説明

光学式酸素センサ用キャリブレーションカード

光学式センサをキャリブレーションするためのキャリブレーションカード10及びカード10を用いる方法である。カード10は、(i)第一の酸素感受性フルオロフォア41の露出をほぼ0%酸素に限定するように構成され配置された第一の酸素感受性フルオロフォア41と、(ii)第二のフルオロフォアの集合体42を酸素の環境濃度にさらすように構成され配置された第二のフルオロフォアの集合体42とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2008年11月7日に出願された米国特許仮出願番号61/112,434号の利益を主張している。
【背景技術】
【0002】
背景技術
光学式センサは、被分析物の、特に酸素の濃度を、パッケージ又は容器内で測定する広く利用される方法である。簡単に言えば、被分析物の感受性フルオロフォアをパッケージ又は容器内に配置し、フルオロフォアをパッケージ又は容器内で平衡化し、フルオロフォアを放射エネルギーで励起し、そしてその励起フルオロフォアから放出される発光量を測定することによって、パッケージ又は容器内の被分析物の濃度が測定される。そのような光学式センサは、ドイツレーゲンスブルクにあるプリゼンツ・プリシジョン・センシング社(Presents Precision Sensing, GmbH)を含む数多くの供給業者から入手することができる。
【0003】
そのような光学式センサは、被分析物の感受性フルオロフォアを被分析物の既知の濃度を有するガスにさらして、被分析物のそれらの既知濃度での発光を検知することによってセンサの二点キャリブレーションを可能とするキャリブレーションモードで共通にプログラムされている(すなわち、0%の被分析物を有する承認されたタンクガスでフラッシュされた容器にフルオロフォアを配置又は挿入して、発光を測定し、その後、90%の被分析物を有する承認されたタンクガスでフラッシュされた容器にフルオロフォアを配置又は挿入して、発光を測定する)。
【0004】
このキャリブレーション方法は光学式センサを正確にキャリブレーションするのに効果的であるが、多くの時間を要すとともに費用がかかる。
【0005】
したがって、光学式センサを正確にかつ正確にキャリブレーションするための費用のかからないシステム及び方法の実質的な必要性が存在している。
【発明の概要】
【0006】
発明の概要
本発明の第一の側面は、光学式センサをキャリブレーションするのに用いるキャリブレーションカードである。キャリブレーションカードは、(i)環境から隔離されているとともに第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体から酸素を除去するために有効な酸素除去物質と流体連通する第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体と、(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらすために環境と流体連通する第二の酸素感受性フルオロフォア、とを少なくとも有する。
【0007】
本発明の第二の側面は、キャリブレーションモードを有する、光学式酸素センサをキャリブレーションする方法であって、次に示す段階を有している。
(A)(i)環境から隔離されているとともに第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体から酸素を除去するために有効な酸素除去物質と流体連通する第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体であって、第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる酸素濃度が既知の低い値である第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体と、(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらすために環境と流体連通する第二の酸素感受性フルオロフォア、とを少なくとも有するキャリブレーションカードを入手する段階と、
(B)光学式センサをキャリブレーションモードに設定する段階と、
(C)酸素濃度の測定値が酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる既知の酸素濃度と相関性があるような、第一及び第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体のそれぞれから酸素濃度の測定値を連続して取得する段階と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図面の簡単な説明
【図1】本発明の一つの実施形態の平面図である。
【図2】図1に記載された本発明の側面図である。
【図3A】線3−3に沿っており、かつ0%の酸素領域を有する、図1及び2に記載された本発明の一部の拡大側面断面図である。
【図3B】線3−3に沿っており、かつ21%の酸素領域を有する、図1及び2に記載された本発明の一部の拡大側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
好適な実施形態の詳細な説明
定義
本明細書では、特許請求の範囲を含み、“酸素バリア”という用語は、(メタル層のような)酸素を通さない材料層、又は(プラスチックフィルムのような)酸素の通過を著しく妨げる材料層を意味する。
【0010】
本明細書では、特許請求の範囲を含み、“フルオロフォア”という用語は、特定波長のエネルギーを吸収し、その結果、異なる特定波長のエネルギーを放出するような官能基を有する分子(例えば、蛍光分子)を意味する。
【0011】
本明細書では、特許請求の範囲を含み、“酸素感受性フルオロフォア”という用語は、酸素にさらすと、その酸素量に比例して蛍光レベルが変化するフルオロフォアを意味する。
【0012】
構造
図1及び2を参照し、本発明の第一の側面は、光学式酸素センサ(図示なし)をキャリブレーションするのに用いられるキャリブレーションカード10である。キャリブレーションカード10は、(i)環境から隔離されているとともに第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体41から酸素を除去するために有効な酸素除去物質51と流体連通する第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体41と、(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体42を酸素の環境濃度にさらすために環境と流体連通する第二の酸素感受性フルオロフォア42、とを有する。
【0013】
図3A及び3Bは、キャリブレーションカード10の1つの実施形態における構造上の要素を示している。図3A及び3Bに示されるように、キャリブレーションカード10は、サポート層20とカバー層70との間に挟まれるとともに、横方向に間隔を置いて配置された第一及び第二の酸素感受性フルオロフォア41及び42(まとめてフルオロフォアの集合体40と呼ぶ)を有する。第一のフルオロフォアの集合体41は、中間層50の酸素除去部51によって横方向に取り囲まれている。第二のフルオロフォアの集合体42は、サポート層20中のチャンネル29を介して周囲環境にさらされており、かつ中間層50の不活性部52によって横方向に取り囲まれている。接着剤層30及び60は、サポート層20及びカバー層70をそれぞれ中間層50に固定する。
【0014】
キャリブレーションカード10は、上端10a、下端10b、右側端10r、左側端10s、上部主要面10v、及び下部主要面10wを有している。カード10は、長さ約4から20cm、幅約4から20cm、そして1cmより薄い厚さを有することが望まれる。これより小さなカード10は、紛失又は置き忘れされやすく、またこれより大きなカード10は不必要にかさばったものになる。カード10は、長さ約6から10cm、幅4から8cm、3cmより薄い厚さを有するのが好ましく、さらには、標準的なクレジットカード(つまり、長さ約8.5cm、幅約5.5cm、厚さ約1mm)の寸法に一致することが最も好ましい。
【0015】
カード10は、可とう性を有し得る一方、耐久性があり、かつ耐摩耗性を有しなければならない。
【0016】
サポート層20は、カード10に対して構造的完全性の大半を与える。サポート層20は、必要に応じて、透明、半透明、又は不透明でよい。サポート層20は、酸素がカード10に浸透して酸素除去中間層51と接触する割合を減少させるために、酸素バリアとしても機能すべきである。好適な材料は、具体的にはプラスチックであるが、これに限らない。
【0017】
中間層50は、第一のフルオロフォアの集合体41を横方向に取り囲む第一部分51と、第二のフルオロフォアの集合体42を横方向に取り囲む第二部分52とを有する。中間層50の第一部分51は、カード10に浸透する酸素を除去するために有効な、第一のフルオロフォアの集合体41に隣接する酸素除去材(図示なし)を有する。酸素除去フィルムを含む、様々な種類の酸素除去製品が知られており市販されている。そのような酸素除去フィルムのファミリーが、南カリフォルニアのダンカンにあるクライオバック社の密閉空気部門(The Sealed Air division of Cryovac)から、「Cryovac Freshness Plus(登録標章)」(クライオバック・フレッシュニス・プラス)オーエス・フィルムの指定で入手可能である。本発明の使用に適した酸素除去フィルムは、具体的には、クライオバック社の密閉空気部門が販売しているOS2030及びOS2030AFの二つである。
【0018】
キャリブレーションカード10の寿命は、カード10に使用される酸素除去材の有効寿命によって決定される。カードの寿命を延ばすためには、紫外光にさらされる場合等で選択的に活性化可能な酸素除去材を使用することが一般的に望ましい。クライオバック社の密閉空気部門が販売しているOS2030及びOS2030AFの二つは、紫外光によって選択的に活性化されるフィルムである。
【0019】
中間層50の第二部分52は、様々な種類のプラスチックを含んだ、様々な好適な不活性材料から選択された不活性材料である。
【0020】
図示されていない別の実施形態では、フルオロフォアの集合体40は2つの中間層50の間に挟まれており、それからサポート層20に積層される。
【0021】
接着剤層30及び60は、様々なホットメルト接着剤及び粘着材を含んだ、プラスチック層の積層で用いるのに適した様々な接着剤から選択される。サポート層20、中間層50、及びカバー層70が熱接合可能な場合は、これらの接着剤層を使用しないで済ませることも可能である。
【0022】
様々な被分析物の感受性フルオロフォアが知られており、ミズーリ州のセントルイスにあるシグマアルドリッチ社(Sigma-Aldrich)を含んだ多くの供給源から広く入手することが出来る。例えば、ルテニウム酸素感受性発光インジケータ組成物が、国際公開第2007/120637号パンフレットに開示及び記載されている。好適なフルオロフォアは、白金ポルフィリンである。酸素感受性発光インジケータとして、ルテニウム混合物よりも白金ポルフィリンを使用する利点は、(i)周囲光に対して感度がより小さいこと、(ii)紫外光以外の波長において励起能力があること、(iii)感度が増大していること、及び(iv)劣化期間がより長いこと、である。
【0023】
カバー層70は、カード10に対する付加的な構造的完全性を与えるとともに、フルオロフォアの集合体40及び中間層50のための保護カバーとしての機能を果たす。カバー層70は、フルオロフォアの集合体40がエネルギーを吸収かつ放出するような特定波長においては少なくとも、透明又は半透明である必要がある。カバー層70は、酸素がカード10に浸透して酸素除去中間層51と接触する割合を減少させるために、酸素バリアとしても機能すべきである。好適な材料は、具体的にはプラスチックであるが、これに限らない。好適なプラスチックは、マイラー及びポリエチレンテレフタレートである。
【0024】
カード10の上部主要面10vには、第一のフルオロフォアの集合体41をわずかの酸素にさらされたフルオロフォアとして識別するための第一のマーク81(例えば、0%、ゼロ、低、最小等)、及び第二のフルオロフォアの集合体42を酸素の環境濃度にさらされたフルオロフォアとして識別するための第二のマーク82(例えば、21%、21、高、最大、大気)(第一のマークと第二のマークをまとめてマークと呼ぶ)が記されている。
【0025】
使用
キャリブレーションカード10は、キャリブレーションモードを有しており、光学式酸素センサ(図示なし)を迅速にかつ容易にキャリブレーションするために用いられる。カリブレーションカード10を用いて、光学式酸素センサ(図示なし)のキャリブレーションが有する段階は、単に、(1)光学式センサをキャリブレーションモードに設定する段階と、(2)酸素濃度の測定値が酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる既知の酸素濃度と相関性があるような、酸素感受性フルオロフォアの集合体41及び42のそれぞれから酸素濃度の測定値を連続して取得する段階と、のみである。
【0026】
測定値の元となる酸素感受性フルオロフォア41又は42に対する酸素濃度の測定値の相関関係は、様々な方法で得られる。一つの方法は、光学式酸素センサ(図示なし)に予め入力された所定のシーケンスで酸素濃度の測定値を得ることである。第二の方法は、酸素感受性フルオロフォアの集合体41及び42のどちらが検知されたかを示すのに有効な測定値が毎回得られる度に、光学式センサ(図示なし)に付加的なデータを提供することである。さらに、第三の方法は、検知された酸素感受性フルオロフォアの集合体41及び42が測定時にさらされている酸素濃度を示すのに有効な測定値が得られる度に、光学式酸素センサ(図示なし)に付加的なデータを提供することである。
【符号の説明】
【0027】
用語
10 キャリブレーションカード
10a キャリブレーションカードの上端
10b キャリブレーションカードの底面
10r キャリブレーションカードの右側
10s キャリブレーションカードの左側
10v キャリブレーションカードの上部主要面
10w キャリブレーションカードの下部主要面
20 サポート層
29 サポート層中の露出チャンネル
30 第一の接着剤層
40 酸素感受性フルオロフォアの集合体
41 第一すなわち0%の酸素感受性フルオロフォアの集合体
42 第二すなわち21%の酸素感受性フルオロフォアの集合体
50 中間層
51 酸素除去中間層
52 不活性中間層
60 第二の接着剤層
70 透明コート又はカバー層
80 マーク
81 0%酸素にさらされた酸素感受性フルオロフォアの集合体を示す第一のマーク
82 21%酸素にさらされた酸素感受性フルオロフォアの集合体を示す第二のマーク


【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学式センサをキャリブレーションするのに用いるキャリブレーションカードであって、
(i)第一の酸素感受性フルオロフォラの集合体をほぼゼロ%酸素に限定してさらすために構成され配置された第一の酸素感受性フルオロフォアと、
(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらすために構成され配置された第二の酸素感受性フルオロフォアと、を有するカード。
【請求項2】
前記第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体は、周囲環境から隔離されているとともに、前記第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体から酸素を除去するために有効な酸素除去物質と流体連通している、請求項1に記載のキャリブレーションカード。
【請求項3】
前記カードの長さが約4cmから20cmであり、幅が約4cmから20cmであり、厚さが1cmよりも薄い、請求項1に記載のキャリブレーションカード。
【請求項4】
前記カードの長さが約6cmから10cmであり、幅が約4cmから8cmであり、厚さが3mmよりも薄い、請求項2に記載のキャリブレーションカード。
【請求項5】
前記第一及び第二のフルオロフォアの集合体におけるフルオロフォアが同一である、請求項1又は2に記載のキャリブレーションカード。
【請求項6】
前記第一及び第二のフルオロフォアの集合体は、酸素バリアのサポート層と酸素バリアの透明カバー層との間に挟まれている、請求項1又は2に記載のキャリブレーションカード。
【請求項7】
前記透明カバー層は、ポリエチレンテレフタレートの透明層である、請求項6に記載のキャリブレーションカード。
【請求項8】
前記酸素除去物質は、紫外光にさらされることによって活性化される、請求項2に記載のキャリブレーションカード。
【請求項9】
酸素除去物質がフィルムに組み込まれている、請求項8に記載のキャリブレーションカード。
【請求項10】
前記カードが、前記第一のフルオロフォアの集合体を限定された酸素にさらされるフルオロフォアとして識別するための第一のマークと、前記第二のフルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらされるフルオロフォアとして識別するための第二のマークと、を有する請求項1又は2に記載のキャリブレーションカード。
【請求項11】
前記第一のマークは少なくとも指示0%を有し、前記第二のマークは少なくとも指示21%を有する、請求項10に記載のキャリブレーションカード。
【請求項12】
前記第二のフルオロフォアの集合体は、前記サポート層中の少なくとも1つのチャンネルを介して周囲環境と流体連通する、請求項6に記載のキャリブレーションカード。
【請求項13】
キョリブレーションモードを有する光学式酸素センサをキャリブレーションする方法であって、
(A)(i)第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素にさらすことを制限するために構成され配置され、その第一の酸素感受性フルオロフォアがさらされる酸素濃度は既知の低い値である第一の酸素感受性フルオロフォアと、
(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらすために環境と流体連通し、その第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる酸素濃度は既知の高い値である第二の酸素感受性フルオロフォアと、を少なくとも有するキャリブレーションカードを入手する段階と、
(B)光学式センサをキャリブレーションモードに設定する段階と、
(C)酸素濃度の測定値が酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる既知の酸素濃度と相関関係があるような、酸素感受性フルオロフォアの集合体のそれぞれから酸素濃度の測定値を連続して取得する段階と、を有する方法。
【請求項14】
キョリブレーションモードを有する光学式酸素センサをキャリブレーションする方法であって、
(A)(i)環境から隔離されているとともに第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体から酸素を除去するために有効な酸素除去物質と流体連通し、その第一の酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされている酸素濃度が既知の低い値である第一の酸素感受性フルオロフォアと、
(ii)第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体を酸素の環境濃度にさらすために環境と流体連通し、その第二の酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる酸素濃度が既知の高い値である第二の酸素感受性フルオロフォアと、を少なくとも有するキャリブレーションカードを入手する段階と、
(B)光学式センサをキャリブレーションモードに設定する段階と、
(C)酸素濃度の測定値が酸素感受性フルオロフォアの集合体がさらされる既知の酸素濃度と相関関係があるような、酸素感受性フルオロフォアの集合体のそれぞれから酸素濃度の測定値を連続して取得する段階と、を有する方法。
【請求項15】
前記(C)の段階が、所定のシーケンスで酸素感受性フルオロフォアの集合体のそれぞれから酸素濃度の測定値を取得する段階を少なくとも有する、請求項13又は14に記載の方法。
【請求項16】
前記(C)の段階が、
(1)キャリブレーションモードにある光学式センサを用いて、酸素感受性フルオロフォアの集合体の一方がさらされる酸素濃度を検知する段階と、
(2)光学式センサに、キャリブレーションカードの酸素感受性フルオロフォアの集合体のどちらが検知されたかを示すダータを供給する段階と、
(3)キャリブレーションモードにある光学式センサを用いて、酸素感受性フルオロフォアの集合体の他方がさらされる酸素濃度を検知する段階と、を少なくとも有する請求項13又は14に記載の方法。
【請求項17】
前記(C)の段階が、
(1)キャリブレーションモードにある光学式センサを用いて、酸素感受性フルオロフォアの集合体の一方がさらされる酸素濃度を検知する段階と、
(2)光学式センサに、酸素感受性フルオロフォアの集合体の前記一方がさらされる既知の酸素濃度を示すデータを供給する段階と、
(3)キョリブレーションモードにある光学式センサを用いて、酸素感受性フルオロフォアの集合体の他方がさらされる酸素濃度を検知する段階と、
(4)光学式センサに、酸素感受性フルオロフォアの集合体の前記他方がさらされる既知の酸素濃度を示すデータを供給する段階と、を少なくとも有する請求項13又は14に記載の方法。
【請求項18】
前記カードの長さが約6cmから10cm、幅が約4cmから8cm、厚さが3mmよりも薄い、請求項13に記載の方法。
【請求項19】
酸素感受性フルオロフォアの第一及び第二の集合体が、酸素バリアのサポート層と酸素バリアの透明カバー層との間に挟まれている、請求項13又は14に記載の方法。
【請求項20】
酸素感受性フルオロフォアの集合体から酸素濃度の測定値を取得する前に、酸素除去物質が紫外光にさらされることによって活性化される、請求項14に記載の方法。
【請求項21】
前記カードが、酸素感受性フルオロフォアの第一の集合体を酸素に全くさらされていない集合体として識別する第一のマークと、酸素感受性フルオロフォアの第二の集合体を酸素の環境濃度にさらされた集合体として識別する第二のマークと、を有する請求項13又は14に記載の方法。
【請求項22】
前記第一のマークが少なくとも0%の数値を有し、前記第二のマークが少なくとも21%の数値を有する、請求項21に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【公表番号】特表2012−508378(P2012−508378A)
【公表日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−535617(P2011−535617)
【出願日】平成21年11月3日(2009.11.3)
【国際出願番号】PCT/US2009/063037
【国際公開番号】WO2010/053888
【国際公開日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【出願人】(592014182)モコン・インコーポレーテッド (16)
【Fターム(参考)】