JPH073391B2 - 多重化学センサ− - Google Patents
多重化学センサ−Info
- Publication number
- JPH073391B2 JPH073391B2 JP21238986A JP21238986A JPH073391B2 JP H073391 B2 JPH073391 B2 JP H073391B2 JP 21238986 A JP21238986 A JP 21238986A JP 21238986 A JP21238986 A JP 21238986A JP H073391 B2 JPH073391 B2 JP H073391B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- absorbing molecule
- film
- multiple chemical
- chemical
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- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光吸収分子または光吸収分子を含有する単分子
膜を積重ねた多重化学センサーに関する。
膜を積重ねた多重化学センサーに関する。
（発明の目的） 近年、味覚や臭覚をモデルとした味センサーや臭センサ
ーの研究が進められている。生物における味覚や臭覚は
味細胞にそれぞれ味物質、嗅物質が吸着し、細胞膜の膜
電位が変化することで発生する。多種多様な味物質、嗅
物質に対して細胞膜が異なつた応答特性を示し、この応
答特性をパターン認識することで生物は味や嗅の判別を
瞬時に、選択性よく行つている。そこで、人工的な味セ
ンサー、嗅センサーを作成する上では、かかる感覚を定
量化し、パターン認識的な情報処理を行わせる必要があ
る。具体的には、共存する複数の化学物質を、物理的或
いは化学的方法によつて同時に検出、識別してやらなけ
ればならない。本発明は、共存する複数の化学物質とし
て多重の化学情報を同時に処理することのできるセンサ
ーを提供することを目的とする。
ーの研究が進められている。生物における味覚や臭覚は
味細胞にそれぞれ味物質、嗅物質が吸着し、細胞膜の膜
電位が変化することで発生する。多種多様な味物質、嗅
物質に対して細胞膜が異なつた応答特性を示し、この応
答特性をパターン認識することで生物は味や嗅の判別を
瞬時に、選択性よく行つている。そこで、人工的な味セ
ンサー、嗅センサーを作成する上では、かかる感覚を定
量化し、パターン認識的な情報処理を行わせる必要があ
る。具体的には、共存する複数の化学物質を、物理的或
いは化学的方法によつて同時に検出、識別してやらなけ
ればならない。本発明は、共存する複数の化学物質とし
て多重の化学情報を同時に処理することのできるセンサ
ーを提供することを目的とする。
本発明はこの多重の化学情報を同時に処理可能なセンサ
ーを実現するために、光吸収分子の有する光学的特性
が、共存する化学物質によつて特有な変化を示す現象を
利用する新しい手段を提案するものである。すなわち、
一般に光吸収分子は、共存する化学物質に対応して特有
の光学的変化を示すことから、このような光吸収分子を
用いて有機超薄膜を作成し、その光学的特性の変化を詳
細に調べれば、共存する化学物質の同定が可能となる。
更に、かかる光学的手法を用いることにより、他の方
法、例えば電気的方法、磁気的方法等に比べて、光の波
長という点で多重化が可能となり、多重化学情報の処理
を効率、精度よく行うことができる。従つて、光吸収分
子を均一な配向性よい超薄膜にすることができれば、
（１）多種多様な化学物質を同時に検出できる。（２）
検出に用いる光の波長という面で多重化ができる、とい
う二つの意味で多重な化学センサーが実現可能となる。
ところが、従来用いられてきた塗布法等による薄膜形成
は、各分子の配向が制御できず、しかも均一な超薄膜が
形成できないため、センサーの効率、精度等の高性能
化、及びセンサーの集積化を図る上で問題があつた。
ーを実現するために、光吸収分子の有する光学的特性
が、共存する化学物質によつて特有な変化を示す現象を
利用する新しい手段を提案するものである。すなわち、
一般に光吸収分子は、共存する化学物質に対応して特有
の光学的変化を示すことから、このような光吸収分子を
用いて有機超薄膜を作成し、その光学的特性の変化を詳
細に調べれば、共存する化学物質の同定が可能となる。
更に、かかる光学的手法を用いることにより、他の方
法、例えば電気的方法、磁気的方法等に比べて、光の波
長という点で多重化が可能となり、多重化学情報の処理
を効率、精度よく行うことができる。従つて、光吸収分
子を均一な配向性よい超薄膜にすることができれば、
（１）多種多様な化学物質を同時に検出できる。（２）
検出に用いる光の波長という面で多重化ができる、とい
う二つの意味で多重な化学センサーが実現可能となる。
ところが、従来用いられてきた塗布法等による薄膜形成
は、各分子の配向が制御できず、しかも均一な超薄膜が
形成できないため、センサーの効率、精度等の高性能
化、及びセンサーの集積化を図る上で問題があつた。
本発明の目的は、多重化学情報を同時に処理することの
できる多重化学センサーを提供することにあり、この目
的は、二種類以上の異なる光吸収分子を含有する膜を積
重ねた有機超薄膜からなる多重化学センサーによつて達
成される。
できる多重化学センサーを提供することにあり、この目
的は、二種類以上の異なる光吸収分子を含有する膜を積
重ねた有機超薄膜からなる多重化学センサーによつて達
成される。
（発明の構成） 本発明の要旨は光吸収分子または光吸収分子を含有する
単分子膜を積層してなり、少なくとも一層中の光吸収分
子が、他層中の光吸収分子とは異なることを特徴とする
多重化学センサーに存する。
単分子膜を積層してなり、少なくとも一層中の光吸収分
子が、他層中の光吸収分子とは異なることを特徴とする
多重化学センサーに存する。
本発明に用いる光吸収分子は、光を吸収し、共存する化
学物質によつて光学的特性が変化する有機分子ならば広
く使用できる。具体的には、螢光性分子であるベンゼ
ン、アンスラセン、ナフタレン、ピレン、フエナントレ
ン、ペリレン、クリセン、トリフエニレン、ビナフチ
ル、ピセン、フルオレン、カルバゾール、ローダミン、
エオシン、フルオレセイン、チオフラビン、アクリジ
ン、カルボリン等、或いはこれらの構造を分子構造中に
含有する化合物、例えばアンスロイルオキシステアリン
酸等が例示できる。
学物質によつて光学的特性が変化する有機分子ならば広
く使用できる。具体的には、螢光性分子であるベンゼ
ン、アンスラセン、ナフタレン、ピレン、フエナントレ
ン、ペリレン、クリセン、トリフエニレン、ビナフチ
ル、ピセン、フルオレン、カルバゾール、ローダミン、
エオシン、フルオレセイン、チオフラビン、アクリジ
ン、カルボリン等、或いはこれらの構造を分子構造中に
含有する化合物、例えばアンスロイルオキシステアリン
酸等が例示できる。
本発明における有機超薄膜を構成する各単分子層に含ま
れる光吸収分子は一種類であり、各単分子層は光吸収分
子と長鎖脂肪酸との混合膜であることが望ましい。長鎖
脂肪酸を存在させると光吸収分子同士の相互作用による
光学的特性の変化を防ぎ、化学物質と光吸収分子との相
互作用のみを精度よく検出することができる。また、長
鎖脂肪酸は光吸収分子の化学的安定性を高める上でも効
果がある。異なる光吸収分子の膜の間、或いは光吸収分
子の膜の上に数層の長鎖脂肪酸の単独累積膜を累積する
ことで保護膜とし、有機超薄膜全体の化学的安定性を高
めることができるが、このような保護膜は、光吸収分子
の種類によつては設けなくてもよい。
れる光吸収分子は一種類であり、各単分子層は光吸収分
子と長鎖脂肪酸との混合膜であることが望ましい。長鎖
脂肪酸を存在させると光吸収分子同士の相互作用による
光学的特性の変化を防ぎ、化学物質と光吸収分子との相
互作用のみを精度よく検出することができる。また、長
鎖脂肪酸は光吸収分子の化学的安定性を高める上でも効
果がある。異なる光吸収分子の膜の間、或いは光吸収分
子の膜の上に数層の長鎖脂肪酸の単独累積膜を累積する
ことで保護膜とし、有機超薄膜全体の化学的安定性を高
めることができるが、このような保護膜は、光吸収分子
の種類によつては設けなくてもよい。
長鎖脂肪酸としては、炭素数14〜24の脂肪酸で、単独で
安定な膜を作るものであれば広く使用できる。具体的に
は、ステアリン酸、アラキジン酸等が例示できる。
安定な膜を作るものであれば広く使用できる。具体的に
は、ステアリン酸、アラキジン酸等が例示できる。
有機超薄膜は、例えば公知のラングミユア・プロジエツ
ト法（LB膜とエレクトロニクス、１頁〜15頁 33頁〜46
頁、シーエムシー1986年）により作成する。具体的に
は、前記の長鎖脂肪酸と光吸収分子とを適当な割合で混
合したものをクロロホルム等の揮発性有機溶媒に溶か
し、これを水面上に展開して単分子の膜を形成する。
ト法（LB膜とエレクトロニクス、１頁〜15頁 33頁〜46
頁、シーエムシー1986年）により作成する。具体的に
は、前記の長鎖脂肪酸と光吸収分子とを適当な割合で混
合したものをクロロホルム等の揮発性有機溶媒に溶か
し、これを水面上に展開して単分子の膜を形成する。
次に、水面上に設けた仕切板を徐々に移動させることに
より展開面積を圧縮する。面積の圧縮に伴い、膜分子は
その集合状態に応じた表面圧を示す。この表面圧を一定
値に保持し、膜が適当な凝縮状態にある状態で静かに清
浄な基板を垂直に上下させることにより、単分子膜を一
層ずつ基板上に移し取る。こうして、光吸収分子膜を数
層累積した後、別の異なつた光吸収分子を用いて前記と
同様の操作を繰り返すことで、有機超薄膜を作成する。
より展開面積を圧縮する。面積の圧縮に伴い、膜分子は
その集合状態に応じた表面圧を示す。この表面圧を一定
値に保持し、膜が適当な凝縮状態にある状態で静かに清
浄な基板を垂直に上下させることにより、単分子膜を一
層ずつ基板上に移し取る。こうして、光吸収分子膜を数
層累積した後、別の異なつた光吸収分子を用いて前記と
同様の操作を繰り返すことで、有機超薄膜を作成する。
単分子膜を基板上に累積する方法は、上述の垂直浸せき
法の他に、例えば水平付着法等の方法を用いてもよい。
すなわち、基板を水面に平行な状態で単分子膜を移し取
つてもよい。
法の他に、例えば水平付着法等の方法を用いてもよい。
すなわち、基板を水面に平行な状態で単分子膜を移し取
つてもよい。
累積に使用する基板は表面が清浄なもので、かつ上記の
光学的特性の変化を検出する上で適当なものであれば広
く使用できる。例えば、ガラス板、石英板、金属薄膜を
表面にコートしたガラス板および石英板、金属板、プラ
スチツク等が用いられる。
光学的特性の変化を検出する上で適当なものであれば広
く使用できる。例えば、ガラス板、石英板、金属薄膜を
表面にコートしたガラス板および石英板、金属板、プラ
スチツク等が用いられる。
例えば、第１図に示すように、ステアリルトリクロロシ
ラン等の疎水化剤で処理した、表面に疎水基２を有する
ガラス基板１を用意する。次いで、上記の方法を用い
て、光吸収分子４を含有する長鎖脂肪酸３から成る単分
子膜ａおよびａ′を形成する。更に、上記とは異なる光
吸収分子６を含有する長鎖脂肪酸５から成る単分子膜ｂ
およびｂ′を形成する。
ラン等の疎水化剤で処理した、表面に疎水基２を有する
ガラス基板１を用意する。次いで、上記の方法を用い
て、光吸収分子４を含有する長鎖脂肪酸３から成る単分
子膜ａおよびａ′を形成する。更に、上記とは異なる光
吸収分子６を含有する長鎖脂肪酸５から成る単分子膜ｂ
およびｂ′を形成する。
このようにして得られた多重化学センサーは、単分子膜
a,a′および単分子膜b,b′中に含有する光吸収分子４、
６が異なるので、２種以上の化学物質に対しそれぞれ光
学的特性において特異の変化を示すことになる。
a,a′および単分子膜b,b′中に含有する光吸収分子４、
６が異なるので、２種以上の化学物質に対しそれぞれ光
学的特性において特異の変化を示すことになる。
作成した有機超薄膜による化学物質の検出は、例えば螢
光スペクトルの変化を測定することで行う。すなわち、
化学物質が薄膜中の光吸収分子に吸着することにより、
光吸収分子の発する螢光が消光されるので、螢光スペク
トルの変化を見ることで化学物質の検出が行われる。検
出は、螢光スペクトルの変化に限定されず、光吸収分子
の有する光学的特性の変化であれば何でもよい。例え
ば、吸収スペクトルの変化、円二色性スペクトルの変化
等を測定することで化学物質の検出が可能である。
光スペクトルの変化を測定することで行う。すなわち、
化学物質が薄膜中の光吸収分子に吸着することにより、
光吸収分子の発する螢光が消光されるので、螢光スペク
トルの変化を見ることで化学物質の検出が行われる。検
出は、螢光スペクトルの変化に限定されず、光吸収分子
の有する光学的特性の変化であれば何でもよい。例え
ば、吸収スペクトルの変化、円二色性スペクトルの変化
等を測定することで化学物質の検出が可能である。
本発明の多重化学センサーによつて検出される化学物質
に特に制限はないが、溶液系で使用する場合は、例えば
アミン、アンモニア、ドーパミン、各種アミノ酸が例示
できる。更に、本発明の化学センサーはガス系にも適用
が可能である。
に特に制限はないが、溶液系で使用する場合は、例えば
アミン、アンモニア、ドーパミン、各種アミノ酸が例示
できる。更に、本発明の化学センサーはガス系にも適用
が可能である。
（発明の効果） 本発明によれば、多重化学情報を同時に処理できる多重
化学センサーが得られる。本発明の多重化学センサー
は、極めて選択性の高い、インテリジエント化された味
センサー、嗅センサー等への応用が可能である。
化学センサーが得られる。本発明の多重化学センサー
は、極めて選択性の高い、インテリジエント化された味
センサー、嗅センサー等への応用が可能である。
（実施例） 以下、本発明を実施例にて更に詳細に説明する。
実施例１ 基板として無螢光ガラス板を用い、ガラス板の表面をス
テアリルトリクロロシランで疎水化処理した。
テアリルトリクロロシランで疎水化処理した。
単分子膜の調製には協和界面科学社製LB（ラングミユア
・ブロジエツト）膜作成装置を用いた。
・ブロジエツト）膜作成装置を用いた。
この装置を用い、CdCl2を0.25m mol含有する水溶液の表
面にアンスロイルオキシステアリン酸（５％）−ステア
リン酸（95％）のベンゼン溶液を展開し、該装置の仕切
板を移動させることにより表面圧を32.5dyne・cm-1に調
整した。
面にアンスロイルオキシステアリン酸（５％）−ステア
リン酸（95％）のベンゼン溶液を展開し、該装置の仕切
板を移動させることにより表面圧を32.5dyne・cm-1に調
整した。
次いで、この圧力を保ちつつ前記したガラス基板を界面
と垂直方向に浸漬し、引上げ、一旦乾燥後この操作をも
う一度行ない、アンスロイルオキシステアリン酸−ステ
アリン酸単分子膜を４層形成した。
と垂直方向に浸漬し、引上げ、一旦乾燥後この操作をも
う一度行ない、アンスロイルオキシステアリン酸−ステ
アリン酸単分子膜を４層形成した。
このアンスロイルオキシステアリン酸−ステアリン酸単
分子膜の上に同じ装置を用いペリレン（５％）−ステア
リン酸（95％）の単分子膜を表面圧40dyne・cm-1にて４
層形成した。
分子膜の上に同じ装置を用いペリレン（５％）−ステア
リン酸（95％）の単分子膜を表面圧40dyne・cm-1にて４
層形成した。
このようにして得た多重化学センサーをまず純水中に浸
漬し日本分光社製、螢光スペクトロメーターを用い励起
波長366nmの場合の螢光特性を測定した。
漬し日本分光社製、螢光スペクトロメーターを用い励起
波長366nmの場合の螢光特性を測定した。
次にこの純水に水酸化アンモニウムおよびグリシンを添
加し、同様に螢光特性を測定した。
加し、同様に螢光特性を測定した。
その結果、水酸化アンモニウムおよびグリシンによる固
有の変化が見られた。
有の変化が見られた。
第１図は本発明の多重化学センサーを模式的に示す断面
図である。 図中１はガラス基板、２は疎水基、３、５は長鎖脂肪
酸、４、６は光吸収分子、a,a′,b,b′は夫々単分子膜
をそれぞれ示す。
図である。 図中１はガラス基板、２は疎水基、３、５は長鎖脂肪
酸、４、６は光吸収分子、a,a′,b,b′は夫々単分子膜
をそれぞれ示す。
Claims (2)
- 【請求項１】光吸収分子または光吸収分子を含有する単
分子膜を積層してなり、少なくとも１層中の光吸収分子
が、他層中の光吸収分子とは異なることを特徴とする多
重化学センサー - 【請求項２】単分子膜が長鎖脂肪酸と光吸収分子との混
合膜である特許請求の範囲第一項記載の多重化学センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21238986A JPH073391B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 多重化学センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21238986A JPH073391B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 多重化学センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6367548A JPS6367548A (ja) | 1988-03-26 |
| JPH073391B2 true JPH073391B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=16621774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21238986A Expired - Fee Related JPH073391B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 多重化学センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073391B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2763783B2 (ja) * | 1989-03-10 | 1998-06-11 | 科学技術振興事業団 | 有機物センサー及び有機物濃度の測定方法 |
| US6338483B1 (en) * | 1999-11-23 | 2002-01-15 | Jeffrey L. Andela | Single sheet feeder with selectively engageable prefeeding rolls |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP21238986A patent/JPH073391B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367548A (ja) | 1988-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |