JP2866201B2 - 第四オニウム化合物による低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料の活性化方法 - Google Patents
第四オニウム化合物による低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料の活性化方法Info
- Publication number
- JP2866201B2 JP2866201B2 JP7508027A JP50802795A JP2866201B2 JP 2866201 B2 JP2866201 B2 JP 2866201B2 JP 7508027 A JP7508027 A JP 7508027A JP 50802795 A JP50802795 A JP 50802795A JP 2866201 B2 JP2866201 B2 JP 2866201B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescence
- low dielectric
- polyanionic
- fluorophore
- dielectric medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
- G01N31/221—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating pH value
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0047—Organic compounds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/10—Composition for standardization, calibration, simulation, stabilization, preparation or preservation; processes of use in preparation for chemical testing
- Y10T436/102499—Blood gas standard or control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/16—Phosphorus containing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/17—Nitrogen containing
- Y10T436/173845—Amine and quaternary ammonium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/17—Nitrogen containing
- Y10T436/173845—Amine and quaternary ammonium
- Y10T436/175383—Ammonia
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/204998—Inorganic carbon compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/207497—Molecular oxygen
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
- Pyridine Compounds (AREA)
- Paper (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 A.発明の属する技術分野 本発明は、特定の第四オニウム化合物により行なわれ
る蛍光活性化により低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光団
の蛍光を生成する方法に関するものである。その化学的
性質を液相または低誘電高分子コーティングのような固
相に用いてもよく、コーティングとして用いる場合に
は、コーティングに透過性であり、特定の方法により蛍
光を変調できる分析物の蛍光光センサとして機能でき
る。
る蛍光活性化により低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光団
の蛍光を生成する方法に関するものである。その化学的
性質を液相または低誘電高分子コーティングのような固
相に用いてもよく、コーティングとして用いる場合に
は、コーティングに透過性であり、特定の方法により蛍
光を変調できる分析物の蛍光光センサとして機能でき
る。
B.従来技術 測色染料（colorimetric dye）または蛍光測定用染料
（fluorimetric dye）のスペクトル特性が特定の分析物
により濃度に依存して変調される場合、このような染料
は、当該分析物の変換器として機能できると言われる。
変換器として測色染料または蛍光測定用染料を用いた一
連の技術が今では存在している。歴史的にこれらの染料
は溶液分析において用いられてきたが、光ファイバのよ
うな光学表面に固定化された指示薬としての新たな用途
が見出だされている（W.Rudolf Seitz、CRC Critical R
eviews in Anal.Chem.、1988、19、135）。
（fluorimetric dye）のスペクトル特性が特定の分析物
により濃度に依存して変調される場合、このような染料
は、当該分析物の変換器として機能できると言われる。
変換器として測色染料または蛍光測定用染料を用いた一
連の技術が今では存在している。歴史的にこれらの染料
は溶液分析において用いられてきたが、光ファイバのよ
うな光学表面に固定化された指示薬としての新たな用途
が見出だされている（W.Rudolf Seitz、CRC Critical R
eviews in Anal.Chem.、1988、19、135）。
蛍光はバックグラウンドがゼロであるために感度の大
きさが数オーダーも良いので、蛍光に基づく光学検出系
は、比色または吸収に基づく検出機構よりも好ましい。
また、選択性パラメータとして励起波長および発光波長
を用いる場合、スペクトルによる識別を分析に含めても
よい。蛍光寿命および偏光のような、直接強度以外の蛍
光現象を測定することにより、選択性を追加することも
できる。蛍光分析の技術的な利点は、蛍光とレーザ励起
との適合性である。
きさが数オーダーも良いので、蛍光に基づく光学検出系
は、比色または吸収に基づく検出機構よりも好ましい。
また、選択性パラメータとして励起波長および発光波長
を用いる場合、スペクトルによる識別を分析に含めても
よい。蛍光寿命および偏光のような、直接強度以外の蛍
光現象を測定することにより、選択性を追加することも
できる。蛍光分析の技術的な利点は、蛍光とレーザ励起
との適合性である。
蛍光団の光物理（photophysical）特性は、それらの
分子構造、並びに中央構造の置換基の性質および電荷に
密接に関連する。光センサに通常用いられる多くの蛍光
団は、負に電荷しており、一般的に極性媒質中で用いら
れる。
分子構造、並びに中央構造の置換基の性質および電荷に
密接に関連する。光センサに通常用いられる多くの蛍光
団は、負に電荷しており、一般的に極性媒質中で用いら
れる。
光センサ用の変換器としての蛍光団の固定化は、様々
な方法により行なわれており、一般的に以下の４つの種
類に分類される:1）荷電表面または荷電高分子への吸着
（Orellana,G.、Moreno−Bondi,M.C.、Segovia,E.、Mar
azuela,M.C.、Analytical Chemistry、64、2210−221
5、1992）、２）被覆膜によるリザーバまたは高分子中
への包括（Wolfbeis,O.S.、Weis,L.J.、Leiner,M.J.
P.、Ziegler,W.E.、Analytical Chemistry、60、2028−
2030、1988）、３）基体表面への単層としての共有結合
（Wolfbeis,O.S.、Offenbacher,H.、Kroneis,H.、Marso
ner,H.、Mikrochimica Acta、Ｉ、153−158、1984）、
および４）表面にグラフトしたコポリマーとしての共有
結合（Munkholm,C.、Walt,D.R.、Milanovich,F.P.、Kla
iner,S.M.、Anal.Chem.58、1427−1430、1986）。
な方法により行なわれており、一般的に以下の４つの種
類に分類される:1）荷電表面または荷電高分子への吸着
（Orellana,G.、Moreno−Bondi,M.C.、Segovia,E.、Mar
azuela,M.C.、Analytical Chemistry、64、2210−221
5、1992）、２）被覆膜によるリザーバまたは高分子中
への包括（Wolfbeis,O.S.、Weis,L.J.、Leiner,M.J.
P.、Ziegler,W.E.、Analytical Chemistry、60、2028−
2030、1988）、３）基体表面への単層としての共有結合
（Wolfbeis,O.S.、Offenbacher,H.、Kroneis,H.、Marso
ner,H.、Mikrochimica Acta、Ｉ、153−158、1984）、
および４）表面にグラフトしたコポリマーとしての共有
結合（Munkholm,C.、Walt,D.R.、Milanovich,F.P.、Kla
iner,S.M.、Anal.Chem.58、1427−1430、1986）。
これらの方法の全てには、特定の用途にとって問題と
なるかもしれない固有の制限がある。荷電表面への吸着
により固定化される陰イオン染料は、水性試料中では安
定性が悪いこともあり、この染料は、試料中の他のイオ
ン成分からは保護されない。液相またはゲルリザーバ相
中の包括による固定化には、染料を含有するように機能
する一方で、目的とする分析物に透過性である隔膜を加
える必要がある。臨床用途については、この第２の膜は
一般的に疎水性高分子である。しかしながら、不相容性
材料の２層により作られた荷重相光センサは、ピンホー
ルの漏れによりしばしば機能が低下し、疎水性膜を通る
拡散の必要条件により応答時間が減少する。単層コーテ
ィングを有する光センサは、共有結合により固定化され
た染料および染料コポリマーにより作られている。しか
しながら、染料に固有の光物理特性を維持しながら共有
結合による固定化を行なうのは困難なことがある。変換
器の共有結合の固定化によってさえも、染料を特定の内
部電解質または緩衝液系中に隔離することがセンサに必
要である場合には、隔膜が必要である。
なるかもしれない固有の制限がある。荷電表面への吸着
により固定化される陰イオン染料は、水性試料中では安
定性が悪いこともあり、この染料は、試料中の他のイオ
ン成分からは保護されない。液相またはゲルリザーバ相
中の包括による固定化には、染料を含有するように機能
する一方で、目的とする分析物に透過性である隔膜を加
える必要がある。臨床用途については、この第２の膜は
一般的に疎水性高分子である。しかしながら、不相容性
材料の２層により作られた荷重相光センサは、ピンホー
ルの漏れによりしばしば機能が低下し、疎水性膜を通る
拡散の必要条件により応答時間が減少する。単層コーテ
ィングを有する光センサは、共有結合により固定化され
た染料および染料コポリマーにより作られている。しか
しながら、染料に固有の光物理特性を維持しながら共有
結合による固定化を行なうのは困難なことがある。変換
器の共有結合の固定化によってさえも、染料を特定の内
部電解質または緩衝液系中に隔離することがセンサに必
要である場合には、隔膜が必要である。
蛍光団を疎水性または非極性の高分子膜中で使用でき
るのであれば、光センサ成分は水性試料から化学的に分
離できる。しかしながら、ポリ陰イオン染料は蛍光団を
囲む溶媒または固体マトリックスの微細環境の極性に対
して非常に敏感である。フルオレセインは、水性試料中
におけるpH依存性の量子収量が非常に大きく、ヘキサン
またはベンゼンのような低誘電溶媒の非極性環境中で観
察されるか、もしくは、ポリスチレンのような疎水性分
子中に含まれる場合に、ほとんど全体的に消光された蛍
光を有する。このような環境的に消光された状態におい
ては、染料は分析試薬としては有用ではない。
るのであれば、光センサ成分は水性試料から化学的に分
離できる。しかしながら、ポリ陰イオン染料は蛍光団を
囲む溶媒または固体マトリックスの微細環境の極性に対
して非常に敏感である。フルオレセインは、水性試料中
におけるpH依存性の量子収量が非常に大きく、ヘキサン
またはベンゼンのような低誘電溶媒の非極性環境中で観
察されるか、もしくは、ポリスチレンのような疎水性分
子中に含まれる場合に、ほとんど全体的に消光された蛍
光を有する。このような環境的に消光された状態におい
ては、染料は分析試薬としては有用ではない。
発明の概要 本発明は、光センサの表面を調製するためのコーティ
ング基体に使用する配合物に第四アンモニウム化合物を
含めることにより、低誘電媒質のポリ陰イオン染料への
蛍光消光効果を逆転させる方法を教示する。消光現象は
逆転でき、その結果活性化された蛍光を、酸−塩基平衡
状態または消光効果のような光物理特性に影響を与える
ことが知られている特定の化学現象を、低誘電媒質を通
り、活性化蛍光団と相互作用できる分析物に結びつける
ことにより、分析目的に使用することができる。絶対強
度、位相変調、偏光、寿命、またはスペクトル分析のり
ん光のような蛍光パラメータをモニタすることができ
る。
ング基体に使用する配合物に第四アンモニウム化合物を
含めることにより、低誘電媒質のポリ陰イオン染料への
蛍光消光効果を逆転させる方法を教示する。消光現象は
逆転でき、その結果活性化された蛍光を、酸−塩基平衡
状態または消光効果のような光物理特性に影響を与える
ことが知られている特定の化学現象を、低誘電媒質を通
り、活性化蛍光団と相互作用できる分析物に結びつける
ことにより、分析目的に使用することができる。絶対強
度、位相変調、偏光、寿命、またはスペクトル分析のり
ん光のような蛍光パラメータをモニタすることができ
る。
本発明は主にアンモニウム化合物について記載する
が、当業者には、アンモニウム化合物は、オニウム化合
物と称される化合物の部類の単に一例であることが理解
されよう。オニウムの部類の他の例としては、例えば、
テトラブチルホスホニウム臭化物のようなホスホニウム
化合物が挙げられ、この臭化物は、通常の特性として、
陰イオンの対イオンと結合するアルキルまたはアリール
誘導陽イオン機能を有している。他のオニウム化合物
も、特に適切な対イオンとアルキルリガンドが選択され
る場合に、アンモニウム化合物と同様に機能することが
予測される。ここでの検討の全体に亘り、オニウム化合
物の全部類に関して、新たな性能について検討する。
が、当業者には、アンモニウム化合物は、オニウム化合
物と称される化合物の部類の単に一例であることが理解
されよう。オニウムの部類の他の例としては、例えば、
テトラブチルホスホニウム臭化物のようなホスホニウム
化合物が挙げられ、この臭化物は、通常の特性として、
陰イオンの対イオンと結合するアルキルまたはアリール
誘導陽イオン機能を有している。他のオニウム化合物
も、特に適切な対イオンとアルキルリガンドが選択され
る場合に、アンモニウム化合物と同様に機能することが
予測される。ここでの検討の全体に亘り、オニウム化合
物の全部類に関して、新たな性能について検討する。
本発明によると、蛍光染料は、ヘキサンまたはトルエ
ンのような低誘電媒質、もしくはポリスチレンのような
固体媒質中に可溶化されるときには蛍光が完全に失われ
るポリ陰イオン染料でなければならない。この部類の染
料の例としては、以下に限定されるものではないが、フ
ルオレセインおよびその誘導体、スルホン化ピレンおよ
びその誘導体、セミナフトロダフルオル（seminaphthor
hodafluor）およびその誘導体、並びにセミナフトフル
オレセインおよびその誘導体が挙げられる。
ンのような低誘電媒質、もしくはポリスチレンのような
固体媒質中に可溶化されるときには蛍光が完全に失われ
るポリ陰イオン染料でなければならない。この部類の染
料の例としては、以下に限定されるものではないが、フ
ルオレセインおよびその誘導体、スルホン化ピレンおよ
びその誘導体、セミナフトロダフルオル（seminaphthor
hodafluor）およびその誘導体、並びにセミナフトフル
オレセインおよびその誘導体が挙げられる。
非極性環境中に可溶化でき、正の電荷を有する、第四
アンモニウム化合物のような化合物を添加すると、媒質
中に溶解したポリ陰イオン染料とのイオン複合体または
凝集複合体を形成する。本発明において例示した活性化
オニウム化合物（AcOC）は、テトラブチルアンモニウム
水酸化物のようなアルキルまたはアリール置換アンモニ
ウム化合物、およびアンモニウム官能基を含有するアク
リレートコポリマーである。これら両方の活性剤は、低
誘電媒質中に溶解する有機リガンドおよびポリ陰イオン
染料と電荷−電荷相互作用を行なう陽イオンアンモニウ
ム部分を有している。これらの２つの電荷種の会合およ
びアッセンブリにより凝集性微小領域が形成され、この
極性のより強い微小環境において染料分子が低誘電バル
ク媒質の消光効果から保護される。この方法を用いるこ
とにより、フルオレセインおよびヒドロキシピレントリ
スルホン酸（HPTS）のような、水中で非常に大きい量子
収量を有する染料が、一般的に蛍光を消光する溶媒中で
使用されるときにも、相対的な光子放出の同一または同
様のレベルまで復元される。同様の特性を有する他のAc
OC化合物を用いても差支えない。
アンモニウム化合物のような化合物を添加すると、媒質
中に溶解したポリ陰イオン染料とのイオン複合体または
凝集複合体を形成する。本発明において例示した活性化
オニウム化合物（AcOC）は、テトラブチルアンモニウム
水酸化物のようなアルキルまたはアリール置換アンモニ
ウム化合物、およびアンモニウム官能基を含有するアク
リレートコポリマーである。これら両方の活性剤は、低
誘電媒質中に溶解する有機リガンドおよびポリ陰イオン
染料と電荷−電荷相互作用を行なう陽イオンアンモニウ
ム部分を有している。これらの２つの電荷種の会合およ
びアッセンブリにより凝集性微小領域が形成され、この
極性のより強い微小環境において染料分子が低誘電バル
ク媒質の消光効果から保護される。この方法を用いるこ
とにより、フルオレセインおよびヒドロキシピレントリ
スルホン酸（HPTS）のような、水中で非常に大きい量子
収量を有する染料が、一般的に蛍光を消光する溶媒中で
使用されるときにも、相対的な光子放出の同一または同
様のレベルまで復元される。同様の特性を有する他のAc
OC化合物を用いても差支えない。
ある実施例において、蛍光の活性化が溶液中で行なわ
れ、低誘電溶媒中のポリ陰イオン蛍光団にAcOCが加えら
れている。蛍光信号が、50−2000倍に増大せしめられ、
pH感受性および非pH感受性のポリ陰イオン染料の両方に
関して生じる。二番目の実施例において、蛍光の活性化
がガラス基体上の低誘電高分子中の固相中で行なわれて
いる。膜コーティングに使用した蛍光団／高分子溶液
は、AcOCにより活性化され、コーティング溶媒が蒸発し
た後にコーティング高分子中で蛍光性となれるままにあ
る。染料は、その化学特異的特性をコーティング中でも
発揮し続ける。例えば、pH平衡に基づくCO2センサは、
蛍光消光に基づくO2センサと同様に作成されている。重
要なことに、これらの疎水性膜は液体試料中で安定であ
り、光センサ製造用の非常に薄い蛍光フィルムを製造す
ることができる。
れ、低誘電溶媒中のポリ陰イオン蛍光団にAcOCが加えら
れている。蛍光信号が、50−2000倍に増大せしめられ、
pH感受性および非pH感受性のポリ陰イオン染料の両方に
関して生じる。二番目の実施例において、蛍光の活性化
がガラス基体上の低誘電高分子中の固相中で行なわれて
いる。膜コーティングに使用した蛍光団／高分子溶液
は、AcOCにより活性化され、コーティング溶媒が蒸発し
た後にコーティング高分子中で蛍光性となれるままにあ
る。染料は、その化学特異的特性をコーティング中でも
発揮し続ける。例えば、pH平衡に基づくCO2センサは、
蛍光消光に基づくO2センサと同様に作成されている。重
要なことに、これらの疎水性膜は液体試料中で安定であ
り、光センサ製造用の非常に薄い蛍光フィルムを製造す
ることができる。
三番目の実施例では、蛍光活性化および膜形成の両方
に役立つアンモニウム官能基を有する高分子を用いて、
蛍光活性化機構と高分子支持とを組み合わせることが可
能であることを示している。
に役立つアンモニウム官能基を有する高分子を用いて、
蛍光活性化機構と高分子支持とを組み合わせることが可
能であることを示している。
開示した本発明の蛍光活性化により、媒質の消光効果
のために以前には用いられなかった環境において、最も
普及し多用されている蛍光団のいくつかを使用すること
ができる。活性化した蛍光団はまた、特徴的な化学特
性、すなわち、pH感度を維持している。本発明に関し
て、活性化化合物を添加することにより変換器が機能す
るようになるセンサコーティングを調製してもよい。さ
らに、非極性膜は水性試料に溶解しないので、センサ膜
を臨床試料から隔てて、それにより、染料が洗い落とさ
れることを防ぐ方法としての被覆膜または共有結合化学
特性の必要性を最小限にする。活性化蛍光団を含有する
膜に浸透できるどのような分析物のセンサを調製しても
差支えない。
のために以前には用いられなかった環境において、最も
普及し多用されている蛍光団のいくつかを使用すること
ができる。活性化した蛍光団はまた、特徴的な化学特
性、すなわち、pH感度を維持している。本発明に関し
て、活性化化合物を添加することにより変換器が機能す
るようになるセンサコーティングを調製してもよい。さ
らに、非極性膜は水性試料に溶解しないので、センサ膜
を臨床試料から隔てて、それにより、染料が洗い落とさ
れることを防ぐ方法としての被覆膜または共有結合化学
特性の必要性を最小限にする。活性化蛍光団を含有する
膜に浸透できるどのような分析物のセンサを調製しても
差支えない。
低誘電センサコーティングは疎水性高分子により調製
されるので、電解質のような極性分析物が、ベクター分
子と複合体を形成しない限りは、センサ媒質に進入する
のを妨げてもよい。コーティングを通って、活性化複合
体により作られたセンサ微小領域中に拡散できる分析物
は、水蒸気またはガス状の分析物のような、低誘電媒質
を通って浸透するものである。非極性分析物は、液相か
らもセンサ中に直接拡散できるかもしれない。この化学
的性質に結び付けられる分析物の例としては、O2、C
O2、およびNH3が挙げられ、これらは、様々な蛍光変換
器により検出できる。また、アンモニアを発生する酵素
系のような、気体を生じるいかなる反応、または低誘電
副生物を有する化学触媒系を、適切な蛍光変換器を含有
するセンサ膜に結合できるかもしれない。
されるので、電解質のような極性分析物が、ベクター分
子と複合体を形成しない限りは、センサ媒質に進入する
のを妨げてもよい。コーティングを通って、活性化複合
体により作られたセンサ微小領域中に拡散できる分析物
は、水蒸気またはガス状の分析物のような、低誘電媒質
を通って浸透するものである。非極性分析物は、液相か
らもセンサ中に直接拡散できるかもしれない。この化学
的性質に結び付けられる分析物の例としては、O2、C
O2、およびNH3が挙げられ、これらは、様々な蛍光変換
器により検出できる。また、アンモニアを発生する酵素
系のような、気体を生じるいかなる反応、または低誘電
副生物を有する化学触媒系を、適切な蛍光変換器を含有
するセンサ膜に結合できるかもしれない。
ここに記載した方法は、米国特許第5,005,572号（ロ
イマー、ワイト、マンコーム）に記載された測色読出シ
ステムとは区別されるべきである。この従来技術には、
医療装置において視覚色変化読出システムを提供する目
的のために、pH感受性測色染料と、第四オニウム化合物
（相転移エンハンサーまたは触媒と称される）との間で
生じる通常の相互作用の最初の観察結果が記載されてい
る。相転移触媒を加えても、色は表れず、むしろ、気管
内管中の呼吸作用によるCO2の固相変換器としての染料
の酸／塩基応答の比が敏感になっただけである。米国特
許第5,005,572号に使用した測色染料は、裸眼により観
察できる濃度にあり、視覚目的または装置目的のいずれ
かの変換器の検出能力を活性化または増大させることに
関連する結果はなかった。ロイマー等は、全ての相転移
触媒の使用を請求の範囲としており、ここに開示された
発明は、蛍光を増大させる特定の第四アンモニウム化合
物に限られている。また、変換器を支持するのに用いた
基質の極性については、ロイマー等の特許には何も区別
されていなかった。染料は全て水性媒質中で調製され、
低誘電溶媒から溶着されることもその中で使用されるこ
とも決してなかった。それとは反対に、本発明は、非極
性消光環境における蛍光染料の活性化、および疎水性膜
中の変換器として機能する活性化蛍光団の能力に関する
ものである。さらに本発明は、米国特許第5,005,572号
で論じられたpH感受性蛍光団に限定されず、活性剤はロ
イマー等の特許に論じられた相転移触媒に限定されな
い。別の特許出願WO91/05252（ミルス、マックミュレ
イ）は、挿管装置における呼吸作用によるCO2の測色読
出しのために米国特許5,005,572号の開示内容を繰り返
している。ここに開示されている成果は、従来技術より
優れた新たな３つの改良点にある:1）非極性（すなわ
ち、低誘電）媒質中におけるポリ陰イオン蛍光団の蛍光
活性化のための一般的な方法、２）低誘電高分子から調
製した疎水性蛍光膜の調製，および３）信号伝送の蛍光
モードを用いた計測における光センサとしての高分子コ
ーティングの使用。
イマー、ワイト、マンコーム）に記載された測色読出シ
ステムとは区別されるべきである。この従来技術には、
医療装置において視覚色変化読出システムを提供する目
的のために、pH感受性測色染料と、第四オニウム化合物
（相転移エンハンサーまたは触媒と称される）との間で
生じる通常の相互作用の最初の観察結果が記載されてい
る。相転移触媒を加えても、色は表れず、むしろ、気管
内管中の呼吸作用によるCO2の固相変換器としての染料
の酸／塩基応答の比が敏感になっただけである。米国特
許第5,005,572号に使用した測色染料は、裸眼により観
察できる濃度にあり、視覚目的または装置目的のいずれ
かの変換器の検出能力を活性化または増大させることに
関連する結果はなかった。ロイマー等は、全ての相転移
触媒の使用を請求の範囲としており、ここに開示された
発明は、蛍光を増大させる特定の第四アンモニウム化合
物に限られている。また、変換器を支持するのに用いた
基質の極性については、ロイマー等の特許には何も区別
されていなかった。染料は全て水性媒質中で調製され、
低誘電溶媒から溶着されることもその中で使用されるこ
とも決してなかった。それとは反対に、本発明は、非極
性消光環境における蛍光染料の活性化、および疎水性膜
中の変換器として機能する活性化蛍光団の能力に関する
ものである。さらに本発明は、米国特許第5,005,572号
で論じられたpH感受性蛍光団に限定されず、活性剤はロ
イマー等の特許に論じられた相転移触媒に限定されな
い。別の特許出願WO91/05252（ミルス、マックミュレ
イ）は、挿管装置における呼吸作用によるCO2の測色読
出しのために米国特許5,005,572号の開示内容を繰り返
している。ここに開示されている成果は、従来技術より
優れた新たな３つの改良点にある:1）非極性（すなわ
ち、低誘電）媒質中におけるポリ陰イオン蛍光団の蛍光
活性化のための一般的な方法、２）低誘電高分子から調
製した疎水性蛍光膜の調製，および３）信号伝送の蛍光
モードを用いた計測における光センサとしての高分子コ
ーティングの使用。
本発明の方法は、センサの構成部材として使用される
光ファイバーまたはプレーナ導波管並びに血液ガス器具
を含む、いずれも医療または環境検出形式にある、イン
ビトロまたはインビボいずれかの用途に有用である。こ
こでは直接の蛍光強度の測定について記載するが、本発
明は強度測定に限定されるものではない。寿命測定、位
相変調（Szmacinski,H.Lakowicz,J.R.、Analytical Che
mistry、65、1668−1674、1993）、または偏光のよう
な、いかなる蛍光の様式を、分析並びにエネルギー移動
に基づくシステムのような複数の蛍光団を用いた検出方
式と組み合わせてもよい。また、非蛍光ポリ陰イオン染
料を、これらのエネルギー移動システム、並びに測色染
料のみが用いられている分析用途に用いてもよい。
光ファイバーまたはプレーナ導波管並びに血液ガス器具
を含む、いずれも医療または環境検出形式にある、イン
ビトロまたはインビボいずれかの用途に有用である。こ
こでは直接の蛍光強度の測定について記載するが、本発
明は強度測定に限定されるものではない。寿命測定、位
相変調（Szmacinski,H.Lakowicz,J.R.、Analytical Che
mistry、65、1668−1674、1993）、または偏光のよう
な、いかなる蛍光の様式を、分析並びにエネルギー移動
に基づくシステムのような複数の蛍光団を用いた検出方
式と組み合わせてもよい。また、非蛍光ポリ陰イオン染
料を、これらのエネルギー移動システム、並びに測色染
料のみが用いられている分析用途に用いてもよい。
図面の簡単な説明 第１図は、水、トルエン、およびAcOCを加えたトルエ
ン中でのフルオレセインの比較蛍光発光を示している。
第２図は、様々な誘電性を有する溶媒中での蛍光の活性
化を示している。第３図は、ヘキサンとアセトンとの様
々な比率による蛍光の活性化を示している。第４図は、
トルエンおよびエタノール並びにアンモニウムコポリマ
ーを加えた同一の溶液中のHPTSの比較蛍光励起スペクト
ルを示している。第５図は、AcOC化合物により活性化で
きるポリ陰イオン蛍光団の実施例を示している。第６図
は、AcOCの染料に対するモル比の関数として高分子膜の
蛍光強度を示している。第７図は、AcOCのトルエン溶液
中への滴定によるHPTSの比較蛍光励起スペクトルを示し
ている。第８図は、センサ膜のCO2応答を示している。
ン中でのフルオレセインの比較蛍光発光を示している。
第２図は、様々な誘電性を有する溶媒中での蛍光の活性
化を示している。第３図は、ヘキサンとアセトンとの様
々な比率による蛍光の活性化を示している。第４図は、
トルエンおよびエタノール並びにアンモニウムコポリマ
ーを加えた同一の溶液中のHPTSの比較蛍光励起スペクト
ルを示している。第５図は、AcOC化合物により活性化で
きるポリ陰イオン蛍光団の実施例を示している。第６図
は、AcOCの染料に対するモル比の関数として高分子膜の
蛍光強度を示している。第７図は、AcOCのトルエン溶液
中への滴定によるHPTSの比較蛍光励起スペクトルを示し
ている。第８図は、センサ膜のCO2応答を示している。
発明の詳細な説明 A. 背景理論 蛍光団のそれらの環境の極性に対する感度は、蛍光の
特徴的な特性であり、微小環境現象の分析にしばしば利
用されているものである。基底状態への溶液の影響およ
び励起状態双極子に関連するリパートの方程式（Lipper
t quation）を用いて、様々な極性の媒質中の所定の蛍
光団に予期される、ストークスの移動（Stokes shift）
として知られている、励起バンドのエネルギーと発光バ
ンドのエネルギーとの差を予測する（Lakowicz,J.、Pri
nciples of Fluorescence Spectroscopy、Plenum Pres
s、New York、190頁）。溶媒の屈折率および誘電性の両
方が、染料を囲む溶媒中に誘発される反応性電場に寄与
し、この電場に関する染料の双極子の相互作用が溶媒緩
和状態および発光波長のエネルギーを決定する。
特徴的な特性であり、微小環境現象の分析にしばしば利
用されているものである。基底状態への溶液の影響およ
び励起状態双極子に関連するリパートの方程式（Lipper
t quation）を用いて、様々な極性の媒質中の所定の蛍
光団に予期される、ストークスの移動（Stokes shift）
として知られている、励起バンドのエネルギーと発光バ
ンドのエネルギーとの差を予測する（Lakowicz,J.、Pri
nciples of Fluorescence Spectroscopy、Plenum Pres
s、New York、190頁）。溶媒の屈折率および誘電性の両
方が、染料を囲む溶媒中に誘発される反応性電場に寄与
し、この電場に関する染料の双極子の相互作用が溶媒緩
和状態および発光波長のエネルギーを決定する。
染料の量子収量には、溶媒の極性、並びに多くの他の
要因の影響を受ける。リパートの方程式により記載され
た一般的な溶媒の影響以外に、溶媒はまた、蛍光団に、
水素結合のような特定の化学的な影響を及ぼす。特定の
染料の量子収量が溶媒によりどのように影響を受けるか
は、一般的な溶媒効果と特定の溶媒効果の両方の相対的
な重要性に依存する。また、異質の化合物による化合的
な影響は量子収量を変え得る。
要因の影響を受ける。リパートの方程式により記載され
た一般的な溶媒の影響以外に、溶媒はまた、蛍光団に、
水素結合のような特定の化学的な影響を及ぼす。特定の
染料の量子収量が溶媒によりどのように影響を受けるか
は、一般的な溶媒効果と特定の溶媒効果の両方の相対的
な重要性に依存する。また、異質の化合物による化合的
な影響は量子収量を変え得る。
溶媒極性に対する染料の感度を評価する場合、基底状
態と励起状態との間の双極子モーメントが大きく変化す
る蛍光団は、溶媒極性に対して最も感度が大きいことが
知られている（J.R.Lakowicz、Principles of Fluoresc
ence Spectroscopy、1986 Plenum Press New York、3rd
Edition、187−208頁）。蛍光量子収量およびエネルギ
ーは、溶媒緩和として知られている現象である。染料の
励起の際に生じる双極子の変化に対応する溶媒分子の能
力により影響を受ける。溶媒極性または双極子は、励起
状態のこの溶媒安定化を決定する重要な要因であるけれ
ども、この現象に影響を与える他の要因の例としては、
溶媒の構造、染料の構造、微小粘度、および温度が挙げ
られる（E.L.Wehry、Modern Fluorescence Spectroscop
y、1976 Plenum Press、New York、93−101頁）。
態と励起状態との間の双極子モーメントが大きく変化す
る蛍光団は、溶媒極性に対して最も感度が大きいことが
知られている（J.R.Lakowicz、Principles of Fluoresc
ence Spectroscopy、1986 Plenum Press New York、3rd
Edition、187−208頁）。蛍光量子収量およびエネルギ
ーは、溶媒緩和として知られている現象である。染料の
励起の際に生じる双極子の変化に対応する溶媒分子の能
力により影響を受ける。溶媒極性または双極子は、励起
状態のこの溶媒安定化を決定する重要な要因であるけれ
ども、この現象に影響を与える他の要因の例としては、
溶媒の構造、染料の構造、微小粘度、および温度が挙げ
られる（E.L.Wehry、Modern Fluorescence Spectroscop
y、1976 Plenum Press、New York、93−101頁）。
ヘキサンのような非極性溶媒にはほとんどまたは全く
双極子モーメントがない。その結果として、双極子再設
定による溶媒緩和は重要ではなく、非極性溶媒中に溶解
する蛍光団は極性溶媒中に観察されたストークス移動と
比較して小さなストークス移動を示す。双極子の関数と
しての量子収量はほとんど予期できない。アニリノナフ
タレンスルホン酸（ANS）のようないくつかの蛍光団
は、極性媒質中におけるよりも非極性溶媒中におけるほ
うが、量子収量が大きい。フルオレセインのような他の
蛍光団は、極性水性溶媒中で大きい量子収量状態を示
し、非極性溶媒中では消光されている。
双極子モーメントがない。その結果として、双極子再設
定による溶媒緩和は重要ではなく、非極性溶媒中に溶解
する蛍光団は極性溶媒中に観察されたストークス移動と
比較して小さなストークス移動を示す。双極子の関数と
しての量子収量はほとんど予期できない。アニリノナフ
タレンスルホン酸（ANS）のようないくつかの蛍光団
は、極性媒質中におけるよりも非極性溶媒中におけるほ
うが、量子収量が大きい。フルオレセインのような他の
蛍光団は、極性水性溶媒中で大きい量子収量状態を示
し、非極性溶媒中では消光されている。
所定の溶媒中の染料の量子収量は、染料の構造か染料
の微小環境のいずれかを変える特定の化学効果により蛍
光を増大させるかまたは活性化することができる。染料
の構造を変える実施例は、アシルハライドとの反応によ
るフルオレセインアミンの蛍光の活性化（Munkholm,
C.、Parkinson,D−R.、Wolt,D.R.、Journal of the Ame
rican Chemical Society、112、2608−2612、1990）お
よび電子吸引基とのキレート化による蛍光活性化（Hust
on,M.E.、Akkaya,E.U.、Czarnik,A.W.、Journal of the
American Chemical Society、111、8735、1989）であ
る。染料の環境を変える特定の化学効果の実施例は、い
くつかの染料の量子収量、ストークスの移動、および／
または吸収力に影響を与えていることが分かっている界
面活性剤の使用である（Diaz Garcia,M.E.、Sanz−Mede
l,A.、Talanta、33（３）、255−264、1986）。界面活
性剤は、炭素鎖の明らかに疎水性の領域（８−18原子、
枝分れしていない）および親水性のイオン性基を含有す
る両親媒性分子である。水中においては、界面活性剤の
長いアルキル鎖が疎水性相互作用によりミセルとして知
られているアッセンブリを構成する。ミセルのほとんど
極性のない疑似相において可溶化となる染料は、異なる
環境を経験し、染料の光物理特性が極性に依存する場合
には、吸光係数、ストークスの移動、および／または量
子収量が変化するのが分かる。この技術は、溶液に基づ
く分析を敏感にするのに利用されており、また所定の界
面活性剤の臨界ミセル濃度（cmc）の測定にも用いられ
ている。界面活性剤をベンゼンまたは四塩化炭素のよう
な非極性溶媒に加える場合には、極性基が凝集し、逆の
ミセルを形成する。
の微小環境のいずれかを変える特定の化学効果により蛍
光を増大させるかまたは活性化することができる。染料
の構造を変える実施例は、アシルハライドとの反応によ
るフルオレセインアミンの蛍光の活性化（Munkholm,
C.、Parkinson,D−R.、Wolt,D.R.、Journal of the Ame
rican Chemical Society、112、2608−2612、1990）お
よび電子吸引基とのキレート化による蛍光活性化（Hust
on,M.E.、Akkaya,E.U.、Czarnik,A.W.、Journal of the
American Chemical Society、111、8735、1989）であ
る。染料の環境を変える特定の化学効果の実施例は、い
くつかの染料の量子収量、ストークスの移動、および／
または吸収力に影響を与えていることが分かっている界
面活性剤の使用である（Diaz Garcia,M.E.、Sanz−Mede
l,A.、Talanta、33（３）、255−264、1986）。界面活
性剤は、炭素鎖の明らかに疎水性の領域（８−18原子、
枝分れしていない）および親水性のイオン性基を含有す
る両親媒性分子である。水中においては、界面活性剤の
長いアルキル鎖が疎水性相互作用によりミセルとして知
られているアッセンブリを構成する。ミセルのほとんど
極性のない疑似相において可溶化となる染料は、異なる
環境を経験し、染料の光物理特性が極性に依存する場合
には、吸光係数、ストークスの移動、および／または量
子収量が変化するのが分かる。この技術は、溶液に基づ
く分析を敏感にするのに利用されており、また所定の界
面活性剤の臨界ミセル濃度（cmc）の測定にも用いられ
ている。界面活性剤をベンゼンまたは四塩化炭素のよう
な非極性溶媒に加える場合には、極性基が凝集し、逆の
ミセルを形成する。
相転移触媒（PTC）は、第四アンモニウムイオンであ
るので両親媒性分子の別の部類であり、荷電基および対
イオンに関連する有機部位を有しているので界面活性剤
と似ている。極性基には、様々な成分と電荷があり、非
極性領域は、様々な長さと性質のアルキル基またはアリ
ール基により置換され得る。相転移触媒と界面活性剤と
を区別するのはアルキル基の長さであり、界面活性剤の
部類では長さは一般的に８−18の炭素原子であり、PTC
の部類では８未満の炭素である。この作業に用いられる
多くのAcOCは、相転移触媒として分類されるが、ヘキサ
デシルトリメチルアンモニウム水酸化物は、PTCの一般
的な長さを越えるアルキル鎖を有している。
るので両親媒性分子の別の部類であり、荷電基および対
イオンに関連する有機部位を有しているので界面活性剤
と似ている。極性基には、様々な成分と電荷があり、非
極性領域は、様々な長さと性質のアルキル基またはアリ
ール基により置換され得る。相転移触媒と界面活性剤と
を区別するのはアルキル基の長さであり、界面活性剤の
部類では長さは一般的に８−18の炭素原子であり、PTC
の部類では８未満の炭素である。この作業に用いられる
多くのAcOCは、相転移触媒として分類されるが、ヘキサ
デシルトリメチルアンモニウム水酸化物は、PTCの一般
的な長さを越えるアルキル鎖を有している。
PTC分子の極性および非極性領域があるとすれば、そ
れらは、試薬の不均一溶液の疎水性および親水性の相の
境界で生じる合成を促進させる能力にほとんど独占的に
用いられる（Starks,C.M.、Liotta,C.、Phase Transfer
Catalysis、Principles and Techniques、1987、Acade
mic Press、New York、１−21頁）。PTCのアルキル基の
長さは短いので、PTCはミセルを形成しないと報告され
ている（Multer,W.J.、Engberts,J.B.T.N.Engberts、Jo
unal of American Chemical Society、53、3353−335
5、1988）。第四アンモニウムイオンはトリフェニルメ
タン染料によるイオン対抽出に用いられているが（Moto
mizu,S.、Toei,K.、Analytica Chimica Acta、120、267
−277、1980）、蛍光染料または測色染料の光物理特性
を活性化させるとは全く報告されていない。
れらは、試薬の不均一溶液の疎水性および親水性の相の
境界で生じる合成を促進させる能力にほとんど独占的に
用いられる（Starks,C.M.、Liotta,C.、Phase Transfer
Catalysis、Principles and Techniques、1987、Acade
mic Press、New York、１−21頁）。PTCのアルキル基の
長さは短いので、PTCはミセルを形成しないと報告され
ている（Multer,W.J.、Engberts,J.B.T.N.Engberts、Jo
unal of American Chemical Society、53、3353−335
5、1988）。第四アンモニウムイオンはトリフェニルメ
タン染料によるイオン対抽出に用いられているが（Moto
mizu,S.、Toei,K.、Analytica Chimica Acta、120、267
−277、1980）、蛍光染料または測色染料の光物理特性
を活性化させるとは全く報告されていない。
B. 特定のオニウム化合物による低誘電媒質中の蛍光増
大の原理 本発明の方法は、テトラブチルアンモニウム水酸化物
（TBAH）のような特定のオニウム化合物を、ポリ陰イオ
ン蛍光団の蛍光が押さえられる低誘電媒質に加えること
により付与される新しい蛍光活性化の化学的性質に基づ
くものである。一般的に、蛍光団は、水性または極性の
媒質中における量子収量が大きく、ヘキサンのような非
極性媒質中では非蛍光性となるものである。活性化剤を
添加することにより、非極性液体または固体媒質中で用
いられたときにも、水性媒質中で一般的に観察される光
物理特性を染料が示す。
大の原理 本発明の方法は、テトラブチルアンモニウム水酸化物
（TBAH）のような特定のオニウム化合物を、ポリ陰イオ
ン蛍光団の蛍光が押さえられる低誘電媒質に加えること
により付与される新しい蛍光活性化の化学的性質に基づ
くものである。一般的に、蛍光団は、水性または極性の
媒質中における量子収量が大きく、ヘキサンのような非
極性媒質中では非蛍光性となるものである。活性化剤を
添加することにより、非極性液体または固体媒質中で用
いられたときにも、水性媒質中で一般的に観察される光
物理特性を染料が示す。
第１図は、ａ）水性緩衝液、pH7.5、ｂ）トルエン、
およびｃ）５×10-4Mのテトラブチルアンモニウム水酸
化物が含まれているトルエン中にそれぞれ５×10-7Mの
フルオレセインの比較発光スペクトルを示している。溶
液は全て488nmの光源（Perkin Elmer,LS−50、Fluorime
ter）により励起し、挿入した530nmのフィルタにより発
光を集めた。緩衝液中の蛍光は、量子収量が0.90の範囲
にある塩基性水性状態にあるフルオレセインに典型的な
ものである。トルエン中の同一濃度のフルオレセイン
は、蛍光発光がゼロを示している。テトラブチルアンモ
ニウム水酸化物の添加後には、蛍光水性試料中で観察さ
れた信号の83％まで回復している。AcOC/染料のモル比
が約1000であるときに、染料は完全に活性化される。完
全な活性化のためのAcOC/染料のこのモル比は、特定の
染料と、染料の濃度、特定のAcOC、および滴定に用いた
溶媒との関数である。
およびｃ）５×10-4Mのテトラブチルアンモニウム水酸
化物が含まれているトルエン中にそれぞれ５×10-7Mの
フルオレセインの比較発光スペクトルを示している。溶
液は全て488nmの光源（Perkin Elmer,LS−50、Fluorime
ter）により励起し、挿入した530nmのフィルタにより発
光を集めた。緩衝液中の蛍光は、量子収量が0.90の範囲
にある塩基性水性状態にあるフルオレセインに典型的な
ものである。トルエン中の同一濃度のフルオレセイン
は、蛍光発光がゼロを示している。テトラブチルアンモ
ニウム水酸化物の添加後には、蛍光水性試料中で観察さ
れた信号の83％まで回復している。AcOC/染料のモル比
が約1000であるときに、染料は完全に活性化される。完
全な活性化のためのAcOC/染料のこのモル比は、特定の
染料と、染料の濃度、特定のAcOC、および滴定に用いた
溶媒との関数である。
染料と活性化化合物の両方に両親媒性特性があるとす
ると、それらの電荷−電荷の相互作用により自己アッセ
ンブリが生じることが可能となり、これらの凝集体に
は、バルク媒質よりも強い極性の微小環境が必要とな
る。染料がこの極性領域中で可溶化されるときには、水
性試料中で一般的に観察されるのと同等の大きい量子収
量蛍光が示される。
ると、それらの電荷−電荷の相互作用により自己アッセ
ンブリが生じることが可能となり、これらの凝集体に
は、バルク媒質よりも強い極性の微小環境が必要とな
る。染料がこの極性領域中で可溶化されるときには、水
性試料中で一般的に観察されるのと同等の大きい量子収
量蛍光が示される。
活性化工程の度合いと動力学は媒質の誘電性の関数で
ある。クーロンの法則は、２つの荷電された粒子の間の
力は、媒質の誘電性に逆比例していることを述べてい
る： Ｆe1e2/εr2 （１） ここで、e1およびe2は荷電された種であり、εは媒質
の誘電率であり、ｒは電荷間の距離である。媒質中の相
極子が欠如すると個々の電荷の双極子の溶媒和が妨げら
れるので、誘電率が減少するにつれ、電荷の間の力が増
加する。
ある。クーロンの法則は、２つの荷電された粒子の間の
力は、媒質の誘電性に逆比例していることを述べてい
る： Ｆe1e2/εr2 （１） ここで、e1およびe2は荷電された種であり、εは媒質
の誘電率であり、ｒは電荷間の距離である。媒質中の相
極子が欠如すると個々の電荷の双極子の溶媒和が妨げら
れるので、誘電率が減少するにつれ、電荷の間の力が増
加する。
染料の溶媒の機能としての蛍光団の活性化に必要とさ
れるAcOCの変量が第２図から分かる。この滴定実験にお
いて、様々な誘電性の異なる有機溶媒（すなわち、１）
ヘキサン、＝1.0、２）エタノール、＝24、３）メタノ
ール、＝32および）４）N,N−ジメチルアセトアミド
（N,N−DMA）、＝38）を用いたHPTS（５×10-7M）の４
つの溶液中にTBAH（エタノール中で0.02M）を滴下し
た。最も誘電性の小さい溶媒であるヘキサン中において
完全な蛍光の活性化が、たった5ulのTBAHにより生じ、
おそらくミセル形成に必要とされる界面活性剤の濃度
（140−0.5mM、より短いアルキル鎖を有する界面活性剤
に必要なより大きい濃度）よりも小さい0.024mMの最終T
BAH濃度となったことが分かる。エタノールおよびメタ
ノール中で行なわれた滴定では、より緩やかな蛍光の活
性化が生じ、75ulのTBAH（0.36mM）を添加しても完全な
ものとはならなかった。N,N−DMA中で行なった滴定では
蛍光は生じなかった。この溶媒依存性の蛍光活性化か
ら、蛍光の生成に必要とされる複合体は、溶媒の誘電性
により強く影響を受けると結論付けた。
れるAcOCの変量が第２図から分かる。この滴定実験にお
いて、様々な誘電性の異なる有機溶媒（すなわち、１）
ヘキサン、＝1.0、２）エタノール、＝24、３）メタノ
ール、＝32および）４）N,N−ジメチルアセトアミド
（N,N−DMA）、＝38）を用いたHPTS（５×10-7M）の４
つの溶液中にTBAH（エタノール中で0.02M）を滴下し
た。最も誘電性の小さい溶媒であるヘキサン中において
完全な蛍光の活性化が、たった5ulのTBAHにより生じ、
おそらくミセル形成に必要とされる界面活性剤の濃度
（140−0.5mM、より短いアルキル鎖を有する界面活性剤
に必要なより大きい濃度）よりも小さい0.024mMの最終T
BAH濃度となったことが分かる。エタノールおよびメタ
ノール中で行なわれた滴定では、より緩やかな蛍光の活
性化が生じ、75ulのTBAH（0.36mM）を添加しても完全な
ものとはならなかった。N,N−DMA中で行なった滴定では
蛍光は生じなかった。この溶媒依存性の蛍光活性化か
ら、蛍光の生成に必要とされる複合体は、溶媒の誘電性
により強く影響を受けると結論付けた。
アルコールにより生じることのできる水素結合のよう
な特定の溶媒効果を導入することなく同種の溶媒分子に
よって蛍光団が溶媒和されるように、低誘電と中誘電性
の２種類の溶媒を異なる比率で用いた別の滴定を行なっ
た。第３図は、テトラブチルアンモニウム水酸化物によ
るHPTSの滴定のデータを示しており、ここでは、ヘキサ
ン（＝１）とアセトン（＝20）の相対濃度が変えてあ
る。４種類の溶媒比全てにおいて蛍光が完全に消光され
ていること、並びに蛍光活性化の比率および程度が相対
的な誘電性により変わり、最も誘電性の小さい溶媒系
（ヘキサン：アセント＝9:1）がTBAHの添加により最高
の蛍光を最も迅速に発生することが分かる。この滴定に
おいて、活性化された蛍光が0.05mMほど小さいTBAH濃度
で最初に観察された。この濃度は、界面活性剤により高
められた蛍光におけるミセルの形成に一般的に報告され
た濃度よりも相当低い濃度である。以下の界面活性剤:
1）陽イオンであるトリカプリリルモノメチルアンモニ
ウムクロライド、２）陰イオンであるナトリウムトリデ
シルスルフェート、および３）中性のトリトン100Xとと
もにHPTSの9:1のヘキサン：アセトン溶液を用いて同一
の滴定を行なった。滴定液としてブタノール中に溶解し
た界面活性剤を用いて、HPTSの消光された溶液に3.3mM
ほど多くの界面活性剤を加えた。３種類の界面活性剤全
てに関して、蛍光は全く観察されなかった。トリトンの
滴定に関しては、非活性化界面活性剤の最後の添加後、
20ulの10-2M TBAHを加えたら、蛍光信号が著しく増加
した。
な特定の溶媒効果を導入することなく同種の溶媒分子に
よって蛍光団が溶媒和されるように、低誘電と中誘電性
の２種類の溶媒を異なる比率で用いた別の滴定を行なっ
た。第３図は、テトラブチルアンモニウム水酸化物によ
るHPTSの滴定のデータを示しており、ここでは、ヘキサ
ン（＝１）とアセトン（＝20）の相対濃度が変えてあ
る。４種類の溶媒比全てにおいて蛍光が完全に消光され
ていること、並びに蛍光活性化の比率および程度が相対
的な誘電性により変わり、最も誘電性の小さい溶媒系
（ヘキサン：アセント＝9:1）がTBAHの添加により最高
の蛍光を最も迅速に発生することが分かる。この滴定に
おいて、活性化された蛍光が0.05mMほど小さいTBAH濃度
で最初に観察された。この濃度は、界面活性剤により高
められた蛍光におけるミセルの形成に一般的に報告され
た濃度よりも相当低い濃度である。以下の界面活性剤:
1）陽イオンであるトリカプリリルモノメチルアンモニ
ウムクロライド、２）陰イオンであるナトリウムトリデ
シルスルフェート、および３）中性のトリトン100Xとと
もにHPTSの9:1のヘキサン：アセトン溶液を用いて同一
の滴定を行なった。滴定液としてブタノール中に溶解し
た界面活性剤を用いて、HPTSの消光された溶液に3.3mM
ほど多くの界面活性剤を加えた。３種類の界面活性剤全
てに関して、蛍光は全く観察されなかった。トリトンの
滴定に関しては、非活性化界面活性剤の最後の添加後、
20ulの10-2M TBAHを加えたら、蛍光信号が著しく増加
した。
ポリ陰イオン染料を伴う低誘電媒質中の正に荷電した
陽イオン化合物の全てに関して、低誘電媒質中において
はクーロンの相互作用が存在すると思われる。しかしな
がら、これらの化合物の全てが蛍光の活性剤として同様
に作用するわけではないことが判明した。AcOCとして研
究に用いた最も成功した第四オニウムの例としては、テ
トラブチルアンモニウム水酸化物、ヘキサデシルトリメ
チルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム
水酸化物、テトラメチルアンモニウム水酸化物、ベンジ
ルトリメチルアンモニウム水酸化物、およびベンジルト
リメチルアンモニウムメトキシドが挙げられる。以下の
オニウム化合物は、染料のヘキサンまたはトルエン水溶
液中でスクリーニングした場合、ほとんどまたは全く蛍
光を生じなかった:n−ヘキサデシルトリブチルホスホニ
ウムブロミド、テトラブチルアンモニウムトリフルオロ
メチンスルホネート、テトラブチルアンモニウムテトラ
フェニルボレート、テトラブチルアンモニウム水素スル
フェート、テトラブチルホスホニウムブロミド、および
テトラブチルアンモニウムブロミド。活性化化合物と非
活性化化合物との間で最も著しく異なる成分は対イオン
である。対イオンの選択はこの方法において重要な要因
であるかもしれない。ハロゲンは蛍光を消光し得る（La
nkowicz、258頁）ことが知られており、テトラブチルア
ンモニウムブロミドは、極性微小領域中の臭化物の効果
的濃度が大きいことにより消光されるために、蛍光性で
はない染料と電荷−電荷凝集体の形成するかもしれな
い。
陽イオン化合物の全てに関して、低誘電媒質中において
はクーロンの相互作用が存在すると思われる。しかしな
がら、これらの化合物の全てが蛍光の活性剤として同様
に作用するわけではないことが判明した。AcOCとして研
究に用いた最も成功した第四オニウムの例としては、テ
トラブチルアンモニウム水酸化物、ヘキサデシルトリメ
チルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム
水酸化物、テトラメチルアンモニウム水酸化物、ベンジ
ルトリメチルアンモニウム水酸化物、およびベンジルト
リメチルアンモニウムメトキシドが挙げられる。以下の
オニウム化合物は、染料のヘキサンまたはトルエン水溶
液中でスクリーニングした場合、ほとんどまたは全く蛍
光を生じなかった:n−ヘキサデシルトリブチルホスホニ
ウムブロミド、テトラブチルアンモニウムトリフルオロ
メチンスルホネート、テトラブチルアンモニウムテトラ
フェニルボレート、テトラブチルアンモニウム水素スル
フェート、テトラブチルホスホニウムブロミド、および
テトラブチルアンモニウムブロミド。活性化化合物と非
活性化化合物との間で最も著しく異なる成分は対イオン
である。対イオンの選択はこの方法において重要な要因
であるかもしれない。ハロゲンは蛍光を消光し得る（La
nkowicz、258頁）ことが知られており、テトラブチルア
ンモニウムブロミドは、極性微小領域中の臭化物の効果
的濃度が大きいことにより消光されるために、蛍光性で
はない染料と電荷−電荷凝集体の形成するかもしれな
い。
４種類の第四アンモニウム化合物の相対的な活性化特
性を評価する比較滴定を、以下の試薬:1）テトラブチル
アンモニウム水酸化物、２）テトラメチルアンモニウム
水酸化物、３）ベンジルトリメチルアンモニウム水酸化
物、および４）ベンジルトリメチルアンモニウムメトキ
シドに関して行なった。これらの化合物を、４種類の異
なる溶媒（ヘキサン、トルエン、２−ブタノール、およ
びメタノール）中の個々の濃度のHPTS中に滴下し、各々
の溶媒中の４種類のAcOCに関して蛍光活性化を測定し
た。滴定に用いた特定の溶媒が、これら４種類のAcOCの
相対的な性能における重要な要因であることが分かった
（表Ｉ）。テトラブチルアンモニウム水酸化物の滴定が
ヘキサン（Io＝480）およびトルエン（Io＝450）の両方
において最高の相対的蛍光を生じた。メタノール中で滴
定を行なった場合、テトラメチルアンモニウム水酸化物
が最も活性化された蛍光を生じ（Io＝400）、溶媒中の
アルキルリガンドの溶解度が凝集体形成の成功の要因か
もしれないという意見に至った。ベンジルトリメチルア
ンモニウム水酸化物は、トルエン、２−ブタノール、お
よびメタノール中において同様の蛍光を生じ、ベンジル
トリメチルアンモニウムメトキシドも同様であったが、
２−ブタノールにおける結果のほうが優れていた。これ
らの４種類の活性化化合物について、溶媒の誘電性に関
しては同一の相関性は見られなかった。これらの結果
は、アルキルリガンドの第四アンモニウムイオンへの溶
媒溶解度は、重要な最適化要因であるかもしれず、それ
らの溶解度がアルキルアンモニウムイオンの特定の溶媒
系への分離能力を決定するかもしれないことを示唆して
いる。
性を評価する比較滴定を、以下の試薬:1）テトラブチル
アンモニウム水酸化物、２）テトラメチルアンモニウム
水酸化物、３）ベンジルトリメチルアンモニウム水酸化
物、および４）ベンジルトリメチルアンモニウムメトキ
シドに関して行なった。これらの化合物を、４種類の異
なる溶媒（ヘキサン、トルエン、２−ブタノール、およ
びメタノール）中の個々の濃度のHPTS中に滴下し、各々
の溶媒中の４種類のAcOCに関して蛍光活性化を測定し
た。滴定に用いた特定の溶媒が、これら４種類のAcOCの
相対的な性能における重要な要因であることが分かった
（表Ｉ）。テトラブチルアンモニウム水酸化物の滴定が
ヘキサン（Io＝480）およびトルエン（Io＝450）の両方
において最高の相対的蛍光を生じた。メタノール中で滴
定を行なった場合、テトラメチルアンモニウム水酸化物
が最も活性化された蛍光を生じ（Io＝400）、溶媒中の
アルキルリガンドの溶解度が凝集体形成の成功の要因か
もしれないという意見に至った。ベンジルトリメチルア
ンモニウム水酸化物は、トルエン、２−ブタノール、お
よびメタノール中において同様の蛍光を生じ、ベンジル
トリメチルアンモニウムメトキシドも同様であったが、
２−ブタノールにおける結果のほうが優れていた。これ
らの４種類の活性化化合物について、溶媒の誘電性に関
しては同一の相関性は見られなかった。これらの結果
は、アルキルリガンドの第四アンモニウムイオンへの溶
媒溶解度は、重要な最適化要因であるかもしれず、それ
らの溶解度がアルキルアンモニウムイオンの特定の溶媒
系への分離能力を決定するかもしれないことを示唆して
いる。
これらの滴定研究中に、AcOC希釈に用いた溶媒が蛍光
発生の程度における要因であることも分かった。例え
ば、AcOCをメタノール中に溶解させ、染料をブタノール
中に溶解させる場合、染料はAcOC/MeOH相中に抽出さ
れ、蛍光は、大量の溶液中ではなく、非常に小量の不混
和性の添加物中のみに観察された。AcOC溶媒を、エタノ
ールのような、ブタノールと混和性のあるものと交換す
ると、大量の染料ブタノール溶液中に蛍光の発生が観察
された。染料溶媒とAcOC溶媒が同一である場合に、優れ
た結果がしばしば得られた。
発生の程度における要因であることも分かった。例え
ば、AcOCをメタノール中に溶解させ、染料をブタノール
中に溶解させる場合、染料はAcOC/MeOH相中に抽出さ
れ、蛍光は、大量の溶液中ではなく、非常に小量の不混
和性の添加物中のみに観察された。AcOC溶媒を、エタノ
ールのような、ブタノールと混和性のあるものと交換す
ると、大量の染料ブタノール溶液中に蛍光の発生が観察
された。染料溶媒とAcOC溶媒が同一である場合に、優れ
た結果がしばしば得られた。
第四アンモニウム水酸化物が非水性媒質中の滴定液と
して用いられており（Harlow,G.A.、Noble,C.M.、Wyld,
G.E.A.、Analytical Chemistry、28、787、1956）、pH
感受性蛍光団の、脱プロトン化された（deprotonated）
量子収量の大きい状態への滴定を観察することが示唆さ
れている。しかしながら、HPTSは、プロトン化された形
態と脱プロトン化された形態の両方において高量子収量
状態にあり、AcOCが存在しない場合には、染料が消光媒
質中にある場合にいずれの形態の蛍光も観察されない。
また、この方法をうまく用いて、pH感受性ではなく、し
かがって、プロトン滴定できない染料の蛍光を活性化し
た：ピレンテトラスルホネートおよびエチレンジアミン
ピレントリスルホネート。しかしながら、HPTSは、455
−465nmの領域における励起スペクトルの発生を通常観
察しているときの基本形態で活性化され、おそらく、染
料は、うまく蛍光を活性化した第四アンモニウムイオン
への水酸化物およびメトキシドの対イオンにより脱プロ
トン化されているであろう。
して用いられており（Harlow,G.A.、Noble,C.M.、Wyld,
G.E.A.、Analytical Chemistry、28、787、1956）、pH
感受性蛍光団の、脱プロトン化された（deprotonated）
量子収量の大きい状態への滴定を観察することが示唆さ
れている。しかしながら、HPTSは、プロトン化された形
態と脱プロトン化された形態の両方において高量子収量
状態にあり、AcOCが存在しない場合には、染料が消光媒
質中にある場合にいずれの形態の蛍光も観察されない。
また、この方法をうまく用いて、pH感受性ではなく、し
かがって、プロトン滴定できない染料の蛍光を活性化し
た：ピレンテトラスルホネートおよびエチレンジアミン
ピレントリスルホネート。しかしながら、HPTSは、455
−465nmの領域における励起スペクトルの発生を通常観
察しているときの基本形態で活性化され、おそらく、染
料は、うまく蛍光を活性化した第四アンモニウムイオン
への水酸化物およびメトキシドの対イオンにより脱プロ
トン化されているであろう。
これらの実験により、AcOCは、一般的な様式と特定の
様式の両方において、蛍光団と相互作用できることが示
唆される。一般的は相互作用により、染料の微小環境の
極性を変える電荷−電荷凝集体が生成され、対イオンに
より行なわれる特定の相互作用が、活性化蛍光の特性を
変調されるか、または、ある対イオンの場合には、活性
化蛍光を消光し得る。
様式の両方において、蛍光団と相互作用できることが示
唆される。一般的は相互作用により、染料の微小環境の
極性を変える電荷−電荷凝集体が生成され、対イオンに
より行なわれる特定の相互作用が、活性化蛍光の特性を
変調されるか、または、ある対イオンの場合には、活性
化蛍光を消光し得る。
メチルメタクリレートおよびメタクリルアミドプロピ
ルトリメチルアンモニウムクロライド（MAPTAC）から調
製されたコポリマーによっても、溶液中の蛍光が活性化
された。高分子はトリメチルプロピルアンモニウム基を
含有しているので、この高分子は、討論中のTBAHおよび
他のAcOC中の陽イオン成分と同様の機能を有している。
第４図は、（ａ）トルエン：エタノール（8:2）中２×1
0-6MのHPTS溶液の励起スペクトル、および（ｂ）アンモ
ニウムコポリマー（0.08％）の添加後の同一の溶液の励
起スペクトルを示している。MAPTAC活性化蛍光は、基本
形態が過剰であるが、励起バンドが、TBAH活性化蛍光団
に観察されるよりも染料の多量の酸性形態（402nm）を
示しているので、TABH活性化蛍光とは異なる。高分子が
試験管内で沈殿するときに、高分子は蛍光緑となり、染
料の基本形態との複合体形成を示すことも確認された。
高分子を蛍光活性剤として使用することは、このこと
が、活性剤と高分子成分が単一の試薬に結合する蛍光コ
ーティングを調製する潜在性を提示するので、関心を集
めている。高分子も共有結合固定化に適した追加の官能
基を含有すべきである場合には、気体に共有結合する蛍
光コーティングを調製することができる。MAPTAC高分子
も、別の高分子溶液に加えられる活性剤成分として、並
びに、単体で用いられる場合には、活性剤と単独の膜高
分子成分として、固相中で蛍光の活性化を示した。
ルトリメチルアンモニウムクロライド（MAPTAC）から調
製されたコポリマーによっても、溶液中の蛍光が活性化
された。高分子はトリメチルプロピルアンモニウム基を
含有しているので、この高分子は、討論中のTBAHおよび
他のAcOC中の陽イオン成分と同様の機能を有している。
第４図は、（ａ）トルエン：エタノール（8:2）中２×1
0-6MのHPTS溶液の励起スペクトル、および（ｂ）アンモ
ニウムコポリマー（0.08％）の添加後の同一の溶液の励
起スペクトルを示している。MAPTAC活性化蛍光は、基本
形態が過剰であるが、励起バンドが、TBAH活性化蛍光団
に観察されるよりも染料の多量の酸性形態（402nm）を
示しているので、TABH活性化蛍光とは異なる。高分子が
試験管内で沈殿するときに、高分子は蛍光緑となり、染
料の基本形態との複合体形成を示すことも確認された。
高分子を蛍光活性剤として使用することは、このこと
が、活性剤と高分子成分が単一の試薬に結合する蛍光コ
ーティングを調製する潜在性を提示するので、関心を集
めている。高分子も共有結合固定化に適した追加の官能
基を含有すべきである場合には、気体に共有結合する蛍
光コーティングを調製することができる。MAPTAC高分子
も、別の高分子溶液に加えられる活性剤成分として、並
びに、単体で用いられる場合には、活性剤と単独の膜高
分子成分として、固相中で蛍光の活性化を示した。
強陰イオン交換樹脂（Dowex 19880）の表面にも蛍光
の活性化が示された。この樹脂がヘキサンに溶解したHP
TSの非蛍光性溶液中に加えられると、この樹脂は強い蛍
光緑となり、この色はその基本構造のHPTSの活性化に準
じた。樹脂はアンモニウム基を含有し、生じた蛍光は、
非極性溶解の消光効果の中和とともに、アンモニウム陽
イオンと負に荷電した染料との間に形成された複合体に
よるものである。溶媒から樹脂を取り除いた後、樹脂は
蛍光緑のままであり、この方法を、蛍光コーティングを
低誘電溶媒からのアンモニウム誘導化表面上に付着でき
ることを示している。
の活性化が示された。この樹脂がヘキサンに溶解したHP
TSの非蛍光性溶液中に加えられると、この樹脂は強い蛍
光緑となり、この色はその基本構造のHPTSの活性化に準
じた。樹脂はアンモニウム基を含有し、生じた蛍光は、
非極性溶解の消光効果の中和とともに、アンモニウム陽
イオンと負に荷電した染料との間に形成された複合体に
よるものである。溶媒から樹脂を取り除いた後、樹脂は
蛍光緑のままであり、この方法を、蛍光コーティングを
低誘電溶媒からのアンモニウム誘導化表面上に付着でき
ることを示している。
本発明の重要な構成要素は、蛍光が通常は消光されて
いる環境において、高量子収量染料にうまく添加される
部類の染料の同定である。この部類の染料の主な必要条
件を以下に挙げる:1）染料の構造に負に電荷した置換基
があること、２）水中で量子収量が大きいこと、３）非
極性媒質中で量子収量が小さいこと、４）非極性溶媒中
に溶解性であること、および５）pH感受性である場合に
は、染料は、脱プロトン化の位置以外に、分子構造に負
に荷電した少なくとも１つの他の位置を有さなければな
らない。
いる環境において、高量子収量染料にうまく添加される
部類の染料の同定である。この部類の染料の主な必要条
件を以下に挙げる:1）染料の構造に負に電荷した置換基
があること、２）水中で量子収量が大きいこと、３）非
極性媒質中で量子収量が小さいこと、４）非極性溶媒中
に溶解性であること、および５）pH感受性である場合に
は、染料は、脱プロトン化の位置以外に、分子構造に負
に荷電した少なくとも１つの他の位置を有さなければな
らない。
ヘキサンまたはトルエン中に溶解した染料について、
テトラブチルアンモニウム水酸化物により滴定実験を行
なった。低誘電媒質中において、消光状態から高量子蛍
光状態まで滴定された６種類の染料を以下に示す：フル
オレセイン−第5B図参照、２′,7′−ジメチルロドル
（Molecular ProbesからのDM−NERG）、セミナフトフル
オレセイン（Molecular ProbesからのSNAFL−第5D図参
照）、ヒドロキシピレントリスルホネート（HPTS−第5A
図参照）、エチレンジアミン−ピレントリスルホネート
トリナトリウム塩（CASCADE BLUEエチレンジアミントリ
ナトリウム塩として得られる−第5C図参照、Molecular
Probesからの製品Ｃ−621）、およびピレンテトラスル
ホネート。これらの染料は全てポリ陰イオンである。一
般的にこれらの染料は、水溶液中で測定した場合、蛍光
性が強い（量子収量が大きい）。AcOCにより蛍光活性化
に関しては染料はpH感受性である必要はない。このこと
は、エチレンジアミン−ピレントリスルホネートおよび
ピレントテトラスルホネートの染料のいずれもがpH感受
性ではないので、これらの滴定により示される。アセチ
ルアジド、アミノエチルｐ−アジドベンズアミン、カダ
ベリン、またはヒドラジドのような他のピレントリスル
ホネート誘導体も、活性化可能蛍光染料としてここでは
使用できる。
テトラブチルアンモニウム水酸化物により滴定実験を行
なった。低誘電媒質中において、消光状態から高量子蛍
光状態まで滴定された６種類の染料を以下に示す：フル
オレセイン−第5B図参照、２′,7′−ジメチルロドル
（Molecular ProbesからのDM−NERG）、セミナフトフル
オレセイン（Molecular ProbesからのSNAFL−第5D図参
照）、ヒドロキシピレントリスルホネート（HPTS−第5A
図参照）、エチレンジアミン−ピレントリスルホネート
トリナトリウム塩（CASCADE BLUEエチレンジアミントリ
ナトリウム塩として得られる−第5C図参照、Molecular
Probesからの製品Ｃ−621）、およびピレンテトラスル
ホネート。これらの染料は全てポリ陰イオンである。一
般的にこれらの染料は、水溶液中で測定した場合、蛍光
性が強い（量子収量が大きい）。AcOCにより蛍光活性化
に関しては染料はpH感受性である必要はない。このこと
は、エチレンジアミン−ピレントリスルホネートおよび
ピレントテトラスルホネートの染料のいずれもがpH感受
性ではないので、これらの滴定により示される。アセチ
ルアジド、アミノエチルｐ−アジドベンズアミン、カダ
ベリン、またはヒドラジドのような他のピレントリスル
ホネート誘導体も、活性化可能蛍光染料としてここでは
使用できる。
明からに、全ての蛍光染料がこの方法により活性化さ
れるわけではない。ピレンおよび中性赤のような、荷電
されていない染料は、非極性溶媒中では消光を示さず、
AcOCの添加による影響を受けなかった。pH感受性ヒドロ
キシピレンは非水性溶媒中では消光されず、TBAHの添加
により、染料の酸／塩基特性に準じて蛍光を損失した。
塩基性緩衝液中においては、脱プロトン化構造は量子収
量が小さく、この実験において、TBAHはヘキサン溶液中
の脱プロトン化塩基として機能した。
れるわけではない。ピレンおよび中性赤のような、荷電
されていない染料は、非極性溶媒中では消光を示さず、
AcOCの添加による影響を受けなかった。pH感受性ヒドロ
キシピレンは非水性溶媒中では消光されず、TBAHの添加
により、染料の酸／塩基特性に準じて蛍光を損失した。
塩基性緩衝液中においては、脱プロトン化構造は量子収
量が小さく、この実験において、TBAHはヘキサン溶液中
の脱プロトン化塩基として機能した。
この方法はまた、トルエン中で調製されたポリスチレ
ンコーティングのような低誘電溶媒により調製された高
分子コーティング内の蛍光を活性化するのに用いられ
た。表２は、ポリスチレン／蛍光団およびポリスチレン
/AcOC活性化蛍光団から作成したコーティングの比較蛍
光を示している。活性剤を含まずに調製した対照は、ほ
とんどまたは全く蛍光を示さなかったが、活性剤を含む
ものは、著しく強い蛍光を示した。コーティングは、高
分子／染料溶液をガラス表面にスピニングし、次いで、
空気中で溶媒を蒸発させることにより作成した。蛍光コ
ーティングは安定であり、配合物中のAcOCの濃度に依存
している。第６図は、活性剤の濃度のみが異なる一連の
基体にコーティングするのに使用した溶液中のAcOCの濃
度への蛍光依存性を示しており、ここでは、染料と高分
子の濃度は同一である。AcOCの濃度が増加するにつれ、
コーティングの蛍光も増加する。再度、溶媒を蒸発さ
せ、高分子を有効乾燥状態にした後に、被覆した基体の
表面の蛍光を測定した。
ンコーティングのような低誘電溶媒により調製された高
分子コーティング内の蛍光を活性化するのに用いられ
た。表２は、ポリスチレン／蛍光団およびポリスチレン
/AcOC活性化蛍光団から作成したコーティングの比較蛍
光を示している。活性剤を含まずに調製した対照は、ほ
とんどまたは全く蛍光を示さなかったが、活性剤を含む
ものは、著しく強い蛍光を示した。コーティングは、高
分子／染料溶液をガラス表面にスピニングし、次いで、
空気中で溶媒を蒸発させることにより作成した。蛍光コ
ーティングは安定であり、配合物中のAcOCの濃度に依存
している。第６図は、活性剤の濃度のみが異なる一連の
基体にコーティングするのに使用した溶液中のAcOCの濃
度への蛍光依存性を示しており、ここでは、染料と高分
子の濃度は同一である。AcOCの濃度が増加するにつれ、
コーティングの蛍光も増加する。再度、溶媒を蒸発さ
せ、高分子を有効乾燥状態にした後に、被覆した基体の
表面の蛍光を測定した。
本発明の別の重要な特徴は、活性化蛍光複合体用の溶
媒または固体支持体として低誘電媒質を使用することに
ある。低誘電溶媒は、ヘキサンまたはブタンのような双
極子モーメントがほとんどまたは全くない有機溶媒、並
びにベンゼンおよびトルエンのようなある芳香族溶媒で
ある。これらの低誘電溶媒に溶解できる高分子もまた、
低誘電媒質と見做され、それら高分子は、溶媒が蒸発し
た後も非極性微小環境特性を維持する。荷電した蛍光染
料は、低誘電溶媒または高分子中に溶解したときに、染
料の荷電の数および性質並びに極性の励起状態と基底状
態との間の差に依存して、深色シフトまたは浅色シフト
のような、光物理特性の変化、または蛍光の完全な消光
を経験する。この現象は、本発明に記載したポリ陰イオ
ン蛍光団に関して観察された。本発明は、異なる染料の
特定の誘電依存性は様々なであるので、誘電性範囲にお
ける正確なカットオフ（cutoff）に制限されるものでは
ない。本発明は、特定の染料用の媒質の所定の誘電性で
量子収量を損失し、光子放出が減少するか光子が放出さ
れない場合に誘電性である蛍光染料に関するものであ
る。
媒または固体支持体として低誘電媒質を使用することに
ある。低誘電溶媒は、ヘキサンまたはブタンのような双
極子モーメントがほとんどまたは全くない有機溶媒、並
びにベンゼンおよびトルエンのようなある芳香族溶媒で
ある。これらの低誘電溶媒に溶解できる高分子もまた、
低誘電媒質と見做され、それら高分子は、溶媒が蒸発し
た後も非極性微小環境特性を維持する。荷電した蛍光染
料は、低誘電溶媒または高分子中に溶解したときに、染
料の荷電の数および性質並びに極性の励起状態と基底状
態との間の差に依存して、深色シフトまたは浅色シフト
のような、光物理特性の変化、または蛍光の完全な消光
を経験する。この現象は、本発明に記載したポリ陰イオ
ン蛍光団に関して観察された。本発明は、異なる染料の
特定の誘電依存性は様々なであるので、誘電性範囲にお
ける正確なカットオフ（cutoff）に制限されるものでは
ない。本発明は、特定の染料用の媒質の所定の誘電性で
量子収量を損失し、光子放出が減少するか光子が放出さ
れない場合に誘電性である蛍光染料に関するものであ
る。
本発明はまた、AcOCが添加されないと蛍光が通常消光
されている高分子コーティング中の蛍光を活性化させる
方法を教示する。再度、高分子の正確な誘電性範囲は定
義できないけれども、配合物に含まれている染料の関数
である。誘電性が、AcOCと染料の電荷−電荷相互作用が
助長されるようなものである場合には、蛍光の活性化
が、活性化化合物の添加により生じ、染料の蒸発後も維
持される。
されている高分子コーティング中の蛍光を活性化させる
方法を教示する。再度、高分子の正確な誘電性範囲は定
義できないけれども、配合物に含まれている染料の関数
である。誘電性が、AcOCと染料の電荷−電荷相互作用が
助長されるようなものである場合には、蛍光の活性化
が、活性化化合物の添加により生じ、染料の蒸発後も維
持される。
本発明に適しており、センサコーティングおよび／ま
たはセンサコーティングを覆う保護膜として使用される
高分子の例としては、以下に限定されるものではない
が、ポリ（1,3−ブタジエン）、ポリ（ブタジエン−コ
−アクリロニトリル）、ポリ（ジメチルブタジエン）、
およびポリ（イソプレン）のようなポリ（ジエン）；ポ
リ（エチレン）、ポリ（イソブタン−コ−イソプレ
ン）、ポリ（４−メチルペンテン）、ポリ（プロピレ
ン）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（スチレ
ン）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニル
アルコール）、ポリ（塩化ビニル）、およびポリ（オキ
シメチレン）のようなポリ（アルケン）；水和セルロー
ス、酢酸セルロース、硝酸セルロース、エチルセルロー
ス、およびエチルメタクリレートのようなセルロースお
よびセルロース誘導体；ポリ（メチルメタクリレート）
およびポリ（エチルメタクリレート）のようなポリ（メ
タクリレート）；並びに、ポリ（シロキサン）、ポリ
（エステル）およびポリ（カーボネート）が挙げられ
る。
たはセンサコーティングを覆う保護膜として使用される
高分子の例としては、以下に限定されるものではない
が、ポリ（1,3−ブタジエン）、ポリ（ブタジエン−コ
−アクリロニトリル）、ポリ（ジメチルブタジエン）、
およびポリ（イソプレン）のようなポリ（ジエン）；ポ
リ（エチレン）、ポリ（イソブタン−コ−イソプレ
ン）、ポリ（４−メチルペンテン）、ポリ（プロピレ
ン）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（スチレ
ン）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニル
アルコール）、ポリ（塩化ビニル）、およびポリ（オキ
シメチレン）のようなポリ（アルケン）；水和セルロー
ス、酢酸セルロース、硝酸セルロース、エチルセルロー
ス、およびエチルメタクリレートのようなセルロースお
よびセルロース誘導体；ポリ（メチルメタクリレート）
およびポリ（エチルメタクリレート）のようなポリ（メ
タクリレート）；並びに、ポリ（シロキサン）、ポリ
（エステル）およびポリ（カーボネート）が挙げられ
る。
本発明の別の重要な特徴は、低誘電高分子は疎水性の
傾向にあるので、膜から染料が損失せずに水性試料中で
これらの低誘電コーティングを使用できることにある。
しかしながら、活性化蛍光を含有する高分子を覆う第２
のコーティングを加えることにより、拡散または透過依
存性応答特性を変えることができる。この第２のコーテ
ィングは、同一の高分子、または異なる構造であるが第
１のコーティングと相溶性であり付着を容易にする高分
子から調製できる。さらに、固体材料（例えば、低誘電
高分子またはガラス）に活性化化合物および蛍光団を含
めるように固体材料を注型する場合、これらの成分を固
体材料と組み合わせることが可能である。
傾向にあるので、膜から染料が損失せずに水性試料中で
これらの低誘電コーティングを使用できることにある。
しかしながら、活性化蛍光を含有する高分子を覆う第２
のコーティングを加えることにより、拡散または透過依
存性応答特性を変えることができる。この第２のコーテ
ィングは、同一の高分子、または異なる構造であるが第
１のコーティングと相溶性であり付着を容易にする高分
子から調製できる。さらに、固体材料（例えば、低誘電
高分子またはガラス）に活性化化合物および蛍光団を含
めるように固体材料を注型する場合、これらの成分を固
体材料と組み合わせることが可能である。
蛍光が活性化された高分子を蛍光コーティングとして
用いることができるが、光センサの変換器コーティング
としてこの高分子を使用することが新たな分析用途であ
る。蛍光団は、高分子中で一度活性化されると、大きい
量子収量を復元するだけでなく、染料が特徴付けられる
特定の化学的感度を示す。例えば、染料がpH依存性酸／
塩基平衡を有する場合、この特性は、復元された蛍光に
おいてはそのままであるが、微小環境pHを測定する。高
分子を通過して、AcOC/染料の凝集体の極性微小領域内
で溶解させられる分析物を導入することにより、pH感度
を間接的に試験することができる。これらの微小領域内
において、染料は、水の微小環境と類似の微小環境を経
験し、水中の染料で特徴的な分析試薬として機能でき
る。これらの反応性微小領域は、変換器の支持体として
機能する高分子膜全体に亘って分散される。高分子は疎
水性であるので、センサ応答は、水蒸気また基体のよう
な、高分子に透過できる分析物のみによる。
用いることができるが、光センサの変換器コーティング
としてこの高分子を使用することが新たな分析用途であ
る。蛍光団は、高分子中で一度活性化されると、大きい
量子収量を復元するだけでなく、染料が特徴付けられる
特定の化学的感度を示す。例えば、染料がpH依存性酸／
塩基平衡を有する場合、この特性は、復元された蛍光に
おいてはそのままであるが、微小環境pHを測定する。高
分子を通過して、AcOC/染料の凝集体の極性微小領域内
で溶解させられる分析物を導入することにより、pH感度
を間接的に試験することができる。これらの微小領域内
において、染料は、水の微小環境と類似の微小環境を経
験し、水中の染料で特徴的な分析試薬として機能でき
る。これらの反応性微小領域は、変換器の支持体として
機能する高分子膜全体に亘って分散される。高分子は疎
水性であるので、センサ応答は、水蒸気また基体のよう
な、高分子に透過できる分析物のみによる。
光CO2センサを作成する従来の方法がシベリンガスモ
デル（Severinghus,J.W.;Bradley,A.F.、J.Appl.Physio
l.1958、13、515）に基づいている。ここで、このモデ
ルには、pH感受性蛍光団または発光団を含有する変換器
層があり、この層は、NaHCO3溶液中に浸漬され、シロキ
サンに基づく高分子のような疎水性被覆膜材料により被
覆されている（Munkholm,C.、Walt,D.R.、Milanovich,
F.P.、Talanta、35（２）、109−112、1988）。CO2にさ
らすことにより、センサ膜中に拡散し、pH感受性蛍光団
の蛍光の変化を伴う微小環境pHを変えるCO2のために、
蛍光に定量化可能な変化を生じさせる。シベリンガスセ
ンサに固有の難しさは、被覆膜のピンホール漏れにより
失敗する可能性である。本発明により作成したセンサで
も、活性化された蛍光団の微小環境のpH感受性の変調に
よりCO2レベルの定量化測定ができる。これらのセンサ
微小環境は、低誘電媒質全体に亘って分散されているの
で、このようなセンサを調製するには、膜材料を１回適
応するのみでよく、この単一膜の形態により、ピンホー
ル漏れの問題が解消される。これらのセンサは、50時間
に亘り連続してCO2を測定するのに液体試料中で用いら
れており、光脱色（photobleaching）により強度が段々
と損失されるのみである。センサが大部分のpHにおける
変化の原因ではなく、変換器の微小領域が試料から金属
封鎖されていることを示す。このセンサは、反射表面蛍
光を測定するシステム、並びに消失波信号を測定するシ
ステムにおいて用いられている。NH3のような、pH変換
器との相互作用により検出できる他の気体（Lopez,M.
E.、Rechnitz,G.A.、Analytical Chemistry、54、1796
−1980、1982）は、AcOCセンサ法により作成される分析
センサの基となり得る。
デル（Severinghus,J.W.;Bradley,A.F.、J.Appl.Physio
l.1958、13、515）に基づいている。ここで、このモデ
ルには、pH感受性蛍光団または発光団を含有する変換器
層があり、この層は、NaHCO3溶液中に浸漬され、シロキ
サンに基づく高分子のような疎水性被覆膜材料により被
覆されている（Munkholm,C.、Walt,D.R.、Milanovich,
F.P.、Talanta、35（２）、109−112、1988）。CO2にさ
らすことにより、センサ膜中に拡散し、pH感受性蛍光団
の蛍光の変化を伴う微小環境pHを変えるCO2のために、
蛍光に定量化可能な変化を生じさせる。シベリンガスセ
ンサに固有の難しさは、被覆膜のピンホール漏れにより
失敗する可能性である。本発明により作成したセンサで
も、活性化された蛍光団の微小環境のpH感受性の変調に
よりCO2レベルの定量化測定ができる。これらのセンサ
微小環境は、低誘電媒質全体に亘って分散されているの
で、このようなセンサを調製するには、膜材料を１回適
応するのみでよく、この単一膜の形態により、ピンホー
ル漏れの問題が解消される。これらのセンサは、50時間
に亘り連続してCO2を測定するのに液体試料中で用いら
れており、光脱色（photobleaching）により強度が段々
と損失されるのみである。センサが大部分のpHにおける
変化の原因ではなく、変換器の微小領域が試料から金属
封鎖されていることを示す。このセンサは、反射表面蛍
光を測定するシステム、並びに消失波信号を測定するシ
ステムにおいて用いられている。NH3のような、pH変換
器との相互作用により検出できる他の気体（Lopez,M.
E.、Rechnitz,G.A.、Analytical Chemistry、54、1796
−1980、1982）は、AcOCセンサ法により作成される分析
センサの基となり得る。
酸素は、蛍光消光のような光学法により頻繁に測定さ
れる分析物である。AcOC活性化の必要条件を満たし、O2
濃度の関数として蛍光消光の定量に十分に長い蛍光寿命
を有する蛍光団は、AcOCセンサを作成するに当たっての
候補である。
れる分析物である。AcOC活性化の必要条件を満たし、O2
濃度の関数として蛍光消光の定量に十分に長い蛍光寿命
を有する蛍光団は、AcOCセンサを作成するに当たっての
候補である。
光センサの利点は、不連続の波長バンドにより、異な
る分析物からの情報を解明する能力である。このように
して、２種類のセンサを同一の膜に互いに結合するが、
別々の波長での読出し情報を収集できる。本発明は単一
の被覆でこのようなセンサ形態を作成できるものであ
る。センサ微小領域は、多数の変換器を収容している
が、まるでセンサが別々の層にあるように、化学的性質
および信号の加工が行なわれる。
る分析物からの情報を解明する能力である。このように
して、２種類のセンサを同一の膜に互いに結合するが、
別々の波長での読出し情報を収集できる。本発明は単一
の被覆でこのようなセンサ形態を作成できるものであ
る。センサ微小領域は、多数の変換器を収容している
が、まるでセンサが別々の層にあるように、化学的性質
および信号の加工が行なわれる。
この方法を用いることにより、検出可能なレベルの蛍
光を有する極薄センサフイルムを作成できる。このよう
な薄膜は、応答時間が並外れで迅速であり、蛍光コーテ
ィングが伝ぱん波と同一の寸法内であることが望まれる
検出の消失波法に用いられるコーティングプレーナセン
サに理想的である。この方法により作成したセンサは、
センサ材料がコーティング中で連続であるので、ピンホ
ール漏れによる影響を受けない。これらのセンサフイル
ムも、水性層がないために、たな寿命がより長い。
光を有する極薄センサフイルムを作成できる。このよう
な薄膜は、応答時間が並外れで迅速であり、蛍光コーテ
ィングが伝ぱん波と同一の寸法内であることが望まれる
検出の消失波法に用いられるコーティングプレーナセン
サに理想的である。この方法により作成したセンサは、
センサ材料がコーティング中で連続であるので、ピンホ
ール漏れによる影響を受けない。これらのセンサフイル
ムも、水性層がないために、たな寿命がより長い。
実施例 以下の実施例は本発明を説明するものであるが、その
用途を限定するものではない。
用途を限定するものではない。
実施例１−4:第四アンモニウムイオンによる蛍光団の活
性化 上述したように、蛍光活性化のこのシステムに用いる
べき特定の染料の能力には、染料ポリ陰イオンであり、
水中で量子収量が大きく、低誘電媒質中においては量子
収量が小さいことが必要である。蛍光を消光する媒質中
に溶解する場合、この基準を満たす全ての染料は、特定
の第四アンモニウムイオンを添加することにより活性化
されるので、存在するスペクトルデータベースを使用す
ることによりこの方法に適した染料を選択することがで
きなければならない。蛍光をうまく活性化する第四アン
モニウムイオンは、水酸化物またはメトキシドの対イオ
ンのいずれかを有しており、蛍光団に使用する溶媒に混
和する溶媒中に溶解される。
性化 上述したように、蛍光活性化のこのシステムに用いる
べき特定の染料の能力には、染料ポリ陰イオンであり、
水中で量子収量が大きく、低誘電媒質中においては量子
収量が小さいことが必要である。蛍光を消光する媒質中
に溶解する場合、この基準を満たす全ての染料は、特定
の第四アンモニウムイオンを添加することにより活性化
されるので、存在するスペクトルデータベースを使用す
ることによりこの方法に適した染料を選択することがで
きなければならない。蛍光をうまく活性化する第四アン
モニウムイオンは、水酸化物またはメトキシドの対イオ
ンのいずれかを有しており、蛍光団に使用する溶媒に混
和する溶媒中に溶解される。
実施例１ 低誘電溶媒であるトルエン中に溶解するフルオレセイ
ンを含有する試料を蛍光計（パーキンエルマー、LS−5
0）中で照射したら、非常にわずかしか、または全く基
準蛍光が生じなかった。励起は488nmであり、蛍光は、
励起ビーム、I0＝２の530nmのフィルタを用いて530nmで
測定した。第四アンモニウムイオンである。テトラブチ
ルアンモニウム水酸化物を溶媒のブタノールで希釈し
た。ブタノールは染料試料に用いた溶媒と混和性であ
る。次いで、第四アンモニウム溶液を、モニタした蛍光
の発光が安定レベル、I1＝289まで生成されるまで、フ
ルオレセイン溶液中に滴下した。（実施例において、I0
は蛍光団の消光状態の蛍光を示し、I1は蛍光団の活性状
態の蛍光を示す。） 実施例２ ５×10-7Mの濃度の染料をヘキサン、トルエン、テト
ラヒドロフラン、および２−ブタノール中で調製するこ
とにより、４種類の溶媒中でフルオレセインの蛍光活性
化を比較した。488nmの励起により、発光スペクトルを
測定した。ヘキサン、トルエン、およびテトラヒドロフ
ラン中においては、蛍光はほとんど完全に消光されてお
り、２−ブタノール中においては、I1＝250であった。
蛍光が安定状態となるまで、この溶液を、エタノール中
に溶解した0.01Mのテトラブチルアンモニウム水酸化物
により滴定した。４種類の系には、様々な量の活性剤が
必要であり、異なるレベルの蛍光信号が生成された（表
３）。これら４種類の溶媒のうち、ヘキサンは、最も誘
電性が小さく、フルオレセイン／ヘキサン溶液が、完全
な活性化に必要とされる最も低濃度のTBAHにより最大の
蛍光増加を示した。（２−ブタノールは完全には消光さ
れなかったので、これは特別なケースであることに注意
すべきである。） 実施例３ ヒドロキシピレントリスルホネート（HPTS）を低誘電
溶媒であるトルエン中に溶解させ、510nm発光を用い
て、350nmと500nmの間で励起スペクトルを生じさせ、46
2nmでI0＝１の基準蛍光を設定した。第四アンモニウム
イオンである、テトラブチルアンモニウム水酸化物を２
−ブタノールにより0.01Mまで希釈した。２−ブタノー
ルは染料試料に用いた溶媒と混和性である。第四アンモ
ニウム溶液を、モニタした蛍光励起が安定レベル、462n
mでI1＝192となるまでHPTS溶液中に滴下した。テトラブ
チルアンモニウム水酸化物により滴定したHPTSに関し
て、活性化された励起エネルギーの最大値は462nmで観
察され、このことは、基準形態にある染料と矛盾しない
（図７）。
ンを含有する試料を蛍光計（パーキンエルマー、LS−5
0）中で照射したら、非常にわずかしか、または全く基
準蛍光が生じなかった。励起は488nmであり、蛍光は、
励起ビーム、I0＝２の530nmのフィルタを用いて530nmで
測定した。第四アンモニウムイオンである。テトラブチ
ルアンモニウム水酸化物を溶媒のブタノールで希釈し
た。ブタノールは染料試料に用いた溶媒と混和性であ
る。次いで、第四アンモニウム溶液を、モニタした蛍光
の発光が安定レベル、I1＝289まで生成されるまで、フ
ルオレセイン溶液中に滴下した。（実施例において、I0
は蛍光団の消光状態の蛍光を示し、I1は蛍光団の活性状
態の蛍光を示す。） 実施例２ ５×10-7Mの濃度の染料をヘキサン、トルエン、テト
ラヒドロフラン、および２−ブタノール中で調製するこ
とにより、４種類の溶媒中でフルオレセインの蛍光活性
化を比較した。488nmの励起により、発光スペクトルを
測定した。ヘキサン、トルエン、およびテトラヒドロフ
ラン中においては、蛍光はほとんど完全に消光されてお
り、２−ブタノール中においては、I1＝250であった。
蛍光が安定状態となるまで、この溶液を、エタノール中
に溶解した0.01Mのテトラブチルアンモニウム水酸化物
により滴定した。４種類の系には、様々な量の活性剤が
必要であり、異なるレベルの蛍光信号が生成された（表
３）。これら４種類の溶媒のうち、ヘキサンは、最も誘
電性が小さく、フルオレセイン／ヘキサン溶液が、完全
な活性化に必要とされる最も低濃度のTBAHにより最大の
蛍光増加を示した。（２−ブタノールは完全には消光さ
れなかったので、これは特別なケースであることに注意
すべきである。） 実施例３ ヒドロキシピレントリスルホネート（HPTS）を低誘電
溶媒であるトルエン中に溶解させ、510nm発光を用い
て、350nmと500nmの間で励起スペクトルを生じさせ、46
2nmでI0＝１の基準蛍光を設定した。第四アンモニウム
イオンである、テトラブチルアンモニウム水酸化物を２
−ブタノールにより0.01Mまで希釈した。２−ブタノー
ルは染料試料に用いた溶媒と混和性である。第四アンモ
ニウム溶液を、モニタした蛍光励起が安定レベル、462n
mでI1＝192となるまでHPTS溶液中に滴下した。テトラブ
チルアンモニウム水酸化物により滴定したHPTSに関し
て、活性化された励起エネルギーの最大値は462nmで観
察され、このことは、基準形態にある染料と矛盾しない
（図７）。
実施例４ エチレンジアミン−ピレントリスルホネートをトルエ
ン中に溶解させ、５×10-7M濃度とした。423nmの発光を
用いて、300nmと410nmの間で励起スペクトルを生じさ
せ、基準蛍光を設定した。378nmと399nmで励起が最大で
あり、ほとんどゼロの蛍光が観察された。0.250mlのテ
トラブチルアンモニウム水酸化物（0.01M、２−ブタノ
ール）を添加して、650蛍光単位を生じさせ、378nmと39
9nmでピークとなった。ここで励起最大値は水性媒質中
で報告される。２−ブタノール中に溶解したエチレンジ
アミン−ピレントリスルホネートに関して同様の滴定を
行なったときに、0.01mlの同一のAcOCを添加したら、20
00＋相対蛍光単位と推定される。目盛りを超越した蛍光
強度が示された。この染料はpH感受性ではない。
ン中に溶解させ、５×10-7M濃度とした。423nmの発光を
用いて、300nmと410nmの間で励起スペクトルを生じさ
せ、基準蛍光を設定した。378nmと399nmで励起が最大で
あり、ほとんどゼロの蛍光が観察された。0.250mlのテ
トラブチルアンモニウム水酸化物（0.01M、２−ブタノ
ール）を添加して、650蛍光単位を生じさせ、378nmと39
9nmでピークとなった。ここで励起最大値は水性媒質中
で報告される。２−ブタノール中に溶解したエチレンジ
アミン−ピレントリスルホネートに関して同様の滴定を
行なったときに、0.01mlの同一のAcOCを添加したら、20
00＋相対蛍光単位と推定される。目盛りを超越した蛍光
強度が示された。この染料はpH感受性ではない。
実施例５−6:第四アンモニウム官能器を含有する高分子
による蛍光団の活性化 第四アンモニウム基を含有するコポリマーであるMAPT
ACの添加によっても、低誘電溶媒中で消光された蛍光団
の蛍光を活性化した。蛍光活性剤として高分子を使用し
たら、活性化された染料の酸形態と塩基形態の多くの混
合物が得られた。
による蛍光団の活性化 第四アンモニウム基を含有するコポリマーであるMAPT
ACの添加によっても、低誘電溶媒中で消光された蛍光団
の蛍光を活性化した。蛍光活性剤として高分子を使用し
たら、活性化された染料の酸形態と塩基形態の多くの混
合物が得られた。
実施例５ HPTSを6:4のトルエン：エタノールの低誘電溶媒系中
に溶解させた。510nmの発光を用いて350nmと500nmの間
で励起スペクトルを生じさせ、I0＝21（405nm）およびI
0＝８（465nm）の基準蛍光を設定した。エタノール中に
溶解したMAPTAC高分子の５％（重量／容積）溶液を、蛍
光の安定レベルがI1＝140（405nm）およびI1＝211（465
nm）となるまで、HPTS試料中に滴下した。励起バンドが
405nmと465nmで見られ、染料の酸性形態と塩基形態の混
合物が活性化状態で存在することが分かった。
に溶解させた。510nmの発光を用いて350nmと500nmの間
で励起スペクトルを生じさせ、I0＝21（405nm）およびI
0＝８（465nm）の基準蛍光を設定した。エタノール中に
溶解したMAPTAC高分子の５％（重量／容積）溶液を、蛍
光の安定レベルがI1＝140（405nm）およびI1＝211（465
nm）となるまで、HPTS試料中に滴下した。励起バンドが
405nmと465nmで見られ、染料の酸性形態と塩基形態の混
合物が活性化状態で存在することが分かった。
実施例６ HPTSをヘキサン中に溶解させ、510nmの発光を用いて3
50nmと500nmとの間で励起スペクトルを生じさせ、I0＝
５（405nm）およびI0＝５（465nm）の基準蛍光を設定し
た。エタノール中に溶解したMAPTAC高分子の５％（重量
／容積）溶液を、蛍光の安定レベルがI1＝250（405nm）
およびI1＝39（465nm）となるまで、HPTS試料中に滴下
した。より強い活性化励起バンドが405nmで表れたの
で、染料の酸性形態が主に活性化されたことが分かっ
た。この滴定をエタノール中で行なった場合、活性化染
料の塩基形態が過剰、すなわち、I1＝200（405nm−プロ
トン化形態）およびI1＝598nm（465nm−脱プロトンン化
形態）であった。
50nmと500nmとの間で励起スペクトルを生じさせ、I0＝
５（405nm）およびI0＝５（465nm）の基準蛍光を設定し
た。エタノール中に溶解したMAPTAC高分子の５％（重量
／容積）溶液を、蛍光の安定レベルがI1＝250（405nm）
およびI1＝39（465nm）となるまで、HPTS試料中に滴下
した。より強い活性化励起バンドが405nmで表れたの
で、染料の酸性形態が主に活性化されたことが分かっ
た。この滴定をエタノール中で行なった場合、活性化染
料の塩基形態が過剰、すなわち、I1＝200（405nm−プロ
トン化形態）およびI1＝598nm（465nm−脱プロトンン化
形態）であった。
実施例７ 陰イオン交換樹脂により蛍光団の活性化 アンモニウム基を含有する表面もまた、低誘電媒質中
の消光された蛍光団の活性化を示すのに用いた。この実
施例において、染料は、固体樹脂と複合体形成すること
により溶液から抽出される。
の消光された蛍光団の活性化を示すのに用いた。この実
施例において、染料は、固体樹脂と複合体形成すること
により溶液から抽出される。
HPTS（10-5M）をヘキサン中に溶解させ、この溶液
に、約250mgのDOWEX19880陰イオン交換体を加えた。渦
流れにより混合した後、濾過により染料溶液から樹脂を
取り除いてヘキサンで濯いだ。紫外線の元で観察した
ら、樹脂は、塩基形態のHPTSに一般的な色である蛍光緑
に見えた。活性化された蛍光団の存在を確認するため、
カバーガラス上にこの樹脂を新たにポリスチレンを付着
させることにより固定化し、スペクトルの測定を行なっ
た。高分子を乾燥させた後、カバーガラスの表面蛍光を
LS−50内で試験し、450nmの励起バンドで蛍光を観察し
た。この蛍光は、塩基形態のHPTSとは矛盾のないもので
あった。
に、約250mgのDOWEX19880陰イオン交換体を加えた。渦
流れにより混合した後、濾過により染料溶液から樹脂を
取り除いてヘキサンで濯いだ。紫外線の元で観察した
ら、樹脂は、塩基形態のHPTSに一般的な色である蛍光緑
に見えた。活性化された蛍光団の存在を確認するため、
カバーガラス上にこの樹脂を新たにポリスチレンを付着
させることにより固定化し、スペクトルの測定を行なっ
た。高分子を乾燥させた後、カバーガラスの表面蛍光を
LS−50内で試験し、450nmの励起バンドで蛍光を観察し
た。この蛍光は、塩基形態のHPTSとは矛盾のないもので
あった。
実施例８−13:第四アンモニウムイオン化合物を用い
た、高分子膜内の蛍光団の活性化 低誘電溶媒中に溶解した高分子／染料溶液中にAcOCを
添加して、液体試料中において蛍光を活性化させた。溶
媒の蒸発により液体をカバーガラスに施したときに、高
分子コーディングは蛍光性が強かった。
た、高分子膜内の蛍光団の活性化 低誘電溶媒中に溶解した高分子／染料溶液中にAcOCを
添加して、液体試料中において蛍光を活性化させた。溶
媒の蒸発により液体をカバーガラスに施したときに、高
分子コーディングは蛍光性が強かった。
実施例８ フルオレセイン（2mg）およびテトラブチルアンモニ
ウム水酸化物（1.5ml、1.0M）を10mlの２−ブタノール
中に溶解させた。0.7gのポリスチレンを10mlのトルエン
中に溶解させることにより、ポリスチレン溶液を調製し
た。高分子溶液の5mlのアリコートを、0.91mlの染料/TB
AH溶液と組み合わせた。この溶液は、試験管内において
蛍光性が強かった。次いで、高分子／染料溶液をガラス
基体上に注型した。得られたコーティングは蛍光性（I1
＝270）であり、水性系で観察したようなフルオレセイ
ンと同様のスペクトル特性（励起最大値＝490nmおよび
発光最大値＝520nm）を示した。
ウム水酸化物（1.5ml、1.0M）を10mlの２−ブタノール
中に溶解させた。0.7gのポリスチレンを10mlのトルエン
中に溶解させることにより、ポリスチレン溶液を調製し
た。高分子溶液の5mlのアリコートを、0.91mlの染料/TB
AH溶液と組み合わせた。この溶液は、試験管内において
蛍光性が強かった。次いで、高分子／染料溶液をガラス
基体上に注型した。得られたコーティングは蛍光性（I1
＝270）であり、水性系で観察したようなフルオレセイ
ンと同様のスペクトル特性（励起最大値＝490nmおよび
発光最大値＝520nm）を示した。
実施例９ 0.6gのポリスチレンを10mlのトルエン中に溶解させる
ことによりポリスチレン溶液を調製した。２−ブタノー
ルにより10-3MのHPTSの溶液を調製した。HPTS溶液（1m
l）を10mlの高分子溶液に加えた。混合後、高分子／染
料溶液の3mlのアルコートを取り除き、0.082mlの1.0Mテ
トラブチルアンモニウム水酸化物とともに混合した。次
いで、ガラスカバー上に、スピンコーティングにより活
性化並びに非活性化高分子／染料溶液を施した。AcOCを
含まない高分子／染料からは、ほとんど蛍光を伴わな
い。（I0＝10）コーティングが得られ、高分子／染料/A
cOC溶液からは蛍光性の（I0＝380）コーティングが得ら
れた。
ことによりポリスチレン溶液を調製した。２−ブタノー
ルにより10-3MのHPTSの溶液を調製した。HPTS溶液（1m
l）を10mlの高分子溶液に加えた。混合後、高分子／染
料溶液の3mlのアルコートを取り除き、0.082mlの1.0Mテ
トラブチルアンモニウム水酸化物とともに混合した。次
いで、ガラスカバー上に、スピンコーティングにより活
性化並びに非活性化高分子／染料溶液を施した。AcOCを
含まない高分子／染料からは、ほとんど蛍光を伴わな
い。（I0＝10）コーティングが得られ、高分子／染料/A
cOC溶液からは蛍光性の（I0＝380）コーティングが得ら
れた。
実施例10 0.5gの高分子を5mlのトルエン：エタノール（4:1）中
に溶解させることにより、酢酸メチルセルロース／溶液
を調製した。メタノールにより10-2MのHPTS溶液を調製
した。HPTS溶液（0.5ml）を高分子溶液に加えた。0.03m
lの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を加えた
ら、この溶液は明るい蛍光緑となった。高分子溶液をガ
ラスカバーに塗布し、溶媒を除去した後にも高分子コー
ティングは蛍光状態にあった。
に溶解させることにより、酢酸メチルセルロース／溶液
を調製した。メタノールにより10-2MのHPTS溶液を調製
した。HPTS溶液（0.5ml）を高分子溶液に加えた。0.03m
lの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を加えた
ら、この溶液は明るい蛍光緑となった。高分子溶液をガ
ラスカバーに塗布し、溶媒を除去した後にも高分子コー
ティングは蛍光状態にあった。
実施例11 0.4gの高分子を5mlのトルエン中に溶解させることに
より、有標（proprietary）アクリレート高分子の８％
溶液を調製した。この高分子溶液に0.25mlのHPTS（10-3
M、２−ブタノール）を加え、対照として1mlの高分子／
染料溶液を取り出した。残りの4mlの高分子／染料溶液
に0.060mlの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を
加えたら、溶液は明るい蛍光緑になった。ガラス基体上
に、蛍光溶液および対照溶液の両方でスピンコーティン
グを行なった。溶媒を蒸発させた後も、活性化された蛍
光を含む高分子は強い蛍光性（I1＝390）を維持した（4
65nmの励起、510nmの発光）。対照により調製したコー
ティングにはほとんど蛍光はなかった（I0＝９）。
より、有標（proprietary）アクリレート高分子の８％
溶液を調製した。この高分子溶液に0.25mlのHPTS（10-3
M、２−ブタノール）を加え、対照として1mlの高分子／
染料溶液を取り出した。残りの4mlの高分子／染料溶液
に0.060mlの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を
加えたら、溶液は明るい蛍光緑になった。ガラス基体上
に、蛍光溶液および対照溶液の両方でスピンコーティン
グを行なった。溶媒を蒸発させた後も、活性化された蛍
光を含む高分子は強い蛍光性（I1＝390）を維持した（4
65nmの励起、510nmの発光）。対照により調製したコー
ティングにはほとんど蛍光はなかった（I0＝９）。
実施例12 0.6gの高分子を10mlのトルエン：エタノール（8:2）
中に溶解させることにより、エチルセルロースの６％溶
液を調製した。高分子溶液に1.0mlのHPTS（10-3M、メタ
ノール）を加えた。対照として2mlの高分子／染料溶液
を取り出した。残りの高分子／染料溶液に、0.283mlの
1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を加えたら、溶
液は明るい蛍光緑になった。ガラス基体上に、蛍光溶液
および対照溶液の両方でスピンコーティングを行なっ
た。溶媒を蒸発させた後も、活性化された蛍光を含む高
分子は強い蛍光性（I1＝560）を維持した（465nmの励
起、510nmの発光）。対照により調製したコーディング
にはほとんど蛍光はなかった。（I0＝21）。
中に溶解させることにより、エチルセルロースの６％溶
液を調製した。高分子溶液に1.0mlのHPTS（10-3M、メタ
ノール）を加えた。対照として2mlの高分子／染料溶液
を取り出した。残りの高分子／染料溶液に、0.283mlの
1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸化物を加えたら、溶
液は明るい蛍光緑になった。ガラス基体上に、蛍光溶液
および対照溶液の両方でスピンコーティングを行なっ
た。溶媒を蒸発させた後も、活性化された蛍光を含む高
分子は強い蛍光性（I1＝560）を維持した（465nmの励
起、510nmの発光）。対照により調製したコーディング
にはほとんど蛍光はなかった。（I0＝21）。
実施例13 トルエンによりポリスチレンの５％溶液を調製した。
12.2mgの高分子をエタノール中に溶解させることによ
り、ピレンテトラスルホネートの10-3M溶液を調製し
た。2mlの高分子溶液に、0.2mlのピレンテトラスルホネ
ートおよび0.06mlの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸
化物を加えて、蛍光溶液を調製した。AcOCを含まない対
照溶液も調製した。ガラス基体上に、蛍光溶液および対
照溶液の両方でスピンコーティングを行なった。溶媒を
蒸発させた後も、活性化された蛍光を含む高分子は強い
蛍光性（I1＝742）を維持した（375nmの励起、404nmの
発光）。対照により調製したコーティングにはほとんど
蛍光はなかった。（I0＝21）。
12.2mgの高分子をエタノール中に溶解させることによ
り、ピレンテトラスルホネートの10-3M溶液を調製し
た。2mlの高分子溶液に、0.2mlのピレンテトラスルホネ
ートおよび0.06mlの1.0Mテトラブチルアンモニウム水酸
化物を加えて、蛍光溶液を調製した。AcOCを含まない対
照溶液も調製した。ガラス基体上に、蛍光溶液および対
照溶液の両方でスピンコーティングを行なった。溶媒を
蒸発させた後も、活性化された蛍光を含む高分子は強い
蛍光性（I1＝742）を維持した（375nmの励起、404nmの
発光）。対照により調製したコーティングにはほとんど
蛍光はなかった。（I0＝21）。
実施例14−15:第四アンモニウム官能基を含有する高分
子コーティング中の蛍光団の活性化 第四アンモニウム官能基を有するコポリマー（MAPTA
C）を含有させることによって、高分子コーティングに
おいて、消光された蛍光団の蛍光活性化を行なった。
子コーティング中の蛍光団の活性化 第四アンモニウム官能基を有するコポリマー（MAPTA
C）を含有させることによって、高分子コーティングに
おいて、消光された蛍光団の蛍光活性化を行なった。
実施例14 95％のエタノール溶液により10％のMAPTAC溶液を調製
した。2mlの高分子溶液に0.1mlのHPTS（10-5M、メタノ
ール）を加えたら、試験管内で観察したときに、この溶
液は強い蛍光性となった。高分子／染料溶液をガラスカ
バーに塗布し、一晩で溶媒を蒸発させた。蛍光を測定し
た;I1＝473（405nmの起、510nmの発光）およびI1＝262
（455nmの励起、510nmの発光）。HPTSのエタノール対照
溶液に関して、蛍光を測定した。:I0＝22（402nm励起）
およびI0＝４（455nm励起）。
した。2mlの高分子溶液に0.1mlのHPTS（10-5M、メタノ
ール）を加えたら、試験管内で観察したときに、この溶
液は強い蛍光性となった。高分子／染料溶液をガラスカ
バーに塗布し、一晩で溶媒を蒸発させた。蛍光を測定し
た;I1＝473（405nmの起、510nmの発光）およびI1＝262
（455nmの励起、510nmの発光）。HPTSのエタノール対照
溶液に関して、蛍光を測定した。:I0＝22（402nm励起）
およびI0＝４（455nm励起）。
実施例15 トルエン：エタノール（6:4）によりエチルセルロー
スの２％溶液を調製し、HPTSを加え、２×10-6の最終濃
度とした。エタノールにより10％のMAPTAC溶液を調製
し、蛍光が完全に活性化されるまで、エチルセルロース
溶液中に滴下した。高分子／染料溶液をガラスカバーに
塗布し、一晩で溶媒を蒸発させた。510nmの発光を用い
て、350nmと500nmの間に励起スペクトルを生じさせた。
402nmにおいて、励起強度は623であり、465nmにおいて
励起強度は175であった。エチルセルロース/HPTSの対照
溶液は、蛍光はほとんど示さなかった。
スの２％溶液を調製し、HPTSを加え、２×10-6の最終濃
度とした。エタノールにより10％のMAPTAC溶液を調製
し、蛍光が完全に活性化されるまで、エチルセルロース
溶液中に滴下した。高分子／染料溶液をガラスカバーに
塗布し、一晩で溶媒を蒸発させた。510nmの発光を用い
て、350nmと500nmの間に励起スペクトルを生じさせた。
402nmにおいて、励起強度は623であり、465nmにおいて
励起強度は175であった。エチルセルロース/HPTSの対照
溶液は、蛍光はほとんど示さなかった。
実施例16−19:第四アンモニウムイオンにより活性化し
た蛍光によるCO2センサの作成 いくつかの活性化蛍光性pH感受性染料／高分子配合物
をガラス基板上に膜としてスピンコーティングし、液相
および気相の両方の検査において、定量CO2センサとし
てうまく実証された。
た蛍光によるCO2センサの作成 いくつかの活性化蛍光性pH感受性染料／高分子配合物
をガラス基板上に膜としてスピンコーティングし、液相
および気相の両方の検査において、定量CO2センサとし
てうまく実証された。
実施例16 実施例８に記載した配合物を用いて、ガラスを疎水性
にする有標シラン化試薬である、ガラスクラッドにより
被覆したガラスカバー上に高分子／染料溶液をスピンコ
ーティングすることによりセンサを作成した。室温でセ
ンサを硬化させ、溶媒を一晩で蒸発させた。CO2試験に
関して、センサをパーキングエルマーLS−50蛍光計内に
挿入し、センサと連結されている流動セルを通過した異
なる濃度のCO2ガスにさらした。センサは可逆的にかつ
再現的にCO2の変量に応答した：空気（0.03％のCO2）、
I1＝268;3％のCO2、I1＝252;5％のCO2、I1＝242;および
７％のCO2、I1＝230。
にする有標シラン化試薬である、ガラスクラッドにより
被覆したガラスカバー上に高分子／染料溶液をスピンコ
ーティングすることによりセンサを作成した。室温でセ
ンサを硬化させ、溶媒を一晩で蒸発させた。CO2試験に
関して、センサをパーキングエルマーLS−50蛍光計内に
挿入し、センサと連結されている流動セルを通過した異
なる濃度のCO2ガスにさらした。センサは可逆的にかつ
再現的にCO2の変量に応答した：空気（0.03％のCO2）、
I1＝268;3％のCO2、I1＝252;5％のCO2、I1＝242;および
７％のCO2、I1＝230。
実施例17 トルエン：エタノール（9:1）によりエチルセルロー
スの５％溶液を調製した。ブタノールにより調製したHP
TS溶液を高分子に加えて、１×10-7Mの濃度にし、ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウム水酸化物を加えて、１
×10-5Mにした。ガラスクラッドシラン試薬により処理
したガラスカバー上に蛍光性の強い溶液でスピンコーテ
ィングを行ない、周囲条件で一晩、センサを硬化させ
た、センサを流体系中で試験して、センサが100時間を
越える期間に亘りトノメータで測定したCO2緩衝液に対
して可逆的かつ定量的な応答を示した。代表的な30分間
に試験を図８に示す。蛍光レベルは以下の濃度のCO2を
測定したものである:A）0.03％、Ｂ）2.66％、Ｃ）5.33
％、およびＤ）8.33％。
スの５％溶液を調製した。ブタノールにより調製したHP
TS溶液を高分子に加えて、１×10-7Mの濃度にし、ヘキ
サデシルトリメチルアンモニウム水酸化物を加えて、１
×10-5Mにした。ガラスクラッドシラン試薬により処理
したガラスカバー上に蛍光性の強い溶液でスピンコーテ
ィングを行ない、周囲条件で一晩、センサを硬化させ
た、センサを流体系中で試験して、センサが100時間を
越える期間に亘りトノメータで測定したCO2緩衝液に対
して可逆的かつ定量的な応答を示した。代表的な30分間
に試験を図８に示す。蛍光レベルは以下の濃度のCO2を
測定したものである:A）0.03％、Ｂ）2.66％、Ｃ）5.33
％、およびＤ）8.33％。
実施例18 実施例９に記載した配合物を用いて、実施例16に記載
したようにセンサを作成し、様々な濃度のCO2に関して
トノメータで測定した緩衝液（以下、CO2トノメータ緩
衝液と称する）を用いて同様の装置について試験した。
標準濃度のCO2トノメータ緩衝液に対するセンサの蛍光
応答をプロットすることにより、検量線を作成した。次
いで、未知の量のCO2を含有する様々な試料中に挿入し
たときの、センサの蛍光を測定し、それらの試験中のCO
2の濃度を検量線を参照して求めた。このセンサを用い
たCO2の測定は、可逆的であった：水（0.03％のCO2）、
I1＝525;2.66％のCO2、I1＝450;5.33％のCO2、I1＝390;
および8.66％のCO2、I1は321。CO2試料を連続して循環
させて数時間に亘りセンサを試験した。
したようにセンサを作成し、様々な濃度のCO2に関して
トノメータで測定した緩衝液（以下、CO2トノメータ緩
衝液と称する）を用いて同様の装置について試験した。
標準濃度のCO2トノメータ緩衝液に対するセンサの蛍光
応答をプロットすることにより、検量線を作成した。次
いで、未知の量のCO2を含有する様々な試料中に挿入し
たときの、センサの蛍光を測定し、それらの試験中のCO
2の濃度を検量線を参照して求めた。このセンサを用い
たCO2の測定は、可逆的であった：水（0.03％のCO2）、
I1＝525;2.66％のCO2、I1＝450;5.33％のCO2、I1＝390;
および8.66％のCO2、I1は321。CO2試料を連続して循環
させて数時間に亘りセンサを試験した。
実施例19 実施例18に記載したのと同様にセンサを作成した。高
分子／染料量の塗布および乾燥後、トルエン中５％のポ
リスチレンの追加のコーティングを保護層としてセンサ
に塗布した。液体試験において、センサのCO2の測定
は、可逆的で、迅速であった：水（0.030％のCO2）、I1
＝575;2.66％のCO2、I1＝440;5.33％のCO2、I1＝350;お
よび8.66％のCO2、I1＝310。
分子／染料量の塗布および乾燥後、トルエン中５％のポ
リスチレンの追加のコーティングを保護層としてセンサ
に塗布した。液体試験において、センサのCO2の測定
は、可逆的で、迅速であった：水（0.030％のCO2）、I1
＝575;2.66％のCO2、I1＝440;5.33％のCO2、I1＝350;お
よび8.66％のCO2、I1＝310。
実施例20−21:第四アンモニウム誘導化高分子によるCO2
センサの作成 蛍光活性剤および膜構造を構成する高分子として用い
たMAPTAC高分子により、CO2の変化に応答する蛍光コー
ティングを作成した。
センサの作成 蛍光活性剤および膜構造を構成する高分子として用い
たMAPTAC高分子により、CO2の変化に応答する蛍光コー
ティングを作成した。
実施例20 実施例14に記載した配合物を用いて、ガラスクラッド
シラン化試薬により処理したガラスカバー上に滴下する
ことにより、活性化蛍光高分子溶液を塗布した。センサ
を一晩に亘り空気乾燥させ、溶媒の蒸発後も蛍光は強か
った。気体試験において（455nmの励起、510nmの発
光）、センサはCO2を導入したときに蛍光が損失した：
水（0.03％のCO2）、I1＝620;3％のCO2、I1＝550;およ
び７％のCO2、I1は525。
シラン化試薬により処理したガラスカバー上に滴下する
ことにより、活性化蛍光高分子溶液を塗布した。センサ
を一晩に亘り空気乾燥させ、溶媒の蒸発後も蛍光は強か
った。気体試験において（455nmの励起、510nmの発
光）、センサはCO2を導入したときに蛍光が損失した：
水（0.03％のCO2）、I1＝620;3％のCO2、I1＝550;およ
び７％のCO2、I1は525。
実施例21 実施例15に記載した配合物を用いて、ガラスクラッド
シラン化試薬により処理したガラスカバーに活性化蛍光
高分子溶液を塗布した。周囲条件中でセンサを一晩に亘
り空気乾燥させた。CO濃度に依存する蛍光の気体試験に
関して、センサはCO2を導入したときに蛍光が損失し
た：空気、I1＝290;および７％のCO2、I1＝250。
シラン化試薬により処理したガラスカバーに活性化蛍光
高分子溶液を塗布した。周囲条件中でセンサを一晩に亘
り空気乾燥させた。CO濃度に依存する蛍光の気体試験に
関して、センサはCO2を導入したときに蛍光が損失し
た：空気、I1＝290;および７％のCO2、I1＝250。
実施例22 第四アンモニウムイオン活性化蛍光によるO2センサの作
成 特定の分析物により変調される活性化蛍光団の固定化
により他の分析物用のセンサが作成できる。酸素は、固
定化されたピレン誘導体の蛍光を消光することが知られ
ており、低誘電媒質中の活性化蛍光団により酸素センサ
を作成した。センサは酸素に対して小さな応答を示し
た。これは、調製物の最適化により改良できたかもしれ
ない。
成 特定の分析物により変調される活性化蛍光団の固定化
により他の分析物用のセンサが作成できる。酸素は、固
定化されたピレン誘導体の蛍光を消光することが知られ
ており、低誘電媒質中の活性化蛍光団により酸素センサ
を作成した。センサは酸素に対して小さな応答を示し
た。これは、調製物の最適化により改良できたかもしれ
ない。
トルエンにより５％ポリスチレン溶液を調製した。2m
lの高分子に0.2mlのピレンテトラスルホネート（10
-3M、絶対のエタノール）および0.06mlのテトラブチル
アンモニウム水酸化物（1.0M、メタノール）を加えた。
高分子／染料溶液をカバー上にスピンコーティングし、
溶媒を一晩に亘り蒸発させた。O2による蛍光の消光につ
いてセンサを試験した（375nmの励起、404nmの発光）:1
00％のO2、I1＝529;0％のO2、I1＝565。
lの高分子に0.2mlのピレンテトラスルホネート（10
-3M、絶対のエタノール）および0.06mlのテトラブチル
アンモニウム水酸化物（1.0M、メタノール）を加えた。
高分子／染料溶液をカバー上にスピンコーティングし、
溶媒を一晩に亘り蒸発させた。O2による蛍光の消光につ
いてセンサを試験した（375nmの励起、404nmの発光）:1
00％のO2、I1＝529;0％のO2、I1＝565。
別の実施例 溶液中並びに固体媒質中における蛍光の活性化につい
てのこの化学的性質の適応、および光センサとしてのそ
の固体媒質の使用について議論した。
てのこの化学的性質の適応、および光センサとしてのそ
の固体媒質の使用について議論した。
特に有機化学的性質において、他の用途も考えられ
る。分離工程における蛍光団の抽出に使用した低誘電媒
質にAcOCを加えると、所望の蛍光団を検出する能力が高
められるかもしれない。別の例としては、クロマトグラ
フィー法にAcOCを含めて、低誘電溶媒系から蛍光生成物
を分離しやすくなる。
る。分離工程における蛍光団の抽出に使用した低誘電媒
質にAcOCを加えると、所望の蛍光団を検出する能力が高
められるかもしれない。別の例としては、クロマトグラ
フィー法にAcOCを含めて、低誘電溶媒系から蛍光生成物
を分離しやすくなる。
上述した新たな開発を学んだ後に、さらなる変更が当
業者には明確であろう。
業者には明確であろう。
以下、本発明の実施態様を項分け記載する。
1.低誘電媒質の中において非蛍光性であるポリ陰イオン
蛍光染料の蛍光を活性化する方法であって、 a.前記ポリ陰イオン蛍光染料を前記低誘電媒質中に含ま
せ、このとき、前記低誘電媒質中においては前記ポリ陰
イオン蛍光染料は消光されており、 b.蛍光を復元し、前記低誘電媒質中に活性化蛍光団を生
じるような方法で、消光された蛍光団と相互作用する、
第四オニウム化合物から成る活性化化合物を加え、 c.生じた蛍光または蛍光に関連するパラメータを測定す
る、 各工程からなることを特徴とする方法。
蛍光染料の蛍光を活性化する方法であって、 a.前記ポリ陰イオン蛍光染料を前記低誘電媒質中に含ま
せ、このとき、前記低誘電媒質中においては前記ポリ陰
イオン蛍光染料は消光されており、 b.蛍光を復元し、前記低誘電媒質中に活性化蛍光団を生
じるような方法で、消光された蛍光団と相互作用する、
第四オニウム化合物から成る活性化化合物を加え、 c.生じた蛍光または蛍光に関連するパラメータを測定す
る、 各工程からなることを特徴とする方法。
2.前記活性化化合物が、第四オニウム化合物により誘導
された高分子であることを特徴とする実施態様１記載の
方法。
された高分子であることを特徴とする実施態様１記載の
方法。
3.前記高分子が、前記低誘電媒質および前記染料に加え
られる前記活性化化合物の両方として機能することを特
徴とする実施態様２記載の方法。
られる前記活性化化合物の両方として機能することを特
徴とする実施態様２記載の方法。
4.前記活性化化合物が第四オニウム化合物により誘導さ
れた表面であることを特徴とする実施態様１記載の方
法。
れた表面であることを特徴とする実施態様１記載の方
法。
5.前記活性化化合物が、テトラブチルアンモニウム水酸
化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラメチ
ルアンモニウム水酸化物、ベンジルトリメチルアンモニ
ウ水酸化物、ベンジルトリメチルアンモニウムメトキシ
ド、およびヘキサデシルトリメチルアンモニウム水酸化
物からなる群より選択されることを特徴とする実施態様
１記載の方法。
化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラメチ
ルアンモニウム水酸化物、ベンジルトリメチルアンモニ
ウ水酸化物、ベンジルトリメチルアンモニウムメトキシ
ド、およびヘキサデシルトリメチルアンモニウム水酸化
物からなる群より選択されることを特徴とする実施態様
１記載の方法。
6.前記第四オニウム化合物が、メトキシド対イオンまた
は水酸化物対イオンを有することを特徴とする実施態様
１記載の方法。
は水酸化物対イオンを有することを特徴とする実施態様
１記載の方法。
7.前記第四オニウム化合物が、トリメチルプロピルアン
モニウム塩化物であることを特徴とする実施態様２記載
の方法。
モニウム塩化物であることを特徴とする実施態様２記載
の方法。
8.前記低誘電媒質が、液相、気相、または固相であるこ
とを特徴とする実施態様１記載の方法。
とを特徴とする実施態様１記載の方法。
9.前記蛍光染料がポリ陰イオンであることを特徴とする
実施態様１記載の方法。
実施態様１記載の方法。
10.前記蛍光染料が、フルオレセインまたはその誘導
体、スルホン化ピレンまたはその誘導体、セミナフトロ
ダフルオルまたはその誘導体、およびセミナフトスルオ
レセインまたはその誘導体からなる群より選択されるこ
とを特徴とする実施態様９記載の方法。
体、スルホン化ピレンまたはその誘導体、セミナフトロ
ダフルオルまたはその誘導体、およびセミナフトスルオ
レセインまたはその誘導体からなる群より選択されるこ
とを特徴とする実施態様９記載の方法。
11.前記蛍光染料が、２′,7′−ジメチルロドール、
７′−クロロロドール、セミナフトフルオレセイン、ヒ
ドロキシピレントリスルホネート、ピレンテトラスルホ
ネート、およびピレントリスルホネートからなる群より
選択されることを特徴とする実施態様10記載の方法。
７′−クロロロドール、セミナフトフルオレセイン、ヒ
ドロキシピレントリスルホネート、ピレンテトラスルホ
ネート、およびピレントリスルホネートからなる群より
選択されることを特徴とする実施態様10記載の方法。
12.前記ピレントリスルホネート誘導体が、エチレンジ
アミン、アセチルアジド、アミノエチルｐ−アジドベン
ズアミド、カダベリン、またはヒドラジドであることを
特徴とする実施態様11記載の方法。
アミン、アセチルアジド、アミノエチルｐ−アジドベン
ズアミド、カダベリン、またはヒドラジドであることを
特徴とする実施態様11記載の方法。
13.前記低誘電媒質が、トルエン、ヘキサン、ブタノー
ル、メタノール、テトラヒドロフラン、またはこれら液
体の２種類以上の組合せからなる群より選択される液体
であることを特徴とする実施態様８記載の方法。
ル、メタノール、テトラヒドロフラン、またはこれら液
体の２種類以上の組合せからなる群より選択される液体
であることを特徴とする実施態様８記載の方法。
14.前記低誘電媒質が高分子であることを特徴とする実
施態様８記載の方法。
施態様８記載の方法。
15.前記高分子が、ポリ（ジエン）、ポリ（アルケ
ン）、セルロースまたはセルロース誘導体、ポリ（メタ
クリレート）、ポリ（シロキサン）、ポリ（エステ
ル）、またはポリ（カーボネート）であることを特徴と
する実施態様14記載の方法。
ン）、セルロースまたはセルロース誘導体、ポリ（メタ
クリレート）、ポリ（シロキサン）、ポリ（エステ
ル）、またはポリ（カーボネート）であることを特徴と
する実施態様14記載の方法。
16.前記低誘電媒質が、該媒質に用いられる高分子と同
じかまたは異なる高分子の層により被覆されることを特
徴とする実施態様14記載の方法。
じかまたは異なる高分子の層により被覆されることを特
徴とする実施態様14記載の方法。
17.前記活性化蛍光団が、蛍光を変調する分析物を測定
するのに用いられることを特徴とする実施態様１記載の
方法。
するのに用いられることを特徴とする実施態様１記載の
方法。
18.前記蛍光団がpH感受性であることを特徴とする実施
態様17記載の方法。
態様17記載の方法。
19.前記蛍光が、蛍光関連パラメータを測定することに
より求められることを特徴とする実施態様17記載の方
法。
より求められることを特徴とする実施態様17記載の方
法。
20.低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光団の蛍光を変調す
る分析物を測定する方法であって、 a.低誘電媒質中において非蛍光性であるポリ陰イオン蛍
光団と第四オニウム化合物とを、該第四オニウム化合物
が前記ポリ陰イオン蛍光団と相互作用し該ポリ陰イオン
蛍光団を活性化して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電
媒質中で蛍光を発するように、前記低誘電媒質中に含ま
せ、 b.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団の蛍光を測定し、 c.前記低誘電媒質を前記分析物を含有する溶液にさら
し、 d.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団が前記分析物にさらされた結果起こる蛍光の変化を
測定し、 e.検量線を参照して前記分析物の濃度を求める、 各工程からなることを特徴とする方法。
る分析物を測定する方法であって、 a.低誘電媒質中において非蛍光性であるポリ陰イオン蛍
光団と第四オニウム化合物とを、該第四オニウム化合物
が前記ポリ陰イオン蛍光団と相互作用し該ポリ陰イオン
蛍光団を活性化して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電
媒質中で蛍光を発するように、前記低誘電媒質中に含ま
せ、 b.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団の蛍光を測定し、 c.前記低誘電媒質を前記分析物を含有する溶液にさら
し、 d.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団が前記分析物にさらされた結果起こる蛍光の変化を
測定し、 e.検量線を参照して前記分析物の濃度を求める、 各工程からなることを特徴とする方法。
21.前記分析物が、前記低誘電媒質を貫通し、前記蛍光
を変調するような方法で活性化された前記蛍光団と相互
作用できることを特徴とする実施態様20記載の方法。
を変調するような方法で活性化された前記蛍光団と相互
作用できることを特徴とする実施態様20記載の方法。
22.前記分析物が二酸化炭素または酸素であることを特
徴とする実施態様20記載の方法。
徴とする実施態様20記載の方法。
23.前記分析物がアンモニアであることを特徴とする実
施態様20記載の方法。
施態様20記載の方法。
24.前記分析物が酵素反応による気体状の副生物である
ことを特徴とする実施態様20記載の方法。
ことを特徴とする実施態様20記載の方法。
25.低誘電高分子膜中のポリ陰イオン蛍光団および第四
オニウム化合物を、入射電磁波および放出電磁波を透過
させる光学構成部材の表面に塗布してなる、分析物を測
定する光センサ装置であって、 前記第四オニウム化合物は前記ポリ陰イオン蛍光団と
相互作用して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電高分子
膜中で蛍光を発するように前記ポリ陰イオン蛍光団を活
性化するものであり、この蛍光は分析物の存在下で変調
されれるものであることを特徴とする光センサ装置。
オニウム化合物を、入射電磁波および放出電磁波を透過
させる光学構成部材の表面に塗布してなる、分析物を測
定する光センサ装置であって、 前記第四オニウム化合物は前記ポリ陰イオン蛍光団と
相互作用して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電高分子
膜中で蛍光を発するように前記ポリ陰イオン蛍光団を活
性化するものであり、この蛍光は分析物の存在下で変調
されれるものであることを特徴とする光センサ装置。
26.前記蛍光団および活性化試薬が、基質の低誘電媒質
中に含まれていることを特徴とする実施態様25記載の装
置。
中に含まれていることを特徴とする実施態様25記載の装
置。
27.光ファイバからなることを特徴とする実施態様25記
載の装置。
載の装置。
28.プレーナ導波管からなることを特徴とする実施態様2
5記載の装置。
5記載の装置。
29.消失性波を測定することを特徴とする実施態様25記
載の装置。
載の装置。
30.2種類以上のセンサを含むことを特徴とする実施態様
25記載の装置。
25記載の装置。
31.ポリ陰イオン蛍光染料と、第四オニウム化合物から
成る活性化試薬を含ませた固体支持体としての低誘電媒
質であって、 前記ポリ陰イオン栄光染料は、前記低誘電媒質中にお
いては蛍光が消失されているが前記活性化試薬の存在下
においては蛍光を示すことができるものであり、前記活
性化試薬は、前記ポリ陰イオン蛍光染料を活性化して前
記低誘電媒質中においてこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍
光を復元するように該ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用
するものであることを特徴とする固体支持体としての低
誘電媒質。
成る活性化試薬を含ませた固体支持体としての低誘電媒
質であって、 前記ポリ陰イオン栄光染料は、前記低誘電媒質中にお
いては蛍光が消失されているが前記活性化試薬の存在下
においては蛍光を示すことができるものであり、前記活
性化試薬は、前記ポリ陰イオン蛍光染料を活性化して前
記低誘電媒質中においてこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍
光を復元するように該ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用
するものであることを特徴とする固体支持体としての低
誘電媒質。
32.第四オニウム化合物から成る活性化試薬を含む低誘
電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料からなる基体上のコー
ティングであって、 前記ポリ陰イオン蛍光染料は、前記低誘電媒質中にお
いては蛍光が消失されるが、前記活性化試薬は、前記ポ
リ陰イオン蛍光染料を活性化して前記低誘電媒質中にお
いてこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍光を復元するように
該ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用するものであること
を特徴とするコーティング。
電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料からなる基体上のコー
ティングであって、 前記ポリ陰イオン蛍光染料は、前記低誘電媒質中にお
いては蛍光が消失されるが、前記活性化試薬は、前記ポ
リ陰イオン蛍光染料を活性化して前記低誘電媒質中にお
いてこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍光を復元するように
該ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用するものであること
を特徴とするコーティング。
33.高分子染料との溶液をガラス表面上にスピニング
し、この溶液から溶媒を蒸発させることにより作成され
ることを特徴とする実施態様32記載のコーティング。
し、この溶液から溶媒を蒸発させることにより作成され
ることを特徴とする実施態様32記載のコーティング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 31/00 Ｇ０１Ｎ 31/00 Ｅ Ｌ Ｚ (56)参考文献 特開 昭55−76838（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−221745（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−231850（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−179236（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 11/06,11/07 G01N 21/77,21/78,21/64
Claims (8)
- 【請求項１】低誘電媒質中において非蛍光性であるポリ
陰イオン蛍光染料の蛍光を活性化する方法であって、 a.前記ポリ陰イオン蛍光染料を前記低誘電媒質中に含ま
せ、このとき、前記低誘電媒質中においては前記ポリ陰
イオン蛍光染料は消光されており、 b.蛍光を復元し、前記低誘電媒質中に活性化蛍光団を生
じるような方法で、消光された蛍光団と相互作用する、
第四オニウム化合物から成る活性化化合物を加え、 c.生じた蛍光または蛍光に関連するパラメータを測定す
る、 各工程からなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光団の蛍光
を変調する分析物を測定する方法であって、 a.低誘電媒質中において非蛍光性であるポリ陰イオン蛍
光団と第四オニウム化合物とを、該第四オニウム化合物
が前記ポリ陰イオン蛍光団と相互作用し該ポリ陰イオン
蛍光団を活性化して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電
媒質中で蛍光を発するように、前記低誘電媒質中に含ま
せ、 b.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団の蛍光を測定し、 c.前記低誘電媒質を前記分析物を含有する溶液にさら
し、 d.前記低誘電媒質中で活性化された前記ポリ陰イオン蛍
光団が前記分析物にさらされた結果起こる蛍光の変化を
測定し、 e.検量線を参照して前記分析物の濃度を求める、 各工程からなることを特徴とする方法。 - 【請求項３】前記分析物が二酸化炭素または酸素である
ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。 - 【請求項４】前記分析物がアンモニアであることを特徴
とする請求の範囲第２項記載の方法。 - 【請求項５】前記分析物が酵素反応による気体状の副生
物であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の方
法。 - 【請求項６】低誘電高分子膜中のポリ陰イオン蛍光団お
よび第四オニウム化合物を、入射電磁波および放出電磁
波を透過させる光学構成部材の表面に塗布してなる、分
析物を測定する光センサ装置であって、 前記第四オニウム化合物は前記ポリ陰イオン蛍光団と相
互作用して該ポリ陰イオン蛍光団が前記低誘電高分子膜
中で蛍光を発するように前記ポリ陰イオン蛍光団を活性
化するものであり、この蛍光は分析物の存在下で変調さ
れるものであることを特徴とする光センサ装置。 - 【請求項７】ポリ陰イオン蛍光染料と、第四オニウム化
合物から成る活性化試薬を含ませた固体支持体としての
低誘電媒質であって、 前記ポリ陰イオン蛍光染料は、前記低誘電媒質中におい
ては蛍光が消光されているが前記活性化試薬の存在下に
おいては蛍光を示すことができるものであり、前記活性
化試薬は、前記ポリ陰イオン蛍光染料を活性化して前記
低誘電媒質中においてこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍光
を復元するように該ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用す
るものであることを特徴とする固体支持体としての低誘
電媒質。 - 【請求項８】第四オニウム化合物から成る活性化試薬を
含む低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料からなる基体
上のコーティングであって、 前記ポリ陰イオン蛍光染料は、前記低誘電媒質中におい
ては蛍光が消光されるが、前記活性化試薬は、前記ポリ
陰イオン蛍光染料を活性化して前記低誘電媒質中におい
てこのポリ陰イオン蛍光染料の蛍光を復元するように該
ポリ陰イオン蛍光染料と相互作用するものであることを
特徴とするコーティング。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US116,436 | 1993-09-03 | ||
| US08/116,436 US5387525A (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Method for activation of polyanionic fluorescent dyes in low dielectric media with quaternary onium compounds |
| US08/116,436 | 1993-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09500685A JPH09500685A (ja) | 1997-01-21 |
| JP2866201B2 true JP2866201B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=22367201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7508027A Expired - Fee Related JP2866201B2 (ja) | 1993-09-03 | 1994-08-30 | 第四オニウム化合物による低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料の活性化方法 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5387525A (ja) |
| EP (1) | EP0716740B1 (ja) |
| JP (1) | JP2866201B2 (ja) |
| KR (1) | KR0171534B1 (ja) |
| AT (1) | ATE148788T1 (ja) |
| AU (1) | AU687854B2 (ja) |
| CA (1) | CA2170592C (ja) |
| DE (1) | DE69401717T2 (ja) |
| DK (1) | DK0716740T3 (ja) |
| ES (1) | ES2099626T3 (ja) |
| HK (1) | HK1000100A1 (ja) |
| PL (1) | PL313265A1 (ja) |
| WO (1) | WO1995006871A2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010535331A (ja) * | 2007-08-02 | 2010-11-18 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 光化学センサー要素 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9200431D0 (en) * | 1992-01-09 | 1992-02-26 | Abbey Biosystems Ltd | Carbon dioxide detector |
| GB9419001D0 (en) * | 1994-09-21 | 1994-11-09 | Applied Research Systems | Assay method |
| CA2235343A1 (en) * | 1995-10-23 | 1997-05-01 | Marizel Rouilly | Optical sensor system for the determination of ph values independently of ionic strength |
| KR100242165B1 (ko) * | 1996-11-30 | 2000-02-01 | 김영남 | 음극선관의 건식전자사진식 스크린 제조용 광전도막도포용액 및 이를 사용하는 그 스크린 제조방법 |
| US5989840A (en) * | 1997-05-29 | 1999-11-23 | Americare International Diagnostics, Inc. | Estimation of active infection by heliobacter pylori |
| US5962330A (en) * | 1997-06-27 | 1999-10-05 | Morton International, Inc. | Method for detecting acid- and base-extractable markers |
| US6013529A (en) * | 1997-08-05 | 2000-01-11 | Bayer Corporation | Hydrophobic fluorescent polymer membrane for the detection of ammonia |
| US5958786A (en) * | 1997-08-05 | 1999-09-28 | Bayer Corporation | Fluorescent polymeric sensor for the detection of creatinine |
| US5945343A (en) * | 1997-08-05 | 1999-08-31 | Bayer Corporation | Fluorescent polymeric sensor for the detection of urea |
| EP1005645B1 (en) * | 1997-08-18 | 2005-04-27 | Novartis AG | Optical carbon dioxide sensor |
| GB9727355D0 (en) * | 1997-12-24 | 1998-02-25 | Kalibrant Limited | A composition for use in fluorescence assay systems |
| US6190612B1 (en) | 1998-01-21 | 2001-02-20 | Bayer Corporation | Oxygen sensing membranes and methods of making same |
| US6306347B1 (en) | 1998-01-21 | 2001-10-23 | Bayer Corporation | Optical sensor and method of operation |
| US6254831B1 (en) * | 1998-01-21 | 2001-07-03 | Bayer Corporation | Optical sensors with reflective materials |
| US6446516B1 (en) | 1998-05-13 | 2002-09-10 | Bayer Corporation | Sample introduction device |
| US6107083A (en) * | 1998-08-21 | 2000-08-22 | Bayer Corporation | Optical oxidative enzyme-based sensors |
| WO2000026655A1 (en) * | 1998-10-31 | 2000-05-11 | Yellow Springs Optical Sensor Co. Pll | Sensor capsule for co2 sensor |
| CA2330769A1 (en) * | 1999-03-05 | 2000-09-08 | Yellow Springs Optical Sensor Co. Pll. | All fiber optic module for an optical chemical sensing system |
| US7157056B2 (en) * | 1999-05-12 | 2007-01-02 | Bayer Corporation | Sample introduction device |
| US6841387B2 (en) * | 2002-08-21 | 2005-01-11 | Advanced Energy Technology Inc. | Ex-situ PEM fuel cell testing: towards visualizing gas diffusion |
| DE102006025470B4 (de) | 2006-05-30 | 2018-08-02 | Airbus Defence and Space GmbH | Fluoreszenzsensor zur Detektion von Gaszusammensetzungen |
| WO2009121244A1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | Versitech Limited | Fluorophore compounds |
| FI20085609A0 (fi) * | 2008-06-18 | 2008-06-18 | Valtion Teknillinen | Happi-indikaattori |
| WO2013106801A1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Clark Randy Wayne | Light emitting toys and light activated targets |
| DE102012005381A1 (de) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Verschmutzungsgrades eines Luftfilters eines Fahrzeugs |
| EP4089401B1 (de) * | 2021-05-10 | 2024-11-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Messeinrichtung und verfahren zur messung von mindestens zwei verschiedenen komponenten eines fluids mittels ramanstreuung und chemilumineszenz |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2508637C3 (de) * | 1975-02-28 | 1979-11-22 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V., 3400 Goettingen | Anordnung zur optischen Messung von Blutgasen |
| USRE33064E (en) * | 1981-09-18 | 1989-09-19 | Prutec Limited | Method for the determination of species in solution with an optical wave-guide |
| GB8423204D0 (en) * | 1984-09-14 | 1984-10-17 | Comtech Res Unit | Assay technique and equipment |
| FR2579628A1 (fr) * | 1985-03-29 | 1986-10-03 | Atochem | Cathode pour electrolyse et un procede de fabrication de ladite cathode |
| US5034189A (en) * | 1985-08-27 | 1991-07-23 | The Regents Of The University Of California | Fluorescent probe for rapid measurement of analyte concentration |
| US5005572A (en) * | 1988-02-26 | 1991-04-09 | Brigham & Women's Hospital | CO2 indicator and the use thereof to evaluate placement of tracheal tubes |
| US5006716A (en) * | 1989-02-22 | 1991-04-09 | Research Corporation Technologies, Inc. | Method and system for directional, enhanced fluorescence from molecular layers |
| US5096671A (en) * | 1989-03-15 | 1992-03-17 | Cordis Corporation | Fiber optic chemical sensors incorporating electrostatic coupling |
| DE3916451C1 (ja) * | 1989-05-20 | 1990-05-23 | Stocko Metallwarenfabriken Henkels Und Sohn Gmbh & Co, 5600 Wuppertal, De | |
| GB8922049D0 (en) * | 1989-09-29 | 1989-11-15 | Medical Instrumentation Consul | Carbon dioxide monitor |
| US5047627A (en) * | 1990-05-18 | 1991-09-10 | Abbott Laboratories | Configuration fiber-optic blood gas sensor bundle and method of making |
| CA2053449A1 (en) * | 1990-10-16 | 1992-04-17 | Henry K. Hui | Optical fiber ph microsensor and method of manufacture |
| US5273716A (en) * | 1991-01-14 | 1993-12-28 | Electric Power Research Institute, Inc. | pH optrode |
| US5119463A (en) * | 1991-04-09 | 1992-06-02 | Abbott Laboratories | Compound optical probe employing single optical waveguide |
| US5156976A (en) * | 1991-06-07 | 1992-10-20 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Evanescent wave sensor shell and apparatus |
| DE4121426A1 (de) * | 1991-06-28 | 1993-01-14 | Basf Ag | Chemischer sensor |
| TW207567B (ja) * | 1991-08-13 | 1993-06-11 | Fiberchem Inc | |
| US5262638A (en) * | 1991-09-16 | 1993-11-16 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Optical fibers and fluorosensors having improved power efficiency and methods of producing same |
-
1993
- 1993-09-03 US US08/116,436 patent/US5387525A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-16 US US08/214,340 patent/US5506148A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-30 WO PCT/IB1994/000260 patent/WO1995006871A2/en not_active Ceased
- 1994-08-30 JP JP7508027A patent/JP2866201B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-30 ES ES94923826T patent/ES2099626T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-30 DE DE69401717T patent/DE69401717T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-30 AU AU73910/94A patent/AU687854B2/en not_active Ceased
- 1994-08-30 AT AT94923826T patent/ATE148788T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-08-30 CA CA002170592A patent/CA2170592C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-30 DK DK94923826.5T patent/DK0716740T3/da active
- 1994-08-30 EP EP94923826A patent/EP0716740B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-30 PL PL94313265A patent/PL313265A1/xx unknown
-
1996
- 1996-03-02 KR KR1019960701077A patent/KR0171534B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-11 HK HK97101552A patent/HK1000100A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010535331A (ja) * | 2007-08-02 | 2010-11-18 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 光化学センサー要素 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0716740A1 (en) | 1996-06-19 |
| CA2170592C (en) | 2000-11-21 |
| CA2170592A1 (en) | 1995-03-09 |
| ES2099626T3 (es) | 1997-05-16 |
| DK0716740T3 (da) | 1997-03-17 |
| EP0716740B1 (en) | 1997-02-05 |
| AU7391094A (en) | 1995-03-22 |
| JPH09500685A (ja) | 1997-01-21 |
| KR0171534B1 (en) | 1999-05-01 |
| US5387525A (en) | 1995-02-07 |
| WO1995006871A2 (en) | 1995-03-09 |
| PL313265A1 (en) | 1996-06-24 |
| US5506148A (en) | 1996-04-09 |
| DE69401717D1 (de) | 1997-03-20 |
| ATE148788T1 (de) | 1997-02-15 |
| WO1995006871A3 (en) | 1995-04-27 |
| DE69401717T2 (de) | 1997-05-22 |
| HK1000100A1 (en) | 1997-11-21 |
| AU687854B2 (en) | 1998-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2866201B2 (ja) | 第四オニウム化合物による低誘電媒質中のポリ陰イオン蛍光染料の活性化方法 | |
| HK1000100B (en) | Method for activation of polyanionic fluorescent dyes in low dielectric media with quaternary onium compounds | |
| US7807473B2 (en) | Material compositions for sensors for determination of chemical species at trace concentrations and method of using sensors | |
| Lobnik et al. | Optical chemical sensors: design and applications | |
| EP1346220B1 (de) | Sensor zur lumineszenz-optischen bestimmung eines analyten | |
| US9404836B2 (en) | Method and device for carbonyl detection and quantitation | |
| Duong et al. | Development of novel optical pH sensors based on coumarin 6 and nile blue A encapsulated in resin particles and specific support materials | |
| Lochman et al. | Red-emitting CO2 sensors with tunable dynamic range based on pH-sensitive azaphthalocyanine indicators | |
| US6107099A (en) | Hydrophobic fluorescent polymer membrane for the detection of ammonia | |
| Monson et al. | PEBBLE nanosensors for in vitro bioanalysis | |
| Sanchez-Barragan et al. | Tailoring the pH response range of fluorescent-based pH sensing phases by sol–gel surfactants co-immobilization | |
| Sanjabi et al. | Dual-chromic cellulose paper modified with nanocapsules containing leuco dye and spiropyran derivatives: A colorimetric portable chemosensor for detection of some heavy metal cations | |
| Ali et al. | Gold nanoclusters-based CO2 sensor and their application in sparkling water | |
| Mohr | Polymers for optical sensors | |
| Ertekin et al. | Fiber optic sodium and potassium sensing by using a newly synthesized squaraine dye in PVC matrix | |
| CN118184602B (zh) | 一种双功能aie新型荧光探针及其在粘度和onoo-检测中的应用 | |
| WO2018151311A1 (ja) | 液状色素を含む組成物、膜、その製造方法、化学センサー、液状色素、液状色素の製造方法、簡易検査用（創薬および／または診断分析）デバイスまたはキット、並びに薄膜発光材料 | |
| Wolfbeis et al. | Solid state supramolecular optical sensors | |
| Derinkuyu | Application of new matrix materials for dissolved and gaseous carbon dioxide sensing and fiber optic carbon dioxide sensor design | |
| Mohr | polarity while high log P values indicates high lipophilicity'(Tables 2 and | |
| Shakhsher | Solvatochromic indicators for fiber optic chemical sensors | |
| Healey et al. | Development of the indicator-photopolymer chemistries for multianalyte sensor arrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |