JPS62217146A - 気体検知用オプトロ−ド - Google Patents
気体検知用オプトロ−ドInfo
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- JPS62217146A JPS62217146A JP62012158A JP1215887A JPS62217146A JP S62217146 A JPS62217146 A JP S62217146A JP 62012158 A JP62012158 A JP 62012158A JP 1215887 A JP1215887 A JP 1215887A JP S62217146 A JPS62217146 A JP S62217146A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
- G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
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- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/204998—Inorganic carbon compounds
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- Y10T436/209163—Dissolved or trace oxygen or oxygen content of a sealed environment
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
ローレンス・リバーモア・ナショナル・ラボラド リ
−(Lawrence Liveymore Na
tional Laboratory)の運営のため
の米国エネルギー省とカリフォルニア大学との間の契約
第W −7405−ENG −48号に従って、米国政
府は本発明に権利を存する。
−(Lawrence Liveymore Na
tional Laboratory)の運営のため
の米国エネルギー省とカリフォルニア大学との間の契約
第W −7405−ENG −48号に従って、米国政
府は本発明に権利を存する。
本発明は溶存気体濃度の遠隔監視用の光学的手段に関し
、特に気体感受性指示薬の含気体溶液との接触を防ぐた
めの機械的手段に関する。
、特に気体感受性指示薬の含気体溶液との接触を防ぐた
めの機械的手段に関する。
溶存気体、特に水溶液中の溶存気体の測定は医学的、産
業上および環境設定に於て高度に有用である。例えば、
血液中の二酸化炭素含量右よび酸素濃度は呼吸機能の重
要な指標であり、ボイラー供給水中の溶存酸素は非常に
腐食性となり得るものであり、醗酵媒質中の酸素含量お
よび二酸化炭素含量は臨界的パラメーターであり、酸素
含量は下水処理に於て重要であり、かつ池、湖などの滞
留度の指標である。
業上および環境設定に於て高度に有用である。例えば、
血液中の二酸化炭素含量右よび酸素濃度は呼吸機能の重
要な指標であり、ボイラー供給水中の溶存酸素は非常に
腐食性となり得るものであり、醗酵媒質中の酸素含量お
よび二酸化炭素含量は臨界的パラメーターであり、酸素
含量は下水処理に於て重要であり、かつ池、湖などの滞
留度の指標である。
螢光消光に基づく溶存酸素の光学的測定方法は公知であ
る〔例えばステイーブンス(Stevens)、の“螢
光放射線の酸素消光の測定による酸素量定量用装置(I
nstrument for口etermining
OxygenQuantities by measu
ring Oxygen Quenching ofF
luorescent Radiation) ”とい
う名称の1971年10月12日発行の米国特許第3.
612.866号〕。
る〔例えばステイーブンス(Stevens)、の“螢
光放射線の酸素消光の測定による酸素量定量用装置(I
nstrument for口etermining
OxygenQuantities by measu
ring Oxygen Quenching ofF
luorescent Radiation) ”とい
う名称の1971年10月12日発行の米国特許第3.
612.866号〕。
しかし、酸素、および他の溶存気体または揮発性成分の
ための比色または螢光プローブの使用に付随する一般的
問題は気体がその中に溶解される溶媒の妨害作用または
溶液中の他の溶質または汚染物質の妨害作用である。こ
のことは、かかるプローブを医学的監視に用いる場合、
身体の免疫応答の妨害作用のために特に厄介である。
ための比色または螢光プローブの使用に付随する一般的
問題は気体がその中に溶解される溶媒の妨害作用または
溶液中の他の溶質または汚染物質の妨害作用である。こ
のことは、かかるプローブを医学的監視に用いる場合、
身体の免疫応答の妨害作用のために特に厄介である。
ハックルズ(Buckles)は、1983年8月16
日発行の“定量分析用光フアイバー装置(Optica
lFiber 八pparatus for Q
uantitative Analysis)”とい
う名称の米国特許第4.399.099号中で、最内コ
ーティングが酸素消光性螢光染料を含みかつ最外コーテ
ィングが酸素に対して選択的に透過性でありかつ汚染物
質に対して不透過性である2種の同心コーティングで置
換されたクラッドの断面を有する光ファイバーからなる
センサーによる溶存酸素の検出を記載している。
日発行の“定量分析用光フアイバー装置(Optica
lFiber 八pparatus for Q
uantitative Analysis)”とい
う名称の米国特許第4.399.099号中で、最内コ
ーティングが酸素消光性螢光染料を含みかつ最外コーテ
ィングが酸素に対して選択的に透過性でありかつ汚染物
質に対して不透過性である2種の同心コーティングで置
換されたクラッドの断面を有する光ファイバーからなる
センサーによる溶存酸素の検出を記載している。
ピータ−セフ (Petersen)らは、1984年
10月16日発行の“光ファイバーpO□ プローブ(
Fiber 0ptic pO,Probe) ”と
いう名称の米国特許第4.476、870号中で、密閉
された膜ジャケットまたは管によって光ファイバーの端
部に隣接して保持された吸着剤粒子上に埋め込まれた酸
素消光性螢光染料の使用を記載している。ピータ−セン
(Petersen)らは不透水性ジャケットの使用を
記載している。
10月16日発行の“光ファイバーpO□ プローブ(
Fiber 0ptic pO,Probe) ”と
いう名称の米国特許第4.476、870号中で、密閉
された膜ジャケットまたは管によって光ファイバーの端
部に隣接して保持された吸着剤粒子上に埋め込まれた酸
素消光性螢光染料の使用を記載している。ピータ−セン
(Petersen)らは不透水性ジャケットの使用を
記載している。
ラバー(Lubber) らは、1985年5月7日
発行の“気体濃度測定方法および装置Uethod a
ndArrangement for Measu
ring the Concentrationo
f Ga5es)”という名称の米国特許第Re 31
,879号中で、試料流体中に溶存する特定気体に応答
する指示薬手段を含む半透膜の使用を記載している。
発行の“気体濃度測定方法および装置Uethod a
ndArrangement for Measu
ring the Concentrationo
f Ga5es)”という名称の米国特許第Re 31
,879号中で、試料流体中に溶存する特定気体に応答
する指示薬手段を含む半透膜の使用を記載している。
発明の要約
試料の溶存気体または他の揮発性成分の濃度を監視する
ために螢光およびくまたは)比色指示薬を用いる装置お
よびその使用方法が提供される。
ために螢光およびくまたは)比色指示薬を用いる装置お
よびその使用方法が提供される。
本発明の装置は“オプトロード(Optrode)′と
呼ばれる。付随する光源からの光がその中を通って光フ
ァイバーの第1端部から光ファイバーの第2端部へ伝送
される光ファイバーが提供される。螢光指示薬物質また
は比色指示薬物質などの指示薬物質が光ファイバーの第
2端部に隣接して保持され、第2端部から出る光が指示
薬物質の少なくとも一部分を照明するようになっている
。指示薬物質は光ファイバーの第2端部と接触している
必要はない。最後に、光ファイバーの第2端部には気泡
生成手段が取り付けられていて、この気泡生成手段は第
2端部が試料流体中に浸漬されるときはいつでも第2端
部に於て気泡を生成させる。気泡生成手段によって生成
された気泡は試料流体から指示薬物質を分離する働きが
ある。
呼ばれる。付随する光源からの光がその中を通って光フ
ァイバーの第1端部から光ファイバーの第2端部へ伝送
される光ファイバーが提供される。螢光指示薬物質また
は比色指示薬物質などの指示薬物質が光ファイバーの第
2端部に隣接して保持され、第2端部から出る光が指示
薬物質の少なくとも一部分を照明するようになっている
。指示薬物質は光ファイバーの第2端部と接触している
必要はない。最後に、光ファイバーの第2端部には気泡
生成手段が取り付けられていて、この気泡生成手段は第
2端部が試料流体中に浸漬されるときはいつでも第2端
部に於て気泡を生成させる。気泡生成手段によって生成
された気泡は試料流体から指示薬物質を分離する働きが
ある。
1つの好ましい気泡生成手段は固定された気密シールを
形成するように光ファイバーの第2端部に同軸的に取り
付けられた管である。管内には指示薬物質が光ファイバ
ーの第2端部に隣接して保持される。光ファイバーの第
2端部に取り付けられた管は、光ファイバーと管とが試
料流体中に浸漬されるときにはいつでも管中で気泡が生
成するように十分長い。
形成するように光ファイバーの第2端部に同軸的に取り
付けられた管である。管内には指示薬物質が光ファイバ
ーの第2端部に隣接して保持される。光ファイバーの第
2端部に取り付けられた管は、光ファイバーと管とが試
料流体中に浸漬されるときにはいつでも管中で気泡が生
成するように十分長い。
もう1つの好ましい気泡生成手段は光ファイバーの第2
端部に取り付けられた疏水性の布またはウェブであり、
この布またはウェブによって指示物質が包まれるように
なっている。オプトロードの第2端部が試料流体中に浸
漬されるときはいつでも指示薬物質を含む包まれた領域
内で気泡が生成する。
端部に取り付けられた疏水性の布またはウェブであり、
この布またはウェブによって指示物質が包まれるように
なっている。オプトロードの第2端部が試料流体中に浸
漬されるときはいつでも指示薬物質を含む包まれた領域
内で気泡が生成する。
試料流体の気体または他の揮発性成分は、試料流体から
気泡を横切って指示薬物質へ拡散するときに検知される
。
気泡を横切って指示薬物質へ拡散するときに検知される
。
本発明は医学的または産業上または環境的に関心のある
試料流体の溶存気体または他の揮発性成分の遠隔監視の
問題に関する。本発明は、試料流体との直接接触によっ
てひき起こされる指示薬不活性化の問題を、試料物体か
ら指示薬物質を分離する気泡生成手段を設けることによ
って克服する。
試料流体の溶存気体または他の揮発性成分の遠隔監視の
問題に関する。本発明は、試料流体との直接接触によっ
てひき起こされる指示薬不活性化の問題を、試料物体か
ら指示薬物質を分離する気泡生成手段を設けることによ
って克服する。
気泡は、微粒子物質の蓄積または医学的使用の場合に於
ける免疫応答による汚れのためのセンサー不活性化の可
能性が少ないので半透膜より優れた分離手段である。さ
らに、気泡生成手段の好ましい形は容易にかつ安価に作
られる。
ける免疫応答による汚れのためのセンサー不活性化の可
能性が少ないので半透膜より優れた分離手段である。さ
らに、気泡生成手段の好ましい形は容易にかつ安価に作
られる。
発明の詳細な説明
本発明は、検知されるべきである溶存気体のような揮発
性物質を有する試料流体から指示薬物質を分離するため
の装置および方法である。この分離は指示薬物質が不活
性化を起こす可能性のある試料流体または試料流体の不
揮発性成分と直接接触しないように保護する働きをする
。この分離はまた、医学的使用に関して大きな関心事で
ある試料流体が指示薬物質で汚染されることがないよう
に保護する。
性物質を有する試料流体から指示薬物質を分離するため
の装置および方法である。この分離は指示薬物質が不活
性化を起こす可能性のある試料流体または試料流体の不
揮発性成分と直接接触しないように保護する働きをする
。この分離はまた、医学的使用に関して大きな関心事で
ある試料流体が指示薬物質で汚染されることがないよう
に保護する。
本発明によれば、気泡生成手段を光ファイバーの端部(
以下光ファイバーの第2端部と称す)に取り付ける。指
示薬物質を光ファイバーの第2端部付近に保持して、光
ファイバーから出る光が指示薬物質の少なくとも一部分
を照らすようにする。
以下光ファイバーの第2端部と称す)に取り付ける。指
示薬物質を光ファイバーの第2端部付近に保持して、光
ファイバーから出る光が指示薬物質の少なくとも一部分
を照らすようにする。
螢光指示薬物質は、照明すなわち励起波長がこの種の指
示薬に対する放出すなわち信号波長と異なるので好まし
い。この波長の差異は、波長差に基づいて照明ビームに
よって生ずる後方散乱から信号を容易に分離することが
できるので、照明と信号集光の両方のために単一の光フ
ァイバーの使用を可能にする。
示薬に対する放出すなわち信号波長と異なるので好まし
い。この波長の差異は、波長差に基づいて照明ビームに
よって生ずる後方散乱から信号を容易に分離することが
できるので、照明と信号集光の両方のために単一の光フ
ァイバーの使用を可能にする。
気泡生成手段は、機械的技術および化学的技術 。
の両方を用いて作ることができる。選択される技術また
は技術の組み合わせは意図される用途にある程度依存す
る。最大の気泡−試料流体界面積の生成と急速な圧力変
化、試料流体の移動、擾乱などのような機械的応力に対
して最大の安定性を有する気泡の生成との間には取引(
trade−off)が存在する。より高い応答時間の
ためには大きい界面積対気泡容量比が好ましい。しかも
、擾乱または高速流動がある環境では、気泡の機械的安
定性の増加と交換に界面積対気泡容量比の減少を受は入
れることが必要であるかもしれないし、また好ましいか
もしれない。以下、おのおのが上に挙げた取引(tra
te−off)が実施され得る異なる方法を例示する別
の気泡生成手段を有する本発明の幾つかの実施態様を記
載する。
は技術の組み合わせは意図される用途にある程度依存す
る。最大の気泡−試料流体界面積の生成と急速な圧力変
化、試料流体の移動、擾乱などのような機械的応力に対
して最大の安定性を有する気泡の生成との間には取引(
trade−off)が存在する。より高い応答時間の
ためには大きい界面積対気泡容量比が好ましい。しかも
、擾乱または高速流動がある環境では、気泡の機械的安
定性の増加と交換に界面積対気泡容量比の減少を受は入
れることが必要であるかもしれないし、また好ましいか
もしれない。以下、おのおのが上に挙げた取引(tra
te−off)が実施され得る異なる方法を例示する別
の気泡生成手段を有する本発明の幾つかの実施態様を記
載する。
第1図は本発明の1つの好ましい実施態様を示す。管6
が光ファイバー16の第2端部20に取り付は手段4に
よって取り付けられている。取り付け3手段4はエポキ
シ樹脂のような接着剤またはろうまたは溶接シールなど
でよい。取り付けは管6とクラッド3(図に示すように
)との間であってもよく、あるいは光ファイバーのコア
2に直接取り付けてもよい(かかる取り付けは図に示さ
れてはいない)。機械的擾乱があった場合に気泡10(
浸漬時に管内で生成される)が破壊しないように保護す
るために管6と光ファイバー16との間に固定気密シー
ルが形成される。
が光ファイバー16の第2端部20に取り付は手段4に
よって取り付けられている。取り付け3手段4はエポキ
シ樹脂のような接着剤またはろうまたは溶接シールなど
でよい。取り付けは管6とクラッド3(図に示すように
)との間であってもよく、あるいは光ファイバーのコア
2に直接取り付けてもよい(かかる取り付けは図に示さ
れてはいない)。機械的擾乱があった場合に気泡10(
浸漬時に管内で生成される)が破壊しないように保護す
るために管6と光ファイバー16との間に固定気密シー
ルが形成される。
光ファイバー16のコア2の端面22には、固体担体、
例えば以下キャリヤー粒子と称する粒子の形の担体12
が、例えばエポキシ接着剤などである取り付は手段14
で取り付けられている。
例えば以下キャリヤー粒子と称する粒子の形の担体12
が、例えばエポキシ接着剤などである取り付は手段14
で取り付けられている。
キャリヤー粒子の目的は、指示薬物質と、その使用のた
めに必要な、螢光指示薬の光漂白を減少させるための酸
化防止剤などのような試薬とを保持することである。指
示薬は、キャリヤー粒子上に吸着されていてもよく、あ
るいはキャリヤー粒子に共有結合していてもよい。指示
薬分子の固体担体への付着のための技術は公知である〔
例えば、モスバッハ(Mosbach) 編著、酵素学
に於ける方法(Methods in Bnzymol
ogy)、Vol、 44 、題名0固定化酵素(Im
n+obilized Enzymes)’ (アカ
デミツク・プレス、ニューヨーク、1976))。
めに必要な、螢光指示薬の光漂白を減少させるための酸
化防止剤などのような試薬とを保持することである。指
示薬は、キャリヤー粒子上に吸着されていてもよく、あ
るいはキャリヤー粒子に共有結合していてもよい。指示
薬分子の固体担体への付着のための技術は公知である〔
例えば、モスバッハ(Mosbach) 編著、酵素学
に於ける方法(Methods in Bnzymol
ogy)、Vol、 44 、題名0固定化酵素(Im
n+obilized Enzymes)’ (アカ
デミツク・プレス、ニューヨーク、1976))。
好ましくは、管の内壁に気泡10の生成を増強するため
コーティング8が適用される。例えば、血液のような水
性試料流体の場合には、疏水性コーティングが好ましい
。管6がガラスであるならば、かかるコーティングは、
ベトラーチ・システムズ社<Petrarch Sys
tems、 Inc、) (米国パラマウント州 プ
リストル)から発売されているポリメチルヒドロシロキ
サンによる処理によって適用してもよく、あるいはガラ
ス器具をシリコーン化するだめの他の方法(例えばシュ
リーフ(Schlief)・フェルラーク(Sprin
ger−Verlag、 −=−W −E+ −’)
。
コーティング8が適用される。例えば、血液のような水
性試料流体の場合には、疏水性コーティングが好ましい
。管6がガラスであるならば、かかるコーティングは、
ベトラーチ・システムズ社<Petrarch Sys
tems、 Inc、) (米国パラマウント州 プ
リストル)から発売されているポリメチルヒドロシロキ
サンによる処理によって適用してもよく、あるいはガラ
ス器具をシリコーン化するだめの他の方法(例えばシュ
リーフ(Schlief)・フェルラーク(Sprin
ger−Verlag、 −=−W −E+ −’)
。
1981)、174頁〕)で適用してもよい。
光ファイバー16および取り付は管6が試料流体100
中に浸漬されるとき、管6内に気泡10が生成する。気
体および揮発性成分は気泡−試料流体界面102を横切
ってキャリヤー粒子に保持されている指示薬へ拡散する
。
中に浸漬されるとき、管6内に気泡10が生成する。気
体および揮発性成分は気泡−試料流体界面102を横切
ってキャリヤー粒子に保持されている指示薬へ拡散する
。
第2図は指示薬物質が液体試薬80中に溶解され、かつ
気泡−試薬界面104を形成する本発明のもう1つの好
ましい実施態様を示す。その他では、番号は第1図中の
対応する番号で記載されているものと同じ特徴を示す。
気泡−試薬界面104を形成する本発明のもう1つの好
ましい実施態様を示す。その他では、番号は第1図中の
対応する番号で記載されているものと同じ特徴を示す。
図面中の“a”および“b”で示される直線状寸法は、
それぞれ、光ファイバー16の端面22と気泡−試薬界
面104との間の距離およびキャリヤー粒子12(また
は気泡−試薬界面104)と気泡−試料流体界面102
との間の距離である。これらの寸法の正確な値は本発明
にとって重大ではないが、本発明を用いるセンサーの応
答時間は距離“b”を横切る問題の気体または揮発性成
分の拡散速度に依存し、第2図の実施態様の場合には、
応答時間は液体試薬80内に於ける気体または揮発性成
分の拡散速度に依存することもあり得る。好ましくは、
第2図の実施態様の場合には、“a”は指示薬からの検
出可能な信号の発生と一致して出来るだけ小さい。
それぞれ、光ファイバー16の端面22と気泡−試薬界
面104との間の距離およびキャリヤー粒子12(また
は気泡−試薬界面104)と気泡−試料流体界面102
との間の距離である。これらの寸法の正確な値は本発明
にとって重大ではないが、本発明を用いるセンサーの応
答時間は距離“b”を横切る問題の気体または揮発性成
分の拡散速度に依存し、第2図の実施態様の場合には、
応答時間は液体試薬80内に於ける気体または揮発性成
分の拡散速度に依存することもあり得る。好ましくは、
第2図の実施態様の場合には、“a”は指示薬からの検
出可能な信号の発生と一致して出来るだけ小さい。
第3図は、気泡生成手段が第1図および第2図のように
、光ファイバー16の第2端部20に同軸的に取り付け
られた管からなる本発明のもう1つの好ましい実施態様
を示す。加えて、管6の末梢端部32に多孔性膜30が
密閉的に取り付けられていてキャップを形成する。(図
面中の同じ番号の数字は同じ機素を意味する。)好まし
くは、多孔性膜30は、ポリ弗化ビニリデン製であるデ
ュラポア(口urapore)、 (米国マサチューセ
ッツ州ベッドフォードのミリポア・コーポレーション(
Milipore Corporation)の商品名
〕膜のような疏水性スクリーン型濾過膜である。概略的
に、膜は、管6の内部と試料流体との間の毛細管の大き
さのチャネルの大きな集まりとして見られる。1個の大
直径チャネル(管6の穴からなる)の代わりに多数の小
直径チャネルは、試料流体が気泡10を保持するように
作用する必要がある面積を減少することによって気泡の
機械的安定性を増加する。
、光ファイバー16の第2端部20に同軸的に取り付け
られた管からなる本発明のもう1つの好ましい実施態様
を示す。加えて、管6の末梢端部32に多孔性膜30が
密閉的に取り付けられていてキャップを形成する。(図
面中の同じ番号の数字は同じ機素を意味する。)好まし
くは、多孔性膜30は、ポリ弗化ビニリデン製であるデ
ュラポア(口urapore)、 (米国マサチューセ
ッツ州ベッドフォードのミリポア・コーポレーション(
Milipore Corporation)の商品名
〕膜のような疏水性スクリーン型濾過膜である。概略的
に、膜は、管6の内部と試料流体との間の毛細管の大き
さのチャネルの大きな集まりとして見られる。1個の大
直径チャネル(管6の穴からなる)の代わりに多数の小
直径チャネルは、試料流体が気泡10を保持するように
作用する必要がある面積を減少することによって気泡の
機械的安定性を増加する。
多孔性膜30の平均細孔径は、試料流体の溶存気体また
は揮発性成分間に選択的透過性が起こらないように十分
に大きい。
は揮発性成分間に選択的透過性が起こらないように十分
に大きい。
第4図は、気泡生成手段がキャリヤー粒子12に直接適
用された疏水性コーティングからなる本発明のもう1つ
の好ましい実施態様を示す。好ましくは、疏水性コーテ
ィングは、標準的技術、ぺCatalog)、 ヘトラ
ーチ・システムズ・インコーポレーシa 7 (Pet
rarch Systems Inc、 (米国、ペ
ンシルバニア州、ブリストル)中のアークルズ(Ark
les) 、 ″′シリル化の技術(Techni
ques forSilylation) ”を用いて
キャリヤー粒子12の表面をシリル化することによって
適用される。例えば、疏水性シランを、アルコール水溶
液からの析出によってキャリヤー粒子12へ付着させる
ことができる。95%エタノール−5%水溶液を、酢酸
でpH4,5−5,5に調節する。シランを攪拌しなが
ら添加して2%最終濃度を得る。約6分でシラノール生
成および加水分解が起こる。次に、この溶液中へキャリ
ヤー粒子12を浸漬し、穏やかに攪拌し、1〜2分後に
取り出す。次にキャリヤー粒子12をエタノールで洗い
、約110℃で5〜10分間、あるいは室温(60%相
対湿度)に於て24時間硬化させる。好ましい疏水性シ
ランには、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルメ
チルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクタ
デシルトリメトキシシラン、ジメチルクロロシラン、ジ
クロロオクタメチルテトラシロキサンが含まれる。
用された疏水性コーティングからなる本発明のもう1つ
の好ましい実施態様を示す。好ましくは、疏水性コーテ
ィングは、標準的技術、ぺCatalog)、 ヘトラ
ーチ・システムズ・インコーポレーシa 7 (Pet
rarch Systems Inc、 (米国、ペ
ンシルバニア州、ブリストル)中のアークルズ(Ark
les) 、 ″′シリル化の技術(Techni
ques forSilylation) ”を用いて
キャリヤー粒子12の表面をシリル化することによって
適用される。例えば、疏水性シランを、アルコール水溶
液からの析出によってキャリヤー粒子12へ付着させる
ことができる。95%エタノール−5%水溶液を、酢酸
でpH4,5−5,5に調節する。シランを攪拌しなが
ら添加して2%最終濃度を得る。約6分でシラノール生
成および加水分解が起こる。次に、この溶液中へキャリ
ヤー粒子12を浸漬し、穏やかに攪拌し、1〜2分後に
取り出す。次にキャリヤー粒子12をエタノールで洗い
、約110℃で5〜10分間、あるいは室温(60%相
対湿度)に於て24時間硬化させる。好ましい疏水性シ
ランには、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルメ
チルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクタ
デシルトリメトキシシラン、ジメチルクロロシラン、ジ
クロロオクタメチルテトラシロキサンが含まれる。
シリル化後、キャリヤー粒子12上に適当な有機溶媒か
ら指示薬物質を吸着させることができる。
ら指示薬物質を吸着させることができる。
例えば、フルオレッセインまたはジクロロフルオレッセ
インはメタノールから吸着させることができ、ピレンテ
トラスルホン酸はジオキサンと水との溶液から吸着させ
ることができ、レゾルフィンおよびアクリジンオレンジ
はメタノールと塩化メチレンとの溶液から吸着させるこ
とができる。
インはメタノールから吸着させることができ、ピレンテ
トラスルホン酸はジオキサンと水との溶液から吸着させ
ることができ、レゾルフィンおよびアクリジンオレンジ
はメタノールと塩化メチレンとの溶液から吸着させるこ
とができる。
第5図は、気泡生成手段が、保持リング36によって光
ファイバー16の第2端部20へ取り付けられた疏水性
ウェブ34からなるさらにもう1つの好ましい実施態様
を示す。疏水性ウェブはキャリヤー粒子12を包んでい
るので、第2端部20が試料流体中に浸漬されるとき、
疏水性ウェブ34で包まれた領域内に気泡が生成される
。疏水性ウェブ34の穴内に気泡−試料流体界面が形成
される。疏水性ウェブはシラン処理されたガラス繊維か
らなる布のような布の形であることができる。
ファイバー16の第2端部20へ取り付けられた疏水性
ウェブ34からなるさらにもう1つの好ましい実施態様
を示す。疏水性ウェブはキャリヤー粒子12を包んでい
るので、第2端部20が試料流体中に浸漬されるとき、
疏水性ウェブ34で包まれた領域内に気泡が生成される
。疏水性ウェブ34の穴内に気泡−試料流体界面が形成
される。疏水性ウェブはシラン処理されたガラス繊維か
らなる布のような布の形であることができる。
本発明を実施するために所要な検出装置および光源は公
知であり、例えば、バーシュフェルト(Hirschf
eld)の米国特許第4.509.370号および第4
、542.987号に記載されている。これらの特許は
、オプトロードと共に使用するために適した光源および
付随光学系を記載しているので参照文として本明細書に
含まれるものとする。
知であり、例えば、バーシュフェルト(Hirschf
eld)の米国特許第4.509.370号および第4
、542.987号に記載されている。これらの特許は
、オプトロードと共に使用するために適した光源および
付随光学系を記載しているので参照文として本明細書に
含まれるものとする。
螢光染料を用いて本発明を実施する際、染料をあまり高
い工率で長時間励起させると、染料の光漂白が螢光出力
を急速に低下させる可能性がある。
い工率で長時間励起させると、染料の光漂白が螢光出力
を急速に低下させる可能性がある。
光漂白の問題は、照明ビーム工率をミクロワット範囲、
好ましくは約1〜5ミクロワツトに下げることにより、
かつ照明ビームをシャッターして、染料が長い非照明間
隔の間のほんの短時間だけ照明されるようにすることに
よって、非常に減少されることができ、あるいは除去さ
れることすらあり得る。照明および非照明の期間は用い
られる染料および照明ビームの工率に依存する。酸素消
光性螢光染料の場合には、低工率励起およびシャッター
使用によって染料による酸素結合から生ずるみせかけの
結果を防ぐことができる。
好ましくは約1〜5ミクロワツトに下げることにより、
かつ照明ビームをシャッターして、染料が長い非照明間
隔の間のほんの短時間だけ照明されるようにすることに
よって、非常に減少されることができ、あるいは除去さ
れることすらあり得る。照明および非照明の期間は用い
られる染料および照明ビームの工率に依存する。酸素消
光性螢光染料の場合には、低工率励起およびシャッター
使用によって染料による酸素結合から生ずるみせかけの
結果を防ぐことができる。
下記の実施例は本発明を例示するためのものである。特
別な種類の指示薬および試薬、それらの濃度、その他の
可変パラメーターの値は本発明の適用を例示することだ
けを意味するものであって、本発明を限定するものと考
えられるべきではない。
別な種類の指示薬および試薬、それらの濃度、その他の
可変パラメーターの値は本発明の適用を例示することだ
けを意味するものであって、本発明を限定するものと考
えられるべきではない。
実施例1
酸素検知用オプトロード
溶存酸素を検知するための本発明の2種の実施H様を記
載する。第1の実施態様は第1図に示すようなキャリヤ
ー粒子上に保持された指示薬物質を用い、第2の実施態
様は第2図に示すような溶液中の指示薬物質を用いる。
載する。第1の実施態様は第1図に示すようなキャリヤ
ー粒子上に保持された指示薬物質を用い、第2の実施態
様は第2図に示すような溶液中の指示薬物質を用いる。
第1の酸素検知用オプトロードでは、エタノール40g
とバイラクローム フルオレフセントイエo −(Py
lakrome Fluorescent Yel l
ow) 125781〔米国一ニーヨーク州、ガーデン
シティのパイラム・プロダクツ・カンパニー社(Pyl
am ProductsCo、Inc、、)発売の製品
の商品名) O,1gとポリビニルピロリドン0.3g
とからなる溶液中にキャリヤー粒子を約2時間浸漬する
。この溶液は約2500ppmの染料濃度に相当する。
とバイラクローム フルオレフセントイエo −(Py
lakrome Fluorescent Yel l
ow) 125781〔米国一ニーヨーク州、ガーデン
シティのパイラム・プロダクツ・カンパニー社(Pyl
am ProductsCo、Inc、、)発売の製品
の商品名) O,1gとポリビニルピロリドン0.3g
とからなる溶液中にキャリヤー粒子を約2時間浸漬する
。この溶液は約2500ppmの染料濃度に相当する。
5〜10.000ppmの範囲の染料濃度で実施可能な
実施態様を構成することができる。このオプトロードを
、99%相対湿度に於て種々の酸素濃度下で制御雰囲気
装置中で試験した。第1表はその結果を示す。キャリヤ
ー粒子を1ミクロワツトの488n+++の光(アルゴ
ンイオンレーザ−によって発生された)で連続的に照明
した。この工率レベルでは何らの光漂白が見られなかっ
た。
実施態様を構成することができる。このオプトロードを
、99%相対湿度に於て種々の酸素濃度下で制御雰囲気
装置中で試験した。第1表はその結果を示す。キャリヤ
ー粒子を1ミクロワツトの488n+++の光(アルゴ
ンイオンレーザ−によって発生された)で連続的に照明
した。この工率レベルでは何らの光漂白が見られなかっ
た。
オレッセント イエロー指示薬の信号レベル0%(純N
2) 23.000 ・ ・・・4%
02,96%N221.000 9%低下8%0
2,92%N2 18.600 19%低下20
%02(空気中) 16.300 29%低下
第2の酸素検知用オプトロードは、第2図に示すような
管6中に4X10−’Mの濃度のフラビンモノヌクレオ
チドを含む酢酸セルローススラリーを入れることによっ
て作られた。
2) 23.000 ・ ・・・4%
02,96%N221.000 9%低下8%0
2,92%N2 18.600 19%低下20
%02(空気中) 16.300 29%低下
第2の酸素検知用オプトロードは、第2図に示すような
管6中に4X10−’Mの濃度のフラビンモノヌクレオ
チドを含む酢酸セルローススラリーを入れることによっ
て作られた。
実施例2
二酸化炭素検知用オプトロード
この二酸化炭素検知用オプトロードは第2図に示すよう
に、水溶液中のpHg受性螢光染料を用いる。二酸化炭
素は、水と反応して炭酸を生成し、この炭酸が次に次式 %式% に従って解離して水素イオンを放出することによって溶
液のpHを変化させる。二酸化炭素量が増加すると上記
反応は右方へ進み、pHを低下し、そのpH低下はpH
感受性螢光染料で測定される。
に、水溶液中のpHg受性螢光染料を用いる。二酸化炭
素は、水と反応して炭酸を生成し、この炭酸が次に次式 %式% に従って解離して水素イオンを放出することによって溶
液のpHを変化させる。二酸化炭素量が増加すると上記
反応は右方へ進み、pHを低下し、そのpH低下はpH
感受性螢光染料で測定される。
以上の本発明の実施態様の説明は例示および説明のため
に示されたものである。これらの説明は徹底的なもので
もなく、また本発明を説明した正確な形に限定するため
のものでもなく、上記の記載に照らして明らかに数多く
の変更や変化が可能である。これらの実施態様は、本発
明の原理および本発明の実際的適用を最も良く説明し、
それによって他の当業者が本発明を種々の実施態様に於
て、かつ意図される特別な用途に適するように種々の変
更を以て利用できるようにするために選ばれかつ説明さ
れたものである。本発明の範囲は本明細書に添付した特
許請求の範囲によって定義されるべきものである。
に示されたものである。これらの説明は徹底的なもので
もなく、また本発明を説明した正確な形に限定するため
のものでもなく、上記の記載に照らして明らかに数多く
の変更や変化が可能である。これらの実施態様は、本発
明の原理および本発明の実際的適用を最も良く説明し、
それによって他の当業者が本発明を種々の実施態様に於
て、かつ意図される特別な用途に適するように種々の変
更を以て利用できるようにするために選ばれかつ説明さ
れたものである。本発明の範囲は本明細書に添付した特
許請求の範囲によって定義されるべきものである。
第1図は、指示薬物質が光ファイバーの端部に取り付け
られた固体担体物質によって担持される1つの実施態様
の断面図であり、 第2図は、指示薬物質が液体試薬の形である1つの実施
態様の断面図であり、 第3図は、気泡生成手段が管の端部に多孔性の疏水性膜
キャップを含む1つの実施態様の断面図であり、 第4図は、気泡生成手段が多孔性ガラス基体上の疏水性
表面コーティングを含む1つの実施態様の断面図であり
、 第5図は、気泡生成手段が疏水性ウェブを含む1つの実
施態様の切り取り図である。 図面番号の説明 2・コア 3・・クラッド4−・取り付
は手段 6 管 8−・・コーティング 10・気泡12 固体担体
、キャリヤー粒子 16−1・光ファイバー 20・・・第2端部22−
・・コアの端面 3D−・・多孔性膜32・・・・
管の末梢端部 34・疏水性ウェブ36・・・保持リ
ング 80・・・・液体試薬10 (1−・・・試
料流体 102・・・−気泡−試料流体界面 104 気泡−試薬界面 手続補正書 62.2.27゜ 昭和 年、月 日 ’4i’、I 一 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 t、′4S件の表示 昭和62年特許頼第1215
8号2、発明の名称 気体検知用オプ)o−ド
3、補正をする者 事件との関係 出願人 4、代理人 ?、M正の内容
られた固体担体物質によって担持される1つの実施態様
の断面図であり、 第2図は、指示薬物質が液体試薬の形である1つの実施
態様の断面図であり、 第3図は、気泡生成手段が管の端部に多孔性の疏水性膜
キャップを含む1つの実施態様の断面図であり、 第4図は、気泡生成手段が多孔性ガラス基体上の疏水性
表面コーティングを含む1つの実施態様の断面図であり
、 第5図は、気泡生成手段が疏水性ウェブを含む1つの実
施態様の切り取り図である。 図面番号の説明 2・コア 3・・クラッド4−・取り付
は手段 6 管 8−・・コーティング 10・気泡12 固体担体
、キャリヤー粒子 16−1・光ファイバー 20・・・第2端部22−
・・コアの端面 3D−・・多孔性膜32・・・・
管の末梢端部 34・疏水性ウェブ36・・・保持リ
ング 80・・・・液体試薬10 (1−・・・試
料流体 102・・・−気泡−試料流体界面 104 気泡−試薬界面 手続補正書 62.2.27゜ 昭和 年、月 日 ’4i’、I 一 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 t、′4S件の表示 昭和62年特許頼第1215
8号2、発明の名称 気体検知用オプ)o−ド
3、補正をする者 事件との関係 出願人 4、代理人 ?、M正の内容
Claims (11)
- (1)付随光源からの照明ビームがその中を通って光フ
ァイバーの第1端部から光ファイバーの第2端部へ伝送
される光ファイバーと、 光ファイバーの第2端部を出る照明ビームからの光が指
示薬物質の一部分を照明して指示薬物質をして溶存気体
濃度に関連する光信号を生じさせるような、光ファイバ
ーの第2端部に隣接する指示薬物質と、 光ファイバーの第2端部が試料流体中に浸漬されるとき
はいつでも指示薬物質を包みこむ気泡を発生し、該気泡
が指示薬物質を試料流体から分離する気泡発生のため光
ファイバーの第2端部に取り付けられた気泡生成手段と からなる、試料流体中の溶存気体濃度を監視するための
オプトロード。 - (2)該気泡生成手段が気密シールを形成するようかつ
該指示薬物質を管内に包みこむように該光ファイバーの
該第2端部に同軸的に取り付けられた管である特許請求
の範囲第(1)項記載のオプトロード。 - (3)該管が多孔性膜でキャップされる特許請求の範囲
第(2)項記載のオプトロード。 - (4)該多孔性膜が疏水性スクリーン型濾過膜である特
許請求の範囲第(3)項記載のオプトロード。 - (5)該管の該内面が該気泡の生成を増強するため試料
流体反発性物質でコーティングされる特許請求の範囲第
(2)項記載のオプトロード。 - (6)該試料流体が水溶液であり、かつ試料流体反発性
物質の該コーティングが疏水性コーティングである特許
請求の範囲第(5)項記載のオプトロード。 - (7)該指示薬物質が該光ファイバーの該第2端部に隣
接しかつ該第2端部と接触する液体に溶解される特許請
求の範囲第(2)項記載のオプトロード。 - (8)該指示薬物質が該光ファイバーの該第2端部に付
いているキャリヤー粒子上に固定化される特許請求の範
囲第(1)項記載のオプトロード。 - (9)該試料流体が水溶液でありかつ該気泡生成手段が
該光ファイバーの該第2端部に取り付けられた疏水性ウ
ェブを含み、該疏水性ウェブが該キャリヤー粒子を包む
ようになっている特許請求の範囲第(8)項記載のオプ
トロード。 - (10)該試料流体が水溶液でありかつ該気泡生成手段
が該キャリヤー粒子に直接適用された疏水性コーティン
グを包む特許請求の範囲第(8)項記載のオプトロード
。 - (11)該キャリヤー粒子が制御細孔ガラスでありかつ
該疏水性コーティングが該キャリヤー粒子を疏水性シラ
ンと反応させることによって適用される特許請求の範囲
第(10)項記載のオプトロード。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/820,122 US4737343A (en) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | Gas-sensing optrode |
US820122 | 1986-01-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62217146A true JPS62217146A (ja) | 1987-09-24 |
Family
ID=25229951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62012158A Pending JPS62217146A (ja) | 1986-01-21 | 1987-01-21 | 気体検知用オプトロ−ド |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4737343A (ja) |
EP (1) | EP0231086A3 (ja) |
JP (1) | JPS62217146A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04505212A (ja) * | 1989-02-17 | 1992-09-10 | ファイバーケム、インコーポレイテッド | 貯留光ファイバ化学センサ |
JPH05505876A (ja) * | 1990-03-30 | 1993-08-26 | ファイバーケム、インコーポレイテッド | 貯留光ファイバ化学センサ |
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DE102017118504A1 (de) * | 2017-08-14 | 2019-02-14 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Schutzvorrichtung für einen optochemischen Sensor und entsprechender optochemischer Sensor |
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- 1986-01-21 US US06/820,122 patent/US4737343A/en not_active Expired - Lifetime
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1987
- 1987-01-19 EP EP87300416A patent/EP0231086A3/en not_active Ceased
- 1987-01-21 JP JP62012158A patent/JPS62217146A/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0231086A3 (en) | 1988-02-24 |
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