Lumos-ナノモル範囲で溶存酸素を測定するための敏感で信頼性の高いオプトードシステム

市販のほとんどの光酸素センサーは、300〜2μmol L-1の測定範囲を標的とします。ただし、これらは、多くの重要な環境状況に関連するナノモル範囲の調査には適していません。したがって、Lumos（酸素センサーを測定する発光測定）と呼ばれる小型化相蛍光計ベースの測定システムを開発しました。これは、読み出しデバイスと、市販のコンポーネントに依存する専門的な「センシング化学」で構成されています。センサー材料は、パラジウム（II）-5,10,15,20-テトラキス - （2,3,4,5,6-ペンタフルオルフェニル） - ハイフロンAD 60ポリマーマトリックスに埋め込まれ、6.25 x 10-3 ppmv-1のKSVを備えています。適用可能な測定範囲は、1000 nmまでの範囲から0.5 nmの検出限界までです。ポルフィリンのプラチナ（II）類似体に基づく2番目のセンサー材料は、読み出しデバイスとスペクトル的に互換性があり、20μmまで10 nmの測定範囲を持っています。Lumosデバイスは、高い信号対騒音比に最適化された専用システムですが、原則として、どの相手粉砕計も非常に高感度で堅牢なセンシング化学の読み出しデバイスとして機能するように適合させることができます。Vise Versa、Lumos蛍光計は、同じまたは類似の指標染料に基づいて、生理学的条件での酸素を監視するために、同じまたは類似の指標染料に基づいて、あまり感度の低い光学酸素センサーを読み取るために使用できます。提示されたセンサーシステムは、ナノモル酸素濃度を測定するために以前に使用されていた電気化学的STOXセンサーよりも低いノイズ、より高い分解能、高感度を示します。一般的なサンプル容器の酸素汚染が調査されており、ナノモル濃度での微生物または酵素酸素消費が提示されています。

Most commercially available optical oxygen sensors target the measuring range of 300 to 2 μmol L-1. However these are not suitable for investigating the nanomolar range which is relevant for many important environmental situations. We therefore developed a miniaturized phase fluorimeter based measurement system called the LUMOS (Luminescence Measuring Oxygen Sensor). It consists of a readout device and specialized "sensing chemistry" that relies on commercially available components. The sensor material is based on palladium(II)-5,10,15,20-tetrakis-(2,3,4,5,6-pentafluorphenyl)-porphyrin embedded in a Hyflon AD 60 polymer matrix and has a KSV of 6.25 x 10-3 ppmv-1. The applicable measurement range is from 1000 nM down to a detection limit of 0.5 nM. A second sensor material based on the platinum(II) analogue of the porphyrin is spectrally compatible with the readout device and has a measurement range of 20 μM down to 10 nM. The LUMOS device is a dedicated system optimized for a high signal to noise ratio, but in principle any phase flourimeter can be adapted to act as a readout device for the highly sensitive and robust sensing chemistry. Vise versa, the LUMOS fluorimeter can be used for read out of less sensitive optical oxygen sensors based on the same or similar indicator dyes, for example for monitoring oxygen at physiological conditions. The presented sensor system exhibits lower noise, higher resolution and higher sensitivity than the electrochemical STOX sensor previously used to measure nanomolar oxygen concentrations. Oxygen contamination in common sample containers has been investigated and microbial or enzymatic oxygen consumption at nanomolar concentrations is presented.