JPS62191740A - 蛍光性高分子インジケ−タ−及びセンサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水性媒体中の溶解物質の濃度定量用の水不溶性
インジケーターとして有用な螢光性ポリマーに関する。

本発明はまた光学繊維に結合した上記の螢光性ポリマー
インジケーターから成るセンサーに関する。

外科手術操作の際に、また術後において、更にまた集中
治療で入院中に血中のｐＨレベル及びガス類、特に酸素
及び二酸化炭素を測定することが重要であり、従ってこ
れら生理学的パラメーターの測定及び表示用に無数の装
置がこの技術分野において提案されてきた。

ラバース（Ｌｕｂｂｅｒｓ）等の米国特許第４，００３
゜７０７号及びその再発行特許第３），８７９号は試料
、例えば血液のガス濃度及びｐＨ値の測定法及び測定装
置を開示している。この方法及び装置は選択透過性の拡
散膜で包まれ、又は同腹に埋入された螢光性インジケー
ターの使用を含む。この米国特許はｐＨ値の測定用指示
物質としてβ−メチル−ウンベリフェロンの、また酸素
濃度測定用の指示物質としてピレン酪酸の使用を開示し
ている。

螢光性ｐＨインジケーターとしてのβ−メチルーウンヘ
リフエロンの使用は以前にレーモンド・エフ・チェノ（
Ｒａｙｍｏｎｄ　Ｆ、　Ｃｈｇｎ、）　　の報文、アナ
リテイ力ルレタース（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｌａｔｔ
ｅｒｓ）。

１〔７〕、４２３〜４２８〔１９６８）に開示された。

血中の酸素濃度の測定用螢光性インジケーターとしての
ピレン酪酸の使用もフォスティック（Ｆｏａｔｉｃｋ）
の米国特許第４，０４１，９３２号に開示された。

ぺ一ターソン（ＰａｔａｒｓｏｆＬ＞等の米国特許第４
．２００，１１０号には繊維光学ｐＨプローブと共にｐ
Ｈ感受性染料インジケーターを使用することが開示され
ている。ペーターソン等の米国特許第４．４７６，８７
０号には染料螢光酸素消去を利用する同様の技術が開示
されている。ペーターンン等の両米国特許においては、
関連螢光染料インジケーター組成物を選択透過膜エンベ
ロープ（すなわち、包み）内に収めるようにしている。

分子ルミネセンスの酸素消去（ｏｚｙｇ−％ｑｓｇｎ−
６ｈｉｎｇ　）に基づく酸素濃度測定装置はスチープン
ス（Ｓｔａｆｕｓｓ→の米国特許第３，６１２，８６６
号に開示されている。

生物学的環境中でうまく機能するようになっているセン
サーは少なくとも４つの特性、すなわち感度、短かい応
答時間、安定性及びバイオ不活性を有すべきである。

感度は螢光性インジケーターの量子効率、センチー中に
存在するインジケーターの濃度及びインジケーターが検
出しなければならない物質、すなわちイオン又はガスに
対するインジケーターの有効性に依存する。かくして、
意味のある螢光応答を生み出すのに十分な量のインジケ
ーターが有効でなければならない。しかし、インジケー
ター分子が相互に近過ぎると、センサー性能にしばしば
有害なある種の挙動が起こる。この挙動はニゲシマー螢
光（ａｚｔｍａｒ　ｆｌｓｂｏｒｇｚｃａｎｃａ）とし
て知られるものである。従って、所定のインジケーター
について、最大感度に対して最適インジケーター濃度が
存在する。

螢光性センサーの製造において解決されなければならな
い他の問題は検出予定環境に対するインジケーターの有
効性である。主題イオン又はガスがインジケーター分子
に到達できないと、インジケーターはそのイオン又はガ
スの存在又は不存在に応答しない。この問題は明らかに
インジケーター分子が埋入されている構造体の透過性に
関係している。

前記透過性にはまた応答時間の問題が関係する。

検出されるべき物質（すなわち、イオン又はガス）がそ
の構造を通して非常にゆっくりと拡散するならば、セン
サーの応答時間は比較的長くなってしまい、その有用性
を著しく減する。

血中ガス又は血液のｐＨのセンサーは多くの時間又は日
数にわたって使用できなければならない。

生体内（ｔ％ｗｓｖｏ）で使用されるセンサーの再校正
はうまく行かずかつ非効率であり、また不可能でさえあ
る。かくして、センサーの安定性はその利用性を決める
際の基本要因である。存在する螢光性センサーの設計に
おける一般的な問題はインジケーターがセンサーから徐
々に失われることである。これによって感度が落ち、そ
れによって検出されている物質の一定濃度においてさえ
センサーの指示に不安定性が生み出されるばかりでなく
、化学的インジケーターが血流に放出されさえする。

血流に化学物質を放出するような装置はバイオ不活性と
はみなされない。本明細書中で用いられている用語１バ
イオ不活性（ｂｉｏｉｎａｒｔ％−８１）″は装置、す
なわちセンサーの特性乞意味するものとして定義され、
その特性によって装置の一部たる任意の、そして全ての
化学物質は装置の構造に非常に強固に結合されて、通常
の操作条件下では装置から放出又は浸出されない二５に
なる。

上記従来法の開示の各々において、センサーからの指示
物質の浸出問題−これは小分子がポリマーマトリックス
中に埋入されるときに固有な問題であるーはインジケー
ター乞選択透過膜で包むか、置換に埋入することによっ
て対処された。

実際は、その問題はそれ自体をインジケーターが失われ
るにつれてのセンサー感度の漸減として明らかにしてい
る。これはセンサーについてひん繁な再校正を必要とす
る。

指示物質の一部は依然としてセンサーから浸出するから
、既述の従来法の装置は上記問題を完全には解決してい
ない。かくして、再校正の問題は依然として残っており
、そして更に、放出されたインジケーターは患者の血流
中に入って行く。

従って、この技術分野にはインジケーターが体液と接触
したときそれより浸出又は洗い流されないという意味で
一層安定なセンサーの明確な必要が存在する。

所望の安定性は、インジケーターが適当なポリマーに化
学的に結合され、得られた化学的実体が指示用物質の減
損なしに試験下にある水性媒体と直接接触させ得るなら
ば達成され得ることがここに見い出された。同時に、イ
ンジケーターのポリマーに対する結合はフリーの指示用
物質が有する速い応答特性を何んら低下させない。ペー
ターソンの米国特許第４，１９４，８７７号（これは前
記米国特許第４，２００，１１０号の関連特許である）
はアクリルアミドの親水性ポリマー組成物及びフェノー
ルレッド、ブリリアントイエロー及びロゾリン酸より成
る群から選ばれる染料物質を開示している。しかじ、こ
れら特定の染料がポリマーと化学的に結合して本発明の
新規な螢光性ポリマーに匹敵する化学的実体を形成する
のに必要な反応サイトｖ有しないことはこれら特定染料
の化学構造から明らかである。

本発明によれば、末端に接着性の水不溶性有機ポリマー
を有する光学繊維から成る水性媒体中の溶解物質の濃度
定量用センサーにして、ポリマーが同一又は異なる複数
の螢光性有機置換基ｔエステル結合又はアミド結合を介
して共有結合して有する前記センサーが提供される。

本発明はまた複数の同一又は異なる螢光性有機置換基ビ
ニステル結合又はアミド結合を介して共有結合して有す
る有機ポリマーから成る水性媒体中の溶解物質の濃度定
量用の螢光性高分子インジケーターを提供する。

本明細査中で用いられている用語”複数の螢光性有機置
換基”とは、それら置換基が同一であってもよく、すな
わち単一の螢光性化合物に由来するものであってもよく
、あるいは異なるものであってもよく、すなわち２種又
は３種以上の螢光性化合物に由来するものであってもよ
く、そしてその各々は濃度が測定されるべき物質の存在
に対して感受性であることを意味する。異なる螢光性化
合物を用いるとき、それらはその発光スペクトル（ｏｍ
ｉｓｓｔｏｎ　５ｐｅｃｔｒａ）が重なり合わず、従っ
て応答信号が分析可能なように選ばれる。

本発明における使用に適したポリマーはポリマー鎖から
垂下している官能基を有するものである。

この官能基には、例えばヒドロキシル基、カルボキシル
基又はアミン基があり、また本発明における使用に適し
た螢光性分子には例えば、所望の螢光性と指示性（ｉｎ
ｄｉｃａｔｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｙｓ）　　とに加え
て、ポリマー構造とエステル結合又はアミド結合を形成
するのに適している官能基を有するものがある。

水不溶性有機ポリマーはペンダントヒドロキシル基、す
なわちヒドロキシル側基を有するのが好ましく、その側
基の一部は１種又は２種以上の螢光性有機カルボン酸に
よりエステル化されている。

エステル結合又はアミド結合ケ形成するのに用いられる
官能基は、そのエステル結合又はアミド結合が形成され
るときインジケーター分子の螢元指示能に悪影響を及ぼ
さないようにインジケーター分子の螢光性部から十分に
離して位置させることが重要である。一般的に言えば、
少なくとも２個又は３個の炭素原子の間隔が適当である
。

本発明によるセンサーを作る際に、螢光性高分子インジ
ケーターは、光学繊維に容易に適用させるために溶剤に
可溶性でなければならない。しかし、繊維に結合した後
は、インジケーターはセンサーの使用中にそれより失わ
れてはならない。

ｐｏｔセンサー乞作る場合は、例えば、螢光性ポリマー
はむしろ疎水性にした方がよいだろう。このような疎水
性ポリマーは水には大きな程度には膨潤又は溶解しない
。従って、光学繊維に適用するとき、繊維から失われる
のを防ぐのに特別の架橋手段を取る必要はない。

しかし、イオンの輸送が必要とされるよつな場合、すな
わちｐＨ測定の場合、螢光性ポリマーは試験されている
溶液と螢光性ポリマーの指示成分、すなわち指示モイエ
テイ（ｉｔｓｄｉｃａｔｔｎｇ　ｍｏｉｇｔ　−１−８
）との間でイオン輸送が行われるように水により膨潤す
べきである。

従って、センサーが浸漬される媒体に螢光性ポリマーが
溶解し、あるいはポリマーが繊維から引き離される点ま
で膨潤するのを防ぐ対策乞取らねばならない。これは架
橋剤の使用によって本発明により達成される。

かくして、センサーの製造において親水性の螢光性ポリ
マーを使用すべきときは、光学繊維の末端（ｄ％８ｔα
ｌ−％ｄ）に接着性の水不溶性有機ポリマーは（１）親
水性基及び化学的に結合した螢光性置換基を有する新規
な有機ポリマー、及び（１１）ポリマーと架橋剤との結
合によって水不溶性となるが、依然として部分的には親
水性であるようにポリマーと反応する架橋剤から成るべ
きである。架橋剤はまたポリマーの光学繊維の表面に対
する接着性を向上させ、ポリマーを水性流体に長時間浸
漬させておいた後でも接着したままにしておくことがで
きる。

好ましい態様において、ポリマーはヒドロキシル基を有
している。１種又は２種以上の螢光性インジケーターは
ポリマー鎖のヒドロキシル基と構造上螢光性指示成分の
一部であるカルボン酸又はカルボン酸誘導体、例えばア
ルキルエステルとから形成されたエステル結合乞介して
ポリマー鎖に化学的に結合される。ベースポリマーのヒ
ドロキシル基の・一部はこのようにして変性され、一部
は遊離ヒドロキシ基のまま残る。この変性ポリマーは従
って依然として親水性である。ポリマーに結合した螢光
性インジケーター上の残留ヒドロキシル基は一部は化学
的に架橋するために用いられ、それによってインジケー
ター含有ポリマーを不溶性にする。架橋剤（及び変性ベ
ースポリマーに対するその比率）はその不溶性硬化物が
親水性のま＼であり、しかも光学繊維に結合されるよう
に選ばれる。イオンの検出には、硬化物の親水特性が硬
化後も保持されていることが重要である、と言うのはそ
の性質がポリマーを水で膨潤させ、従って検出されてい
る椎に対して透過性とするからである。螢光性成分又は
成分類によって検出されるべき物質、例えば水素イオン
はポリマーが浸漬されている溶液によるそのポリマーの
透過の結果検出用ポリマーの全体に接近することができ
るようになり、センサーに対して速い応答時間と可逆性
（ｒ−雪−ｒａｉｂｉｌｉｔｙ）を与える。ヒドロキシ
ル基に反応性である架橋剤の例はグルタルアルデヒド及
びポリ（アクリル酸）である。架橋反応又は硬化反応は
一般に行われているように加熱で達成することができる
。また、環境温度活性硬化剤、例えばジイソシアネート
類も使用することができる。

他の適当な硬化剤は当業者に知られている。更に他の硬
化剤は後記実施例７及び８において例証されている。

本発明によるセンサーは測定下にある水性媒体と直接接
触させて用いてもよいし、あるいは透過膜と共に用いて
もよい。

本発明によるセンサーは、好ましくは、以下に示す通り
の血液又は他の液体のある種の成分の分析に対して完全
なシステムを形成すべく発光及び測定装置と共に用いる
ようになっている。センサーは侵入的に、すなわち患者
の血管系に経皮的に入れ、循環している血液と接触させ
るように用いてもよいし、あるいは非侵入的に、すなわ
ち人工心肺におけるように体外に出した血液と接触させ
て用いてもよく、あるいはまた手で抜き出した血液試料
に入れて用いてもよい。分析装置の発光、検出部は本発
明の一部をなすものではないが、本発明の完全な着想を
示し、また全作動系の関係における安定性、感度、応答
の速さ及び可逆性を含めてこの新規なセンサーの改良さ
れた特徴の重要性を示すために本明細書に述べられるも
のである。

発光、測定装置は光学繊維を通して特定振動又は振動群
を送り、螢光性ポリマーに末端衝突する。

振動又は振動群はポリマー中のインジケーター分子を励
起してそれらが螢光を発するように選ばれる。ある与え
られたインジケーターの螢光強度はインジケーターが感
受性である種の濃度に直接関係付けられる。従って、イ
ンジケーターが発する螢光の強度は分析されている溶液
中の条件に従って変化する。発光した螢光は光学繊維に
よって運ばれ、測定装置に戻され、そこで検出され、系
によってモニターされている特定の種の濃度値に電子的
に変換される。

本発明のセンサー又はインジケーターにおいて使用する
のに好ましいポリマーはヒドロキシエチルメタクリレー
トホモポリマー、ポリビニルアルコール及びヒドロキシ
エチルメタクリレートとメチルメタクリレートとのコポ
リマーである。この技術分野で公知の、そして上記の所
望とされる官能基を有する他のポリマーも本発明のセン
サー又はインジケーターに使用することができ、これに
は−級又は二級アミン基を有するポリマーが含まれる。

インジケーター又はセンサーを酸素濃度、すなわちＩＪ
Ｏｘの定量に使用すべき場合、好ましい螢光性の酸は式 を有する４−（１−ピレン）−ブタン酸（ＰＢＡ）であ
る。

酸素の存在に応答し得る他の螢光性ピレン訪導体、例え
ばポリマー鎖への結合のために用いられる側鎖基（５ｉ
ｄｅ　ｇｒｏｕｐ）　　の長さ、構造又は位置が違うも
の、も用いることができる。

インジケーター又はセンサー’１ｌｐＨの測定に使用す
べき場合、好ましい螢光性酸は４−（カルボキシメチル
）−ウンベリフェロン（ＣＭＵ）としても知られる式 を有する４−ランペリフェロニル酢酸、又は式ヲ有する
ＣＭＵのエチルエステル（ｃｕｖＥ　）である。

ｐＨ応答性の他の螢光性ウンベリフェロン誘導体、例え
ばポリマー鎖に対して結合がなされている側鎖基の長さ
、構造又は位置が異っているものも使用することができ
る。

本発明の特に好ましい態様はｐＨ及びｐＯｌの双方を定
量するようになっているセンサーであって、斯る態様は
前記のヒドロキシル側基が一部は４−ウンベリフエロニ
ル酢酸で、また一部は４−（１−ピレン）−ブタン酸で
エステル化されているｐＨ及びＰｏｔ両用センサーであ
る。

本発明は更に二酸化炭素の分析に適合したセンサーを提
供する。このセンサーは末端に４−ランペリフェロニル
酢酸によりエステル化された接着性の水不溶性有機ポリ
マー！有する光学繊維から成る。そのポリマーはその光
学繊維末端に取り付けられた二酸化炭素透過性の水不浸
透性膜で包まれている重炭酸塩電解質と接触している。

本発明による螢光性高分子インジケーターは、それらが
感度、安定性、応答時間及び可塑性に関してセンサーの
性能に直接影響ヶ及ぼす構造上の特徴を有しているとい
う点で最適系の加工に対して実質的な利益を提供する。

かくして、系の感度、すなわち測定されている状態にお
ける所定の変化に応答して発せられる螢光の強度はポリ
マー中の指示成分濃度に、及びこれら成分に対する検体
の接近に直接関係する。指示成分の濃度はコントロール
可能で、フリーの螢光性インジケーターをある選択され
た割合でヒドロキシ基含有ベースポリマーに効率的なエ
ステル化反応で結合させる公知の合成化学的操作により
直接最適濃度に調整することができる。この操作の結果
としてインジケーターの螢光発生部には化学構造の変化
は起こらない。インジケーターの結合濃度が高過ぎるな
らば、センサーのポリマーは相対的に疎水性となり、分
析されている種のインジケーターへの接近を損い、低い
感度、遅い応答時間及び貧弱な可塑性！もたらす。更に
、′ニゲシマー”と呼ばれる望ましくない螢光の相互作
用が高濃度で促進される。結合インジケーター濃度が低
過ぎるならば、感度が低下する。従って、以下において
証明されるように最適インジケーター濃度を選択するこ
とが重要である。

また、ポリマー組成物の最適親水性部′？：選択するこ
とも重要である。これはペースポリマー中の残水性モノ
マ一対疎水性モノマーの比の選択によって、また硬化剤
対ベースポリマー〇比及び温度と時間のような硬化牽伸
で確立される硬化剤及び架橋密度の選択によって本発明
により達成される。

ポリマーの親水性度又は水膨潤度が低過ぎるならば、セ
ンサーの応答は弱く、かつ遅い。また、ポリマーの膨潤
が多過ぎるならば、ポリマーは機械的に弱くなり、しか
も光学繊維上に保持しておくことが困難になる。従って
、ポリマー系の設計においては満足できる膨潤度を達成
することが重要である。膨潤性とインジケーターのレベ
ルについて満足できる性質は本明細書に開示するように
センサーの作動によって経験的に証明することができる
。

本発明を今度はインジケーター及びインジケーターを組
み込んでいるセンサーの両者についての好ましい態様を
参照して特に述べることにする。

この記述の目的のために、また重復乞避けるために、イ
ンジケーター又はセンサーが検討している特定の態様で
あるかどうかに同様の考察が加えられるものであること
を理解すべきである。更に、本発明は開示される特定の
実施例に限定されないことも理解されたい。

本発明によるｐＨ螢光性インジケーターの製造において
、ウンベリフェロン類似体、すなわチ４−（カルボキシ
メチル）−ウンベリフェロン（ＣＭ’Ｕ）又はそのエチ
ルエステル（ＣＭＵＥ）乞合成シ、ヒドロキシル基を含
有しでいるポリマーにエステル化反応で化学的に結合さ
せた。得られた可溶性の螢光性ｐＨ感受性ポリマーを架
橋剤と混合し、ガラス表面に塗被し、そして加熱するこ
とによって不浴性の永久形態に硬化させた。

酸素インジケーターの合成には、螢光性インジケーター
としてＰＢＡ’ｒ：用いて同様の操作を行う。

矢の実施例は本発明を例証するものである。実施例１は
出発物質の合成を例証するものである。

実施例１゜ （ｃＬ１４−（カルボキシメチル）ウンベリフェロン（
ＣＭＵ） レゾルシノール（１，３−ジヒドロキシベンゼン）及び
３−ケトグルタル酸から硫酸媒体中でＣＭＵ馨合成した
。

ＯＯＨ ル ゾルシノール　　３−ケトグルタル酸 ＣＭＵ ３−ケトグルタル酸は硫酸媒体中でくえん歳から都合よ
く合成された。

Ｃ０ＯＨＣ０ＯＨ ＣＨ２ＣＨ２ くえんν すなわち、１９２ｙのくえん臥と９８％億戚（５００ｃ
ｃ）を水浴中で１時間撹拌し、次いで約１時間で５０〜
５５℃まで加熱し、そしてこの温度で２時間保持した。

この時間の終点で一改化炭素の発生が止った。この反応
混合物を水浴中で１０℃まで冷却し、そして１１０ｇ（
１モル）のレゾルシノールをゆっくり添７１０し、次い
で反応混合物を室温で一夜撹拌して２いた。この反応混
合物を５ｔの氷水に注き゛込んで固体生成物であるＣ　
Ａｆ　Ｕを沈殿さぞた。固体を濾過で回収し、数回脱イ
オン水で洗浄した。その固体を２ｔの５％重炭酸ナトリ
ウムに再溶解して残留硫酸を中和した。

このｆｔ＋液を分散漏斗中でジクロロメタンで３回洗浄
し、ＣＨ２Ｃｌ、相を捨てた。溶液を真空濾過して清澄
にした。この溶液に１００ｍ１の９塩酸をゆっくり添加
して固体生成物を再沈殿さぜた。固体を次にアセトン−
水（１：１）から６５〜７０℃で２回再結晶し、５０°
Ｃで真空乾燥して細かい白色扮禾形の１．保点２００〜
２０１°Ｃ（未修正＝１Ｌｎｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）の純
ＣＭＵを得た。

ルエステル（ＣＭＵＥ） ＣＭＵをエタノールと硫酸の存在下で反応させてＣＭＵ
のエチルエステル乞合成した。

１０、ＯｇのＣＭＵを１００ｃｒ−のエタノ−／Ｉｎｍ
６０℃で溶解させた。１０工の９８％６１を酸を７１１
１え、その浴液な６０℃で２時間位１半した。この浴液
を氷水にｇ：、７＋１１シて固（・ド生成物を沈殿させ
た。固体を濾過、回収し、５％重炭酸ナトリウムで’７
６７％で３回洗浄して硫酸を中和し、かつ残留ウンベリ
フェロン−４−昨岐を除し、そして５０℃で真空乾燥し
た。固体をトルエン−エタノール（１：１）から２回再
結晶し、木炭で脱色し、そして５０℃で真空乾燥して矧
か（・日仏粉末状の、融点１５６〜１５７℃（未・内正
）の紳ウンベリフェロンー４−酢酸エチルエステルを得
た。

（ｃｌ　　：に’）　（ＨＥＭＡ−ＭＭＡ）　コポリマ
ーヒドロキシエチルメタクリレートＣＨＨＭＡ）、メチ
ルメタクリレート（ＭＭＡ）及び過酸化ベンゾイルＣＢ
ＰＯ）のテトラヒドロフラン（ｒｕＦ）溶液を刀口熱す
るごとによってＨＢｋＩＡとＭＭＡのコポリマーを合成
した。このアクリルポリマーを沈殿で単離した。

ＣＭ、ＣＨ２ＯＩＩ ＨＥＭＡ　　３．４部及びＨＭＡ１部（モノマーのモル
比２．６　：　１　）　；　ＨＥＭＡ　４．５部及びＨ
ＭＡ１部（モノマーモル比３．５：１）：及びＨＥＭＡ
　５．２部及びＨＭＡ１部（モノマーモル比４．０：１
）の各コポリマーを合成した。

（い　ポリ（ｆｆＪｉ７ＭＡ）ｔ、ａ　　ＭＭＡ＋）４
．７１ｆｌのメチルメタクリレート、１５．９６！！の
ヒドロキシエチルメタクリレート及び０．２ｇの過峡化
ベンシイルビ１００師の反応がまに窒素ふん囲気下で５
ｏｃｒ−のテトラヒドロフランと共に入れた。この混合
物な６５〜６８℃で加熱して撹拌電動モーターにより５
時間撹拌した０反応混合物は不透明になった。５０ｃｃ
のメタノールを加えて反応混合物を溶解させると、溶液
は透明になった。

この溶液を撹拌しながら２５０−のトルエンに圧加して
ポリマーの粘着体物体を得た。そのトルエンをデカント
し、そして溶剤の除去に資するためにポリマーを押し砕
いた。このポリマーを真空乾燥し、次いでプレンダー中
で２００Ｃｃのへブタンにより細かく裂き、小片を得た
。ヘプタン’ｋ濾過で除去し、ポリマーを真空乾燥して
ポＩＪ　ＣＨＥＭＡ−ノｌ／、ｖＡ）（モノマーモル比
２．６：１）の白色粉末１６．０３ｇ（収率７８％）を
得た・（１１）　　ポリ（ＨＥＭＡ８．！−ｖｒｕＡ、
ン４．７１１のメチルメタクリレート、２１．２８ｇの
ヒドロキシエチルメタクリレート及び０，２ｇの過酸化
ベンゾイルを（１）の通りｔ〔反応及び仕上げ処理して
ポリ（ＨＥｒＶＡ−ｕｕＡ）（モノマーモル比３．５：
１）の白色粉末ｚｔ３．９（収率８２％）を得た。

２５．０３！！のメチルメタクリレート、１３０．１３
）のヒドロキシエチルメタクリレート及び１．３０ｙの
過酸化ベンゾイルを３００Ｃｒ、のテトラヒドロフラン
と共に１ｔの反応がまに入れた。混合物を７０〜７５℃
で刀口熱して撹拌電動モーターにより３時間撹拌した。

浴液は粘稠、不込明になった。

３００ωのメタノールを加えて反応混合物を溶解させる
と、その溶液は透明になった。この溶液を撹拌しながら
２ｔのトルエンに圧加すると、粘着性のポリマー物体が
得られた。トルエンをデカントし、そして溶剤の除去に
資するためにそのポリマーを押し砕いた。ポリマーを真
空乾燥し１次いでブレ／グー中で５００ｃｒ−のヘプタ
ンにより切り裂き、小片を得た。そのヘプタンをデカン
トし。

ポリマーを真空乾燥すると、ポリ（ＨＥＭ　Ａ−ＨＭＡ
　）（モノマーモル比４．０：１）の白色粉末１０４．
．４ｇ（収率６７％）が得られた。

実施例２゜ 実施例１（ｃｌで合成したポリマーをｐＨ用及びＰｏｔ
用の各螢光性インジケーターとエステル化で結合させた
。螢光性インジケーターとポリマーの比はポリマー上の
ヒドロキシル基１０個毎にインジケーター１分子及びヒ
ドロキシル基１００個毎にインジケーター１分子が存在
するように選択した。ポリマー及びインジケーターをＴ
ＨＦＫ溶解し、そして１％の４−ジメチルアミノピリジ
ン（ｎｂｒＡＰ）触媒を用いて当量のジシクロへキシル
カルボジイミド（ＤＣＣ）を加えた。

誘導されたポリマーを未結合螢光性化合物を除くように
単齢、精製した後、紫外線−可視光分光分析法で化学的
に結合した螢光成分の実際の量を雨足しＴこ。

ＣＭ　Ｕ　ｆｉ有するｐＨ検知用ポリマーの合成を以下
に説明する。

ウンベリフェロン−４−昨版螢光注ボリマー４．５ｇの
ポリ（ＨＥＭＡ、、−：ｔＭＡ、）を１００＝のＴＨＦ
−アセトン（１：１）に沸点（６０℃）で溶解させた。

０．５７１）／のＣＭＵを加え、溶解するまで撹拌した
。２５ｒＩＬｌのＴＨＦＫ溶解した０、５３５．！ｌ’
のシンクロへキシルカルボジイミド及び２Ｒ１のＴＨＦ
に溶解した６ｍＩ？のジメチルアミノピリジンを加え、
その溶液を沸点（６０℃）で２時間撹拌した。その溶液
乞５００にのアセトンで稀釈し、そして吸引濾過して固
体のジシクロヘキシル尿素を除去した。その溶液を激し
く撹（半しなから１ｔの２．５％重炭酸ナトリウム溶液
に江別してポリマーを沈殿さぜた。ポリマーを濾過で浴
液から取り出し、２．５％重炭酸ナトリウム溶液及び０
．９％塩水で洗浄した。ポリマーの黄−緑物乞拡げて薄
層となし、６０℃の真空オープン中で乾燥した。ポリマ
ーを次に１９９ｍ７！のアセトン−メタノール（１：１
）に再溶解させた。その際ポリマーを溶解させるために
わずかに加熱した。この溶液を再び２．５％重炭酸ナト
リウム溶液に江別してポリマーを沈殿さぜた。残留ＣＭ
びを除去するためにこの同じ操作を行った。この残留染
料は上記２．５％重炭酸塩溶液に可溶性である。ポリマ
ーを集め、０．９％塩水で３回洗浄し、ｉｖ層に拡げ、
６０°Ｃで真空乾燥し、そして乳ばちと乳棒を用いて粉
末に破砕した。この粉末を０．９％塩水で５回洗浄して
残留重炭酸ナトリウムを除去した。ポリマーを再び６０
℃で真空乾燥してウンベリフェロンをＨＥＭＡモノマー
上に９．７％の理論モル置換度で有するポリ（ＨＥＭＡ
２６−ＭＭＡ、）の濃緑色粉末４．１７Ｆ（収率８３％
）を得た。実置換度は７．４％であった。

５、ｆｌノポリ（ＨＥ　Ｍ　Ａ　ｓ、ｓ　　Ｍ　Ａｆ　
Ａ　Ｉ）を１００ＣＣのＴＨＦ−アセトン（１：１）に
沸点（６０℃）で溶解させた。０．６７６ｇのウンベリ
フェロン−４−酢酸を加え、溶解するまで撹拌した。２
５属（ＤＴＨＦに溶解させた０、６３４ｇのジシクロへ
キシルカルボジイミド及び２ｍｌのＴＨＦに溶解させた
６ｍｇのジメチルアミノピリジンを加え、その溶液を沸
点（６０℃）で２時間撹拌した。この反応溶液を次に１
に記載のように仕上げ処理してＨＥＭＡモノマー上に９
，８％の理論置換度でフンベリ７エロンを有するポリ（
ＨＥ　Ｍ　Ａｓ、ｓ　　Ｍ　Ａｆ　Ａ　Ｉ）の濃緑色の
粉末４．６７ｇ（収率８３％）を得た。実置換度は６．
４％であった。

ＣＭＵ ２０．０．ｊ７（７）ポリ（ＨＥＭＡ４．ｏ−ＭＭＡ＋
）を５００（Ｌｆ）ＴＨＦ−７七トン（３：２）ｉｃｉ
点（６０℃）で溶解させた。０．２７１ｇのＣＭＵを加
え、溶解するまで撹（半した。それぞれＴＨＦに溶解さ
せた０、２４５ｇのジシクロへキシルカルボジイミド及
び２５ａｑのジメチルアミノピリジンを加え、その溶液
を沸点（６０’Ｃ）で３時間撹拌した。この反応浴液な
次にＩＫ記載のようにして仕上げ処理してＨＥＭＡ　モ
ノマー上にウンベリフェロンヲ０．９６％の理論モル置
換度で有するポ＋）ＣＨＥＭＡ、。−ｂｕｔＡ、　）の
濃緑色の粉末１３．８１ｇ（収率６９％）を得た。実１
百換度は０．５３％であった。

実施例３゜ ポリ（ビニルアルコール）　　０．９６ａｑ、％ＣＭＵ
Ｅポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に基づく螢光性ポリ
マーを市販ＰＶＡ（８８％加水分解物）及び１．０当量
％のＣＭ　Ｕ　Ｅからジメチルアセトアミド溶剤中、昇
温下でのエステル交換反応によって合成した。

Ｉ。

上平！ ２０．８ｇの８８％加水分解ポリ（ビニルアルコール）
（ポリサイエンス・キャタ（Ｐｏ　１ｙｓｃｉａ％ｃ６
（：’ａｌｌ＋４３９８）及び０．９９２．！ｉｌのＣ
ＭＵＥを２すＱ　ｒｎｌのＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミ
ドに溶解させた。この混合物に０１５ｇのオクタン酸第
−錫を加えた。この溶液は１００℃で％時間撹拌後にゲ
ル化した。このゲルをオーブンに１００℃で一夜入れて
おき、次いで２５０１１１１の脱イオン水に溶解させた
。この溶液を２．５ｔのアセトンに江別して白色の硬化
した沈殿物を得た。この固体を濾過及び遠心分離で回収
し、そしてアセトンで４回洗浄して残留ウンベリフェロ
ン−４＝酢酸エチルエステルを除去した。この固体生成
物を５０℃でＪ４．空乾燥し、圧潰してポリマーのヒド
ロキル基土にワンベリフエロンを０．９６％の理論モル
置換度で有するポリ（ビニルアルコール）の白色粉末１
７．２３ｇ（収率８０％）を得た。実置換度は０．４２
％であった。

実施例４゜ ＣＡ／　Ｕの代りにＰＥＡを用−・て、ｐＨ感受性ポリ
マーについて用いたものと同様のルートで酸素感受性螢
光性ポリマーを合成した。刀１くして、１０当量％のＰ
ＢＡを３＝１及び４：１のＨＥＭＡ−Ａ／　Ｍ　Ａコポ
リマーによりエステル化した。

■ ｏ−＊＋Ｏ 喚 θ 鳴 喚 θ α、ポリ（ＨＥ、’ｖｌＡ−ＭＭＡ　）ペース５．０！
１１７）ポリ（ＨＥＭＡ、６−ＭＭＡ、）を１００１！
Ｌｌ（ＤＴＨＦ−７セト７（１：　１）Ｋ４点（６０’
Ｃ）に２いて溶解させ、これに０．８３０ｇの４−（１
−ピレン）−酪酸を加え、溶解するまで撹拌した。

２５ゴのＴＨＦに溶解させた０、５９４ｇのジシクロへ
キシルカルボジイミド及び２１ｎｌのＴＨＦに溶解さぜ
た６ｍｑのジメチルアミノピリジンを刀０え、その溶液
を沸点（６０’Ｃ）に２いて２時間撹拌した。溶液を５
０ＣＣのアセトンで稀釈し、そして吸引濾過して固体を
除去した。回収された溶液は緑色であった。この溶液を
ｌｔの２，５％重炭酸ナトリウム溶液に圧加してポリマ
ーを沈殿させた。ポリマーを濾過によって溶液から取り
出し、２，５％重炭酸ナトリウム及び０．９％塩水で洗
浄した。淡緑色の重合物を拡げて薄（・層を形成し、真
空オーブン中、６０℃で乾燥した。ポリマーを次に１０
０ｄのアセトン−メタノール（１：１）に再溶解さぜた
。その除溶解させるようにわずかに加熱した。

溶液を吸引濾過してこれらの溶剤に不溶性の残留ＰＢＡ
を除去した。この溶液を再び２．５％重災酸ナトリウム
溶液に圧加してポリマーを沈殿さぜた。

そのポリマーを集め、０．９％塩水で３回洗浄し、■層
に拡け、６０℃で真空乾燥し、そして乳げちと乳棒で粉
砕、粉末にした。この粉末を０．９％塩化ナトリウム′
ｆ＆液で３回洗浄して残留重炭酸ナトリウム？除去した
。ポリマーな再び６０℃で真空乾燥してＨＥＭＡ上にＰ
ＢＡを９．７％の理論モル置換基で有するポリ（ｎｐｉ
：、ｖＡ２．−ＡｒＡｒＡ、）の淡緑色粉末３．０７ｙ
（収率５３％）を得た。実置換度は９，５％であった。

１１、　　ポリ（ＨＥＭＡｓ５　ＭＭＡ＋）　　　９．
８　　ｇｑ−％ＰＥＡ３、Ｏｇのポリ（ＨＥＭＡ、、、
−ＭＭＡ、）を１００ＣＣのＴＨＦ−アセトン（１：１
）に沸点（６０℃〕　、に２いて溶解させた。０．８９
０ｐのＰＢＡを加え、靜解するまで撹拌した。それぞれ
ＴＨＦＶＣ溶解さ−ごた０、６３４ｇのジシクロへキシ
ルカルボジイミド及び６丑？のジメチルレアミノピリジ
ン乞刀口え、その溶液を沸点（６０’Ｃ）に２いて２時
間撹拌した。

この反応溶液を次に１について述べたように仕上げ処理
してＨＥＭＡモノマー上にＰＥＡ１に９．８％の理論モ
ル置換度で有するボＩＪ（ＨＥＭＡ、、ｓ−ＭＭＡｌ）
の淡緑色の粉末４．５３ｇ（収率７８％）を得た。実置
換度は９．３％であった。

４０．０ｇのポリ（ＨＥ　Ｍ　Ａ　４゜−ＭＭＡ、）を
８００工のＴＨＦ−アセトｙ（１：１）に沸点（６０℃
）に２いて溶解させた。０．７０ｊｊのＰＥＡ’ｌ；ｌ
加え。

溶解するまで撹拌した。それぞれＴＨＦに溶解さぜた０
、５０８ｇのジシクロへキシルカルボジイミド及び５０
■のジメチルアミノピリジンを刀０え、その溶液を沸点
（６０℃）に２いて３時間撹拌した。この反応溶液乞次
に１について述べた通りに仕上げ処理してＨＥＭＡモノ
マー上にＰＥＡを０．９６％の理論モル置換基で有する
ポＩＪ　（ＨＥＭＡ４゜−ｕｙＡ、）の緑色粉末２９．
６：ｌ（収率７３％）を得た。実置換度は０．７８％で
あった。

実施例５゜ ポリ　ビニルアルコール）　−０，９６＃　、％ＰＥＡ
２０．８．）／の８８％加水分解ポリ（ビニルアルコー
ル）及び１．１５３ｇの４−（１−ピレン）−酪９’＆
３００−のＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解させた
。０．１５ｇのオクタン酸第−錫をその溶液に加えた。

この溶液は１００’Ｃでイ時間撹拌した後ゲル化した。

このゲルを１００’Ｃで６時間加熱し、次いで６００１
１１Ｊの脱イオン水に溶解させた。この溶液を吸引濾過
して残留ＰＢＡを除去し、セして２ｔのアセトンに圧加
して白色の硬化した沈殿物を得た。この固体を遠心分離
で回収し、アセトンで２回洗浄し、真空乾燥して褐色の
粘着法物を得た。この重合体を次に２００工の脱イオン
水に再溶解させ、５００−のアセトン中で再沈殿させて
低揮発性溶剤のＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを稀釈し
た。ポリマーを真空乾燥し、ブレンダー中で２ＵＯＣｊ
０−のヘプタンにより細かく切断して小片を得に。ヘプ
タンをデカントｔ、、ポリマー’、ｔ　Ｑ−空乾櫟して
ポリマーのヒドロキシル基土にＰＢＡな０．９６％の理
論モル置換度で有するポリ（ビニルアルコール）の炎緑
色扮末１８．４３Ｎ（収率８８％）を得た。実置換度は
０．００９％であった。

実施例６゜ ＰＢＡとＣＡ（Ｕ及び４：１のポリ（ＨＥＭＡ−ＭＡ（
Ａ）を含有するポリマーを合成した。この両用高分子イ
ンジケーターは単一分子のポリマー中には検出周分と酸
素構出用成分の両者を含有する。

１５．２７ｇのポリＣＨＥＭＡ、ｏ−ＭＭＡ、）−０，
９６ａｑ、％４−（ピレン）−酢酸を４００ＣｃのＴＨ
Ｆ−アセトン（１：１）に沸点（６０℃〕において溶解
させた。０．２０３７のウンベリフェロン−４−酢酸を
加え、溶解するまで撹拌した。それぞれＴＨＦＩＩＣ溶
解された０、１９０ｙのジシクロへキシルカルボジイミ
ド及び２０Ｉｎ９のジメチルアミノピリジンを加え、そ
の溶液を沸点（６０℃）に３いて３時間撹拌した。この
溶液を吸引濾過して固体のジシクロヘキシル尿素馨除去
した。この浴液を２ｔの２．５％重炭酸ナトリウム溶液
に激しく撹拌しながら圧力口してポリマーを沈殿さぜた
。このポリマーを溶液から取り出し、そして２．５％重
炭酸ナトリウム溶液及び０．９％塩水で洗浄した。その
黄色がかった重合物を傳い層に拡げ、そして真空乾燥し
た。ポリマーをプレンター−中で２００ＣＣ，のヘプタ
ンにより細かく切断して粒状粉末を得た。

ヘプタンをデカントし、セしてポリマーを２．５％重炭
酸ナトリウム溶液（残留ワンベリフェロノー４−酢酸を
除去するため）及び０．９％塩水（残留重炭酸ナトリウ
ムを除去するため）で洗浄した。

ポリマーを真空乾燥してＨＥＭＡモノマー上にＰＢＡを
０．９６％の、ウンベリフェロンを０．９６％の理論モ
ル置換度で有するボＩＪ　（ＨＥＭＡ、。−ＭＭＡ、）
の黄色がかった粉末１３．９８ｇ（収率９０％）を得た
。実置換度はＰＢＡｏ、７８％、ＣＭ　Ｕ　Ｏ，２％で
あった。

実施例７゜ 実施例２〜６に記載した通りに合成した螢光性ポリマー
を選択した架橋剤と混合し、ガラス板上に塗被し、加熱
で硬化させてｐＨ又は酸素に対して螢光応答性を示す水
不溶性の接着性フィルムを製造した。使用硬化剤はポリ
（アクリル酸）（ＡｆＷ２０００）、グルタルアルデヒ
ド、テトラエチルオルトシリケート、γ−グリシドオキ
シプロビルトリメトキシシラン及び硼酸であった。全て
の硬化剤はポリマーから重下するヒドロキシル基との反
応で効果をもたらす。最良の結果は初めの２者により得
られた。

架橋塗膜 不溶化法 α、グルタルアルデヒドによる架橋 １００ｒｎ９のポリ（ビニルア／ｌ／ニア−Ａｆ）　−
０，４２％ＣＡｆ　Ｕポリマーを４　ｖ、ｌの脱イオン
水とｌ　ａｔのエタノールに溶解させた。この溶液に４
０ｍ１のグルタルアルデヒド（水中５０％）を加えた。

この溶成の液筒をカラス表面に固き、そしてそれらのフ
ィルムな１００℃において１時間加熱することによって
硬化させた。

１００■のポリ（ビニルアルコール）−（１４２％ＣＭ
Ｕポリマーを５ゴの脱イオン水に溶解させた。この溶液
に３０■のポリ（アクリル酸）（水中６５％、ＭＷｚｏ
ｏｏ）を加えた。この溶液の液滴をガラス表面上に固き
、それらのフィルムを１００℃で１時間加熱することに
よって硬化させた。

α・　静水 不溶化フィルムを有するガラス板を静水のビーカーに６
日間入れ、フィルム安定性、対ガラス接着性及び螢光に
ついて周期的に観察した。

ｂ、流水 不溶化フィルムを有するガラス板を流動環境を作るよう
に撹拌されている脱イオン水のビーカーに入れた。それ
らのガラス板をフィルム安定性、対ガラスａ碧性及び螢
光について５日間周期的に観察した。

水浸漬の結果 ポリアクリル酸又はクルクルアルデヒドで架橋されたＰ
ＶＡ−ＣＭＵフィルムは非撹拌水中に１６４時間浸漬さ
れた後もガラススライド上に無傷のまま残り、かつ螢光
性であった。それらフィルムはまた撹拌水中に１２３時
間浸漬したときガラスからのポリマーの減損がほとんど
又は全くなしに無傷のまま残り、かつ螢光性であった。

これらのフィルムは依然として目で見て接着性で、また
周囲の水には螢光が認められなかった。比較のために、
γ−グリシドオキシプロビルトリメトキシシラン又はオ
ルト硼酸のような他の不溶化剤により架橋されたＰＶＡ
螢光性ポリマーは２４時間以内にガラススライドからポ
リマー含量及び螢光が実質的に減損し、フィルムは目で
見てはがれ、浮遊することを示した。

（ｃｌ　　分析 パリアン（Ｖａｒｉａｎ）Ｘ　Ｌ　−３００スペクトロ
メーターを用いて溶液濃度３０〜５０ｍ９−化合物７０
．５ｍ−ジメチルスルホキシド−ｄ６に２いて螢光性イ
ンジケーター及び同ポリマーに対してＨ’ＮＭＲの分析
を行った。

プロトンのスペクトル（ＨＮＭＲ）は４−（カルボキシ
メチル）ウンベリフェロン（ＣＭＵ）及ヒ４−（カルボ
エトキシメチル）つ／ベリフエロンＣｃｂｒｒｙＢ）の
構造 ＣＭＵ と一致した。

ａ　　　６．２６　　１　　　　α　　　６．３２　　
　ｌｂ　　　３．８５　　　ｌ　　　　ｂ　　　　３．
９７　　１ｅ　　　７．５７　　２　　　　ａ　　　　
７．６０　　２ｅ　　　６．８４　　４　　　　ｄ　　
　　６．８４　　４ａ　　　（５，７７２ｍ　　　　６
．８０　　２／　　　４．２０　　４ Ｑ　　　　２．２０　　３ ＣＭＵＥ：の”ＣＮＭＲスペクトルも予想した補遺と一
致した。

２、赤外スペクトル アナレフト　インスツルメンッＦＸ６２５ｏフーリエ変
換赤外スペクトロメーター（Ａｎａｌｅｃｔ１％ａｔｒ
ｕｔｎｔｒｎｔｓ　　ＥＸ６２５０　　Ｆｏｕｒｉｅｒ
　　ＴｒａｎｓｆｏｒｍＩｎｆｒａｒｅｄ　Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて分析を行った。典形的には、
メタノール−ｒ　ｕ　ｒ　溶液カラ堰板（５ａｌｔ　ｐ
ｌａｔｅ　）上にフィルムをキャスティングするか、又
はパラフィン油によるヌジョールマル（ｎ５ｊｏｌ　ｎ
ｕｌｌ）によって作った試料に対して透過スペクトルを
得た。バックグランドスペクトルをまず得、そして代数
計算を自動的に行って試料単独のスペクトルを得た。

ポリマーの赤外（７−リエ変換）スペクトルは予想した
構造と一致し、ヒドロキシル及びカルボキシルを複雑な
スペクトルで示した。

３、元素分析 燃焼によりワンペリフェロノー４−酢酸とウンベリフェ
ロン−４−１ｆｆ酸エチルエステルについてＣ，Ｈ及び
Ｎの分析を行った。

合成された化合物ＣＭＵ及びＣＭＵＥの炭素及び水素の
元素分析は理論予想値と一致した。結果を以下に示す。

ＣＭＵ 理論（％）　　　　結果（％） Ｃ６０，００６０，００ Ｈ３，６３３，６Ｏ Ｎ　　　　　　　　Ｏ，０００，００ ＭＵＥ 理論（％）　　　　結果（％） Ｃ６２，９０６２，９１ Ｈ４，８４４，８８ Ｎ　　　　　　　　Ｏ，０００，ＯＵ ４、、ＵＶ測定 所定量の螢光性インジケータを支持体ポリマーと混合し
てそれらを反応させたが、インジケーターが全て合成反
応中にポリマーとうまく結合し１こものと仮定すること
はできない。ポリマーに結合した螢光性インジケーター
の実際の１を紫外線スペクトルの測定値を用いて決定し
た。

α、試料の調製 １、ウンベリフェロン−４１￥ｌｆｆエチルエステル（
ＣＭＵＥ） １００■のウンベリフェロン−４−酢ｅエチルエステル
を１００Ｃｒ−のメタノール−ＴＨＥ（１：１）又はＮ
、Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解させた。

その際化合物を溶解させるためにわずかに加熱した。そ
の溶液を次に稀釈して０．００５ｒｎ９−化合物／ｃｃ
、〜溶剤の最終濃度を得た。

（α、１と同じ）。

ポリマーをメタノール−ＴＨＦ（１：１）に０．０２５
〜０．５０〜−ポリ−ｒ　−／　ｃｃ−溶剤の溶液濃度
で溶解させた。

Ｉ■、ポリ（ビニルアルコール）−螢”ｈ性ポリマーポ
リマーをＮ、■−ジメチルアセトアミドに２．３■−ポ
リマー／ｃｒ−−溶剤の溶液１度で溶解させた。

ｂ１分析操作 溶液の試料を４００〜２５０ＡのＵＶ／可視波長で走査
するためにカーリ−１４レコーデイングスペクトロフオ
ートメーター（Ｃａｒｙ　１４　Ｒｇｃｏｒ−ｄｉｎｇ
　Ｓｐｇｃｔｒｏｐｈｏｔｏｒｎｇｔａｒ）を使用した
。螢光染料単独及びポリマーペースに結合した同染料の
両者に共通の溶液溶剤をまず走査してベースラインを決
めた。螢光染料溶液を次に走査し、続いて螢光性ポリマ
ー溶液を走査した。

ポリマー中ｆ）ｄ光性槽の含量をポリマーのスペクトル
強度と未結合螢光性化合物のそれとを比較して求めた。

結果は次の通りであった。

螢光性 ポリマー　　　　　　　　　インジケーターポリ（ｎｚ
ｕＡ！、−ｙｕＡ、）　　　　　　　　ｃｕｖポリ（Ｈ
Ｆ：ＭＡ、−ＭＭＡ、）　　　　　　　　ＣＭＵポリ（
ＨＥＭＡ、。−ＭＭＡ、）　　　　　　　　ＣＭＵポリ
（ピ゛岬シ　アルク′、＝ｔＬ／）　　　　　　　　Ｃ
Ｍ　Ｕポリ（ＨＥＭＡ、６−ＭＭＡ、）　　　　　　　
　ＰＥＡポリ（ＨＥＭＡｓ、ｓ　　ＭＭＡ＋　）　　　
　　　　　Ｐ　Ｅ　Ａポリ（ＨＥＭＡ、。−ＭＭＡ、　
）　　　　　　　　Ｐ　Ｅ　Ａポリ　（ビー１−１０　
ア′Ｌレコ−１し）　　　　　　　　　ＰＢＡポリ（Ｈ
ＥＭＡ、。−ＨＭＡ、）　　　　　　　ＣＭＵＢＡ 反応体、モル比：　　生成物、モル比：（計算値）　　
　　　（ＶＶでの測定値）９．７　ｘ　１０２７．４ｘ
　１０” ９．８Ｘ　１　ｒ　　　　　　６．４Ｘ　１　ｒ９．６
　ｘ　Ｉ　Ｆ”　　　　　　　５．３　ｘ　１０−”９
．６Ｘ　Ｉ　Ｆ”　　　　　　　４．２Ｘ　１　（ｒ’
９．７　ｘ　Ｉ　Ｆ２９．５　ｘ　Ｉ　Ｗ”９．８Ｘ　
Ｉ　Ｃｒ′９．３Ｘ　１　（ｒ”９．６　ｘ　Ｉ　Ｗ”
　　　　　　　７．８　ｘ　Ｉ　Ｗ”９．６Ｘ　１　［
”　　　　　　　９．ＩＸ　Ｉ　Ｃｒ’９．６　Ｘ　１
　ｒ　　　　　　２．ＯＸ　Ｉ　Ｆ”９．７ｘ　Ｉ　Ｗ
”　　　　　　　７．８ｘ　Ｉ　Ｗ易ｄ、螢光測定 ポリマー結合ウンベリフェロンインジケーターの螢光励
起スペクトル（ｇｚｃｉｔαｔｉｎｓ　５ｐｅｃｔｒａ
）はその螢光性インジケーター単独と一致するｐＨ応答
を示すことを証明した。

ポリマー結合ピレン酪酸インジケーターの螢光発光スペ
クトルは螢光性インジケーター学独と一致するＯ１応答
性を示すことを証明した。インジケーター溶液は応答を
引き出すためにその溶液に表に示したガスンバプリング
することによって処理した。

２．０ｇの４−メチルウンベリフェロン〔アルドリッチ
・ケミカルス社１．　Ａｌｄｒｔｃｈ　Ｃｈｓｔｎｉｃ
ａｌｓ　）のロット／１６１２８７２−４〕を１０祷の
ｌＩ２０中で５分間混合した。少量のウンベリフェロン
が溶解した。この溶液を濾過で回収して未知０度のワン
ゝリフエロン溶液を得た。この浴液１ｃｒ−を９．０印
９水性緩衝溶液に加えて最終ｐＨ＠：６．６０．７．１
０．７．４０．７，８２及び９．６０を与えた。

１ｉ、’７ンベリフエロンー４−酢酸エチルエステル（
ＣＭＵＥ） ２．０ｇのウンベリフェロン−４−酢酸エチルエステル
を１０αの水中で５分間混合した。少量のウンベリフェ
ロンが溶解した。この溶液を濾過で回収して未知を４度
のランペリフェノンエステル溶液を得た。この溶液１頭
を９，１紅の色々な緩衝溶液に加えて最終ｐＨ１直：５
．２０．６．６０．７．１０．７．４０．７．８０及び
９．６０を得た。

０．１０．！ｉ’のＰＥＡを１０祷の２．５％重炭酸ナ
トリワム溶液中で５分１０」混合した。少量のＰＢＡが
溶解した。この浴液な濾過で回収し、米用濃度のＰＢＡ
ＹＪ液をイリだ。このマ′ξ液１ω乞９．　□　ｍ１３
のｐｌｉ＝７．４０の緩衝溶液に加えた。

ＩＶ、ポリ（ＨＥＡｆＡ−ＨＭＡ）−螢光性ポリマーポ
リマーをメタノール−１′ＩＪＦ（１：１）に００５〜
０２５ｍＩＪ−ポリーｒ　−／　ｃｃ、−溶剤ｏｆｊ液
濃度で溶解させた。この溶液を分光光度計り石英セルに
斜めに（まめ込めるように切ったガラススライド上Ｋｒ
！し、ぞしてオーブン（５０℃）中で乾燥してフィルム
をキャスティングした。

■、ポリ（ビニルアルコール）−螢光性ポリマーポリマ
ーを脱イオン水に２．３η−ポリマー／ｃｒ−−溶創の
溶′に！Ｌ９度で溶解させた。この溶液にポリマーに対
してグルタルアルデヒド２０重量％餞度で架橋剤として
グルタルアルデヒドの５０水溶液を加えた。この溶液を
分光光度計の石英セル中に斜めにはめ込めるように切っ
たガラススライド上に落し、得られたフィルムを１００
℃で１時間加熱することによって硬化させた。

ｂ０分ＫＪｒ操作 パーキン−エルマーＫｌｏｏレコーダーを備えるパーキ
ン−エルマーＬＳ〜５螢光スペクトロフォートメーター
を用いた。使用した典形的な設定条件は次の通りであっ
たニレコーダーＮＵ　１０　ｓｍ／ｃ１ｎ、走査速度１
２０％惧／分、応答＠１、発光スリット（ｍｍ１ｓｓｔ
ｏｎ　ｓｒｔυ＠　１１Ｊ　ｎｍ及び励起７リツト（ｅ
ｘｃｉｔａｔｉｏｎ　５ｌｉｔ　）　＠　１０　ｎｍ。

１、ｐＨ応答 ポリマーのフィルムを有するガラススライドをｐＨ調整
した溶液中の石英セルに入れた。典形的ＫＬｔ、２５０
〜４５０　ｎｍの波長範囲に２いて、４６０　ｎｒｎの
一定発光波長により励起走査を行った。自動濃度設定値
９０．００を用いた。丁なわち、上記励起範囲の予備走
査で最高ピークは９０％フルスケール（ｆｓｌｌ　ｇｃ
ａｌｍ）に自動的に置かれた。

ｐＨ’Ｘｌ化は・にリマーフイルムを有するガラススラ
イドを異なるｐＨに調整された溶液に入れることによっ
て・得られた。化合物又はポリマーの溶液について同様
の操作を行った。

＋１．０２応答 ポリマーフィルム乞有するガラススライドをｐＨ＝’／
、４０に調整された溶液中の石英セルに入れた。典形的
には、３５０〜５５０　ｎｍの波長範囲に２いて、３３
２　ｓｍの一定励起波長により発光走査を行った。１固
定尺（ｆｉｘ　５ｅａｌｓ）“の設定値を用いた。すな
わち、典形的に１．０又は２．０の設定［を用いて記録
紙に所望の高さを得た。ｏ２濃度の変化は上記緩衝溶液
に不活性ガス（窒素又はヘリウム）を通して泡立てて０
２（１１度を低下させるか、又は望見を通して泡立てて
０．濃度を増力Ｕさぜることによって得た。化合物又は
ポリマーの溶液について同様の操作を行った。

結果は次の通りであった。

１、　ウンベリフェロン螢光ａポリマー４−メチルラン
ベリ　　　　　　ＣＭＵＥ６．６０　　　　３．１８　
　　　５．２０　　　　３０．００？、１０　　　　１
．１８　　　　６．６０　　　　４．５Ｕ７．４０　　
　　０．８４　　　　７．１０　　　　２．２゜７．８
２　　　　０，６７　　　　７．４ＯＬ、５０９．６０
　　　　０．６６　　　　７．８０　　　　０，９０９
．６０　　　　０．５０ ５．２０　　　　　２５．４３　　　　　　５．２０　
　　　　４．８０７．４０　　　　　　２，９２　　　
　　　７．４０　　　　　１．３０９．６０　　　　　
　１．８３　　　　　　９，６０　　　　　　１．２０
５．２０　　　　２５．０　　　　　　　６．３０　　
　　　　２．３２７．４０　　　　　１，５８　　　　
　　７．４０　　　　　１．１５８．３０　　　　　　
１，２３　　　　　　８，３０　　　　　　０．５５９
．００　　　　　０．６１　　　　　　９．００　　　
　　０．４２Ｉ−与えられた波長（１りに２げる元強度
２、　ピレン酪酸螢光性ポリマー Ｈａ：　　　３分　　　　　　＋２１ ！気：　１分　　　　　　−２１ Ｈａ：　　　１分　　　　　　＋２０ 空気＝　５秒　　　　　　−１１ 空気：　５秒　　　　　　−０，８ Ｈ−：３秒　　　　　　＋０．７ Ｂ−：３秒　　　　　＋０．５ Ｉ＝螢螢光度変化、３７６ｎ情に８けるフルスケールの
記録紙の振幅の単位数（％） ポリマーを溶剤（メタノール−アセトン）に１■−ポリ
マー／ＣＣ−浴剤の濃度で溶解させ、この溶液に対して
発光走査を行った。３９７％ｍ及び３７６％倶のピーク
がガス（Ｏｔ）変化に対して非常に応答性良好であった
。極ぐ短時間のヘルウムのバブリングはピーク高さに実
質的に増大さぞ、−万空気の再１．ダ入はピーク高さを
減少させた。その溶゛液礎度を次に０．１　ｍ９−ポリ
マー／ｃｒ−−溶媒まで低下させ、この３等液をガラス
上にキャスティングしてフィルムを形成した。発光走査
を行い、そシテ浴液中の酸素４度を上記のように変えた
とき、観察されたそのヨーピークはガス類に対して応答
性のない４８０　ｎｍの広いピークであった。このピー
クはＰＢＡインジケータによるニゲシマー螢光相互作用
（Ａ渡的な三量化−錯化）に基因するものであることが
蓚認された。それは濃度依存性であった。すなわら、フ
ィルムをキャスティングした溶液の０度を下げると、４
８０　ｎｍの発光が低下又は消失した。その浴１夜濃度
を０．０１η−ポリマー／ＣＣ，−溶剤に下げ、ガラス
スライド上にフィルムをキャスティングし、そして０２
１度を変えて発元走査乞ぬり返した。スペクトルの拡大
が観察されたけれども、主発光ピークは３９５記ｍと３
７８　ｎｍにあり、４８０鴇のニゲシマー螢光のところ
にはなかった。３９５　ｎｆｎと３７８外情のピークｉ
ｌ　ｏ　２変化に対して非常に応答性であつた。

ｐｏ、　　　　　　　　　１３７８ Ｈａ：　　３０秒　　　＋３２ 空気：　１５秒　　　−３０ Ｈ−：５秒　　　＋３５ フィルム ｆ）Ｏｘ　　　　　　　　Δｌ３９５ Ｈ＃＝１秒　　　　＋２８ 空気：　　５秒　　　　　−３８ 空気＝　　１秒　　　　　−６ トフイルム ｐＯｔ　　　　　　　　Δｌ３９５ Ｎ！：３０秒　　　＋２２ 空気＝　　　１秒　　　　−５５ Ｎ２：　　５秒　　　＋２０ 空気：　　　１秒　　　　−１１ ポリ（ビニルアルコール）　−９，Ｉ　Ｘ　１０−’　
ｇｑ％ＰＥＡを有する Ｐｏｔ　　　　　　　　△ｌ３７８ ■、＝５秒　　　　＋２８ 空気：　　３秒　　　　　　−３７ Ｎ２＝１秒　　　　＋４ 空気＝　　１秒　　　　　　−８ ２種の螢光性インジケータを結合して有するポリマーは
単一のポリマーフィルム被膜でｐＨとｐｏ２の両測定馨
り叱にした。そのポリマー／結合ウンベリフェロンの螢
光励起スペクトルはｐＨ変化に対する優れた応答性を証
明した。

５．２０　　　　　　　１．５） ？、４０　　　　　　　０．９４ ８．３０　　　　　　’　　０．６３ 更に、ポリマー／績合ＰＢＡの・螢元発元スペクトルは
０２の濃度変化に対する浸れた応答性を証明した。

＃２：１５秒　　　　＋２２ 空気＝　　１秒　　　　　−２に の螢光性ポリマーからは単一の二官能性ポリマー被験に
よるｐＨ及びＯｔａ度の両賞化に対する優れた応答性を
更に証明するものである追加のスペクトルも得られた。

実施例８゜ 本実施例は本発明の螢光性ポリマーを組み込んでいる光
学繊維センサーの製造と使用を例証する・ものである。

４００μｍの融解シリカ元学債維を裂き、その先コ１．
１、を１５μｍ、８μｍ、５μｍ及び３μ惜の研磨紙に
より研摩した。約１　ｍＷのは維先端をシリコーン剥離
ｍ液中で約５分間浸軟させてガラスコアーを板物してい
るシリコーンクラッドを除去した。露出したガラスを矢
に緩和な洗ＰＰ７！ｉ１１で洗浄し、水でリンスして過
剰のクラッド又は剥離溶液を除去した。

３０表面の調製 ポリマーの光字線維表面に対する接着性を向上させるの
に表面結合剤又は表面キユアリング剤を用いることがで
きる。これら薬剤が作用するとポリマーとガラス表面と
の間に橋かけができる。

実施例７で典形的なキユアリング剤として挙げたγ−グ
リシドオキシプロビルトリメトキシシランは式 ％式％） を有し、一般式　Ｒ−ｓ　ｔ　（ｏｃｇｓ）ｓの化合物
群の中の１種である。ただし、Ｒはポリマーと反応する
有機基であって、ガラスに結合されるべき特定のポリマ
ーの特性に応じて選択される。例えば、γ−グリシドオ
キシブロビルトリメトキシシランはＰＭＭＡ：ＰＨＥＭ
Ａポリマー及びＰＶＡポリマーを元学ガラス轍維に結合
させるのに特に適当なものである。

シラン系結合剤のこの群に属する池の種は例えば次の通
りである。

シラン結合剤を次の２つの方法のうちの１つに２いて用
いた。

１．０．２５〜１．５％のシラン結合剤水溶液を調製し
、約２０分間加水分解させた。ポリマーを結合させるべ
きガラス表面をシラン溶液に浸漬し、１〜２分間２だや
かに撹拌した。シラン塗被ガラス表面を次に温度１０５
℃のオープンで３０〜４０分間加熱した。

２、螢光性ポリマーの溶液ＩＣ１〜２重量％のシランを
直接加えた。この溶液に次にガラス表面を直接浸漬し、
加熱、乾燥させた。

望ましいことであるが、シランの接着性は浴液に緩敵を
加えてｐＨを３〜４に調整することによって多分改良さ
れる。

前記Ａに記載の通りに製造し、前記Ｂに記載の通りにシ
ラン結合剤で処理した光学繊維をｐＨ感受性螢光性ポリ
マーに結合させた。

約０．０２Ｍの螢光性ポリマーを繊維の先端に浸漬法又
はマイクロリッターシリンジ（ｗｘｊｃデｏｌｉｔａデ
８νｙｉｎｇｅ）による塗布法で適用した。得られた光
学繊維センサーを次に８０〜１００℃のオーブン内で約
１時間加熱した。乾燥後、仕上げセンサーを稲束炭酸す
）　ＩＪウム溶液中で浸軟させてポリマーを水和さぞた
。

２、　　ｐｃｏ、　　Ｌ−ンサー 実施例２〜３のｐＨ感受性螢光性ポリマーを用いてｐＨ
センサーを作った。このセンサーを次にＦ１２ｍＭの重
炭酸ナトリウムを含有する電解質溶液中で１〜２時間浸
軟させた。センサーを次に液体シリコーンに浸漬して厚
さ５〜１０ミルの膜をイ悸だ。

３、　ｐｏｔセンサー 製造はｐＨセンサーの製造と同様であった〃ｊ、たたし
ｐＨ感受性ポリマーの代りに実施例４又は５に記載のｉ
救素感受性螢光性ポリマーを用いた。

上記センサーの各々についての螢光ｄ１１１定は改良型
バーキン−エルマーＺ、３５分元螢光討を用いて行った
。１肋起彼長及び発元波長を用いて予じめ設定した範囲
にわたって走査すると、各センサーＶＣついて完全なス
ペクトルが得られた。更に、発光強度と時１１Ｘ１の関
係もモニターした。

センサー出力を次のようにして分析した。

１．２つのケミなる多色性（ｐｏｌｙｃｈｒｏｒｎａｔ
ｔｃ）励起成長範囲、典形的には中心波長の周囲の半ピ
ーク高さに３いて５〜１５％毒の範囲によって作られる
発光強度の比。この比の変化を次に酸素濃度、二酸化炭
素濃度又は水素イオン０度のどれかに相１）′３させた
。

２、指定された周波数軸回、典形的には８０〜１００　
ｎｍの範囲にわたる多色性発光強度の測定。

発光強度又は発光スペクトルの面積を矢に酸素濃度、二
酸化炭素濃度又は水素イオ７磯度に相関させた。

３つのセンサー全てについて上記２つの方法を用いて校
正カーブ乞作った。

以上の螢光ｉ、ｊ１１足で、いずれの場合もフリーのイ
ンジケーターと、Ｉリノマー結合インジケーターとの間
に有意差はないことが確認された。

以上の実像結果は、本発明によれば、螢光性インジケー
ターはポリマーに好纜果て結合し、得られた螢光性ポリ
マー（ユ強力、表面接着性及び水透過性を有し、そして
それは元学威維の末端に塗被及び永久的に、ｔｉｅ；貧
させることかでさ、それによってｐＨ用及び０ゲ素用σ
入またｐＨ及び’ＩＩ（ｈ両用の、セしてｊ当な場合は
ｐｃｏ２用の耐久性螢光性センサーが得られろことを証
明するものである。更に、これらの螢光性センサーは応
答か速く、かつ校正が容易であるという特徴乞有し、し
かも普通の光分析装置ＶＣ２いて用いろことができる。

（外５名）

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の同一又は異なる螢光性有機置換基をエステ
   ル結合又はアミド結合を介して共有結合して有する有機
   ポリマーから成ることを特徴とする水性媒体中の溶解物
   質の濃度定量用の螢光性高分子インジケーター。
2. （２）該ポリマーがヒドロキシル側基を有し、該ヒドロ
   キシル基の一部が１種又は２種以上の螢光性有機カルボ
   ン酸によりエステル化されている特許請求の範囲第１項
   記載のインジケーター。
3. （３）該ポリマーがポリ（ビニルアルコール）、ヒドロ
   キシエチルメタクリレートポリマー又はヒドロキシエチ
   ルメタクリレート／メチルメタクリレートコポリマーで
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載のインジケー
   ター。
4. （４）該カルボン酸が４−（１−ピレン）−ブタン酸で
   あり、該インジケーターが酸素インジケーターである特
   許請求の範囲第２項又は第３項記載のインジケーター。
5. （５）該カルボン酸が４−ウンベリフエロニル酢酸であ
   り、該インジケーターがｐＨインジケーターである特許
   請求の範囲第２項又は第３項記載のインジケーター。
6. （６）該カルボン酸がそれぞれ４−ウンベリフエロニル
   酢酸と４−（１−ピレン）−ブタン酸であり、該インジ
   ケーターがｐＨ及びｐＯ＿２両用インジケーターである
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載のインジケーター
   。
7. （７）末端に接着性の水不溶性有機ポリマーを有する光
   学繊維から成る水性媒体中の溶解物質の濃度定量用セン
   サーにして、該ポリマーが同一又は異なる複数の螢光性
   有機置換基をエステル結合又はアミド結合を介して共有
   結合して有することを特徴とする前記センサー。
8. （８）該ポリマーがヒドロキシル側基を有し、該ヒドロ
   キシル基の一部が１種又は２種以上の螢光性有機カルボ
   ン酸によりエステル化されている特許請求の範囲第７項
   記載のセンサー。
9. （９）該ポリマーがヒドロキシエチルメタクリレートポ
   リマー、ヒドロキシエチルメタクリレート／メチルメタ
   クリレートコポリマー又はポリ（ビニルアルコール）で
   ある特許請求の範囲第７項又は第８項記載のセンサー。
10. （１０）該螢光性酸が４−（１−ピレン）−ブタン酸で
    あり、該センサーが酸素センサーである特許請求の範囲
    第８項又は第９項記載のセンサー。
11. （１１）該螢光性酸が４−ウンベリフエロニル酢酸であ
    り、該センサーがｐＨセンサーである特許請求の範囲第
    ８項又は第９項記載のセンサー。
12. （１２）該螢光性ポリマーが該繊維末端に取り付けられ
    た二酸化炭素透過性／水不浸透性膜で包まれている重炭
    酸塩電解質と接触している二酸化炭素の分析に適合した
    特許請求の範囲第１１項記載のセンサー。
13. （１３）該ヒドロキシル側基が一部は４−ウンベリフエ
    ロニル酢酸により、また一部は４−（１−ピレン）ブタ
    ン酸によりエステル化されており、該センサーがｐＨ及
    びｐＯ＿２両用センサーである特許請求の範囲第８項又
    は第９項記載のセンサー。
14. （１４）該ポリマーが該繊維末端に該ヒドロキシル側基
    と反応性の硬化剤により結合されている特許請求の範囲
    第８〜１３項のいずれか１項に記載のセンサー。
15. （１５）該硬化剤がポリアクリル酸、グルタルアルデヒ
    ド、テトラエチルオルトシリケート、ガンマ−グリシド
    オキシプロピルトリメトキシシラン又は硼酸である特許
    請求の範囲第１４項記載のセンサー。