図3において、
脂質組成が異なる2種類のリポソームを、13y,13
zとして示している。リポソーム13y,13zを構成
するための第1の脂質、第2の脂質、またリポソームに
内包させる膜電位感受性色素としてどのような材料を用
いるかは、化学センサの設計に応じ任意とできる。この
実施例では、10a〜10dの個別化学センサの各リポ
ソーム13yの脂質をPCとし、10e〜10gの個別
化学センサの各リポソーム13zの脂質をPCとPEと
の混合脂質とし、10a〜10gの全個別化学センサの
リポソームに内包させた膜電位感受性色素をDiBaC
4 (5)としている(詳細は後述の製造方法の項で説明
する。)。
The chemical sensor according to the second embodiment of the present invention includes a plurality (seven in this example, as shown in FIG. 3B) of the chemical sensor of the first invention (hereinafter, each is also referred to as an "individual chemical sensor"). 10a to 10g are bundled. However, in the seven individual chemical sensors 10a to 10g, the membrane potential-sensitive dyes encapsulated in the liposomes are all of the same type. In addition, in the plurality of individual chemical sensors 10a to 10g, the lipid composition of the liposome is different for each individual chemical sensor, or the lipid composition of the liposome is different for some individual chemical sensor groups. . In this embodiment, of the seven individual chemical sensors 10a to 10g, a first group composed of four individual chemical sensors 10a to 10d and 10
The lipid composition of the liposome is different from that of the second group composed of three individual chemical sensors represented by e to 10 g.
That is, each liposome of the first group is composed of the first lipid, and each liposome of the second group is composed of the second lipid. In FIG.
Two types of liposomes with different lipid compositions are
Shown as z. The materials used as the first lipid, the second lipid for forming the liposomes 13y and 13z, and the membrane potential sensitive dye to be encapsulated in the liposomes can be arbitrarily selected according to the design of the chemical sensor. In this example, the lipid of each liposome 13y of the individual chemical sensor 10a to 10d is PC, and the lipid of each liposome 13z of the individual chemical sensor 10e to 10g is a mixed lipid of PC and PE. DiBaC which is a membrane potential sensitive dye encapsulated in liposome of individual chemical sensor
4 (5) (Details will be explained in the section of the manufacturing method described later).

【0026】上述の例では個別化学センサの個数を7と
し、リポソームの脂質組成を2種類とし、かつ、7個の
個別化学センサを4:3の割合で2群に分けた例を示し
た。しかし、個別化学センサ数、リポソームの脂質組成
の種類数、個別化学センサの群の構成方法は化学センサ
の設計に応じ変更できる。例えば、リポソームの脂質組
成をn種類(nは2以上の整数)としたなら、原理的に
は、個別化学センサの数はn個で良い。ただし、センサ
の信頼性を考えるとn種類の個別センサを複数づつ用い
る構成も好適と考える。
In the above example, the number of individual chemical sensors is 7, the lipid composition of the liposome is 2 types, and the 7 individual chemical sensors are divided into 2 groups at a ratio of 4: 3. However, the number of individual chemical sensors, the number of types of lipid composition of liposomes, and the method of configuring the group of individual chemical sensors can be changed according to the design of the chemical sensor. For example, if the lipid composition of the liposome is n types (n is an integer of 2 or more), in principle, the number of individual chemical sensors may be n. However, considering the reliability of the sensor, a configuration using a plurality of n kinds of individual sensors is also preferable.

【0027】この第二発明の化学センサ30も第一発明
の化学センサと同様な原理で化学物質のセンシングがで
きるものである。ただし、個別化学センサ10a〜10
dの群と個別化学センサ10e〜10gの群とで、リポ
ソームの脂質組成を異ならせてあるので、各群の個別化
学センサは化学物質に対し固有の応答性を示す。したが
って、この実施例の場合は、第1群の個別化学センサか
らの蛍光強度変化と、第2群の個別化学センサからの蛍
光強度変化とで構成される2種類の蛍光強度変化が同時
に観測できる。また、個別化学センサ10a〜10fの
リポソームに内包させる膜電位感受性色素を同種類のも
のとしてあるから、上記蛍光強度変化の測定は、7個の
個別化学センサに共通な励起光と共通な測定波長により
行える。すなわち、個別化学センサ10a〜10fの光
ファイバの他端(図3(A)中11xで示す)からこれ
ら個別化学センサに対し同じ波長の励起光を入れての測
定ができる。また、個別化学センサ10a〜10fの光
ファイバの他端11xから取り出される励起光は、個別
化学センサ10a〜10f毎で例えばフォトダイオード
で測定できるので、測定波長も統一できる。
The chemical sensor 30 of the second invention is also capable of sensing chemical substances on the same principle as the chemical sensor of the first invention. However, the individual chemical sensors 10a to 10
Since the lipid composition of the liposomes is made different between the group d) and the groups of the individual chemical sensors 10e to 10g, the individual chemical sensors of each group show unique responsiveness to chemical substances. Therefore, in the case of this example, two types of fluorescence intensity changes, which are a fluorescence intensity change from the first group of individual chemical sensors and a fluorescence intensity change from the second group of individual chemical sensors, can be observed simultaneously. . Moreover, since the membrane potential sensitive dyes to be encapsulated in the liposomes of the individual chemical sensors 10a to 10f are of the same type, the fluorescence intensity change is measured by the excitation light common to the seven individual chemical sensors and the common measurement wavelength. Can be done by That is, from the other end (indicated by 11x in FIG. 3A) of the optical fibers of the individual chemical sensors 10a to 10f, the excitation light of the same wavelength can be put into these individual chemical sensors to perform measurement. Moreover, since the excitation light extracted from the other end 11x of the optical fiber of the individual chemical sensor 10a to 10f can be measured by, for example, a photodiode for each individual chemical sensor 10a to 10f, the measurement wavelengths can be unified.

【0028】3.第三発明(化学センサの製法)の実施
例の説明 3−1.第三発明の第一の態様の説明 第一及び第二発明の化学センサを製造する当たり光ファ
イバの先端にリポソームを固定する第一の方法として、
アミノ基−グルタルアルデヒド−タンパク質の結合を利
用する方法を説明する。ただし、ここでは、第一発明の
実施例に示した化学センサ10を製造する場合、即ち、
光ファイバ11の先端に第1のリポソーム13a及び第
2のリポソーム13bがそれぞれ固定されている化学セ
ンサを製造する場合の例で説明する。図4はその説明に
供する工程図である。
3. Description of Example of Third Invention (Chemical Sensor Manufacturing Method) 3-1. Description of the first aspect of the third invention As a first method of immobilizing liposomes on the tip of an optical fiber when manufacturing the chemical sensor of the first and second inventions,
A method utilizing the bond of amino group-glutaraldehyde-protein will be described. However, here, in the case of manufacturing the chemical sensor 10 shown in the embodiment of the first invention, that is,
An example of manufacturing a chemical sensor in which the first liposome 13a and the second liposome 13b are immobilized on the tip of the optical fiber 11 will be described. FIG. 4 is a process chart for the explanation.

【0029】先ず、光導波手段としてこの場合石英製光
ファイバ11を用意する(図4(A))。この光ファイ
バ先端にアミノ基を導入する。この方法として、アミノ
基を有するシランカップラー剤で光ファイバ先端を処理
するのが良い。このため、ここでは、1%アミノプロピ
ルトリエトキシシラン(型番LS−3150:信越シリ
コーン社製)水溶液中に、この光ファイバ11をその先
端部のみ2分間浸漬する。これを取り出し純水で洗浄し
た後、恒温槽中で110℃の温度で10分間加熱する。
この一連の処理により光ファイバ先端にアミノ基が導入
される(図4(B))。
First, in this case, an optical fiber 11 made of quartz is prepared as an optical waveguide means (FIG. 4A). An amino group is introduced into the tip of this optical fiber. As this method, it is preferable to treat the tip of the optical fiber with a silane coupler having an amino group. Therefore, here, the optical fiber 11 is immersed only for 2 minutes in the 1% aminopropyltriethoxysilane (model number LS-3150: manufactured by Shin-Etsu Silicone) aqueous solution for 2 minutes. This is taken out, washed with pure water, and then heated in a constant temperature bath at a temperature of 110 ° C. for 10 minutes.
An amino group is introduced into the tip of the optical fiber by this series of processes (FIG. 4 (B)).

【0030】次に、アミノ基導入済みの光ファイバの当
該先端を1%グルタルアルデヒド水溶液中に1時間浸漬
することにより、光ファイバ先端にアルデヒド基を導入
する(図4(C))。
Then, the tip of the amino group-introduced optical fiber is immersed in a 1% glutaraldehyde aqueous solution for 1 hour to introduce an aldehyde group into the tip of the optical fiber (FIG. 4 (C)).

【0031】一方、リポソームは次のように調製する。
まず、リン脂質の一つである卵ホスファチジルコリン
(以下、PC)100mgをクロロホルム5mlに溶解
した溶液と、膜タンパク質としてのアラメシチン(シグ
マ社製)1mgをエタノール1mlに溶解した溶液と
を、容量50mlのナス形フラスコに入れ混合し、次い
で、ロータリエバポレータを用いて溶媒を蒸発させる。
これにより、フラスコ内壁に薄膜状に脂質膜が残る。次
に、このフラスコ内に、膜電位感受性色素としてこの場
合ビス−(1,3−ジブチルバルビツール酸)−ペンタ
メチン オキソノール(DiBaC4 (5))を含む1
0mlの重炭酸バッファ(pH8.5のもの)を加え、
その後、37℃の下でボルテックスミキサーで攪拌し脂
質膜を分散させる。このように作製した脂質懸濁液に超
音波をかけてリポソームを構成した後、遠心機(100,00
0g)にかけ、上清を集める。さらに、リポソーム懸濁液
をエクストルーダ(日油リポソーム社製)にかけリポソ
ームの径を200nm以下に揃える。さらに、重炭酸バ
ッファ(pH8.5のもの)で10倍に希釈してPCリ
ポソーム懸濁液(第1のリポソーム懸濁液)を調製し
た。このPCリポソームは模式的に示すと図4(D)の
状態にある。図4(D)において、13が膜電位感受性
色素(図示せず)を内包するリポソームであり、15x
がリポソーム13の脂質二分子膜に組み込まれたタンパ
ク質である。このPCリポソームは詳細には図2(A)
の状態のものに相当する。
On the other hand, liposomes are prepared as follows.
First, a solution prepared by dissolving 100 mg of egg phosphatidylcholine (hereinafter, PC), which is one of phospholipids, in 5 ml of chloroform, and a solution of 1 mg of alamethitin (manufactured by Sigma) as a membrane protein in 1 ml of ethanol, having a volume of 50 ml Place in an eggplant-shaped flask, mix, and then evaporate the solvent using a rotary evaporator.
As a result, a thin lipid film remains on the inner wall of the flask. The flask is then charged with bis- (1,3-dibutylbarbituric acid) -pentamethine oxonol (DiBaC 4 (5)) in this case as a membrane potential sensitive dye.
Add 0 ml bicarbonate buffer (pH 8.5),
Then, the lipid membrane is dispersed by stirring with a vortex mixer at 37 ° C. Ultrasonic waves were applied to the lipid suspension thus prepared to form liposomes, which were then centrifuged (100,00
0 g) and collect the supernatant. Further, the liposome suspension is put into an extruder (made by NOF Liposome Co., Ltd.) so that the diameter of the liposome is adjusted to 200 nm or less. Further, a PC liposome suspension (first liposome suspension) was prepared by diluting 10 times with bicarbonate buffer (pH 8.5). This PC liposome is in the state of FIG. 4 (D) when schematically shown. In FIG. 4 (D), 13 is a liposome encapsulating a membrane potential sensitive dye (not shown), and 15x
Is a protein incorporated in the lipid bilayer of the liposome 13. This PC liposome is shown in detail in FIG. 2 (A).
It corresponds to the one in the state of.

【0032】また、卵ホスファチジルコリン(PC)5
0mg及び卵ホスファチジルエタノールアミン(以下、
PE)50mgをクロロホルム5mlに溶解した溶液
と、膜タンパク質としてのアラメシチン(シグマ社製)
1mgをエタノール1mlに溶解した溶液とを、容量5
0mlのナス形フラスコに入れ混合し、上記PCリポソ
ーム懸濁液を調製した方法に従いPC+PEリポソーム
懸濁英気(第2のリポソーム懸濁液)を調製した。ただ
し、この場合は、膜電位感受性色素として、ビス−
(1,3−ジブチルバルビツール酸)−トリメチン オ
キソノール(DiBaC4 (3))を用いている。この
PC+PEリポソームも模式的に示すと図4(D)の状
態にある。詳細には図2(B)の状態のものに相当し、
脂質二分子膜13xがPCとPEとで構成されたもので
ある。
Also, egg phosphatidylcholine (PC) 5
0 mg and egg phosphatidylethanolamine (hereinafter,
PE) 50 mg dissolved in chloroform 5 ml, and alamethitin as a membrane protein (manufactured by Sigma)
A solution of 1 mg dissolved in 1 ml of ethanol was added to a volume of 5
The mixture was placed in a 0 ml eggplant-shaped flask and mixed to prepare PC + PE liposome suspension air (second liposome suspension) according to the method for preparing the PC liposome suspension. However, in this case, bis-
(1,3-Dibutylbarbituric acid) -trimethine oxonol (DiBaC 4 (3)) is used. This PC + PE liposome is also in the state of FIG. 4 (D) when it is schematically shown. In detail, it corresponds to the state of FIG. 2 (B),
The lipid bilayer 13x is composed of PC and PE.

【0033】上述のように調製した第1のリポソーム懸
濁液と第2のリポソーム懸濁液とを1:1の割合で混合
したものに、上記アルデヒド導入済みの光ファイバを、
室温で2時間浸漬する。アルデヒド基は、リポソームに
埋め込まれたタンパク質アラメシチンのアミノ基と反応
して結合するため、光ファイバ11の先端にリポソーム
13が固定される(図4(E))。なお、光ファイバに
結合していない不要なリポソームは重炭酸バッファ(p
H8.5のもの)で光ファイバ先端を洗浄することによ
り除去する。
The above-mentioned aldehyde-introduced optical fiber was added to a mixture of the first liposome suspension prepared as described above and the second liposome suspension in a ratio of 1: 1.
Immerse for 2 hours at room temperature. The aldehyde group reacts with and binds to the amino group of the protein alamethicin embedded in the liposome, so that the liposome 13 is fixed to the tip of the optical fiber 11 (FIG. 4 (E)). Unnecessary liposomes not bound to the optical fiber are bicarbonate buffer (p
H8.5) to remove it by washing the end of the optical fiber.

【0034】3−2.第三発明の第二の態様の説明 第一及び第二発明の化学センサを製造する際の光ファイ
バの先端にリポソームを固定する第二の方法として、ビ
オチン−ストレプトアビジンの結合を利用する方法を説
明する。ただし、ここでも、第一発明の実施例に示した
化学センサ10を製造する例、即ち、光ファイバ11の
先端に第1のリポソーム13a及び第2のリポソーム1
3bがそれぞれ固定されている化学センサを製造する例
を説明する。図5及び図6はその説明に供する工程図で
ある。
3-2. Description of the second aspect of the third invention As a second method of immobilizing liposomes on the tip of an optical fiber when manufacturing the chemical sensor of the first and second inventions, a method of utilizing biotin-streptavidin binding is described. explain. However, here again, an example of manufacturing the chemical sensor 10 shown in the embodiment of the first invention, that is, the first liposome 13a and the second liposome 1 at the tip of the optical fiber 11 is manufactured.
An example of manufacturing a chemical sensor in which 3b is fixed will be described. 5 and 6 are process diagrams used for the description.

【0035】先ず、上述の第一の態様で説明した手順で
光ファイバ11の先端にアミノ基を導入する(図5
(A)及び(B))。次に、このアミノ基導入済みの光
ファイバの当該先端部を、10mlの重炭酸バッファ
(pH8.5)に浸漬し、そして、このバッファ中に3
mgのスルホサクシイミジル−6−(ビオチナミド)ヘ
キサノエート[Sulfosuccinimidyl-6-(biotinamido)Hex
anoate](商品名NHS−LC−BIOTIN:フナコ
シ薬品社製)を添加して1時間反応させる。これによ
り、光ファイバ11の先端にアミノ基を介しビオチン
(ビオチンロングアーム)が導入される(図5
(C))。なお、図5(C)以後、光ファイバ11とビ
オチン41との結合状態を化学構造式を用いずに模式的
に示す。
First, an amino group is introduced into the tip of the optical fiber 11 by the procedure described in the first embodiment (FIG. 5).
(A) and (B)). Next, the tip of the amino group-introduced optical fiber was dipped in 10 ml of a bicarbonate buffer (pH 8.5), and 3 parts of the buffer were immersed in the buffer.
mg sulfosuccinimidyl-6- (biotinamide) hexanoate [Sulfosuccinimidyl-6- (biotinamido) Hex
anoate] (trade name NHS-LC-BIOTIN: manufactured by Funakoshi Chemical Co., Ltd.) is added and reacted for 1 hour. As a result, biotin (biotin long arm) is introduced into the tip of the optical fiber 11 via the amino group (FIG. 5).
(C)). Note that, after FIG. 5C, the bonding state of the optical fiber 11 and the biotin 41 is schematically shown without using a chemical structural formula.

【0036】次に、ビオチン導入済みの光ファイバをリ
ン酸バッファ(pH7.3のもの)により洗浄して不要
なビオチンを除去する。その後、この光ファイバの先端
部を、0.1mg/mlのストレプトアビジン(フナコ
シ薬品社製)重炭酸バッファ(pH8.5のもの)溶液
中に室温で2時間浸漬する。これにより、光ファイバ1
1の先端に、アミノ基及びビオチンを介しストレプトア
ビジンが導入される(図5(D))。
Next, the biotin-introduced optical fiber is washed with a phosphate buffer (pH 7.3) to remove unnecessary biotin. Then, the tip of this optical fiber is immersed in a 0.1 mg / ml streptavidin (Funakoshi Chemical Co., Ltd.) bicarbonate buffer (pH 8.5) solution for 2 hours at room temperature. This allows the optical fiber 1
Streptavidin is introduced into the tip of 1 via an amino group and biotin (FIG. 5 (D)).

【0037】一方、リポソームは次のように調製する。
まず、リン脂質の一つである卵ホスファチジルコリン
(以下、PC)100mgをクロロホルム5mlに溶解
した溶液と、膜タンパク質としてのアラメシチン(シグ
マ社製)1mgをエタノール1mlに溶解した溶液と
を、容量50mlのナス形フラスコに入れ混合し、次い
で、ロータリエバポレータを用いて溶媒を蒸発させる。
これにより、フラスコ内壁に薄膜状に脂質膜が残る。次
に、このフラスコ内に、膜電位感受性色素としてこの場
合ビス−(1,3−ジブチルバルビツール酸)−ペンタ
メチン オキソノール(DiBaC4 (5))を含む1
0mlの重炭酸バッファ(pH8.5のもの)を加え、
その後、37℃の下でボルテックスミキサーで攪拌し脂
質膜を分散させる。このように作製した脂質懸濁液に超
音波をかけてリポソームを構成した後、遠心機(100,00
0g)にかけ、上清を集める。さらに、リポソーム懸濁液
をエクストルーダ(日油リポソーム社製)にかけリポソ
ームの径を200nm以下に揃える。この懸濁液に、1
mg/lの濃度のNHS−LC−BIOTINの重炭酸
バッファ溶液を1ml加え、2時間攪拌させながら反応
させる(図6(A))。さらに、重炭酸バッファ(pH
8.5のもの)で10倍に希釈して第二の態様における
PCリポソーム懸濁液(第二の態様における第1のリポ
ソーム懸濁液)を調製した。このPCリポソームは模式
的に示すと図6(B)の状態にある。
On the other hand, liposomes are prepared as follows.
First, a solution prepared by dissolving 100 mg of egg phosphatidylcholine (hereinafter, PC), which is one of phospholipids, in 5 ml of chloroform, and a solution of 1 mg of alamethitin (manufactured by Sigma) as a membrane protein in 1 ml of ethanol, having a volume of 50 ml Place in an eggplant-shaped flask, mix, and then evaporate the solvent using a rotary evaporator.
As a result, a thin lipid film remains on the inner wall of the flask. The flask is then charged with bis- (1,3-dibutylbarbituric acid) -pentamethine oxonol (DiBaC 4 (5)) in this case as a membrane potential sensitive dye.
Add 0 ml bicarbonate buffer (pH 8.5),
Then, the lipid membrane is dispersed by stirring with a vortex mixer at 37 ° C. Ultrasonic waves were applied to the lipid suspension thus prepared to form liposomes, which were then centrifuged (100,00
0 g) and collect the supernatant. Further, the liposome suspension is put into an extruder (made by NOF Liposome Co., Ltd.) so that the diameter of the liposome is adjusted to 200 nm or less. To this suspension 1
1 ml of a bicarbonate buffer solution of NHS-LC-BIOTIN having a concentration of mg / l is added, and the reaction is performed while stirring for 2 hours (FIG. 6 (A)). In addition, bicarbonate buffer (pH
8.5)) to prepare a PC liposome suspension in the second embodiment (first liposome suspension in the second embodiment). This PC liposome is in a state shown in FIG. 6 (B) when schematically shown.

【0038】また、卵ホスファチジルコリン(PC)5
0mg及び卵ホスファチジルエタノールアミン(以下、
PE)50mgをクロロホルム5mlに溶解した溶液
と、膜タンパク質としてのアラメシチン(シグマ社製)
1mgをエタノール1mlに溶解した溶液とを、容量5
0mlのナス形フラスコに入れ混合し、上記第二の態様
におけるPCリポソーム懸濁液を調製した方法に従いP
C+PEリポソーム懸濁液(第二の態様における第2の
リポソーム懸濁液)を調製した。ただし、この場合は、
膜電位感受性色素として、ビス−(1,3−ジブチルバ
ルビツール酸)−トリメチン オキソノール(DiBa
4 (3))を用いている。このPC+PEリポソーム
も模式的に示すと図6(B)の状態にある。
Egg phosphatidylcholine (PC) 5
0 mg and egg phosphatidylethanolamine (hereinafter,
PE) 50 mg dissolved in chloroform 5 ml, and alamethitin as a membrane protein (manufactured by Sigma)
A solution of 1 mg dissolved in 1 ml of ethanol was added to a volume of 5
Pour in a 0 ml eggplant-shaped flask and mix to prepare a PC liposome suspension according to the second embodiment.
A C + PE liposome suspension (second liposome suspension in the second embodiment) was prepared. However, in this case,
As a membrane potential sensitive dye, bis- (1,3-dibutylbarbituric acid) -trimethine oxonol (DiBa
C 4 (3)) is used. This PC + PE liposome is also in the state of FIG. 6 (B) when it is schematically shown.

【0039】上述のように調製した第二の態様における
第1のリポソーム懸濁液と第2のリポソーム懸濁液とを
1:1の割合で混合したものに、上記ストレプトアビジ
ン導入済みの光ファイバを、室温で2時間浸漬する(図
6(C))。光ファイバの先端に導入しておいたストレ
プトアビジンは、リポソームに結合したビオチンと強い
結合を作るため、光ファイバ11の先端にリポソーム1
3が固定される(図6(D))。なお、光ファイバに結
合していない不要なリポソームは重炭酸バッファ(pH
8.5のもの)で光ファイバ先端を洗浄することにより
除去する。
The above-prepared optical fiber in which streptavidin has been introduced into a mixture of the first liposome suspension and the second liposome suspension in the second embodiment prepared in the above-described manner at a ratio of 1: 1. Is immersed at room temperature for 2 hours (FIG. 6 (C)). The streptavidin introduced at the tip of the optical fiber forms a strong bond with biotin bound to the liposome, so that the liposome 1 is attached to the tip of the optical fiber 11.
3 is fixed (FIG. 6 (D)). Unnecessary liposomes not bound to the optical fiber are bicarbonate buffer (pH
It is removed by washing the end of the optical fiber with that of 8.5).

【0040】上述の第三発明の各実施例によれば、光フ
ァイバ先端に膜電位感受性色素を内包するリポソームを
工業的にかつ実用的な強度で固定することができる。ま
た、ビオチン−ストレプトアビジンの結合を利用する代
わりに、ビオチン−アビジンの結合を利用した場合も、
同様な固定が行えた。
According to each of the above-mentioned third embodiments of the invention, a liposome containing a membrane potential sensitive dye can be immobilized on the tip of an optical fiber with industrial and practical strength. Also, instead of using the biotin-streptavidin bond, when using the biotin-avidin bond,
The same fixing was possible.

【0041】なお、この第三発明の方法により、第二発
明の実施例の化学センサ30(図3参照)を製造する場
合は、第1のリポソーム懸濁液のみを用いて上記手順に
従い個別化学センサ10a〜10dをそれぞれ作製し、
第2のリポソーム懸濁液のみを用いて上記手順に従い個
別化学センサ10e〜10gをそれぞれ作製すれば良い
ので、その詳細な説明を省略する。
When the chemical sensor 30 of the second embodiment of the invention (see FIG. 3) is manufactured by the method of the third invention, only the first liposome suspension is used and the individual chemistry is performed according to the above procedure. Each of the sensors 10a to 10d is manufactured,
Since the individual chemical sensors 10e to 10g may be produced in accordance with the above procedure using only the second liposome suspension, detailed description thereof will be omitted.

【0042】4.第四発明(化学センサユニット)の実
施例の説明 4−1.第四発明の第1実施例 第一及び第二発明の化学センサによる化学物質のセンシ
ングに好適な化学センサユニット(第四発明の)の実施
例について説明する。ここでは、化学センサとして第一
発明の実施例の化学センサ10を用いる例を説明する。
図7は実施例の化学センサユニットの構成を示した図で
ある。
4. Description of Example of Fourth Invention (Chemical Sensor Unit) 4-1. First Embodiment of Fourth Invention An embodiment of a chemical sensor unit (of the fourth invention) suitable for sensing a chemical substance by the chemical sensors of the first and second inventions will be described. Here, an example in which the chemical sensor 10 of the embodiment of the first invention is used as the chemical sensor will be described.
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the chemical sensor unit of the example.

【0043】この実施例の化学センサユニットは、第一
発明の実施例の化学センサ10と、この化学センサ10
に備わる光ファイバ11の、リポソーム13が固定され
ている端部とは反対側の端部11xに接続され、リポソ
ーム13内の膜電位感受性蛍光色素に対し励起光を供給
するための光源51と、この反対側端部11xに接続さ
れ膜電位感受性蛍光色素からの蛍光を測定するための受
光手段とを具えている。ただし、この実施例の場合は、
受光素子として光電子増倍管を用いている。また光源5
1は、干渉フィルタ61、ハーフミラー63及びレンズ
65を介して光ファイバ11の他端11xに光学的に接
続してある。また、光電子増倍管53は、モノクロメー
タ67、レンズ69、先のハーフミラー63及び先のレ
ンズ65を介して光ファイバ11の他端11xに光学的
に接続してある。
The chemical sensor unit of this embodiment includes the chemical sensor 10 of the first embodiment of the present invention and this chemical sensor 10.
A light source 51 for supplying excitation light to the membrane potential sensitive fluorescent dye in the liposome 13, which is connected to the end 11x of the optical fiber 11 provided in the opposite side to the end to which the liposome 13 is fixed. It is provided with a light receiving means connected to the opposite end 11x for measuring fluorescence from the membrane potential sensitive fluorescent dye. However, in the case of this embodiment,
A photomultiplier tube is used as the light receiving element. Also light source 5
1 is optically connected to the other end 11x of the optical fiber 11 via the interference filter 61, the half mirror 63, and the lens 65. The photomultiplier tube 53 is optically connected to the other end 11x of the optical fiber 11 via the monochromator 67, the lens 69, the half mirror 63, and the lens 65.

【0044】ここで、干渉フィルタ61は励起光の波長
を可変するため励起波長に応じ差し替えて使用する。ま
た、モノクロメータ67は測定波長を可変するため設け
ている。これらは、第一発明の実施例の化学センサ10
が異なる膜電位感受性色素を内包した第一のリポソーム
と第2のリポソームとを光ファイバ先端に固定したもの
であるため励起光の波長や測定光の波長をこれら色素に
応じて可変する必要があるため、設けている。しかし、
光ファイバ先端に1種類のリポソームを固定した場合
や、第二発明の化学センサ30のように膜電位感受性色
素が1種類の場合であれば、干渉フィルタ61は1種類
のものを固定的に用いれば良く、またモノクロメータ6
7は不要とできる(詳細は第四発明の第2実施例の項参
照。)。
Here, the interference filter 61 is used by changing it according to the pumping wavelength in order to change the wavelength of the pumping light. The monochromator 67 is provided to change the measurement wavelength. These are the chemical sensors 10 of the embodiment of the first invention.
Since the first liposome and the second liposome having different membrane potential-sensitive dyes are fixed to the tip of the optical fiber, it is necessary to change the wavelength of the excitation light and the wavelength of the measurement light according to these dyes. Therefore, it is provided. But,
If one kind of liposome is fixed to the tip of the optical fiber, or if there is one kind of membrane potential sensitive dye as in the chemical sensor 30 of the second invention, one kind of interference filter 61 is fixedly used. Better yet, monochromator 6
7 can be omitted (for details, refer to the section of the second embodiment of the fourth invention).

【0045】この化学センサユニットでは、化学センサ
10の先端(リポソーム固定側)をビーカ71中の例え
ば重炭酸バッファ73中に浸漬することでセンシング可
能状態になる。実験に当たっての重炭酸バッファ73中
への化学物質(この場合ニオイ物質を用いる。)75の
添加はマイクロシリンジを用い行った。
In this chemical sensor unit, the tip of the chemical sensor 10 (liposome fixed side) is dipped in, for example, the bicarbonate buffer 73 in the beaker 71 to enable sensing. In the experiment, a chemical substance (in this case, an odorant is used) 75 was added to the bicarbonate buffer 73 using a microsyringe.

【0046】この化学センサユニットでは、光源51か
ら干渉フィルタ61、ハーフミラー63及びレンズ65
を通して励起光を光ファイバに11に導ける。この励起
光は光ファイバ11を通ってリポソーム13に照射され
る。一方、リポソーム13に化学物質が吸着して生じる
膜電位変化に応じ膜電位感受性色素から発せられる蛍光
は、光ファイバ11を通りさらにレンズ65、ハーフミ
ラー63、レンズ69及びモノクロメータ67を通って
光電子増倍管53に至りここで受光される。実験で使用
している一方の膜電位感受性蛍光色素DiBaC
4 (5)の励起波長は591nmであり、蛍光の極大波
長は616nmである。また、実験で使用している他方
の膜電位感受性蛍光色素DiBaC4 (3)の励起波長
は494nmであり、蛍光の極大波長は520nmであ
る。したがって、干渉フィルタ61及びモノクロメータ
67を膜電位感受性蛍光色素DiBaC4 (5)に対応
するよう設定すると、第1のリポソーム13aでの蛍光
強度変化が観測できる。また、干渉フィルタ61及びモ
ノクロメータ67を膜電位感受性蛍光色素DiBaC4
(3)に対応するよう設定すると、第2のリポソーム1
3bでの蛍光強度変化が観測できる。
In this chemical sensor unit, from the light source 51 to the interference filter 61, the half mirror 63 and the lens 65.
The excitation light can be guided to the optical fiber 11 through. The excitation light is applied to the liposome 13 through the optical fiber 11. On the other hand, the fluorescence emitted from the membrane potential sensitive dye according to the membrane potential change caused by the adsorption of the chemical substance on the liposome 13 passes through the optical fiber 11 and further passes through the lens 65, the half mirror 63, the lens 69 and the monochromator 67 to generate photoelectrons. It reaches the multiplier 53 and is received there. One of the membrane potential sensitive fluorescent dyes DiBaC used in the experiment
The excitation wavelength of 4 (5) is 591 nm, and the maximum wavelength of fluorescence is 616 nm. The excitation wavelength of the other membrane potential sensitive fluorescent dye DiBaC 4 (3) used in the experiment is 494 nm, and the maximum wavelength of fluorescence is 520 nm. Therefore, when the interference filter 61 and the monochromator 67 are set so as to correspond to the membrane potential sensitive fluorescent dye DiBaC 4 (5), the change in fluorescence intensity in the first liposome 13a can be observed. Further, an interference filter 61 and the monochromator 67 membrane potential sensitive fluorescent dye DiBAC 4
When set to correspond to (3), the second liposome 1
The change in fluorescence intensity at 3b can be observed.

【0047】4−2.第四発明の第2実施例 図3を用いて既に説明したように、第二発明の化学セン
サ30では個別の化学センサ10a〜10g各々はそれ
らで用いる膜電位感受性色素を同種類のものとできた。
このため、個別化学センサ10a〜10gそれぞれを励
起する波長や測定波長は共通化できる。その場合の化学
センサユニットの例を、第四発明の第2実施例として以
下説明する。図8は第2実施例の化学センサユニットの
説明図である。
4-2. Second Embodiment of Fourth Invention As already described with reference to FIG. 3, in the chemical sensor 30 of the second invention, the individual chemical sensors 10a to 10g can be the same kind of membrane potential sensitive dyes used therein. It was
Therefore, the wavelengths for exciting the individual chemical sensors 10a to 10g and the measurement wavelengths can be made common. An example of the chemical sensor unit in that case will be described below as a second embodiment of the fourth invention. FIG. 8 is an explanatory view of the chemical sensor unit of the second embodiment.

【0048】この2実施例の化学センサユニットでは、
第1実施例で用いていたモノクロメータは用いない。ま
た、受光手段として発光ダイオードアレイ81を用い
る。ダイオードアレイ81は、レンズ69、フィルタ8
3、ハーフミラー63、レンズ65を介して第二発明の
化学センサの他端30aに光学的に接続してある。それ
以外の構成は第1実施例と基本的に同じとしている。
In the chemical sensor unit of these two embodiments,
The monochromator used in the first embodiment is not used. Further, the light emitting diode array 81 is used as the light receiving means. The diode array 81 includes a lens 69 and a filter 8
3, it is optically connected to the other end 30a of the chemical sensor of the second invention through the half mirror 63 and the lens 65. The other structure is basically the same as that of the first embodiment.

【0049】ここで、第二発明の実施例の化学センサ3
0で用いていた感受性蛍光色素DiBaC4 (5)の励
起波長は591nmであり、蛍光の極大波長は616n
mであるので、干渉フィルタ61は波長591nmの光
を透過できるものとしている。また、フィルタ83は波
長600nm以下の光をカットできるものとしている。
フォトダイオドアレイ81にリポソームでの蛍光のみを
供給できるようにするためである。また、フォトダイオ
ードアレイ81は、アレイ中の個別のフォトダイオード
を、化学センサ30の個別の化学センサの配列に対応す
るように配列したものとしてある。
Here, the chemical sensor 3 according to the second embodiment of the invention.
The excitation wavelength of the sensitive fluorescent dye DiBaC 4 (5) used in 0 was 591 nm, and the maximum wavelength of fluorescence was 616 n.
Since it is m, the interference filter 61 is supposed to be able to transmit light having a wavelength of 591 nm. Further, the filter 83 is supposed to be capable of cutting light having a wavelength of 600 nm or less.
This is so that only the fluorescence of the liposome can be supplied to the photodiode array 81. Further, the photodiode array 81 has the individual photodiodes in the array arranged so as to correspond to the arrangement of the individual chemical sensors of the chemical sensor 30.

【0050】この第2実施例の化学センサユニットも、
基本的には第1実施例の化学センサユニット同様な原理
で化学物質のセンシングを行える。ただし、個別化学セ
ンサの励起光の波長を共通とし及び測定光の波長の共通
とした状態でセンシングを行える。
The chemical sensor unit of the second embodiment is also
Basically, the chemical substance can be sensed by the same principle as the chemical sensor unit of the first embodiment. However, sensing can be performed in a state where the wavelengths of the excitation light of the individual chemical sensors are common and the wavelengths of the measurement light are common.

【0051】5.化学物質のセンシング結果の説明 以下の4通りの化学センサを図7若しくは図8を用いて
説明した化学センサユニットに順次に組み込んで各化学
センサユニットの何種類かのニオイ物質に対する特性を
以下に説明するように測定する。
5. Explanation of Sensing Results of Chemical Substances The following four types of chemical sensors are sequentially incorporated in the chemical sensor unit described with reference to FIG. 7 or FIG. 8 and the characteristics of each chemical sensor unit with respect to several kinds of odorants are explained below. Measure as you do.

【0052】:第一発明の実施例の化学センサ10で
あって、リポソームを光ファイバに、アミノ基−グルタ
ルアルデヒド−タンパク質の結合を利用して固定したも
の。
A chemical sensor 10 according to the first embodiment of the present invention, in which liposomes are immobilized on an optical fiber by utilizing an amino group-glutaraldehyde-protein bond.

【0053】:第一発明の実施例の化学センサ10で
あって、リポソームを光ファイバに、ビオチン−ストレ
プトアビジンの結合を利用して固定したもの。
The chemical sensor 10 of the first embodiment of the present invention, in which liposomes are immobilized on an optical fiber by utilizing the binding of biotin-streptavidin.

【0054】:第二発明の実施例の化学センサ30で
あって、個別化学センサ10a〜10gの作製におい
て、リポソームを光ファイバに、アミノ基−グルタルア
ルデヒド−タンパク質の結合を利用して固定したもの。
A chemical sensor 30 according to an embodiment of the second invention, wherein liposomes are immobilized on an optical fiber by utilizing the amino group-glutaraldehyde-protein bond in the preparation of the individual chemical sensors 10a to 10g. .

【0055】:第二発明の実施例の化学センサ30で
あって、個別化学センサ10a〜10gの作製におい
て、リポソームを光ファイバに、ビオチン−ストレプト
アビジンの結合を利用して固定したもの。
The chemical sensor 30 of the second embodiment of the present invention, wherein liposomes are immobilized on an optical fiber by utilizing the biotin-streptavidin bond in the preparation of the individual chemical sensors 10a to 10g.

【0056】上記及びの各センサについては、ニオ
イ物質であるノナノール、β−ヨノン、酢酸−n−アミ
ル及びdl−ムスコンそれぞれに対する応答を調べる。
また、上記及びの各センサについては、ニオイ物質
であるノナノール、メントンdl−ムスコン及びシトラ
ールそれぞれに対する応答を調べる。なお、ここで応答
とは、ニオイ物質を図7のユニットのビーカ71中に添
加する前の化学センサでの蛍光強度F0 と添加した後の
化学センサでの蛍光強度Fとをそれぞれ測定し、これら
を下記の(1)式に代入して求まる蛍光強度変化ΔFに
より示している。
With respect to each of the above-mentioned sensors and, the responses to the odorants nonanol, β-ionone, acetic acid-n-amyl and dl-muscon are examined.
In addition, with respect to each of the above sensors and, the response to each of the odorants nonanol, menthone dl-muscon, and citral is examined. Here, the response means that the fluorescence intensity F 0 of the chemical sensor before the odorant is added to the beaker 71 of the unit of FIG. 7 and the fluorescence intensity F of the chemical sensor after the addition are measured, These are shown by the fluorescence intensity change ΔF obtained by substituting these into the following equation (1).

【0057】 ΔF=(F−F0 )×100/F0 ・・・(1) 図9(A)〜(D)に、上記の化学センサの各ニオイ
物質に対する応答特性を示した。図10(A)〜(D)
に、上記の化学センサの各ニオイ物質に対する応答特
性を示した。図11(A)〜(D)に、上記の化学セ
ンサの各ニオイ物質に対する応答特性を示した。図12
(A)〜(D)は、上記の化学センサの各ニオイ物質
に対する応答特性を示した。図9〜図12の各(A)〜
(D)図において、Aはリポソームの脂質をPCで構成
した場合の応答であり、Bはリポソームの脂質をPCと
PEとの混合脂質で構成した場合の応答である。図9〜
図12から、同じニオイ物質をセンシングする場合で
も、リポソームの脂質組成が異なると異なる応答特性を
示すことが分かる。
ΔF = (F−F 0 ) × 100 / F 0 (1) FIGS. 9A to 9D show response characteristics of the above chemical sensor to each odorant. 10 (A) to (D)
Shows the response characteristics of the above chemical sensor to each odorant. 11 (A) to (D) show the response characteristics of the above chemical sensor to each odorant. 12
(A)-(D) showed the response characteristic with respect to each odor substance of the said chemical sensor. 9 to 12 (A) to
In the figure (D), A is the response when the liposome lipid is composed of PC, and B is the response when the liposome lipid is composed of a mixed lipid of PC and PE. 9-
From FIG. 12, it can be seen that even when the same odorant is sensed, different response characteristics are exhibited when the lipid composition of the liposome is different.

【0058】上述においては、この出願の各発明の実施
例について説明したがこれら発明は上述の実施例に限ら
れない。
Although the embodiments of the inventions of this application have been described above, the inventions are not limited to the above-mentioned embodiments.

【0059】たとえば、リポソームを構成するための脂
質として、ホスファチジルセリン、スフィンゴミエリ
ン、コレステロールなどを用いることもできる。これら
を用いることにより脂質組成が異なる即ち化学物質に対
する応答特性が異なるさらに多種類のリポソームが構成
できるので、化学物質のさらに高度な認識も可能であ
る。また、リポソームに埋め込む膜タンパク質としてア
ラメシチンを用いたが他のタンパク質でも可能である。
タンパク質の種類を変えることによってもリポソームの
膜の性質が変化するので、化学物質に対する認識能を変
化させることができる。
For example, phosphatidylserine, sphingomyelin, cholesterol and the like can be used as the lipid for forming the liposome. By using these, more various types of liposomes having different lipid compositions, that is, different response characteristics to chemical substances can be constructed, and therefore, more advanced recognition of chemical substances is possible. Although alamethitin was used as the membrane protein to be embedded in the liposome, other proteins can be used.
The property of the liposome membrane is also changed by changing the type of protein, and thus the ability to recognize chemical substances can be changed.

【0060】[0060]

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、第一
発明の化学センサによれば、光導波手段及びリポソーム
は一体となっているので、センシング終了後は、この化
学センサをたとえば純水などの好適な洗浄液中に移動で
き、そして、この洗浄液によって化学センサ(特にリポ
ソーム)を清浄することで先回のセンシング時の化学物
質を洗い落とせる。したがって、リポソーム懸濁液を測
定毎に新たに用意する必要がなくなるので、取扱が従来
より簡易な化学センサが提供できる。
As is apparent from the above description, according to the chemical sensor of the first invention, the optical waveguide means and the liposome are integrated, and therefore, after completion of the sensing, the chemical sensor is, for example, pure water. Can be transferred into a suitable washing liquid of (3), and by cleaning the chemical sensor (particularly liposome) with this washing liquid, the chemical substance at the previous sensing can be washed off. Therefore, it is not necessary to newly prepare a liposome suspension for each measurement, so that a chemical sensor that is easier to handle than before can be provided.

【0061】また、第二発明の化学センサによれば、個
別化学センサのリポソームに内包してある膜電位感受性
色素が同じ種類のものであっても、これら個別化学セン
サそれぞれでは異なる蛍光強度変化が生じる。従って、
膜電位感受性色素を励起するための励起波長を統一化し
たとしても、同時に多重の情報が得られる。一方、膜電
位感受性色素を統一すると個別化学センサから出力され
る励起光の波長も同じとなってしまうが、個別化学セン
サの光導波手段それぞれには例えばフォトダイオード等
の好適な受光素子を個別に接続できるから、個別化学セ
ンサから出力される各励起光は容易に分離して測定でき
る。このため、測定波長の統一化も図れる。このため、
膜電位感受性色素の使用種類数の低減及び励起波長や測
定波長それぞれの単一波長化が図れる化学センサを提供
できる。
Further, according to the chemical sensor of the second invention, even if the membrane potential-sensitive dyes contained in the liposome of the individual chemical sensor are of the same type, different fluorescence intensity changes occur in each of these individual chemical sensors. Occurs. Therefore,
Even if the excitation wavelength for exciting the membrane potential sensitive dye is unified, multiple information can be obtained at the same time. On the other hand, if the membrane potential sensitive dyes are unified, the wavelength of the excitation light output from the individual chemical sensor will be the same, but a suitable light receiving element such as a photodiode is individually provided for each optical waveguide means of the individual chemical sensor. Since they can be connected, each excitation light output from the individual chemical sensor can be easily separated and measured. Therefore, the measurement wavelengths can be standardized. For this reason,
It is possible to provide a chemical sensor capable of reducing the number of kinds of membrane potential sensitive dyes to be used and making each excitation wavelength and measurement wavelength into a single wavelength.

【0062】また、第三発明の化学センサの各製造方法
では、光導波手段に所定のリポソームを、所望通りかつ
実用的な強度で固定できる。
Further, in each of the methods for manufacturing a chemical sensor of the third invention, a predetermined liposome can be fixed to the optical waveguide means with desired strength and practical strength.

【0063】また、第四発明の化学センサユニットで
は、第一発明及び第二発明の化学センサによるセンシン
グを簡易に行える。
Further, in the chemical sensor unit of the fourth invention, sensing by the chemical sensor of the first invention and the second invention can be easily carried out.

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

【図1】(A)及び(B)は、第一発明の化学センサの
実施例の説明図である。
1A and 1B are explanatory views of an embodiment of a chemical sensor of the first invention.

【図2】(A)及び(B)は、リポソームの説明図であ
る。
FIG. 2 (A) and (B) are explanatory views of a liposome.

【図3】(A)及び(B)は、第二発明の化学センサの
実施例の説明図である。
3 (A) and 3 (B) are explanatory views of an embodiment of the chemical sensor of the second invention.

【図4】(A)〜(E)は、第三発明の第一の態様によ
る製造工程図である。
4A to 4E are manufacturing process diagrams according to the first aspect of the third invention.

【図5】(A)〜(D)は、第三発明の第二の態様によ
る製造工程図である。
5A to 5D are manufacturing process diagrams according to the second aspect of the third invention.

【図6】(A)〜(D)は、第三発明の第二の態様によ
る図5に続く製造工程図である。
6A to 6D are manufacturing process diagrams following FIG. 5 according to the second embodiment of the third invention.

【図7】第四発明の第1実施例の説明に供する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining the first embodiment of the fourth invention.

【図8】第四発明の第2実施例の説明に供する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram which is used for describing a second embodiment of the fourth invention.

【図9】センサの特性説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of characteristics of the sensor.

【図10】センサの図9に続く特性説明図である。10 is a characteristic explanatory diagram of the sensor following FIG. 9. FIG.

【図11】センサの図10に続く特性説明図である。FIG. 11 is a characteristic explanatory diagram of the sensor following FIG. 10;

【図12】センサの図11に続く特性説明図である。12 is a characteristic explanatory diagram of the sensor following FIG. 11. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:第一発明の実施例の化学センサ 11:光導波手段(光ファイバ) 13:膜電位感受性色素を内包するリポソーム 13a:第1のリポソーム 13b:第2のリポソーム 30:第二発明の実施例の化学センサ 10a〜10g:個別化学センサ 13y,13z:脂質組成が異なるリポソーム 10: Chemical Sensor of Example of First Invention 11: Optical Waveguide Means (Optical Fiber) 13: Liposomes Encapsulating Membrane Potential Sensitive Dye 13a: First Liposomes 13b: Second Liposomes 30: Examples of Second Invention Chemical Sensors 10a-10g: Individual Chemical Sensors 13y, 13z: Liposomes with Different Lipid Compositions

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅一 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Masakazu Kato 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波手段と、 該光導波手段の端部に固定され膜電位感受性色素を内包
しているリポソームとを具えたことを特徴とする化学セ
ンサ。
1. A chemical sensor comprising: an optical waveguide means; and a liposome fixed to an end of the optical waveguide means and encapsulating a membrane potential sensitive dye.
【請求項2】 請求項1に記載の化学センサを複数具え
たことを特徴とする化学センサ(ただし、前記複数の化
学センサにおいては、個々の化学センサ(個別化学セン
サ)毎でリポソームの脂質組成を異ならせてあるか、あ
るいは、いくつかの個別化学センサ群毎でリポソームの
脂質組成を異ならせてある。)。
2. A chemical sensor comprising a plurality of chemical sensors according to claim 1 (however, in the plurality of chemical sensors, the lipid composition of the liposome is different for each chemical sensor (individual chemical sensor)). , Or the lipid composition of liposomes is different for each of several individual chemosensor groups.).
【請求項3】 請求項1又は2に記載の化学センサにお
いて、 前記光導波手段を光ファイバとしたことを特徴とする化
学センサ。
3. The chemical sensor according to claim 1, wherein the optical waveguide means is an optical fiber.
【請求項4】 請求項1に記載の化学センサを製造する
に当たり、 前記光導波手段のリポソーム固定予定の端部にアミノ基
を導入する工程と、 前記リポソームとして脂質二重膜にタンパク質が埋め込
まれたリポソームを形成する工程と、 該タンパク質が埋め込まれたリポソームを、前記アミノ
基導入済みの光導波手段の端部に、タンパク質−グルタ
ルアルデヒド−アミノ基の結合を利用して、固定する工
程とを含むことを特徴とする化学センサの製造方法。
4. The method for producing the chemical sensor according to claim 1, wherein the step of introducing an amino group into the end of the optical waveguide means to be fixed with the liposome, and the step of implanting a protein into a lipid bilayer membrane as the liposome. And a step of immobilizing the protein-embedded liposome on the end of the amino group-introduced optical waveguide means using a protein-glutaraldehyde-amino group bond. A method of manufacturing a chemical sensor, comprising:
【請求項5】 請求項1に記載の化学センサを製造する
に当たり、 前記光導波手段のリポソーム固定予定の端部にアミノ基
を導入する工程と、 該導入されたアミノ基にビオチンを導入する工程と、 前記リポソームとして脂質二重膜にタンパク質が埋め込
まれたリポソームを形成する工程と、 該埋め込まれたタンパク質にビオチンを導入する工程
と、 前記ビオチン導入済みのリポソームを、前記ビオチン導
入済みの光導波手段の端部に、ビオチン−アビジンの結
合又はビオチン−ストレプトアビジンの結合を利用して
固定する工程とを含むことを特徴とする化学センサの製
造方法。
5. The method for producing the chemical sensor according to claim 1, wherein the step of introducing an amino group into the end of the optical waveguide means to be fixed with the liposome, and the step of introducing biotin into the introduced amino group. A step of forming a liposome in which a protein is embedded in a lipid bilayer membrane as the liposome, a step of introducing biotin into the embedded protein, and a step of introducing the biotin-introduced liposome into the biotin-introduced optical waveguide. A step of immobilizing at the end of the means by utilizing a biotin-avidin bond or a biotin-streptavidin bond.
【請求項6】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の化
学センサと、 該化学センサに備わる光導波手段の、リポソームが固定
されている端部とは反対側の端部に接続され、該リポソ
ーム内の膜電位感受性蛍光色素に対し励起光を供給する
ための光源と、 前記光導波手段の前記反対側端部に接続され前記膜電位
感受性蛍光色素からの蛍光を測定するための受光手段と
を具えたことを特徴とする化学センサユニット。
6. The chemical sensor according to any one of claims 1 to 3, which is connected to an end portion of the optical waveguide means provided in the chemical sensor, which is opposite to the end portion to which the liposome is fixed. A light source for supplying excitation light to the membrane potential sensitive fluorescent dye in the liposome, and a light receiving device connected to the opposite end of the optical waveguide means for measuring fluorescence from the membrane potential sensitive fluorescent dye. And a chemical sensor unit.
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