(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）有効量の発光団、（ｂ）酸素透過性、フィルム形成性ポリマーおよび（ｃ）成分（ａ）および（ｂ）のための溶媒を含み、
成分（ａ）の発光団はプラチナ（II）ポルフィリンの群から選択され、そして
成分（ｂ）のポリマーは
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル、および
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマー、またはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群から選択されるモノマーとオレフイン性モノマーとを基本にした疎水性コポリマー
の群から選択される、
光学的測定用センサーの酸素感受性層形成用組成物。
【請求項２】
成分（ｂ）（２）の疎水性ホモポリマーが疎水性ポリアクリルアミドまたはポリメタクリルアミドであって、窒素原子上に１個または２個の炭化水素基を有するものである、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
成分（ｂ）の（２）の疎水性コポリマーがアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドの群から選択される少なくとも２種のモノマー構造単位を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
成分（ｂ）（２）の疎水性ホモポリマーおよび疎水性コポリマーにおけるアクリレートおよびメタクリレート構造単位がエステル部分に直鎖または分枝鎖Ｃ1−Ｃ20アルキル基を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
成分（ｂ）（２）の疎水性コポリマーが少なくとも５モル％のオレフィン性モノマー構造単位を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
成分（ｂ）（２）の疎水性コポリマーにおけるオレフィン性モノマーがオレフィン、ビニルエーテル、ビニルエステル、ビニルアセタール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびスチレンの群から選択される、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
成分（ｂ）（２）の疎水性コポリマーが
（ｉ）９５から７０モル％のアクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチル構造単位および５から３０モル％の少なくとも３個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位を有するポリアクリレートまたはポリメタクリレート、
（ｉｉ）４０から６０モル％のアクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチル構造単位、５から３０モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位および５５から１０モル％のアクリロニトリル構造単位を有するコポリマー；および
（ｉｉｉ）３０から４５モル％のアクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチル構造単位、２０から５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位、２０から３０モル％のアクリロニトリル構造単位および３０から１５モル％の酢酸ビニル構造単位を有するコポリマー
の群から選択される、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）におけるアクリレートまたはメタクリレート構造単位がアクリル酸メチルまたはアクリル酸メチルである場合を除き、１８個までの炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有する、請求項７記載の組成物。
【請求項９】
（ｉ）におけるポリアクリレートまたはポリメタクリレートが１０から２５モル％の少なくとも４個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位を有し、残りの構造単位がアクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチルである、請求項７記載の組成物。
【請求項１０】
（ｉｉ）におけるコポリマーが４０から５０モル％のアクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチル構造単位、１０から２５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位および５０から２５モル％のアクリロニトリル構造単位を有する、請求項７記載の組成物。
【請求項１１】
（ｉｉｉ）におけるコポリマーが３５から４５モル％のメタクリル酸メチル構造単位、５から１５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル部分に有するアクリレート構造単位、３０から２０モル％のアクリロニトリル構造単位および３０から２０モル％の酢酸ビニル構造単位を有する、請求項７記載の組成物。
【請求項１２】
ポリマーの分子量が１０，０００から５，０００，０００である、請求項１記載の組成物。
【請求項１３】
プラチナポルフィリンが式Ｉ
0004022261.tif 000015
〔式中、ＲはＨまたはＣ1−Ｃ18アルキル、またはＣ3−Ｃ8シクロアルキル、フェニル、ピリジルまたはフェニル−Ｃ1−Ｃ4アルキレンであり、いずれも非置換またはＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ1−Ｃ18アルコキシ、Ｒ3−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、ハロゲン、−ＣＮまたは−ＮＯ2により置換されている；
Ｒ1およびＲ2は互いに独立して、Ｈ、Ｃ1−Ｃ12アルキルまたはＣ1−Ｃ12アルコキシ、またはＲ1およびＲ2は一緒になって−ＣＨ2ＣＨＲ4ＣＨＲ5ＣＨ2−、−ＯＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ2Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−を形成する；
Ｒ3はＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ3−Ｃ8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、Ｃ1−Ｃ12アルキルフェニルまたはＣ1−Ｃ12アルキルベンジル；そして
Ｒ4およびＲ5は互いに独立してＨ、Ｃ1−Ｃ12アルキルまたはＣ1−Ｃ12アルコキシ；
ただし、Ｒ1およびＲ2が一緒になって−ＣＨ2ＣＨＲ4ＣＨＲ5ＣＨ2−を形成する場合、Ｒは置換または非置換フェニルまたはピリジルではない〕
に対応する、請求項１記載の組成物。
【請求項１４】
式Ｉの化合物がプラチナ（II）テトラベンゾポルフィリン、プラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリン、プラチナ（II）オクタエチルポルフィリンまたはプラチナ（II）シクロヘキセノポルフィリンである、請求項１３記載の組成物。
【請求項１５】
成分（ｃ）の溶媒としてエーテル、Ｎ−ジアルキル化酸アミド、Ｎ−アルキル化ラクタム、スルホン、スルフオキシド、エステル、ラクトン、ニトリル、炭化水素、ハロゲン化炭化水素またはケトン、あるいはこれらの２種以上の組合せを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項１６】
式Ｉの化合物の量が、成分（ａ）および成分（ｂ）の量を基本にして、０．０１から２０重量％である、請求項１３記載の組成物。
【請求項１７】
固体支持物質と、請求項１記載の組成物を使用してその上に形成された酸素感受性層を含む、光学的センサー用構造体。
【請求項１８】
酸素感受性層の厚さが０．５から１，０００μmである、請求項１７記載の構造体。
【請求項１９】
発光団および酸素透過性ポリマーを含む光学的センサー用酸素感受性層を光で照射して発光放射を発生させ、次いで被分析物を当該感受性層と接触させることにより生じた酸素含量に依存する発光放射の減少を測定することを含む、被分析物中の酸素を測定する方法であって、上記感受性層においてプラチナ（II）ポルフィリンの群から選択され発光団が下記の群から選択される酸素透過性ポリマーに均質に分散している方法：
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル；および
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマーまたはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群から選択されるモノマーとオレフィン性モノマーとを基本にした疎水性コポリマー。
【請求項２０】
（ａ）プラチナ（II）ポルフィリンからなる群から選択された有効量の発光団および（ｂ）下記の群から選択された酸素透過性フィルム形成性ポリマーを含む組成物の、酸素の発光学的測定のためのセンサー（オプトロード）の活性層としての使用：
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル；および
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマー、またはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群から選択されるモノマーとオレフィン性モノマーを基本にした疎水性コポリマー。
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶媒、ある酸素透過性かつ膜形成ポリマーおよび発光団（luminophore）を含む組成物；ある酸素透過性かつ膜形成ポリマーおよび発光団を含む層が適用される支持体；および酸素の光学的測定法に関する。
発光学法およびオプトロードによるガスおよび液体中の酸素の定量的測定法は、近年、特に、体液、例えば血液中の酸素含量の測定のための診断の分野でより重要になってきている。
Biosensors & Bioelectronics 7（1991）199-206頁，D. B. Papkovsky et alにおいて、プラチナポルフィリンが蛍光性インディケーターとして溶解しているポリスチレン膜を有する繊維光学的酸素センサーが記載されている。励起放射により産生された発光が、酸素との接触により、“消光（quenching）”により消失するか、または減少し、この消失または減少の程度は膜内の酸素の量に依存する。従って、目盛り決め（calibration）後、分析酸物中の酸素の量を、発光の減少により測定できる。このシステムの欠点は、支持物質への膜の乏しい粘着である。更に、文献は、エバネッセント場での繊維光学的センサーおよび測定法の使用で、比率Ｉ0／Ｉ（Ｉ0は酸素非存在下での発光；Ｉは酸素存在下での発光）に従った酸素の濃度の直線依存性を得ることが可能であるかどうか示していない。
Applied Spectroscopy 46（8）（1992），1266-1272頁，H.-Y. Liu et al.において、酸素の高い透過性により区別される、繊維光学的センサーのためのゾル／ゲル基本膜（ポリシロキサン）での蛍光性インディケーターとしてのプラチナオクタエチルポルフィリンが記載されている。ある場合に、酸素含量に従った比率Ｉ０／Ｉの直線依存性が見られ（最大相関計数はわずか０．９９６）、これはとりわけシリコン原子の有機基の特異的選択により得られる。これらのゾル／ゲル膜の欠点は、膜に溶解した励起燐光インディケーターの腐食行動であり、これは二指数関数を使用した場合にもに十分記載されて得、ある膜において、測定感受性はポリマーの発光団の乏しい溶解性に関する。更に、オプトロードは製造に複雑すぎ、産業規模での経済的な製造が不可能である。
ＵＳ−Ａ−５１５５１４９は、活性層がシロキサンおよびウレタンブロックを含み、プラチナ（テトラアミノフェニル）ポルフィリンがフルオロフォアとして結合している、繊維光学的酸素センサーを記載する。酸素の透過性および溶解性が、シロキサンおよびウレタン成分の選択に影響され得ることは重要である。フルオロフォアの共有結合が、膜におけるその均質分散を確実とする。官能的フルオロフォアは、製造が困難であり、従って、高価であり、経済的産業的大量生産を不可能にする結果となる。
Sensors and Actuators A, 41-42（1994），542-546頁，E. Singer et al.において、その活性層が、ルテニウム（II）トリス（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリン）過塩素酸と組み合わさったアクリル酸とメタクリル酸コポリマーまたは酢酸セルロースである、繊維酸素オプトロードが記載されている。計量曲線は、非直線的であり、その結果、測定サンプルの厳密な酸素含量の測定を得るために、相対的に多くの測定が必要となり、これは複雑すぎるよう感じる。
Anal. Chem. 67（1995），88-93頁，P. Hartmannにおいて、蛍光性インディケーターとしてルテニウム（II）トリス（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリン）過塩素酸を含むポリスチレン薄活性層を適用する、ガラスまたはポリエステル支持体を含む、平面オプトロードが記載されている。これらのオプトロードは、同様に、サンプル測定において、酸素の部分圧に依存した望ましい理想の直線依存性を示さず、均質溶液ではスターン−ヴォルマー式Ｉ0／Ｉ＝１＋Ｋ*［Ｏ2］（式中、Ｉは酸素存在下での発光、Ｉ0は酸素非存在下での発光およびＫ*は消失定数）に従うことが必要である。
実際に、発光強度、またはむしろそれに対応する光電子ボルト数の測定に、スターン−ヴォルマー式において定数Ｃを付加することが有利であることが証明された。定数Ｃの使用により、例えば、励起光の反射または散乱によるステム、または暗電流効果である、可能性の有る背景発光を考慮にいれる。
測定を、数個の、理想的には２個の測定値を使用して、例えば、０から８４０トルの広範囲のＯ2部分圧で速く、単純な方法で行い得る、酸素の検出のためのオプトロードが非常に必要とされている。応答時間は、４０秒を超えてはならず、システムを直ぐに再生することが可能であり、新しい測定のために、実質的に測定精度の損失なく（使用期間を通して同一の酸素濃度で同一の発光強度）、それを再使用することが可能であり、従って長い使用可能期間を確実とする。実質的に分解がないか、または他の変化が貯蔵中に起きないことも重要である。十分な感受性を確実とするために、診断法（血液分析）における総てのシステムにおいて、消失定数を、Ｋが１から３５×１０-3トル-1、好ましくは３から３０×１０-3トル-1、特に５から２５×１０-3トル-1となるように調節することも有利でありえる。
得られる感受性（Ｋ）は酸素非存在下での発光インディケーターの励起状態の期間におよびポリマー膜の酸素の透過性（ポリマー膜の酸素溶解性および酸素の分散計数の産物）に依存する。記載のパラメーターは可能性に影響し、それにより励起インディケーター分子の発光が酸素により消失される。相対的に短い期間の場合、従って相対的に高い酸素の透過性を有するポリマーを、好ましい感受性を得るために選択し、この逆もそうである。調節は、スターン−ヴォルマー式を基本にして、単純な測定により当業者が測定できる。
本発明により、驚くべきことに、発光インディケーターとしてのプラチナポルフィリンを、選択したコポリマーと組み合わせることにより、これらの高い必要性が満たされることが判明した。
本発明は、最初に、（ａ）有効量の発光団、（ｂ）酸素透過性およびフィルム形成ポリマーおよび（ｃ）成分（ａ）および（ｂ）のための溶媒を含み、
（ａ１）発光団はプラチナ（II）ポルフィリンの群から選択される；そして
（ａ２）ポリマーは：
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル；そして
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマー、またはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群のモノマーおよびオレフィン性（olefinic）モノマーを基本にした疎水性コポリマー
の群から選択される。
疎水性ポリアクリルアミドは、一般に、１個または２個の炭化水素基、特に好ましくは１から２０個の炭素原子のアルキル基を含み、炭素原子の全数は、その疎水性特性を決定する。本発明にまた含まれるのは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群の少なくとも二つのモノマーを有するポリマーである。アクリレートおよびメタクリレートは、好ましくはエステル基に直鎖または分枝鎖Ｃ1−Ｃ20アルキル基を有するものである。成分２のコポリマーは、好ましくは少なくとも５モル％、特に少なくとも１０モル％、より特には少なくとも２０モル％、更に特には少なくとも４０モル％のオレフィン性モノマーを含む。
適当なオレフィン性モノマーは、例えば、オレフィン（例えばエテン、プロペンおよびブテン）、ビニルエーテル、ビニルエステル、ビニルアセタール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびスチレンである。
成分２のコポリマーの好ましいサブグループは：
（ａ）９５から７０モル％のメタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチル構造単位および５から３０モル％の少なくとも３個の炭素原子を含むアルキル基をエステル基中に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位を有するポリメタクリレートまたはポリアクリレート：
（ｂ）４０から６０モル％のメタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチル構造単位、５から３０モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル基中に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位および６０から１０モル％のアクリロニトリル構造単位を有するターポリマー；そして
（ｃ）３０から４５モル％のメタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチル構造単位、２０から５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル基中に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位、２０から３０モル％のアクリロニトリル構造単位および３０から１５モル％の酢酸ビニル構造単位を有するコポリマー
の群から選択される。
モル％の合計は常に１００モル％である。
本発明組成物中に使用されるポリマーは公知であるか、構造単位の基本を形成するモノマーの重合による公知方法によって製造することができる。
ポリスチレン−アクリロニトリル（１）は、好ましくは１５から８５、特に２０から７０、より特には２５から５５および非常に特には３０から４５モル％のアクリロニトリル構造単位を含み、残りの構造単位はスチレンである。
アクリレートまたはメタクリレート構造単位を有するコポリマーにおいて、エステル基のアルキル基は、メタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチル自体である以外、好ましくは２から１８、特には３から１４、より特には３から１２および非常に特には４から１２炭素原子を含む。アルキルは、直鎖または分枝鎖であり得る。その例は、ｎ−ブチル、イソブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、２−エチルブチル、ｎ−ヘプチル、２−または３−メチルヘキシル、２−または３−エチルペンチル、ｎ−オクチル、２−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシルおよびオクタデシルである。ｎ−ブチルおよび２−エチルヘキシルが特に好ましい。
ポリメタクリレートまたはポリアクリレート（ａ）は、好ましくは１０から２５、および特に１０から２０モル％の少なくとも４個の炭素原子を含むアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位を有し、構造単位の残りはメタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチルである。
ターポリマー（ｂ）は、好ましくは４０から５０モル％のメタクリル酸メチルまたはアクリル酸メチル構造単位、１０から２５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル基に有するアクリレートまたはメタクリレート構造単位および５０から２５モル％のアクリロニトリル構造単位を含む。
コポリマー（ｃ）は、好ましくは３５から４５モル％のメタクリル酸メチル構造単位、５から１５モル％の少なくとも６個の炭素原子を含むアルキル基をエステル基に有するアクリレート構造単位、３０から２０モル％のアクリロニトリル構造単位および３０から２０モル％構造単位の酢酸ビニルを含む。
ポリマーの分子量は、例えば、１００００から５００００００、好ましくは２００００から３００００００、特に２００００から２００００００およびより特には３００００から２００００００ダルトンであり得る。分子量が大きいほど、支持物質への粘着が良好である。
本発明の組成物は、成分ａ）およびｂ）を、適当な場合加熱しながら、溶媒に溶解することにより製造できる。ポリマーの濃度および性質、その分子量および溶媒の選択により、組成物の粘度を、オプトロードの製造において所望の層の厚さが達成されるように調節できる。
プラチナポルフィリンは既知であるか、または既知の方法に従って製造できる。それらは、例えば、非置換または置換プラチナ（II）ポルフィリンもしくは非置換または置換プラチナ（II）ベンゾポルフィリンであり得る。それらは、例えば、式Ｉ
0004022261.tif 000002
〔式中、ＲはＨまたはＣ1−Ｃ18アルキル、またはＣ3−Ｃ8シクロアルキル、フェニル、ピリジルまたはフェニル−Ｃ1−Ｃ4アルキレンであり、いずれも非置換またはＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ1−Ｃ18アルコキシ、Ｒ3−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、ハロゲン、−ＣＮまたは−ＮＯ2により置換されている；
Ｒ1およびＲ2は互いに独立して、Ｈ、Ｃ1−Ｃ12アルキルまたはＣ1−Ｃ12アルコキシ、またはＲ1およびＲ2は一緒になって−ＣＨ2ＣＨＲ4ＣＨＲ5ＣＨ2−、−ＯＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2ＣＨ2Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−を形成する；
Ｒ3はＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ3−Ｃ8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、Ｃ1−Ｃ12アルキルフェニルまたはＣ1−Ｃ12アルキルベンジル；そして
Ｒ4およびＲ5は互いに独立してＨ、Ｃ1−Ｃ12アルキルまたはＣ1−Ｃ12アルコキシ；
ただし、Ｒ1およびＲ2が共に−ＣＨ2ＣＨＲ4ＣＨＲ5ＣＨ2−を形成する場合、Ｒは置換または非置換フェニルまたはピリジルではない〕
に対応する。
除外された化合物は発光性ではないことを意味する。
Ｒの環状基、例えばシクロヘキシルまたはフェニルの置換基は、２−、３−または４−位で結合し得る。この基は、好ましくは、特に４位で結合している置換基で１置換されている。
式ＩのＲがアルキルである場合、それは好ましくは直鎖または分枝鎖Ｃ1−Ｃ12、特にＣ1−Ｃ8−およびより特にはＣ1−Ｃ4−アルキルである。その例は、メチル、エチルならびにプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシルおよびオクタデシルの異性体である。直鎖アルキルがまた好ましい。
式ＩのＲがシクロアルキルである場合、それは好ましくはＣ4−Ｃ7シクロアルキル、特にＣ5−またはＣ6−シクロアルキルである。例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルおよびシクロオクチルである。
式ＩのＲがフェニルアルキルである場合、それは好ましくはベンジルまたは１−フェニルエチ−２−イルである。
好ましいサブグループにおいて、式ＩのＲはＨもしくは、非置換またはＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ1−Ｃ18アルコキシ、Ｒ3−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、ハロゲン、−ＣＮまたは−ＮＯ2により置換されているフェニルであり、Ｒ1およびＲ2は共に−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−を形成する；
Ｒ3はＣ1−Ｃ18アルキル、Ｃ3−Ｃ8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、Ｃ1−Ｃ12アルキルフェニルまたはＣ1−Ｃ12アルキルベンジルである。
Ｒ3は好ましくはＣ1−Ｃ12アルキル、特にＣ1−Ｃ6アルキルであり、アルキルは直鎖または分枝鎖であり得る。
アルキルおよびアルコキシとしてのＲ1およびＲ2は、直鎖または分枝鎖であり得、好ましくはＣ1−Ｃ6アルキルまたはＣ1−Ｃ6アルコキシおよび特にＣ1−Ｃ4アルキルまたはＣ1−Ｃ4アルコキシである。それらの例は、メチル、エチル、ｎ−プロピルおよびイソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチルおよびｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシおよびイソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシおよびｔ−ブトキシ、ペントキシおよびヘキソキシである。
式Ｉの特に好ましいサブグループとして、ＲがＨ、フェニルまたはＣ1−Ｃ4アルキルフェニルならびにＲ1およびＲ2がそれぞれＨ、Ｃ1−Ｃ8アルキルまたは−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−であるものを含む。
式Ｉの他の特に好ましいサブグループは、ＲがＨまたはＣ1−Ｃ8アルキル、ならびにＲ1およびＲ2が一緒に−ＣＨ2ＣＨＲ4ＣＨＲ5ＣＨ2−（式中、Ｒ4およびＲ5はそれぞれＨまたはＣ1−Ｃ4アルキル）を形成するものを含む。
プラチナ（II）ポルフィリンの例は、プラチナ（II）テトラベンゾポルフィリン、プラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリン、プラチナ（II）オクタエチルポルフィリンおよびプラチナ（II）シクロヘキセノポルフィリンを含む。
プラチナ（II）ポルフィリンは既知であるか、または類似の方法により、例えば、ＰｔＣｌ2と対応するポルフィリンを、例えば、溶媒としてのべンゾニトリルな化で、上昇させた温度で反応させることにより、製造できる。このようにして得られるプラチナ（II）シクロヘキセンポルフィリンは、有機脱水剤、例えば溶媒中のクロラニルまたはジクロロジシアノベンゾキノリンを使用して、対応するプラチナ（II）ベンゾポルフィリンに脱水できる。ポルフィリン自体は既知であり、類似の方法に従って、例えば、イソインドリンまたはイソインドリン誘導体
0004022261.tif 000003
およびアルデヒドＲ−ＣＨＯで出発して、式
0004022261.tif 000004
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲは式Ｉで定義の通り〕
の化合物を形成させ、次いで、これらの化合物を脱水剤、例えばクロラニル、ジクロロジシアノベンゾキノンを使用して、または触媒的に貴金属触媒で既知の方法で脱水素し、式II
0004022261.tif 000005
のポルフィリンとすることにより変換できる。
本発明の組成物は、有機溶媒または少なくとも２種の異なる溶媒を含むこのような溶媒の混合物を含む。溶媒は、好ましくは両極性および非プロトン性である。溶媒の例は、エーテル（ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルまたはジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランおよびジオキサン）、Ｎ−ジアルキル化酸アミドまたはＮ−アルキル化ラクタム（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム）、スルホンおよびスルフオキシド（テトラメチレンスルホンおよびテトラメチレンスルフオキシド）、エステルおよびラクトン（酢酸メチル、酢酸オクチル、ブチロラクトン、カプロラクトン、バレロラクトン）、ニトリル（アセトニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル、ベンジルニトリル）、炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン）、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、クロロベンゼン）およびケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン）である。
適当な溶媒は上記である。溶媒の選択は、本質的にポリマーおよび発光団の溶解特性により導かれる。
“有効量”なる用語は、酸素と接触による発光の励起を検出するのに十分な、式Ｉの化合物の濃度を意味する。式Ｉの化合物の濃度は、例えば、成分ａ）およびｂ）の量を基本にして、０．０１から２０重量％、特に０．５から５重量％およびより特には０．５から３重量％である。
本発明はまた
ａ）固体支持物質、これに活性層として適用される
ｂ）本発明の組成物
を含む。
支持物質は、透明、半透明または不透明物質であり、透明物質が好ましい。物質の例は、プラスチック、ガラス、鉱物、金属および半金属酸化物、金属窒化物ならびに金属および半金属カーバイドである。好ましい支持物質は、無機ガラスおよびプラスチックである。
支持物質の表面は、粘着を改善するために、例えば、プラズマ処理の手段により活性化され得、または粘着プロモーターを表面に結合し得る。表面と活性層の間に粘着促進層がまた存在し得る。
支持物質の表面領域は、例えば、mm2からcm2、好ましくは１mm2から１０cm2、特に２mm2から５cm2、より特には５mm2から５cm2の範囲であり得る。多重測定を行うために、支持体上に、互いに離れており、スクリーンプリンティングまたは書付け法により製造された数個、例えば２から３０個、好ましくは２から２０個のポリマー層を配置し得る。センサーに関して、ガラスウェーハーを、切片に切断し得る。有効に使用できるセンサー領域は、例えば、０．８から２０mm2である。
ポリマーおよび式Ｉの化合物を含む組成物の層の厚さは、たとえば、０．５から１０００μm、好ましくは０．５から２００μm、特に０．５から５０μmおよびより特には０．５から５μmであり得る。
式Ｉの化合物の濃度は、例えば、成分ａ）およびｂ）の量を基本にして、０．０１から２０重量％、好ましくは０．１から１０重量％、特に０．５から５重量％およびより特には０．５から３重量％である。
本発明の組成物は、既知のコーティング法、例えば、延展、ナイフアプリケーション、注入、書込み、例えば幕注入（curtain pouring）または特に回転鋳造（Spin-casting）で製造できる。
本発明の組成物は、活性層をガス状または液体であり得る分析物と接触させた場合、酸素の検出に特に適している。本組成物は、ヒトおよび動物診断に特に適している。
本発明は、光学的センサーの酸素感受性層（該層は、発光インディケーターおよび酸素透過性ポリマーを含む）を光で照射し、発光放射を産生し、次いで分析物を層と接触させ、酸素含量に依存した発光放射の減少を測定する分析物中の酸素を測定する方法にも関し、酸素感受性層は
（ａ１）プラチナ（II）ポルフィリンの群から選択された発光団；これは
（ａ２）群：
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル；および
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマー、またはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群のモノマーおよびオレフィン性モノマーを基本にした疎水性コポリマー
から選択されたコポリマーに均質に分散している
を含む。
二つの組成物に関して上記の好ましい態様および好ましい形はまた本発明の方法にも適用する。
発光の励起のための適当な照射源は、ＵＶランプ（ハロゲンおよびキセノンランプ）、光放射ダイオード、レーザーおよびダイオードレーザーである。フィルタにより、発光色素が最大吸収を有する波長の光を選択することが有利であり得る。励起照射は、オプトロード表面に垂直にまたは斜めに落ちる。
センサーにより放射された発光を、例えば、レンズシステムを使用して回収し、検出器に供給し得る。それらを光電子倍率器またはフォトダイオードとして使用し得る。レンズシステムを発光放射が透明支持体を介して測定されるように配置し得る。有利には、照射を二色性鏡を介して偏向させ、フィルターの手段により発光色素が最大放出を有する波長の光を選択する。測定は、有利には溶液またはサンプル溶液またはガスサンプルと接触している間に行う。定量的測定のために、センサーを既知の酸素含量のサンプルを使用して目盛り決めする。測定を商品として入手可能な蛍光性スペクトロメーターで行うことができる。
酸素検出は、個々のセルで不連続的に、または連続的にフロー−スルーシステムで行うことができる；停止／流動法を使用して、数回測定を、または異なる分析物を連続して測定することが可能である。多チャンネルシステムを使用した場合、並行測定がまた可能である。
分析物の測定温度は、分析物媒体に依存して変化し得、例えば、−２０°から２００℃、好ましくは０℃から１００℃および特に１０から５０℃であり得る。従って、約３７℃の生理学的温度範囲で、オプトロードを傷つけることなく測定を行うことが問題点無く可能である。
測定配置および測定条件は、所望により当業者が簡単な方法で決定できる感受性に影響し得る。
本発明は、（ａ）プラチナ（II）ポルフィリンからなる群から選択された有効量の発光団および（ｂ）群：
（１）５から９５モル％のアクリロニトリル構造単位および９５から５モル％のスチレン構造単位を有するポリスチレン−アクリロニトリル；および
（２）アクリレート、メタクリレート、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの疎水性ホモポリマー、またはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミドおよびメタクリルアミドからなる群のモノマーを基本にした疎水性コポリマーおよびオレフィン性モノマーを基本にした疎水性コポリマー
から選択された酸素透過性フィルム形成コポリマーを含む組成物の、酸素の発光学的測定のためのセンサー（オプトロード）の活性層としての使用に関する。
本発明の組成物に関して上記の好ましい態様および形はまた使用にも当てはまる。
下記の実施例は本発明を更に詳細に説明する。
Ａ）プラチナ（II）テトラシクロヘキセノポルフィリン
実施例Ａ１：プラチナ（II）シクロヘキセノポルリフィンの製造
テトラシクロヘキセノポルフィリン１．０ｇ（１．９mmol）、Ｃｌ2Ｐｔ（Ｃ6Ｈ5ＣＮ）2  ２ｇ（４．２mmol）および新たに蒸留したベンゾニトリル２００mlを還流下、撹拌しながら２時間加熱する。次いで混合物を室温に一晩放置し、形成した沈殿を濾取する。乾燥を一晩真空で１００℃で行い、暗赤色微小結晶粉末１．２７ｇ（９２％）を得る。
ＣＨＣｌ3での吸収スペクトル、λmax（ε）３８０（２６６４００）、２０１（１１０００）および５３６（５４９００）。
1Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＨＣｌ3）：9.86（4H, s, 広い）；4.10（16H, s, 広い）および2.50（16H, s）。
燐光量収率      Φ（脱気ＣＨＣｌ3中）：０．４２１
Φ（空気飽和ＣＨＣｌ3中）：０．００１１。
Ｂ）コーティング組成物の製造
実施例Ｂ１からＢ１０：
ａ）実施例Ｂ１−Ｂ５の製造法：最初に、クロロホルム中プラチナ（II）オクタエチルポルフィリンの約０．１％飽和溶液を調製する。スチレン−アクリロニトリルコポリマー１００mgを次いで色素溶液２ｇ（約５％ポリマー）に溶解する。色素の濃度は、ポリマーを基本にして約２重量％である。
ｂ）実施例Ｂ６からＢ１０の製造法：５重量％（溶液を基本にして）のコポリマーをプラチナ（II）オクタエチルポルフィリンで飽和したジメチルアセトアミド溶液に溶解する。
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実施例Ｂ１１：
９１．７モル％スチレンおよび８．３モル％アクリロニトリルのコポリマー２００mgおよびプラチナ（II）テトラベンゾポルフィリン１mgをテトラヒドロフラン２ｇに溶解する。
実施例Ｂ１２：
クロロホルム中のプラチナ（II）テトラシクロヘキセノポルフィリンの飽和溶液を調製する。５８．５モル％スチレンおよび４１．５モル％アクリロニトリルのコポリマー５０mgをこの溶液２ｇに溶解する。
実施例Ｂ１３：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリンの溶液を調製する。７９．７モル％スチレンおよび２０．３モル％アクリロニトリルのコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液（約５％ポリマー）に溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約２重量％である。
実施例Ｂ１４からＢ１９：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）オクタエチルポルフィリンの溶液を調製する。表２に従ったコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液（約５％ポリマー）に溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約２重量％である。
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実施例Ｂ２０：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリンの溶液を調製する。８５モル％メタクリル酸メチルおよび１５モル％メタクリル酸２−エチルヘキシルのコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液（約５％ポリマー）に溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約２重量％である。
実施例Ｂ２１からＢ２４：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）オクタエチルポルフィリンの溶液を調製する。表３に従ったコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液（約１０％ポリマー）に溶解する。
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実施例Ｂ２５：
最初に、クロロホルム中、プラチナ（II）テトラシクロヘキセノポルフィリンの飽和溶液を調製する。４５モル％メタクリル酸メチル、１０モル％アクリル酸２−エチルヘキシルのコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液２ｇ（２．５％ポリマー）に溶解する。
実施例Ｂ２６：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリンの溶液を調製する。４５モル％メタクリル酸メチルおよび２０モル％アクリル酸２−エチルヘキシルのコポリマー１００mgを次いでこの色素溶液２ｇ（約５％ポリマー）に溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約２重量％である。
実施例Ｂ２７：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）オクタエチルポルフィリンの溶液を調製する。４０モル％メタクリル酸メチル、１５モル％アクリル酸２−エチルヘキシル、２５モル％アクリロニトリルおよび２０モル％酢酸ビニルのコポリマー１０重量％を次いでこの色素溶液２ｇに溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約１重量％である。
実施例Ｂ２８：
最初に、クロロホルム中、約０．１％のプラチナ（II）オクタエチルポルフィリンの溶液を調製する。４０モル％メタクリル酸メチル、１０モル％アクリル酸２−エチルヘキシル、２５モル％アクリロニトリルおよび２５モル％酢酸ビニルのコポリマー１０重量％を次いでこの色素溶液２ｇに溶解する。色素の濃度はポリマーを基本にして約１重量％である。
Ｃ）センサーの製造
実施例Ｃ１：
実施例Ｂ１からＢ１０、Ｂ１２、Ｂ１４からＢ１９、Ｂ２１からＢ２４、Ｂ２７およびＢ２８の溶液１５０μlを、溶媒雰囲気下、２．５cm2サイズのシラン化ガラスプレートに、３０００から６０００（通常３５００）回転／分の回転成形で適用し、次いで溶媒を窒素流下、上昇した温度（８０℃、少なくとも２時間）で除去する。層の厚さは０．５から５μmである。実施例Ｂ６からＢ１０のポリマー溶液の場合、非常に沸騰した溶液がガラスプレートを収縮させるのを防ぐために、ポリマー溶液の適用直後に予備乾燥を行う。
実施例Ｃ２：
実施例Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ２０およびＢ２６の溶液１mlを、溶媒雰囲気下、３６cm2サイズのシラン化ガラスプレートに６０００から９０００回転／分の回転成形で適用し、次いで溶媒を窒素流下、上昇した温度（８０℃、少なくとも２時間）で除去する。層の厚さは０．５から５μmである。実施例２６のポリマー溶液の場合、溶液を更にクロロホルムで希釈し、粘度を下げる。
Ｆ）適用実施例
実施例Ｆ１・目盛り決め
励起照射が斜角で活性層に落ちるように、支持体を配置する。使用する放射源は、５３３．５nmの波長での最大透過（λmax）および５６６．５nmの波長での５０％透過（λKant）を有するショートパス（shortpass）遮断フィルター（KIF, Schott-Schleifer AG）が装入されている緑光放射ダイオードである。６４５ＤＦ２０バンドフィルター（G+P Electronic AG）を放出フィルターとして使用する。発燐光放射は１０11の増幅を有するフォトダイオードを使用して測定する。更に、光電子ボルト数は、ボルト圧分散器により、無酸素測定産物で得られる光電子ボルト圧が１ボルトより少なくなるまで減少する。
測定サンプルとして、いずれの場合も０から８４０トルの範囲で１０％段階の酸素含量の塩化ナトリウム含有リン酸緩衝液［ＰＢＳ、イオン強度０．１Ｍ（ＮａＣｌ）］を使用する。測定サンプルおよびまた完全測定装置を３７℃の温度にする。
対応する発光強度と比例する測定された光電子ボルト数に、例えば励起光の反射または散乱によるステム、または暗電流効果である、可能性の有る背景発光を考慮にいれた定数Ｃを加える。定数Ｃは、スターン−ヴォルマー式（Ｉ0−Ｃ）／（Ｉ−Ｃ）＝１＋Ｋ*［Ｏ2］を応用して、１、４２０および８４０トルで得られた光電子ボルト数から計算する。総ての測定した光電子ボルト数を次いでＣの値により補正し、次いで相関に当てはめる。結果を図１から３に示す。図は、印象的に、目盛り決め曲線の高い直線性を証明し、これによりｒ＝０．９９９７からｒ＝０．９９９９７の範囲の相関計数が得られた。
図１は実施例Ｂ１からＢ１０のコーティング組成物によりコートされたセンサーの目盛り決め曲線を示す。酸素部分圧をＸ軸に１００トル増分をプロットし、酸素非存在下と酸素存在下での発光強度の補正した相関Ｉ0−Ｃ／Ｉ−Ｃを５増分をＹ軸にプロットする。
図２は実施例Ｂ１４からＢ１９のコーティング組成物でコートしたセンサーの目盛り決め曲線を示す。
図３は実施例Ｂ２１からＢ２４およびＢ２７からＢ２８のコーティング組成物でコートしたセンサーの目盛り決め曲線を示す。
実施例Ｂ１−Ｂ１０のセンサーおよび組成物を使用した測定：
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実施例Ｂ１４−Ｂ１９のセンサーおよび組成物を使用した測定：
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実施例Ｂ２１−Ｂ２４およびＢ２７およびＢ２８のセンサーおよび組成物を使用した測定：
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実施例Ｆ２：プラチナ（II）テトラシクロヘキセンポルフィリンを使用した例（実施例Ｆ１と同じ装置）
この支持体は、励起照射が斜角で活性層に落ちるように配置する。使用する放射源は、５３３．５nmの波長での最大透過（λmax）および５６６．５nmの波長での５０％透過（λKant）を有するショートパス（shortpass）遮断フィルター（KIF, Schott-Schleifer AG）が装入されている緑光放射ダイオードである。６４５ＤＦ２０バンドフィルター（G+P Electronic AG）を放出フィルターとして使用する。発燐光放射は１０11の増幅を有するフォトダイオードを使用して測定する。更に、光電子ボルト数は、ボルト圧分散器により、無酸素測定産物で得られる光電子ボルト圧が１ボルトより少なくなるまで減少する。
測定サンプルとして、０、８０および１６０トルの酸素分圧の塩化ナトリウム含有リン酸緩衝液［ＰＢＳ、イオン強度０．１Ｍ（ＮａＣｌ）］を使用する。測定サンプルおよびまた完全測定装置を３７℃の温度にする。結果は下記の表に示す。
実施例Ｂ１２およびＢ２５のセンサーおよび組成物を使用した測定
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実施例Ｆ３：溝状セルを使用したプラチナ（II）テトラフェニルポルフィリンを使用した測定
この支持体は、励起照射が斜角で活性層に落ちるように配置する。使用する放射源は、４８７．０nmの波長での最大透過（λmax）および６０７．７nmの波長での５０％透過（λKant）を有するショートパス（shortpass）遮断フィルター（KIF, Schott-Schleifer AG）が装入されているオレンジ色光放射ダイオードである。ＲＧ９ロングパス（longpass）フィルター（Schott-Schleifer AG）を放出フィルターとして使用する。発燐光放射は２×１０10の増幅を有するフォトダイオードを使用して測定する。
測定サンプルとして、０、８０および１６０トルの酸素分圧の塩化ナトリウム含有リン酸緩衝液［ＰＢＳ、イオン強度０．１Ｍ（ＮａＣｌ）］を使用する。測定サンプルおよびまた完全測定装置を３７℃の温度にする。結果は下記の表に示す。
実施例Ｂ１１のセンサーおよび組成物を使用した測定
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実施例Ｆ４：溝状セルを使用したプラチナ（II）テトラフェニルテトラベンゾポルフィリンを使用した測定（実施例Ｆ３と同じ装置）
実施例Ｂ１３、Ｂ２−およびＢ２６のセンサーおよび組成物を使用した測定
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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