JPS6370151A - ランタニド錯体を基礎とする発光酸素センサ− - 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】 本発明は被分析体をルミネセンスのケ／テング（ｑｕｅ
ｎｃｈｉｎｇ）により検出するためのセンサー、より詳
細には酸素センサー用の酸素ケンチング注（ｑｓｅ？ｌ
ｃｈａｂ１ｇ　）発光ランタニド錯体、ケンチング性お
よび非ケンチング件発光物質双方を含む′６１す走用お
よび参照用被分仇体組合わせセンサー、ならびに低ノイ
ズリン光被分仇体センサーに関する。

血中ガス分析は手術中および手術後双方の病院患者の多
くについて行われる。関心のある３種のパラメーターは
酸素分圧ＣＰＯ２）および二酸化炭素分圧（ＰＣＯ２）
、ならびに水素イオン活性の負の対数（ｐＨ）である。

これら３種のパラメーターはｍ者の七・１減、呼吸系お
よび循環系の機能、ならびに代謝速度を良好に示してい
る。血中酸素ガス水準を監視することは、組織に送られ
ろば素の景を測定するために重要である。

血蔽がｍ者から採取されたのちの血敵試料については数
種の複雑な血中ガス分＠器が市販されている（インビト
ロ）。しかし皿ｒＬ試料の採取および後Ｋ１．パｄの分
析は頻雑て７＋）つ時間の刀１かるものであり、ｍ者の
血液中の俗存ガスを連続的に監視することはできない。

血中ガスの（量定を患者において亘接に行うことかでさ
くインビボ）、これによりインビトロ、去に固有の「准
点および費用を避けろことができるシステムが長年の間
求められてきた。

先行技術に１６いて示唆されろものには、血中ガスの］
１欣・惚視のために留置’！ｔＥ極型プ口型プローブす
ることが含ずれる。このインビボ電極型プローブは必ず
しも−５・没に受は入れられていない。この電極型プロ
ーブがもつ２つの主な欠点は、体内で電流を用いること
の危険性によび電極をフば正に検量することが困難な点
である。

インビボ月定用として示唆された方法にはファイバーオ
プテツクシステムの採用も含１れる。ファイバーオプナ
ソクンステムの場合、適切な光源刀ユらの光が光伝達性
ファイバーに沿ってその遠位末瑞１で伝ｄされ、ここで
光はプローブが挿入されている媒質の成分との相互作用
により、またはプローブ先端に内包されろ、Ｋ’ＰＩ：
の成分に対し感受性の（すなわちその成分Ｑこまって変
化する）“勿質との相互作用により、若干変化する。変
ｆヒした光は同一かぼたは他のファイバーに沿って光１
１ｊｌｌ定装置に返送され、これによＶ返送された元１
訂号が解明される。

ファイバーオプチツクセンサーは幾つかの潜在的な利点
を与えると思われろ。ファイバーオブチツクセンサーは
体内で′１−り流を用いないため安全である。オプチカ
ルファイバーはきわめて小さくかつ柔軟性であるので、
心１藏のごく細い血管闇にも配置することができろ。用
いられる材料、すなわちプラスチック、金属、およびカ
ラスは長期４頌に適している。ファイバーオプテツクセ
ンサーｅについては、既存の光学的測定法を局所１生の
高い測定用として調整することができる。元の強度の測
定は標準的なアナログおよびデジタル回格部品あるいは
マイクロプロセッサ−による直接読取り用として処理す
ることができろ。し７１１シ留渣フアイバーオプテノク
センザーの潜在的利点は以前から認識されているが、そ
れらはブだ広く受は入れられる市販品として実現しては
いない。主な難点は、比較的７１１単に〃・つ経済的に
製造することができ、従って使い捨てできるのに十分な
ほど小型のセンサーの開発にあった。

酸素ケンチングされた螢光に基づく酸素センサーは米国
特許第３１，８７９号明細書（リュバースら）に記載さ
れている。リュバースらは光源に結合した光透過性上層
、酸素含有流体と接触した［投索透過性の下部拡散膜、
酸素ケンチング性螢光指示物質（たとえばピレン酪酸）
の中間層からなるオプトード（ｏｐｔｏｄａ　　）につ
いて記載している。あらかじめ足められた波長の光源光
線により照射されると、指示物質は光源光線のものと異
なる波長の螢光光線を放出し、その強度は存在する酸素
の濃度に反比例する。結果的にオプトードから発せられ
る九臓（オアトート上１ら反射される光源光線の一部お
よび指示物質により放出される螢光光勝の双方を含む）
がフィルターにより識別され、その結果螢光光線のみが
検出器に送られる。第２の形態の場合、オプトードはガ
ス拡散性材料、たとえばシリコーン製の支持箔からなり
、ここ）て螢光指示物質がランダムに混和してだり（好
１しくは重合型反応）、従って指示物質がオアトート上
を流れる血故によって洗い流されることはないであろう
。

リュバースらは両オプトードとも入射ビーム用および排
出ビーム用の一対の光ファイバーを含むカテーテルの遠
位にそれらを配置することによってづンビボ用として調
整しつると主張している。しかし第１形態の多層オアト
ートを小型化することは困難であろう。リュバースらは
光ファイバーまたはカテーテルの遠位末端に代替となる
支持箔を付着させる方法ン示していない。さらにこれら
のセンサーは少なくとも２本の光ファイバーを必要とし
、これはさらに装置の小型化を制限している。

酸素感受性螢光指示薬を用いる他のＰＯ２センサープロ
ーブは米国特許第４，４７６．８７０最明に１０畳（ビ
ーターソンら）に記載されている。ビーターソンらのプ
ローブには多孔質ポリマーチューブ製ジャケット中に末
端が挿入された２本の光ファイバーが含１れる。このチ
ューブには粒状高分子支持体上に吸着された螢光性の光
励起性色素が内包されろ。高分子吸着剤を用いると無機
吸着剤、たとえばシリカゲルに関して見られろ湿度感受
性の問題が避けられろと述べられている。プローブは肯
色光腺を発する１ｇ号を用い、放出された螢光緑色信号
の強度および散乱した青色発光信号の強度を双方ともｄ
ｌ：１定することによって検量される。この場合も、多
孔質粒状ポリマーが外側チューブ内に包装されたビータ
ーソンらのセンサー先端を小型化することは〈領しい。

米国特許第３，６１２，８６６最明縄書（ステイーブン
ス）には改素ケンチング注発光センサーを検量するため
の他の方法が記載されている。体外で用いるものとして
設計されたスティブンスの装置にはピレン製のＬ′ｉ素
感受感受性発光センサーよびこれに近接して配ｊｎされ
た、同イ法にピレン製であるが酸素不透過層で覆われた
１ｇ、素工感受性参照センサーが含まれる。ば素α度は
測定用および参照用の各センサーの出力を比′咬するこ
とにより評価される。

先行技術によるセンサーの主な欠点はそれらの寸法が大
ぎいことであり、これによってそれらを細い血管、たと
えば心しシの細い血管または新生児のものに用いること
が妨げられろ。

先行技術によるセンサーの他の欠点は、検出されたルミ
ネセンス信号が酸素ケンチングされたルミネセンスのほ
かに多才のバックグラウンドノイズケ含むことである。

このノイズは入射１ｇ号の反射、およびンステム内の他
の構成部品（たとえば　　　　□光ファイバー）により
発せられろバンド逼の広いルミネセンスからなる。より
正確なぼ素俣度測定を行うためには、バックグラウンド
ノイズを除くことが望ブしいであろう。

ランタニドイオンはこれらのイオンと錯体形ｈｚする励
起されたリガンドからのエネルギー伝達によって発光水
準に１で励起されうることが知られている。リガンドは
エネルギーを吸収して励起された一重項状態に達し、次
いで励起された三１項状態に１で無放射遷移を行うであ
ろう。この−重項または三１項状態のエネルギーがラン
タニドイオンの発光状態のエネルギーを越えた場合、リ
ガンドからランタニドイオンへのエネルギー伝達が起こ
る可能性がある。

発光ランタニド錯体はそれらの発光線幅が狭いためレー
ザー材料、表面塗膜として、また蛋白質の分析における
同定プローブとして広く用いられている。米国特許第３
，４８４．３８０号（タライナーマン）、第３，４４０
，１７３号（ホーベイら）、および第４，（４３７，１
７２号（フイリペスキュラ）明細＠を参照されたい。ラ
ンタニド錯体は酸素ケンチング性であると考えられてい
ないので、＃素センサーとして使用でさると思われてい
なかった。

ニー・ヘラ−らの”希溶液中における励起された有機化
合物′Ｄ＼ら希土類イオンへの分子間エネルギー伝達”
４２．ジエイ、ケミ、フィジックス（Ｊ。

Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓｉｃｓ）　９４９−９５３　（１９
６５年２月）にｊ６いて、ランタニドイオンを含む溶液
中の錯体形成していない芳香族アルデヒドおよびケトン
が酸素ケンチングを示すことが示された。彼らは、酸素
によるケンチングがテルビウムおヨヒユーロピウムのキ
レートについては容易には認められなかったと述べてい
る。生物学的系に用いられる特定の蛋白質およびアミノ
酸系リガンド、たとえば１−（ｐ−メトキシベンジル）
−ＥＤＴＡは水溶液中でランタニドルミネセンスの酸素
ケンチングを若干示したが、そのケンチングは酸素飽和
＠仮の存在下ですられずかであった。従って、これらの
化合物が水溶液中においてすら、使用可能な酸素センサ
ーを与えるのに十分なほど感受性であること、あるいは
固体マトリックス中に固定化されたこれらの化合物が何
らかの感受性を示すことは明らかでな刀）つた。エフ・
プレンダーガストら１テルビウムと小型の有機リガンド
および蛋白質との錯体における増感されたテルビウムル
ミネセンスの酸素ケ／ラング２５８ジェイ、バイオ。

ケミ、　（Ｊ、Ｂｉｏ、Ｃｈｅｍ、）４０７５　４υ７
８（１９８３）；ニー・アブサレーら、”芳香族側鎖を
もつランタニドキレートにおけるｊ、励起および脱励起
”３９７オトケミストリー・アンド・フォトバイオロジ
ー７６３７７６９（１９８４）を参照されたい。

ある種のランタニド錯体が酸化センサーとして用いるの
に十分なほど酸素ケンチング性であることが見出された
のは、本発明の予想外の観点である。

本発明の目的は、酸素センサーとして用いられるきわめ
て狭い発光バンドをもつば素ケンチング性発光物質を提
供することである。

仙の目的は、固体状で酸素ケンチング性である、酸素セ
ンサーとして用いられる発光物質を提供することである
。

さらに他の目的は、固体発光物質のは素感受件を改良す
る方法を提供することである。

さらに他の目的は、３００　ｎｍ以上の波長で励起する
ことができ、従って市販されている元ファイバーと共に
インビボ改累プローブ構成用として使用できるは素ケン
チング性兄光物質を提供することである。

他の目的は、ケンチング性オ６よび非ケンテング性双方
の琵九宵質を含むＪ１１定用および参照用被分析体組合
わせセンサーを提供することである。

さらに他の目的は、比咬的寿命の長いルミネセンスまた
はリン光をもつ発づ・ｎ物質を提供することである。

さらに他の目的は、この種のリン光物質に基づく低ノイ
ズ酸素センサーを提供することである。

さらに他の目的は、体内の細い血管に用いろためのあら
かじめ検量された低ノイズ酸素センサーを含む小径カテ
ーテルを提供することである。

本発明によれば、酸素センサーとして用いろための酸素
ケンチング性発元ランタニド錯体が提供される。この錯
体は同体状および溶液中にＭ解したもの双方において著
しい酸素感受・註を示す。好ましい形態においては、セ
ンサーは高分子マ）　ＩＪラックス中錯体の固溶体から
なる。この錯体は３００　ｎｍ以上の波長により励起さ
せて発光させることができ、従って３００　ｎｒｒＬ以
上を伝達する市販の元ファイバーと共に用いて体内の細
い血管内に配置することができるファイバーオプチツク
センサープローブを構成することができる。さらに、こ
の錯体は寿命の長いルミネセンスまたはリン光を示すの
で、本発明の他の観点に従って低ノイズリン光酸素セン
サー用として適している。

本発明のう／タニド錯体はあらかじめ定められたエネル
ギー状態から線幅の狭いルミネセンスを放出するランタ
ニドイオン少なくとも１個、および励起リガンドエネル
ギー状態をもち、ここからエネルギーをランタニドイオ
ンに伝達してイオンを発光させろリガンド少なくとも１
個からなる。

この励起リガンドエネルギー状態は上記のあらかじめ定
められたエネルギー状態と実質的に等しく、従ってラン
タニドイオンとリガンドは共振対を形成し、この間でエ
ネルギーを速やかに交互に伝達すると考えられる。は素
が存在するとリガンドと金属イオンの間のこのエネルギ
ー伝達が妨げられる刀・、あるいはリガンド励起状態を
ケンシッフし、従って錯体のルミネセンスを実乍１的に
ケンシッフする。

本発明の好ましいば累ケンテ／グ法う／タニド錯体は少
なくとも１個のシッフ塩基でたはβ−ジケトン系リガン
ドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウムイオンか
らなる。紫外線または近可視光線に暴露された際にこの
テルビウム錯体は１０−’秒以上の比校的長い寿命をも
つ、線幅の狭いルミネセンスを放出する。この錯体は高
分子マトリックス中の固溶体中に配置された際に著しい
酸素感受性を示し、これにより血液中のＰＯ，を±５％
以上の精度でで測定することができろ。

他の観点においては、酸素ケンチング性物質は好ましく
は複数個のランタニド金にイオンおよび複数個のリガン
ド刀）らなジ、その際少なくとも１個のリガンドが２個
以上のランタニドイオンと錯体形成している。たとえば
著しい酸素感受性をもつことが認められたランタニド錯
体は３個のテルビウムイオンおよび３個のシッフ塩基系
リガンドからなる。各シッフ塩基系リガンドは２個以上
のテルビウムイオンと錯体形成しており、従って各リガ
ンドと２個以上のテルビウムイオンとの間に共振が成立
すると考えられる。この錯体は環構造を形成しており、
これは環を形成する３個のリガンド刀）ら環上に位置す
る３個のテルビウムイオンのいずれにもエネルギーを伝
達しうると考えられろ。この多重金属イオン錯体は高い
酸素感受性をもつことが認められた。

好寸しい形態においては、本発明の酸素センサー（才酸
素透過性固体高分子マｌ−ＩＪソックス中固溶体状のラ
ンタニド錯体からなる。そこでこのセンサーを流体試料
中に直接に入れると、流体からの酸素分子がマトリック
ス中へ拡散し、ランタニド錯体と接触する。高分子マト
リックスはランタニド錯体を励起する波長およびランタ
ニド錯体により放出されろ発光放射線の波長の放射線に
対し透明でなければならず、これらによって分解されて
はならない。さらに、センサーをファイバーの遠位末端
に簡便に配置するために、たとえばファイバーの先端を
ポリマーおよび錯体の浴液に浸漬することによって直接
に光ファイバー１で何着する高分子マトリックスを提供
することが好ゴしい。

本発明はさらに、リガンドとランタニドイオンを錯体形
成さセろ前Ｑてリガンド７強」盆基（たとえば水ｊ翼化
物）で脱プロトン化することによってランタニド錯体の
は素感受住を改良する方法を含む。

さらに、リガンドとランタニドイオンを水酸物溶液中で
錯体形成させることによって、ヒドロキシド基が２１１
ｉ！１１以上のランタニドイオンと配位結合して多重金
属イオン錯体を形成すると考えられろ。

改良されたｒｌ！２素感受性感受性固体ランタニド錯体
を製造する１こめの本発明の他の方法は、非１償累感受
性副生物を除去する精製工程刀・らなろ。この方法はラ
ンタニド錯体を適宜な有機溶剤（たとえばクロロホルム
またはエタノール）に溶解し、非酸素感受性の副生物を
除去し、そしてう／タニド錯体を再沈殿させて、より酸
素感受性の化合物を製造することよりなる。

本発明の他の」点：・τおいては、被分併体によりケン
シッフされる第１波長範囲のルミネセンスを有する測定
用のケ／ラング惟発光物質、およびこのケンチング像発
光物質に近接して配置され、第１波長範囲と異なる実質
的に被分徘体にユクケンチングされない単２・う長ｄ厄
囲のルミネセンスを有する参照用の非ケ／ラング性発光
物質よりなるあらかじめ検量された発光性被分析体セン
サーが提供される。被分析体によってケンチングされな
い第２物質からのルミネセンスは、センサーの使用に際
し光学系または線源受段に才６ける変化を検出するため
の参照信号として用いし）れる。第１物質および第２物
質からのルミネセンス信号は波長が異なり、従ってフィ
ルターによジ分離して別個に測定しうるので、このセン
サーについては単一の光ファイバーを用いることができ
る。好１しくは第１物質だよび第２物質は、被分析体に
対し透過性でありかつ入射？よびルミネセンスエネルギ
ー慴号により分解されない高分子マトリックス中の溶液
中に配置され、ファイバーの遠位末端に配置される。セ
ンサー先端はファイバーの末端を上記ポリマーおよび発
光物質の浴液に浸漬し、浴剤を蒸発させてポリマービー
ズを形成させることによ！ｌｌ調製できる。従って遠位
末端に組刃＼いポリマービーズをセンサーとして備えた
単一ファイバーに基づくごく小径のセンサープローブを
作成することができろ。

本発明の他の観点においては、寿命の長い出１１定用の
発光でたはリン光物質を基礎とし、これによりシステム
内の寿命の短い発光が識別され、比較的低ノイズの出力
信号を生じる被分析体センサー先端供される。このセン
サーには、目的とする被分析体によってケンチングされ
る比較的寿命の長いルミネセンスを有するケンチング性
リン党物質ニリン光物質を励起するためのパルス入射エ
ネルギー信号を発生するための手段；寿命の長いリン光
を検出するための、上記リン光物質に結合した検出手段
；および検出手段と＋）７”ｌｔ３質を選択的に結合（
ｃｏｕｐｌｉｎｇ　）　ｉ−ｓよび減結合（ｄｅｃｏｕ
ｐｌｉｎｇ）するための手段であって、これにより上記
の供給手段が作動しておらずかつシステム内に発生した
寿命の短いバックグラウンドルミネセンスが実質的に終
止している場合にのみ検出手段が結合し、従って検出手
段が実質的にリン光物質刀・らの寿命の長いルミネセン
スのみがもなる出力発光１ぎ号を受箔するものが言１れ
る。このシステムは特にインビボセンサー用として適し
ている。これはリン光物質を線源および検出器の双方に
結合させるわず刀弓本の光ファイバーを用いて低ノイズ
出力信号を生じ、従ってセンサーをきわめて小型に作成
することができるからである。本発明の酸素ケンチング
性ランタニド錯体はこの種のインビボ用リン光酸素セン
サーを構成しつるのに十分なほど長い寿命をもつ。

図面について１司単に説明する。

第１図は本発明のファイバーオプチツク酸素センサーお
よび付属計器の概略図である。

第２図はファイバーオブチツクセンサーの遠位末端の部
分断面図である。

第３図はファイバーオプチツクセンサーヲ含ムカテーテ
ルの分解図である。

第４図は第３図の切ゆ線４−４に沿って得た、カテーテ
ル内腔を示す断面図である。

第５図は第３図の切１所線５−５に沿って得た、カテー
テル遠位末端を示す断面図である。

第６図は酸素感受性テルビウム錯体についてのステルン
ーフオル？　−（Ｓｔｅｒｎ−Ｖｏｌｍｅｒ）　Ｂ’ｊ
係をグラフで示し１こものである。

第７図は酸素非感受性ユーロピウム割体についてのステ
ルンーフオルマー関係を示すゲラフチする。

第８図はｄ用定用および参照用組合わせセンサーについ
ての検渣曲勝を示すグラフである。

第９図は上記組合わせセンサーについてのＰＯ２の計算
値と理論ｆ直の密接な対応を示すグラフである。

本発明の第１観点によれば、酸素センサーとして用いる
酸素ケンチング性兄元う／タニド罐体が提供される。こ
れらの錯体は固体状および浴液状の双方において酸素セ
ンサーとして用いるのに十分な酸素感受性を示す。錯体
とは金属イオンと、リガンドまたは鉛化刑と呼ばれる非
金１７ライオ／または分子との結合により形成される配
位化合物を意味する。

本発明のランタニド錯体の場合、金属イオン（まランタ
ニド元素のイオンである。希土類元素としても知られて
いるランタニド元素は原子番号５７〜７１０元素からな
り、従ってランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジ
ム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリ
ニウム、テルビτクム１．ジスプロシウム、ホルミウム
、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムだよびルテニ
ウムが含１れる。線幅の狭いルミネセンスを示すランタ
ニドイオン、たとえばサマリウム、ユーロピウム、ジス
プロシウム、テルビウムおよびネオジムの＋３イオンが
好ましい。

ランタニドイオンは１個または２個以上のランタニドイ
オンに錯体形成した少なくとも１個の、リガンドからの
エネルギー伝達によって励起されて発光する。リガンド
はエネルギーを吸収して励起された一重項状態に達し、
無放射転移して励起された三重項状態になるであろう。

リガンドからランタニドイオンへのエネルギー伝達はこ
の一重項または三二項状態のエネルギーがランタニドイ
オンの発光状態を越えた場合に起こるであろう。本発明
のランタニド元素のば累感受注は錯体の励起されたリガ
ンドと励起されたランタニドの間で寿命の長い共振状態
が生じ、これによってエネルギーがリガンドとイオンの
間で速やかに交互伝達され、その際酸素がエネルギー伝
達を妨げ、これによｇ　＆Ｍ体のルミネセンスがケンチ
ングされることによって起こると考えられる。

本発明の発光ランタニド錯体は−リガンドの励起状態の
エネルギーがルミネセンスを発するあら刀）しめ定めら
れた励起状態に実質的に等しい場合に酸素感受性である
ことが認められた。これらのエネルギーが実質的に等し
い場合に、イオンとリガンドはエネルギーが速やかに交
互伝達されろ共振対を形成する。ば素ガスは共振対間の
エネルギー伝達を妨げ、あるいは励起されたリガンドの
エネルギーを吸収し、これによりルミネセンス強度を低
下させる。励起されたリガンドのエネルギー状態とあら
かじめ定められた励起されたエネルギー状態のエネルギ
ーが十分に近接している場合、リガンド励起状態の寿命
はランタニドイオン励起状態との共振過程によって明ら
ｆＪ”に延長される。その結果、酸素感受性がより大き
くなる。酸素は、実際に共振対間のエネルギー伝達を妨
害するかあるいは励起リガンドからエネルギーを吸収し
てルミネセンスをケンチングする時間がより長いからで
ある。

テルビウム＋３イオンはシッフ塩基系リガンドと酸素ケ
ンチング性錯体を形成することが認められた。シッフ塩
基系リガンドは少なくとも１個のアルデヒドもしくはケ
トンおよび少なくとも１個の第一アミンからなる。好１
しくはリガンドはサリチルアルデヒドでたけ置換サリチ
ルアルデヒドつ）ら誘導され、その際置換サリチルアル
デヒドは３　＋　４　＋　５および／または６位に水素
原子以外の基を含む。それらの基はハロゲン原子、炭化
水素、アルデヒド基、ヒドロキシド基ブたは他のいかな
る基であってもよい。好ブしくは第一アミンは１−アミ
ノ−２−プロパノール、１−アミノ−２−ブタノール、
２−アミノ−１−フェニル−１，２−プロパンジオール
、エチレンジアミンおよびプロピレンジアミンよりなる
群から選ばれる。好ましいシッフ塩基系リガンドには下
記のものが含まれる。

１：Ｉ　サリチルアルデヒド＝１−アミノ−２−プロパ
ノール； １：１　サ１ノチルアルデヒド：１−アミノ−２−ブタ
ノール； Ｉ：１５−クロル−サリチルアルデヒド：１−アミノ−
２−プロパノール； １：１　３，５−ジクロル−サリチルアルデヒド：１−
アミノ−２−プロパノール； １：１　サリチルアルデヒド　２−アミノ−１−フェニ
ル−１，２−プロパ／ジオール；２：１　サリチルアル
デヒド：エチレンジアミン； ２：１　サリテルアルデヒド：プロピレンジアミン； １：１０−バニリン：１−アミノ−２−プロパノール； および １：１　ｍ−バニリン＝１−アミノ−２−プロパノール
。

シッフ塩基錯体な製造するための既知の方法、たとえば
米国特許第３，４８４，３８０号明細書（タライナーマ
ン）に記載の方法を採用することができる。

テルビウム＋３イオンはβ−ジケトン系リガンドとも酸
素ケンチング性錯体な形成する。

好ましいβ−ジケトン系リガンドには下記のものが含１
れる。

ペンヅイルアセトン； テノイルトリフルオルアセトン； トリフルオルアセチルアセトン；およびフリルブタンジ
オン。

β−ジケトン系錯体な製造するための既知の方法、たと
えばアール・イー・ワンら、６希土類錯体、ベンゾイル
アセト不一トオよびジペンゾイルメチドキレートの発光
についての研究”、８．ジエイ、モレ、スペクトロスコ
ピー（Ｊ、Ｍａｌ。

５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）３１５−３２７（１９６２
）が用いられろ。

これらのシッフ塩基およびβ−ジケト／系テルビウム錯
体は紫外線または可視光線により励起することができ、
励起波長よりも長い波長で発光光線を放出することがで
きる。これらの錯体は３００ｎｍ以上で励起することが
でき、好１しくは約３５０〜３６０　ｎｍで励起される
。

さらに本発明のランタニド錯体は、シッフ塩基および／
またはβ−ジケトン系リガンドのほかに他のリガンドな
備えた三元（またはそれ以上）の錯体であってもよい。

追加のリガンドは配位形状を完成し、より安定な錯体を
与えるためのフィラー　（ｆｉｌｌａｒ）として作用す
る。適切な追加リガンドにはポリアミノカルボン酸およ
び複素環式ポリカルボン酸、たとえばエチレンジアミン
テトラ酢ｆ３ｉ　（Ｅ　Ｄ　ＴＡ　）　、　　１　＋　
２−ジアミノンクロヘキサン−Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テ
トラ酢酸（Ｃｙ　ＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペン
タ酢ｆｐ（ＤＴＰＡ）、エチレングリコール−ビス（ア
ミノエテル）テトラ酢酸（ＥＧＴＡ）、およびジピコリ
ン酸（ｄｐα）が含１れる。

シッフ塩基およびβ−ジケトン系リガンドを含む特定の
テルビウム加俸は酸素ケンチング性であり、一方同一の
リガンドを含むユーロピウム錯体はそうでないことが見
出された。テルビウム錯体の酸素感受性は励起されたリ
ガンドのエネルギー状態が励起されたテルビウムイオン
のエネルギー状態に等しいことによるものであると考え
られ、一方励起されたリガンドのエネルギー状態が励起
されたユーロピウムイオンのエネルギー状態と実質的に
等しくないのでユーロピウム錯体は酸素感受性ではない
。たとえば好ましい酸素感受性テルビウム錯体（以下Ｔ
ｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）と呼ぶ）は３個のテルビウム＋３
イオン、３個の水酸化物、および３個のシッフ塩基系リ
ガンドである式１：％式％ ルー１，２−プロパンジオール（ＳＡＬＡＰＰＤ）刀）
ら形成される。谷テルビウムイオンは少なくとも２個の
結合部位をもち、従ってリガンドはキレート剤である。

上記錯体はリガンド、および橋として作用する水酸化物
の双方を含む閉環構造をもつと考えられる。各リガンド
は環中のランタニド系金属イオン２個と錯体形成してい
ると考えられろ。従ってこの錯体は多重金属錯体であり
、環上の各棟ランタニド金属イオンとリガンドの間でエ
ネルギー伝゛近が起こると考えられろ。さらに、ヒドロ
キシド基は錯体中のランタニド合価イオン間で橋として
作用するのであろうと考えられろ。

テルビウムイオンは約４９０ｎｍ　（２０，４１０ｃｒ
ｎ−’）においてＤ４　励起状態をもつ。５ＡＬＡＰＰ
ＤリガンドはテルビウムイオンのＤ４励起状態の約１０
　ｎｍ　（４１０ｃＩｎ−’　）円において１回、起エ
ネルギー状態をもつことが認められた。促ってシッフ塩
基系リガンドの励起状態は著しい酸素感受注乞生じるの
に十分なほどテルビウムイオンの金く中心Ｄ４励起状態
に近似する（約４１０ｃｍ−’以内、すなわち約２％以
内）。これに対しユーロピウムイオンは約５２６　ｎｍ
　（１９，０１０ｃｒｎ”’）においてり、励起状態、
および約５７０ｎｍ　（１７，５４０Ｃｒｎ−’）にお
いてり。励起状態乞もつ。ンノフ塩基の励起状態はユー
ロピウムイオンの　ＤまたはＤ励起状態のいずれとも約
２０ｎｍ（８００ｃ１ｎ−１すなわち約４係）以上異な
り、ユーロピウム錯体はり素志受性でないことが認めら
れた。リガンドの励起状態とランタニドイオンの励起状
ＬＪ　（７）エネルギーが十分に近似する場合、その錯
体は酸Ｚ　ＩＸ　受性をもつ。ユーロピウムイオンをユ
ーロピウムの励起状態と十分に近似する励起リガンドエ
ネルギー状態をもつ他のリガンドと組合わせろことによ
って、酸素感受性であるユーロピウム錯体を形成するこ
とができる。

本発明は本発明の錯体の酸素感受性を改良するための方
法ケも包含する。第１の方法はリガンドを噌塩基（たと
えば水酸化ナトリウムまたは−アンモニウム）と反応さ
せてリガンドを脱プロトン化し、これによりランタニド
系金属イオンとの組合部位を形成することよｆ）なる。

好１しぐはランタニド系金属イオンを次いでリガンドお
よび水酸化物の浴液に添加し、これによりヒドロキシド
基がランタニドイオンに対する追加のリガンドを形成す
る。ヒドロキシド基は２個以上のう／タニドイオンと配
位結合し、従って特にシップ塩基系リガンドとの多重金
属イオン錯体を形成する架橋要素として作用するのであ
ろうと考えられる。水収化物を水酸化′ｌＩ／ＩＪ：リ
ガンドの比１：１において用いることが好壕しく、これ
によりリガンドが脱プロトン化され、かつ金騎イオンが
溶αに添加された際に水酸化物−リガントが配位するで
あろう。

これよりも実質的に高い濃度のヒドロキシドを用いるこ
とは、これにより水酸化ランタニドが沈殿する可能性が
あるため好１しくない。

ランタニド錯体を製造するための第２の好７しい方法は
、ば素志受性でない副生物を除去する精製工程からなる
。精製工程はランタニド錯体乞適切な有機溶剤（たとえ
ばクロロホルム７たはエタノール）に浴解し、不浴注残
は（敵性１怒受性がより低い副生物）を戸云し、化合物
を再沈殿させてより酸素感受性の′錯体を得ることより
なる。

下記の２例はシッフ塩基−テルビウム錯体？よびβ−ジ
ケトン−テルビウム錯体の製法の詳細な例を示す。他の
好ましいシッフ塩基系リガンドを含むテルビウム錯体は
実施例１に記載した合成法に従って、上記の選ばれたリ
ガンドの代わりに適切な出発物質を用いることにより製
造できる。

実施例１゜ Ｔｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）の合成、Ｔｂ＋３／ツフ塩基系
錯体 （ＩＳ、２．Ｓ’）−ｔ−Ｈ−２−アミノフェニル−１
゜３−プロパンジオール１８ミリモル（３，０Ｐ）を無
水エタノール５ＱｍｉＥ中のサリチルアルデヒド１８ミ
リモル（２，２９）の浴液に添加することによってリガ
ンドを合成した。この溶液を室温の超音波浴中にジオー
ルが溶解し、黄色沈殿（５ＡＬＡＰＰＤ）が形成される
でで入れた。溶剤を真空濾過により除去した。リガンド
を高温の無水エタノール１７５Ｎ刀・ら再結晶した。錯
体（＝下記により製造された。５ＡＬＡＰＰＤ５．５ミ
リモル（１，５０７）を９５％エタノール５０．７１ｇ
Ｋ浴解し溶解２．Ｖ・ＮａＯＨ水Ｍ液２．８　ｍｌを添
加し、浴液を数分間抗拌した。ＴｂＣ１３−６Ｈ２０１
，８４ミリ％ル（０，６９Ｓ’　）な５０チ工タノール
１０ｍｅに溶解し、リガンド溶液に添加した。生じた黄
色沈殿を溶液から戸数し、真空デシケータ−内に一夜入
れて乾燥させた。乾燥生成物を粉砕して粉末となし、乾
燥クロロホルムｌＱｍｌに溶解した。濾過後に溶剤を蒸
発により、ぼたは真空下に除去した。精製した生成物を
粉砕し、使用時ででデシケータ−内に保存した。

実施例２゜ 粉末状Ｔｂ（ＴＴＦＡ）の合成、Ｔｂ＋３のβ−ジケト
ン錯体 テノイルトリフルオルアセトン（ＴＴＦＡ）９ミリモル
（２０り）およびＴｂＣ４３・６Ｈ２（４３ミリモル（
１，１２２）をｊｊｔｉ　１１＋１蒸留水５０ｍｅに溶
解シタ。

ＩＭ−ＮａＯＨ水浴液を黄色生成物の形５′ｉ、が終了
する才で滴加した。溶液は酸性の状態を維持した。

浴剤をＰ云したのち、生成物を風乾した。この金ＩＡ錯
体を高温の無水エタノールＩＱＱｍＪＶＣ溶解し、濾過
することにより精製した。水をエタノール溶液に添加し
て審体を溶液から５実出した。最終生成物を濾過により
浴散ひら分２６Ｅシ、残留する溶剤を蒸発ＫＪ：り、ま
たは真空乾燥により除去した。精製した生成物は便用時
１でデシケータ−内に保存した。

好ましい実施７．候補においては、本発明の酸素センサ
ーは高分子マトリックス中に固浴体として分散した酸素
ケンチング性ランタニド錯体からなる。

このポリマーはランタニド錯体の励起波長および蒸発波
長の双方に対して実質的に透明である。高分子マトリッ
クスは酸素に対して透過性であり、酸素を外部の流体（
液体または気体）試料からランタニド錯体へ伝達する。

たとえば適切な高分子材料にはポリ（スチレン）、ポリ
（スチレン）／ジビニルベンゼン、ポリ（メチルメタク
リレート）、およびシリコーンエラストマーが含フれろ
。励起波長が紫外領域にある場合にはポリ（メチルメタ
クリレート）が好ましい。このポリマーは紫外線の存在
下で実質上光学的に透明であり、分解しないからである
。適切なポリ（メチルメタクリレート）ハポリサイエン
ス社（ペンシルバニア州ワリントン）により極限粘度数
０，２８よび平均分子量３３０υ０をもつものが市販さ
れている。テルビウム錯体を含むシリコーンエラストマ
ーは好１しくは非水性環境で用いられろ。水性環境では
発光反応が若干の分解を示す刀・らである。しかしポリ
（スチレン）／ジビニルベンゼンビーズに吸着され、シ
リコーンエラストマーに分散されたテルビウム錯体は水
性環境で実質的に分解しない安定なセンサ一体を与えろ
。

固体高分子マトリックスに分散された酸素ケンチング性
ランタニド錯体からなるセンサーの酸素感受性は３つの
因子、すなわち（１）錯体；（２１マトリックス；およ
び（３）　　マトリックス中の錯体の濃度に依存する。

さらに目的とする酸素センサーの感度は測定すべき酸素
の水準に依存する。０２センサーの感度を評価するため
の一方法は、既知の水準（通常は２０カ）の酸素で平衡
化した試料に対する窒素飽和試料のルミネセンス比を測
定するものである。この比を用いて、特定のマトリック
ス中の特定濃度の被験錯体の有用性を判定することがで
きろ。０２濃度が実質的に永住の溶液中で測定されるイ
ンビボ医療用の場合、この比は約２〜約１５であろう。

サリチルアルデヒド贅たは直換サリチルアルデヒドに基
づく前記の好ましいシッフ塩基系リガンドはこの範囲内
にある。下記のβ−ジケトン系リガンドもシリコーンエ
ラストマーに分散された場合この範囲内のテルビウム錯
体を形成する。ベンン゛イルアセトン；トリフルオルア
セチルアセトン；およびフリルブタンジオン。

シリコーンマトリックスに分散されたテノイルトリフル
オルアセトンのテルビウム錯体はきわめて高い強度比（
すなわち約３５）をもち、このためこれは医療用の分野
で普通に遭遇するよりも低いぎわめて低い酸素濃度にお
いて用いるのにも適したものとなる。しη・しシリコー
ンよりも酸素の取込みが少ないポリ（メチルメタクリレ
ート）甲にこの錯体を分散させることによって１．にり
感度の低い酸素センサーを製造することができろ。これ
に対し他のβ−ジケトン−テルビウム錯体はシリコーン
マトリックス（たとえばジベンヅイルメタンまたぼトリ
フルオルフェニルブタンジオン）に分散した場合２以下
の強度比をもち、従ってよジいっそう旨い酸素蛮度にお
いて使用するのに適している。

他の観点においてはケンチング性および非ケンチング性
双方の琵光做質を含む測定用および参照用組合わせセン
サーからなる。第１のり（１定用物質は被分析体によっ
てケンチングされる第１波長範囲のルミネセンスを有す
る。第２の参照用ｗＪ質は第１物質に隣接して配置され
、第１波長範囲のものと異なる波長範囲にあり、実質的
に被分析体によってケンチングされないルミネセンスｋ
Ｗする。

第１物實からのルミネセンスは・」す定用堪号乞慣成し
、これはセ：／サーに暴蕗された被分析体の濃度に反比
例する。第２物質からのルミネセンスは参照慴号を？ｈ
ｔ成する。これは被分析体の存在によって影響されず、
第１および第２物質を励起するために用いられる線源光
線ならびにセンサーシステムにおける消失を連伏的に監
視するのに使用される。第１物質と第２物質からのルミ
ネセンスは波長範囲が異なるので、これら両信号を伝達
するために単一光ファイバーを用いろことができ、これ
らを啄別するためにフィルタ一手段が用いられる。

たとえば第１物質としての酸素ケンチング性Ｔｂ（ＳＡ
ＬＡＰＰＤ）錯体および第２物質としての非酸素ケンチ
ング性Ａ：’　１Ｌ（Ｓ　Ａ　Ｌ　Ａ　ＰＰ　Ｄ　）　
ｎ体をポリマーマトリックス中の固溶体中に配置する。

マトリックスは単一光ファイバーの遠位末端に配置され
ろ。このファイバー末端を試料中に入れると、試料中の
０２ガスが高分子マトリックスを透過する。第１Ｓよび
第２物質双方を励起するための入射エネルギー悄号がフ
ァイバーに沿って送られ、第１および第２物質を発光さ
せろ。酸素感受性テルビウム組体からのルミネセンスは
存在する酸素の像度に比例して減少し、一方ユーロピウ
ム錯体からのルミネセンスは入射浦号（システム損失を
差引いたもの）に比例［する。テルビウム？よびユーロ
ピウム組体からのルミネセンス信号はファイバーに沿っ
てその近位末端に１で返送され、ここでフィルターによ
り識別され、これを測定するための別個の検出器に送ら
れる。組合わせセンサーについてはのちに皿中ガスセン
サーの特定の形態に関してさらに記述されるであろう。

本発明の第３の観点においては、低ノイズ型リン光被分
析体センサーが提供される。このセンサーは比較的寿命
の長いルミネセンスまたはリン光をもつ被分析ケンチン
グ性発光物質を使用する。

励起源エネルギーおよびバンド幅の広いバックグラウン
ドルミネセンスが、１４止したのちにこのリン光を遅れ
て恢出することにＪって、１代ノイズ出刃旧号が得られ
る。低ノイズセンサーについて、体腔（たとえば血管）
内酸素類度のインビボ監視用のファイバーオプチック酸
累センサープローブからなる特定の形態によって記述す
る。このプヮーブはさらに本発明の第１および第２の観
点をも包言し、従って測定用物質としての識素ケンチン
グ性兄光うンタニド錯体を参照！１′／Ｉ質としての非
酸素ケンチング性発光ランタニド錯体と組合わせて含む
。両錯体は単一光ファイバーの遠位末端に配置されたポ
リマーピーズ中に宮１れる。両錯体は比較的寿命の長い
ルミネセンスまたはリン光を示すので、励起源をパルス
させ、励起源が停止しかつ寿命の短いバックグラウンド
ルミネセンスが終止した時点でのみ検出器が作動するよ
うに選択的に検出器を結合および減結合することによっ
て、出力１ｇ号は測定用および参照用のリン光１Ｂ号の
み刀）もなる。

低ノイズの測定用および参照用箔号を得るためπは、測
定用および参照用錯体は寿命の長いルミネセンスまたは
リン光を発生しなければならない。

ここで用いろリン光とは、励起エネルギーが停止した場
合に通常は１０−７秒以内に終止する寿命の短いリン光
と対比して、励起エネルギーが停止したのちも存続する
比較的寿命の長いルミネセンスを意味する。好１しくは
リン光は少Ｔｘ　くとも約１０−５秒の寿命をもち、よ
り好壕しくは約１０−４秒以上の寿命をもつ。

好ましいインビボ酸素プローブおよび付属装置を第１〜
５図に示す。センサーは近位末端１２および遠位末端１
４を備えた光ファイバー１０を含む。ファイバー〇遠位
末端に、測定用の酸素ケンチング性発光ランタニド錯体
および参照用の非酸素ケンチング注発元ランタニド錯体
の双方を含む固体状高分子材ｆ＋かもなるセンサ一本体
１６が配置される。好壕しくは高分子材料はファイバー
に＠接に付着するポリ（メチルメタクリレート）である
。あるいはランタニド錯体は多孔質ポリ（スチレン）／
ジビニルベンゼンピーズに吸着され、これがファイバー
の遠位末端に直接に付着したシリコーンエラストマー中
に分散されるが、あるいはランタニド錯体を吸着した多
孔質ポリ（スチレン）／ジビニルベンゼンビーズを多孔
質ポリエチレンまたはテフロン製の鞘、たとえばセルガ
ード（Ｃｅｌｇａｒｄ）またｊオゴレテックスＣＧｏｒ
ｅｔｇｚ　）に封入し、この鞘を接着剤でファイバーに
付着させることができる。

センサ一本体１６はファイバーの遠位末端を高分子マト
リックス材料、酸素ケンチング性ランタニド錯体、およ
び非酸素ケンチング注参照錯体の溶液に浸漬し、そして
溶剤？：蒸発させることによって形成さ汎る。これによ
り第２図に示すように直径１００μｍのファイバー上に
約５０〜１００μｍの小さなポリマービーズを形成しつ
る。

たとえば浸漬溶液は酢酸エチルに溶解したほぼ２．５ｆ
ＩのＴｂ　（ＳＡＬＡＰＰＩ）’）錯体、０．５２のＥ
ｕ−（ＳＡＬＡ？ＰＤ）錯体、および９７．０？のポリ
（メチルメタクリレート）からなる（固形公約２０％）
。

従って得られた本体はほぼ２，５重１１％のテルビウム
錯体および０．５重量％のユーロピウム錯体を含むであ
ろう。

第１図のファイバーの左方に線源、検出器、ならびに各
種の光学素子および電子素子が備えられている。非干渉
性パルスエネルギー源４０、たとえば水銀またはキセノ
ン放電灯がバンド幅の広い放射線を発生し、これはレン
ズ４２１（より部分的に集光およびコリメートされる。

レンズ＝１２からのコリメートされた信号はバンド拐の
狭いフィルター４４により受信され、これは測定用およ
び参照用発光物質が励起されるあらかじめ定められた波
長範囲の少なくとも一部を含む狭い部分を除いて、線源
からの放射線をほぼすべて反射する。こノハンド幅の狭
い信号は第２レンズ４６！／こよりファ・イバーの近位
末端１２の表面上に画像形成される。この放射線はファ
イバーの遠位末端へ移行し、ここでこれは本体１６によ
り定められるガス吸収領域内へ直接に通過する。本体内
で街ｉｊ定用および参照用物質によって発生した発光放
射線はファイバーおよびレンズ４６を通り、半波銀鏡４
８を通ってもとの方向へｆＲＪｊされ、ビームスプリッ
タ−５０に達し、これは出力放射線を等しい２成分に分
離する。第１出力成分はフィルター５２を通って送られ
る。これは！１１１ｊ定用物質からのルミネセンスの波
長範囲の放射線を通過させ、第１検出器５４の活性領域
上へ送る。出力信号の第２成分は）、イルター５５を通
過する。これは参照物質のルミネセンスの波長範囲の放
射線を通過させ、最終的に第２検出器５６の活性領域上
へ送る。こうして測定用ふ・よび参照用物質からのルミ
ネセンスの強度は別個に測定され、血中の倣素譲度値を
計算するためにマイクロプロセツナー５８へ送られる。

出力ルミネセンス信号からバックグラウンドノ・ｆズを
除くために、線源手段４０と検出器５４および５６の間
にゲート手段６０が設けられ、検出器を選択的に結合お
よび減結合する。たとえば１ｏの時点ではゲート手段は
電子信号を線源に送り、線源にパルス放射線を放田書せ
る。同じｔ。

の時点でゲート手段は電子信号を各検出器に送り、これ
を不能化する。線源手段が閉じられ、寿命の短いバック
グラウンドルミネセンスが終止したのちのあらかじめ定
められた時点で、ゲート手段は信号を各検出器に送り、
これを始動させる。こうして測定用および参照用物質か
らの寿命の長し・ルミネセンスのみが検出される。他の
種顛のゲート手段も使用できる。

ファイバーオプチツクセンサーをキャリヤー手段により
血管または体腔内へ挿入する。キャリヤー手段とは体内
の管または内腔に挿入するための柔軟な、または硬質の
管状員子、たとえばカテーテル、注射針またはプローブ
を意味する。適切なキャリヤー手段を第３〜５図に示す
。これは長い柔軟な本体１０２からなり、こｎはたとえ
ば適宜なプラスチック材料、たとえばポリウレタンまた
はポリ塩化ビニルから射出成形できる。外径１．１４３
市（０，０４５インチ）の３５フレンチカテーテルを使
用できる。本体１０２はセンサーの単一光ファイバー１
１０が内包される比較的小さな第１内腔１０４およびこ
れよりも大きな流体侵入用の第２内腔１（４６を備えて
いる。

カテーテルの近位末端にはカテーテル本体１０２に固定
された成形継手１２０が含まれる。継手１２０の近位末
端から一対の柔軟なチューブ１２２．１２４が突出して
いる。チューブ１２２は継手１２０を通って伸びる光フ
ァイバー１１０を受容すべく調整されている。チューブ
１２２の近位末端にはコネクター１２６が備えられ、こ
れは光ファイバー１１０の近位末端に連結されている。

コネクター１２６は輻射エネルギー源、たとえばフラッ
シュランプ（１２７に概略的に示されている）に対して
取付けられ、これにより光ファイバー１１０の近位末端
は輻射エネルギーを受は取り、これをその長さに沿って
ファイバーの遠位末端へ伝達する。

小さい方の内腔１０４はカテーテル本体の遠位末端１０
２から削られており、従って大きい方の内腔１（４６は
小さい方の内腔の遠位末端を越えて遠位方向へ伸びてい
る。光ファイバー１１０およびセンサ一本体１１６は小
さい方の内腔の遠位末端をわずかに越えて伸びておシ、
従ってセンサーの先端１１６は血液と接触するであろう
。大きい方の内腔の長い方の壁は露出したセンサー先端
お二びファイバーが破損するのから保獲する助けとなる
。エポキシ１１７がファイバーの遠位末端に隣接してフ
ァイバーの周りのファイバーと小さい方の内腔の間に配
置され、ファイバーおよびセンサーを適所に固定し、か
つ小さい方の内腔の遠位末端をシールする。

カテーテルの近位末端にある他方のチューブ１２４は継
手１２０によってカテーテルを大きい方の内腔１（４６
と連絡させ、かつ好ましくは一般的なルアーコネクター
（ｌｕｇｒ　ｃｏｎｎｇｃ、ｔｏｒ　）　１２８を備え
ている。従ってルアーコネクター１２８、チューブ１２
４、および遠位末端が開放された大きい方の内腔１（４
６の間に定められる通路は、カテーテルの遠位末端が位
置する領域の患者の血管または体腔との連絡を可能にす
る。これは患者の血管へおよび血管、からの双方に流体
が流れる通路を提供し、また圧力測定を行うための手段
をも提供する。

より詳細に、ポリ（メチルメタクリレート）マトリック
スに分散されたそれぞれ測定用および参照用物質として
のＴｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）錯体およびＥｕ（ＳＡＬＡＰ
ＰＤ）錯体からなるセンサ一本体を含む好ましい血中酸
素濃度ｆ１１］定用インビボプローブについて記述する
。両錯体とも３５０〜３６０ｎ　ｍ　において最大励起
効率をもち、従って３５０〜４００ｎｍの帯域通過をも
つフィルター４４が選ばれる。最大強度および最小オー
バーラツプを得るためにテルビウム錯体については５４
７ｔＬｍの発光ピーク、ユーロピウム錯体については６
１７ｎｍの発光ピークが選ばれる。テルビウムピークに
ついては５４６±１０ｎｍのフィルター５２、ユーロピ
ウムピークについては６２０±１０ｚｍのフィルター５
５が用いられる。５４６　ｎｍのフィルターからの出力
は実質的にテルビウム１００％である。６２０　ｎ　ｍ
’ｃ”）フィルターからの出力はユーロピウム約９５％
であり、残りの５％は６２３ｎｍのテルビウム発光ピー
クに由来する。検出器５４および５６としては増倍型光
電管が用いられる。

光ファイバーはスーパーガイド（Ｓｕｐｅｒｇｕｉｄｅ
）ＦＨの商標により市販されているシリカファイバーで
ある（ファイバーガイド・インダストリーズ、ニューシ
ャーシー州スターリング）。パルス線源はパルス幅（二
分の一最大振幅（ｈαげｍａ　ｘ　ｉｍｗｍａｍｐｌ　
ｉ　ｔｕｄｅ　）における全＠）１０ミリ秒のキセノン
フラッシュランプＥＧ＆Ｇ　　１９１１１’ｚである（
イー・ジー・アンド・ジーにより販売、マサチュセツツ
州セーレム）。ポリ（メチルメタクリレート）中に配置
されたＴｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）錯体は約１３００マイク
ロ秒のケンチングされない寿命をもち、ポリ（メチルメ
タクリレート）中に配置されたＥｌＬ（ＳＡＬＡＰＰＤ
）錯体は約５５０マイクロ秒のケンチングされない寿命
をもつ。検出器は線源が閉じられたのち約１００マイク
ロ秒の時点でゲートされる。これは実質的にすべての励
起エネルギーおよびシステム内に発生する寿命の煙いル
ミど・センスが終止するのに十分である。

変形ステルンーフオルマー関係を用いて、測定および参
照信号から酸素の分圧な渥］定する。第６図に示すよう
に、５４６±１０？Ｌｍにおけるステルンーフオルマー
関係は比較的急勾配の直線であシ、テルビウム錯体が酸
素感受性であることを示す。この関係は次式により定義
される。

１　ｏ　〜１　＋　Ｋ　５４６　Ｐ　Ｑ　ｔ　　　　　
（１１式中、Ｉｏは酸素の不在下での５４６±１０ｎｍ
におけるルミネセンス強度であり、Ｉは酸素の存在下で
の５４６±１０？Ｌ１ｎにおけるルミネセンス強度であ
シ、Ｋ、６は５４６±１０ｒＬｔｎにおけるステルンー
フオルマ一定数であシ、第６図の直線の勾配に等しい。

第７図に示すように、６２０±１０ｎｍにおけるステル
ンーフオルマー関係はほとんど水平な直線であり、弱い
テルビウムルミネセンスに帰因スるきわめてわずかな酸
素応答を示す。この関係は次式により表わされる。

Ｉｏ＝　１　＋に、２ｏＰＯ２（■） 餅、ＩＯは酸素の不在下での６２０±１０ｎｍにおける
ルミネセンス強度であり、Ｉは酸素の存在下での６２０
±１０ｎｍＫｈけるルミネセンス強度であり、Ｋ６２ｏ
は第７図における直線の勾配でちる。

式ｌと■を合わせると下記の関係式が得られる。

式中、Ｒｏは酸素の不在下での６２０±１０ｎｍにおけ
るルミネセンス強度を５４６±１０ｎｍにおけるルミネ
センス強度で割ったものであり、Ｒは酸素の存在下での
６２０±１０ａｍにおける強度を５４６±１０九倶にお
ける強度で割ったものである。従って式■にそれぞれ５
４６ｚｍおよび６２０ｎｍにおいてテルビウムおよびユ
ーロピウム錯体につき測定した強度値を挿入し、既知の
濃度の０２についての最初の検量から定めた定数ＫＳ４
６およびに６□０を知ることによって、試料中の酸素分
圧を判定することができる。６２０ｔＬｍにおける参照
信号を用いると、使用中の入射信号の水準およびシステ
ム内における損失を連続的に監視することができる。

ポリ（メチルメタクリレート）マトリックス中に配置さ
れたＴｂ（ＳＡＬＡＰＤＤ）錯体は約９　Ｘ　１０−３
ｍｍＨｆ’以上のステルンーフオルマ一定数に５４６を
もつことが認められた。同じ高分子マトリックス中にお
けるＴｂ（ＴＴＦＡ）錯体の感受性はいっそう大きい。

特定の用途に酸素ケンチング性ランタニド錯体を選ぶ際
には、測定可能な強度値を確実に得るために、測定され
る酸素濃度に対する感受性のバランスをとらなければな
らない。血中酸素濃度の正常範囲は動脈血については約
８０〜１００ｙＩＨｙ、静脈血については約３５〜４５
　ｗｒｎＨｙ、側帯血管からの新生児面については約６
０〜８０ｍ１ｎＨｙである。ポリ（メチルメタクリレー
ト）中のＴｂ　（ＳＡＬＡＰＰＩ）’）錯体約２．５重
電％からなる好ましいセンサーによれば、ＰＯ２を３種
すべての正常血中酸素範囲内において約＋５％の精度ま
で測定することができる。

下記の例は、それぞｉｌ、測定用および参照用物質とし
てのＴｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）錯体およびＥｒｔ（ＳＡＬ
−ＡＰＰＤ）錯体に基づくセンサーの酸素感受性を測定
するために行われた特定の試験について記述する。

実施例３゜ 好ましい酸素センサーの感度 高分子マｌ−’Ｊラックス中組合わせた測定用（ＴｂＣ
８ＡＬＡＰＰＤＪ）物質および参照用（Ｅｕ［５ＡＬＡ
ＰＰＤ〕）　　物質の強度を酸素分圧の関数として測定
することによりａ素センサーの有用性を証明した。ポリ
（メチルメタクリレート）２０％、Ｔｂ　（ＳＡＬＡＰ
ＰＤ）０．４０％およびＥｘ　（５ＡＬＡＰＰＤ　）０
．０５％（重量）を含有する酢酸エチル溶液に浸漬する
ことにより石英スライド（はぼ０．８Ｘ２．８Ｘ０．２
ｍ）を被つした。溶剤を蒸発により除去したのち、ポリ
マーはＴｂ（ＳＡＬＡＰＰＤ）約２％およびＥｌＬ（Ｓ
　ＡＬＡＰＰＤ　）約０．２５％を含有していた。

試料を市販の分光螢光針（フルオロログ・モデル１１ｔ
１スペックス・インダストリース、ニューシャーシー州
メツチェン）の試料室中の水を充填した石英製キュベツ
ト内に装填した。この計器はパルス光源およびゲート検
出オプチツクス（モデル１９３４　ＣＩＪノン光析計；
スペックス・インダストリーズ；ニューシャーシー州メ
ツチェン）を備えていた。ガスをテフロン針により室内
へ導入し、窒素キャリヤーガス中の酸素濃度をマイクロ
プロセッサ−制御ガス混合機ＣＰＧＭ−３プレサイジョ
ン・ガス・ミキサー、ユニオン・カーバイド、リント部
門、ニューシャーシー州すマセット）により設定した。

ガス流中の酸素濃度は質量分析法によりあらかじめ検量
された。試料の温度は３７±０，０５℃に制御された。

試料を３５０±１５ｎｍで励起した。測定用信号（Ｔｂ
［５ＡＬＡＰＰＤ〕）　　の強度は５４７±０．９７Ｌ
　ｍ　ｆ　ｉｌｌ！Ｉ定された。参照用信号（Ｅｘ（Ｓ
ＡＬＡＰ　−ＰＤ〕）の強度は６１７±０．９ｉｍで測
定された。

Ｒｏは窒素飽和条件下での参照強度対測定強度の比から
算出さＡ、　０．４２２の値をもつ。Ｒは既知の酸素分
圧において測定された参照強度対測定強度の比である。

第８図のデータは酸素分圧に対する酸素応答（Ｒ／Ｒｏ
）を示す。このデータは明瞭に直線性であり、先に式■
に記述した挙動に従う。

式中、ＫＴ、は５４７±０．９ｎｍで測定したステルン
ーフオルヌープロットの勾配であυ、ＫＥＳは６１７±
０．９ｎｍで測定したステルンーフオルマープロツトの
勾配である。この式は１　＞＞　ｘｇｕｐｏｔである場
合にはＲ／Ｒ、対ＰＯ２の直線的プロットを与えるであ
ろう。この条件はこの実験の条件下で満たされる。

この直線の勾配からＫＴｂの咳は０．００９９１ＨＨｙ
’　　である。上記式■を書き換え、分母（はぼ１）を
除くと次式が得られ、 測定された強度を挿入することによってＰＯ２は次式か
ら計算される。

ＰＣｋ＝　（２３９憂Ｒ）−１０１ｍｍＨｙ　　（Ｖｌ
）第９図は、ＰＯ２の計算値（Ｒの実測値を式■に置き
換えることにより決定）対ＰＯ２の理論値（ガス混合機
上の設定値から求める）のプロットは１．００の勾配を
もち、相関係数０．９９７であることを示す。従って上
記のセンサー／参照システムにより測定されるＰＯ２は
予測値ときわめて近似する。

本発明の特定の好ましい形態につき以上に記述したが、
その変更は当業者には理解されるであろう。それらの変
更も特許請求の範囲により定められる本発明の範囲に含
まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のファイバーオプチツク酸素センサーお
よび付属計器の概略図である。 第２図はファイバーオプチツクセンザーの遠位末端の部
分断面図である。 第３図はファイバーオプチツクセンサーを含むカテーテ
ルの分解図である。 第４図は第３図の切断線４−４に沿って得た、カテーテ
ル内腔を示す断面図である。 第５図は第３図の切断線５−５に沿って得た、カテーテ
ル遠位末端ｉ・示す断面図である。 第６図は酸素感受性テルビウム錯体についてのステルン
ーフオルマ−（Ｓｔｅｒｎ−Ｖｏｌｍｅｒ　）関係をグ
ラフで示したものである。 第７図は酸素非感受性ユーロピウム錯体についてのステ
ルンーフオルマー関係を示すグラフである。 第８図は測定用および参照用組合わせセンサーについて
の検量曲線を示すグラフである。 第９図は上記組合わせセンサーについてのＰＯ２の計算
値と理緬値の密接な対応を示すグラフである。 第１〜５図において各記号は下記のものを表わす。 １０：光ファイバー　　１２：１０の近位末端１４　：
　１０の遠位末端　１６：センサ一本体４０ニアぐルス
エネルギー源 ４２．４６：レンズ　　４４：フィルター４８：鏡　　
　５０：ビームスプリッタ−５２，５５：フィルター ５４．５６：検出器 ５８：マイクロプロセッサ−６０：ゲート手段１０２：
カテーテル本体 １０４．１（４６：内腔　　１１０：光ファイバー１１
６：センサー先端　　１１７：エポキシ１２０：継手　
　１２２．１２４：チューブ１２６．１２８：コネクタ
ー １２７：エネルギー源 （外３名） Ｆｉｇ、　６ Ｆｉｇ　７ Ｏ２

Claims (78)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素ケンチング性の発光ランタニド錯体を試料に
   、および上記ランタニド錯体を発光させる放射線に暴露
   し、酸素ガスに暴露されたことにより生じる、ランタニ
   ド錯体により放出されるルミネセンス強度の変化を検出
   することよりなる、試料中の酸素ガスの存在を検出し、
   または濃度を測定する方法。
2. （２）ランタニド錯体が酸素ガスに対し透過性の固体マ
   トリックス中に含まれる、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
3. （３）マトリックスが高分子マトリックスからなる、特
   許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. （４）インビボで行われる、特許請求の範囲第２項に記
   載の方法。
5. （５）ランタニド錯体が、シッフ塩基およびβ−ジケト
   ン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１個の
   リガンドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウムイ
   オンのテルビウム錯体である、特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。
6. （６）リガンドが少なくとも１個のアルデヒドおよび少
   なくとも１個の第一アミンからなるシッフ塩基系リガン
   ドである、特許請求の範囲第５項に記載の方法。
7. （７）アルデヒドがサリチルアルデヒドおよび置換サリ
   チルアルデヒドよりなる群から選ばれる、特許請求の範
   囲第６項に記載の方法。
8. （８）第一アミンが１−アミノ−２−プロパノール、１
   −アミノ−２−ブタノール、２−アミノ−１−フェニル
   −１，２−プロパンジオール、エチレンジアミン、およ
   びプロピレンジアミンよりなる群から選ばれる、特許請
   求の範囲第７項に記載の方法。
9. （９）シッフ塩基系リガンドが １：１　サリチルアルデヒド：１−アミノ−２−プロパ
   ノール； １：１　サリチルアルデヒド：１−アミノ−２−ブタノ
   ール； １：１　５−クロル−サリチルアルデヒド：１−アミノ
   −２−プロパノール； １：１　３，５−ジクロル−サリチルアルデヒド：１−
   アミノ−２−プロパノール； １：１　サリチルアルデヒド：２−アミノ−１−フェニ
   ル−１，２−プロパンジオール； ２：１　サリチルアルデヒド：エチレンジアミン； ２：１　サリチルアルデヒド：プロピレンジアミン； １：１　ｏ−バニリン：１−アミノ−２−プロパノール
   ；および １：１　ｍ−バニリン：１−アミノ−２−プロパノール よりなる群から選ばれる、特許請求の範囲第８項に記載
   の方法。
10. （１０）ランタニド錯体が酸素ガスに対し透過性の固体
    マトリックス中に含まれる、特許請求の範囲第９項に記
    載の方法。
11. （１１）血液の酸素濃度の測定に用いられる、特許請求
    の範囲第１１項に記載の方法。
12. （１２）リガンドが ベンゾイルアセトン； テノイルトリフルオルアセトン； トリフルオルアセチルアセトン；および フリルブタンジオン よりなる群から選ばれるβ−ジケトン系リガンドである
    、特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
13. （１３）ランタニド錯体が酸素ガスに対し透過性の固体
    マトリックス中に含まれる、特許請求の範囲第１２項に
    記載の方法。
14. （１４）血液の酸素濃度の測定に用いられる、特許請求
    の範囲第１３項に記載の方法。
15. （１５）ランタニド錯体が少なくとも１個のリガンドと
    錯体形成した少なくとも１個のランタニドイオンからな
    り、該ランタニド錯体がリガンドを水酸化物で脱プロト
    ン化したのちリガンドをランタニドイオンと錯体形成さ
    せることにより製造される、特許請求の範囲第１項に記
    載の方法。
16. （１６）ランタニド錯体がリガンドとランタニドイオン
    を水酸化物の存在下で錯体形成させることにより製造さ
    れる、特許請求の範囲第１５項に記載の方法。
17. （１７）ランタニド錯体がさらに、ランタニド錯体を有
    機溶剤に溶解し、酸素に対する感受性がより低い不溶性
    不純物を濾去し、そして錯体を再沈殿させることにより
    製造される、特許請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. （１８）ランタニド錯体がリガンドとランタニドイオン
    を水酸化物の存在下で錯体形成させることにより製造さ
    れる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
19. （１９）シッフ塩基およびβ−ジケトン系リガンドより
    なる群から選ばれる少なくとも１個のリガンドと錯体形
    成した少なくとも１個のテルビウムイオンの酸素ケンチ
    ング性発光テルビウム錯体からなる酸素ガスセンサー。
20. （２０）リガンドが少なくとも１個のアルデヒドおよび
    少なくとも１個の第一アミンからなるシッフ塩基系リガ
    ンドである、特許請求の範囲第１９項に記載のセンサー
    。
21. （２１）アルデヒドがサリチルアルデヒドおよび置換サ
    リチルアルデヒドよりなる群から選ばれる、特許請求の
    範囲第２０項に記載のセンサー。
22. （２２）第一アミンが１−アミノ−２−プロパノール、
    １−アミノ−２−ブタノール、２−アミノ−１−フェニ
    ル−１，２−プロパンジオール、エチレンジアミン、お
    よびプロピレンジアミンよりなる群から選ばれる、特許
    請求の範囲第２１項に記載のセンサー。
23. （２３）シッフ塩基系リガンドが １：１　サリチルアルデヒド：１−アミノ−２−プロパ
    ノール； １：１　サリチルアルデヒド：１−アミノ−２−ブタノ
    ール； １：１　５−クロル−サリチルアルデヒド：１−アミノ
    −２−プロパノール； １：１　３，５−ジクロル−サリチルアルデヒド：１−
    アミノ−２−プロパノール； １：１　サリチルアルデヒド：２−アミノ−１−フェニ
    ル−１，２−プロパンジオール； ２：１　サリチルアルデヒド：エチレンジアミン； ２：１　サリチルアルデヒド：プロピレンジアミン； １：１　ｏ−バニリン：１−アミノ−２−プロパノール
    ；および １：１　ｍ−バニリン：１−アミノ−２−プロパノール よりなる群から選ばれる、特許請求の範囲第２２項に記
    載のセンサー。
24. （２４）ランタニド錯体が酸素ガスに対し透過性の固体
    マトリックス中に含まれる、特許請求の範囲第２３項に
    記載のセンサー。
25. （２５）血液の酸素濃度の測定用に調整された、特許請
    求の範囲第２４項に記載のセンサー。
26. （２６）リガンドが ベンゾイルアセトン； テノイルトリフルオルアセトン； トリフルオルアセチルアセトン；および フリルブタンジオン よりなる群から選ばれるβ−ジケトン系リガンドである
    、特許請求の範囲第１９項に記載のセンサー。
27. （２７）ランタニド錯体が酸素ガスに対し透過性の固体
    マトリックス中に含まれる、特許請求の範囲第２６項に
    記載のセンサー。
28. （２８）血液の酸素濃度の測定用に調整された、特許請
    求の範囲第２７項に記載のセンサー。
29. （２９）テルビウム錯体がさらに水酸化物系リガンドか
    らなる、特許請求の範囲第１９項に記載のセンサー。
30. （３０）固体マトリックス中のテルビウム錯体からなり
    、該テルビウム錯体が入射エネルギー信号により励起さ
    れた際に酸素ケンチング性ルミネセンスを放出し、固体
    マトリックスが酸素に対し透過性であり、かつ実質的に
    入射エネルギー信号に対して透明である、酸素ガスセン
    サー用の酸素ケンチング性発光物質。
31. （３１）テルビウム錯体がシッフ塩基およびβ−ジケト
    ン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１個の
    リガンドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウムイ
    オンからなる、特許請求の範囲第３０項に記載の物質。
32. （３２）固体マトリックスが高分子マトリックスからな
    る、特許請求の範囲第３０項に記載の物質。
33. （３３）テルビウム錯体が高分子マトリックス中の固溶
    体状である、特許請求の範囲第３２項に記載の物質。
34. （３４）高分子マトリックスが光ファイバーに付着結合
    すべく調整されている、特許請求の範囲第３２項に記載
    の物質。
35. （３５）高分子マトリックスがポリ（スチレン）、ポリ
    （スチレン）／ジビニルベンゼン、ポリ（メチルメタク
    リレート）、シリコーンおよびそれらの混合物よりなる
    群から選ばれる、特許請求の範囲第３２項に記載の物質
    。
36. （３６）高分子マトリックスがポリ（メチルメタクリレ
    ート）である、特許請求の範囲第３５項に記載の物質。
37. （３７）テルビウム錯体がシリコーンエラストマー中に
    分散されたポリ（スチレン）／ジビニルベンゼンビーズ
    に吸着されている、特許請求の範囲第３５項に記載の物
    質。
38. （３８）さらに固体マトリックス中の実質的に非酸素ケ
    ンチング性発光物質からなり、この非酸素ケンチング性
    発光物質が入射エネルギー信号により励起されて、酸素
    ケンチング性発光物質により放出されるルミネセンスと
    異なる波長範囲のルミネセンスを放出しうる、特許請求
    の範囲第３０項に記載の物質。
39. （３９）非酸素ケンチング性発光物質がランタニド錯体
    である、特許請求の範囲第３８項に記載の物質。
40. （４０）非酸素ケンチング性発光物質がシッフ塩基およ
    びβ−ジケトン系リガンドよりなる群から選ばれる少な
    くとも１個のリガンドと錯体形成した少なくとも１個の
    ユーロピウムイオンのユーロピウム錯体である、特許請
    求の範囲第３９項に記載の物質。
41. （４１）固体マトリックスが高分子マトリックスからな
    る、特許請求の範囲第３８項に記載の物質。
42. （４２）高分子マトリックスが光ファイバーの遠位末端
    に配置される、特許請求の範囲第４１項に記載の材料。
43. （４３）光ファイバーの先端を溶剤中の物質溶液に浸漬
    し、そして溶剤を蒸発させることによって形成されたビ
    ーズとして光ファイバーの遠位末端に配置される、特許
    請求の範囲第４２項に記載の物質。
44. （４４）あらかじめ定められた波長範囲の入射エネルギ
    ー信号に暴露された際にルミネセンスを放出し、該ルミ
    ネセンスが酸素ガスによりケンチングされるテルビウム
    錯体； 上記発光物質と結合し、入射エネルギー信号を発生させ
    てテルビウム錯体を発光させるための線源手段；および 上記テルビウム錯体と結合し、これから発せられるルミ
    ネセンスを検出するための検出手段； からなる、試料中の酸素ガス濃度を測定するための装置
    。
45. （４５）テルビウム錯体がシッフ塩基およびβ−ジケト
    ン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１個の
    リガンドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウムイ
    オンからなる、特許請求の範囲第４４項に記載の装置。
46. （４６）さらに、線源手段からの入射エネルギー信号を
    テルビウム錯体に、かつテルビウム錯体からのルミネセ
    ンスを検出手段に伝達するための光ファイバーからなる
    、特許請求の範囲第４４項に記載の装置。
47. （４７）光ファイバーがインビボ酸素センサーとして用
    いられるキャリヤー手段中に配置されている、特許請求
    の範囲第４６項に記載の装置。
48. （４８）被分析体によりケンチングされる第１波長範囲
    のルミネセンスを有する第１物質；および第１物質に近
    接して配置され、第１波長範囲と異なる、実質的に被分
    析体によりケンチングされない第２波長範囲のルミネセ
    ンスを有する第２物質； からなる、被分析体検出用の発光センサー。
49. （４９）第１および第２発光物質が被分析体に対し透過
    性である固体マトリックス中に含まれる、特許請求の範
    囲第４８項に記載のセンサー。
50. （５０）固体マトリックスが高分子マトリックスである
    、特許請求の範囲第４９項に記載のセンサー。
51. （５１）第１および第２発光物質が光ファイバーの遠位
    末端に配置される、特許請求の範囲第５０項に記載のセ
    ンサー。
52. （５２）第１物質が酸素ケンチング性の発光テルビウム
    錯体からなり、第２物質が実質的に酸素ケンチング性で
    ない発光ユーロピウム錯体からなる、酸素ガス検出用に
    調整された、特許請求の範囲第４８項に記載のセンサー
    。
53. （５３）テルビウム錯体がシッフ塩基およびβ−ジケト
    ン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１個の
    リガンドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウムイ
    オンからなり、ユーロピウム錯体がシッフ塩基およびβ
    −ジケトン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくと
    も１個のリガンドと錯体形成した少なくとも１個のユー
    ロピウムイオンからなる、特許請求の範囲第５２項に記
    載のセンサー。
54. （５４）第１および第２発光物質が酸素に対し透過性の
    高分子マトリックス中に含まれる、特許請求の範囲第５
    ３項に記載のセンサー。
55. （５５）高分子マトリックスがポリ（メチルメタクリレ
    ート）である、特許請求の範囲第５４項に記載のセンサ
    ー。
56. （５６）あらかじめ定められたエネルギー状態に励起さ
    れた際に線幅の狭いルミネセンスを放出する少なくとも
    １個のランタニドイオン、および励起リガンドエネルギ
    ー状態を有し、ここからエネルギーをランタニドイオン
    に伝達して該イオンを発光させる少なくとも１個のリガ
    ンドのランタニド錯体からなり、上記の励起リガンドエ
    ネルギー状態は上記のあらかじめ定められたエネルギー
    状態と等しく、従ってランタニドイオンとリガンドが共
    振対を形成し、この間でエネルギーが速やかに相互に伝
    達され、従って酸素の存在は実質的に共振対間のエネル
    ギー伝達を妨げるか、または励起リガンドエネルギー状
    態をケンチングするものである、酸素ガスセンサー用の
    酸素ケンチング性発光物質。
57. （５７）あらかじめ定められたエネルギー状態と励起リ
    ガンドエネルギー状態が約４１０ｃｍ＾−＾１以上異な
    らない、特許請求の範囲第５６項に記載の物質。
58. （５８）あらかじめ定められたエネルギー状態と励起リ
    ガンドエネルギー状態が約２％以上異ならない、特許請
    求の範囲第５６項に記載の物質。
59. （５９）固体マトリックス中のランタニド錯体からなり
    、該ランタニド錯体があらかじめ定められたエネルギー
    状態に励起された際に線幅の狭いルミネセンスを放出す
    る少なくとも１個のランタニドイオン、および励起リガ
    ンドエネルギー状態を有し、ここからエネルギーをラン
    タニドイオンに伝達して該イオンを発光させる少なくと
    も１個のリガンドのランタニド錯体からなり、上記の励
    起リガンドエネルギー状態は上記のあらかじめ定められ
    たエネルギー状態と等しく、従ってランタニドイオンと
    リガンドが共振対を形成し、この間でエネルギーが速や
    かに相互に伝達され、従って酸素の存在は実質的に共振
    対間のエネルギー伝達を妨げるか、または励起リガンド
    エネルギー状態をケンチングするものである、酸素ガス
    センサー用の酸素ケンチング性発光物質。
60. （６０）固体マトリックスが高分子マトリックスである
    、特許請求の範囲第５９項に記載の物質。
61. （６１）ランタニド錯体が高分子マトリックス中の固溶
    体状である、特許請求の範囲第６０項に記載の物質。
62. （６２）あらかじめ定められたエネルギー状態に励起さ
    れた際に線幅の狭いルミネセンスを放出する少なくとも
    １個のランタニドイオン、および３００ｎｍを越える波
    長のエネルギーを吸収することにより励起されて励起リ
    ガンドエネルギー状態となり、ここからエネルギーをラ
    ンタニドイオンに伝達してイオンを発光させる少なくと
    も１個のリガンドのランタニド錯体からなる、酸素ガス
    センサー用の酸素ケンチング性発光物質。
63. （６３）複数個のランタニド金属イオンおよび複数個の
    リガンドを含む多重金属イオンランタニド錯体からなり
    、その際少なくとも１個のリガンドが２個以上のランタ
    ニドイオンと錯体形成している、酸素ケンチング性発光
    物質。
64. （６４）リガンドシッフ塩基およびβ−ジケトン系リガ
    ンドよりなる群から選ばれる、特許請求の範囲第６３項
    に記載の物質。
65. （６５）さらに水酸化物系リガンドからなる、特許請求
    の範囲第６３項に記載の物質。
66. （６６）錯体が複数個のテルビウムイオン、および２個
    以上のテルビウムイオンと錯体形成した少なくとも１個
    のシッフ塩基系リガンドを含む、特許請求の範囲第６４
    項に記載の物質。
67. （６７）錯体が少なくとも３個のテルビウムイオンおよ
    び少なくとも３個のシッフ塩基系リガンドを含む、特許
    請求の範囲第６６項に記載の物質。
68. （６８）さらに水酸化物系リガンドからなる、特許請求
    の範囲第６７項に記載の材料。
69. （６９）リガンドを水酸化物で脱プロトン化したのちリ
    ガンドをランタニドイオンと錯体形成させることよりな
    る、少なくとも１個のリガンドと錯体形成した少なくと
    も１個のランタニドイオンを有する発光ランタニド錯体
    の酸素感受性を改良する方法。
70. （７０）さらにリガンドとランタニドイオンを水酸化物
    の存在下で錯体形成させる工程からなる、特許請求の範
    囲第６９項に記載の方法。
71. （７１）ランタニド錯体を有機溶剤に溶解し、酸素に対
    する感受性がより低い不溶性不純物を濾去し、そして錯
    体を再沈殿させることによりなる、発光ランタニド錯体
    の酸素感受性の改良する方法。
72. （７２）被分析体によってケンチングされる比較的寿命
    の長いルミネセンスを有するケンチング性リン光物質で
    あって、該ケンチング性物質があらかじめ定められた波
    長範囲のエネルギーに暴露された際に励起されてルミネ
    センスを放出するもの； 上記ケンチング性物質と結合し、上記のあらかじめ定め
    られた波長範囲内の入射パルスエネルギー信号を発生し
    、ケンチング性物質に上記の寿命の長いルミネセンスを
    放出させるための線源手段； 上記ケンチング性物質と選択的に結合し、これから放出
    される寿命の長いルミネセンスを検出するための検出手
    段；ならびに 検出手段とケンチング性物質を選択的に結合および滅結
    合するための手段であって、これにより上記の線源手段
    が作動しておらずかつ装置内に発生した寿命の短いバッ
    クグラウンドルミネセンスが実質的に終止している場合
    にのみ検出手段が結合し、従って検出手段が実質的にケ
    ンチング性物質からの寿命の長いルミネセンスのみから
    なる出力発光信号を受信するもの からなる、被分析体をルミネセンスのケンチングによっ
    て検出するための装置。
73. （７３）さらに線源手段および検出手段をケンチング性
    物質に結合させるための光ファイバーからなる、特許請
    求の範囲第７２項に記載の装置。
74. （７４）さらに、線源手段および検出手段に光ファイバ
    ーにより結合した非ケンチング性リン光物質からなり、
    この非ケンチング性物質が入射パルスエネルギー信号に
    より励起されて、実質的に被分析体によりケンチングさ
    れずかつケンチング性物質からのルミネセンスの波長範
    囲と異なる波長範囲にある比較的寿命の長いルミネセン
    スを放出し、その際出力発光信号がケンチング性物質お
    よび非ケンチング性物質双方からのルミネセンスから構
    成される、特許請求の範囲第７３項に記載の装置。
75. （７５）ケンチング性物質がシッフ塩基およびβ−ジケ
    トン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１個
    のリガンドと錯体形成した少なくとも１個のテルビウム
    イオンを有する酸素ケンチング性発光テルビウム錯体か
    らなり、非ケンチング性物質がシッフ塩基およびβ−ジ
    ケトン系リガンドよりなる群から選ばれる少なくとも１
    個のリガンドと錯体形成した少なくとも１個のユーロピ
    ウムイオンを有する非酸素ケンチング性ユーロピウム錯
    体からなる、酸素ガス検出用に調整された特許請求の範
    囲第７４項に記載の装置。
76. （７６）ケンチング性物質および非ケンチング性物質が
    光ファイバーの遠位末端に配置された固体高分子マトリ
    ックス中に含まれる、特許請求の範囲第７５項に記載の
    装置。
77. （７７）光ファイバーの一端に配置されたケンチング性
    リン光物質を、被分析体を含む試料に暴露し、該リン光
    物質はあらかじめ定められた波長範囲のエネルギーに暴
    露された際に比較的寿命の長いルミネセンスを放出し、
    このルミネセンスが被分析体によってケンチングされ； 光ファイバーの他端に結合された線源手段によって上記
    のあらかじめ定められた波長範囲の入射パルスエネルギ
    ー信号を光ファイバーに沿って伝達し、リン光物質に寿
    命の長いルミネセンスを発生させ； 入射パルスエネルギー信号が実質的に停止し、システム
    内で発生する寿命の短いバックグラウンドルミネセンス
    が実質的に終止した時点で、リン光物質からファイバー
    に沿って返送される寿命の長いルミネセンスを選択的に
    検出する； 工程からなる、被分析体をルミネセンスのケンチングに
    より検出する方法。
78. （７８）光ファイバー； この光ファイバーの一端に配置されたリン光物質であっ
    て、あらかじめ定められた波長範囲のエネルギーに暴露
    された際に比較的寿命の長いルミネセンスを放出するリ
    ン光物質； 上記ファイバーの他端に結合し、該ファイバーに沿って
    前記のあらかじめ定められた波長範囲内の入射パルスエ
    ネルギー信号を伝達し、リン光物質に寿命の長いルミネ
    センスを発生させるための線源手段；および 入射パルスエネルギー信号が実質的に停止し、装置内で
    発生する寿命の短いバックグラウンドルミネセンスが実
    質的に終止した時点で、リン光物質から上記ファイバー
    に沿って返送される寿命の長いルミネセンスを選択的に
    検出するための検出手段； からなる、ルミネセンスの遠隔検出装置。