DE3327096A1

DE3327096A1 - Membran mit gesteuerter glukose-permeation

Info

Publication number: DE3327096A1
Application number: DE19833327096
Authority: DE
Inventors: Kaname Chita Aichi Ito; Yoshio Musashino Kawai
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1984-02-02
Also published as: FR2530962A1; GB8320257D0; DD211636A5; GB2124545A; JPS5922620A

Description

Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mebran, welche eine gesteuerte Glukose-Permeation bzw. Glukose-Durchdringung durch diese Membran aufweist, welche Membran für die Anbringung an einem Glukose-Fühler einer Enzymelektrode bestimmt ist.

Ein Glukose-Fühler zur Bestimmung der Glukose-Konzentration in einer Probelösung arbeitet mit einer Membran, in welcher Glukose-Oxydase (nachstehend kurz als GOD bezeichnet) fixiert ist, um die Glukose mit Hilfe des in der Probelösung gelösten Sauerstoffs zu oxidieren, wie das in der Fachwelt bekannt ist. Die Grundlagen der Glukose-Bestimmung mit diesem erläuterten Glukose-Fühler beruhen auf der nachstehenden Reaktionsgleichung:

Glukose + O₂ +H₂O Glukonsäure + H₃O₂

Im einzelnen wird die Konzentration der Glukose in der Probelösung (beispielsweise einer Blutprobe) indirekt bestimmt, indem die Sauerstoffkonzentration in der Probelösung bestimmt wird, oder indem die in der Probelösung vorhandene Konzentration an Wasserstoffperoxid bestimmt wird, das sich durch Oxidation von Glukose mittels in der Probelösung gelöstem Sauerstoff in der Gegenwart von GOD gebildet hat. Wie aus der oben angegebenen Reaktionsgleichung ohne weiteres entnehmbar ist, wird der obere Grenzwert der bestimmbaren Glukose-Konzentration durch den Anteil an in der Probelösung gelöstem Sauerstoff festgelegt, und es ist unmöglich, höhere Glukose-Konzentrationen zu messen, die über der entsprechenden, höchsten

Konzentration an gelöstem Sauerstoff liegen, sofern der übliche Glukose-Fühler verwendet wird, bei welchem eine, fixierte Glukose-Oxydase enthaltende Membran eng benachbart zu einer Meßfühlermembran für gelösten Sauerstoff angebracht ist. Aus diesem Grunde ist es in solchen Fällen, wo in einer Probelösung höhere Glukose-Konzentrationen auftreten und gemessen werden sollen, beispielsweise in einer Blutprobe eines an Diabetes mellitus oder anderem leidenden Patienten erforderlich, zusätzlich von außen in die Blutprobe Sauerstoff einzubringen, oder die Blutprobe zu verdünnen; beides ist mit arbeitsaufwendigen und/oder nachteiligen Maßnahmen verbunden.

Folgerichtig besteht weiterhin Bedarf nach einem Glukose-Meßfühler, der auf eine, hohe Glukose-Konzentration in einer Flüssigkeitsprobe, beispielsweise in einer Blutprobe anspricht, und Informationen über diese Glukose-Konzentration liefert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesem Bedarf abzuhelfen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist eine Membran mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Membran für die Steuerung der Permeation bzw. Durchdringung dieser Membran durch Glukose, welche Membran für die Anbringung an einem Glukose-Meßfühler einer Enzymelektrode bestimmt ist; durch Anbringung der erfindungsgemäßen Membran mit gesteuerter Glukose-Permeation an einem herkömmlichen Glukose-Meßfühler ist es möglich, hohe Glukose-Konzentrationen in einer Flüssigkeitsprobe zu bestimmen, ohne daß eine besondere

Behandlung dieser Probe, wie etwa Verdünnung oder zusätzliche Anreicherung mit Sauerstoff erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Membran bildet eine hydrophobe Membran, die mit einer Vielzahl Poren bzw. Löcher perforiert ist; im

einzelnen sind 10 bis 10 000 Poren bzw. Locher pro cm Membran-Oberfläche vorgesehen, welche Poren bzw. Löcher einen Durchmesser von 10 bis 100 Mikrometer aufweisen. Das Membranmaterial ist ein hydrophobes Material, das die Durchdringung von, in der Probelösung enthaltenem gelösten Sauerstoff durch diese Membran zuläßt. Vorzugsweise wird eine Folie aus PoIytetrafluoräthylen, Polypropylen/ Polyäthylen oder Poly(vinyliden-fluorid) eingesetzt, welche eine Porosität von 25 bis 60 % mit Mikroporen mit einem Durchmesser kleiner 0,5 Mikrometer aufweist.

Die Größe der Poren bzw. Löcher kann wahlweise entsprechend einem mittleren Durchmesser im Bereich von 10 bis 100 Mikrometer gewählt werden, was von dem Material und der Schichtdicke der Membran und/oder dem in der Probelösung zu bestimmenden Konzentrationsbereich an Glukose abhängt. Die Glukosemoleküle durchdringen eine Membran mit Poren bzw. Löchern eines mittleren Durchmessers unter 10 Mikrometer nur schwer; andererseits erlaubt eine Membran, deren Poren bzw. Löcher mittlere Durchmesser größer 100 Mikrometer aufweisen, keine Steuerung der Permeation der Glukose durch diese Membran. Obwohl die Gestalt bzw. Form der Poren bzw. Löcher vorzugsweise wirklich rund ist, ist die Erfindung nicht in besonderer Weise auf diese Form beschränkt. Die Anzahl der Poren bzw. Löcher an der Oberfläche der erfindungsgemäßen Membran beträgt

10 bis 10 000/cm , und diese Anzahl kann entsprechend der erwarteten Glukose-Konzentration in der Probelösung gewählt werden, d.h. im Falle einer geringeren Glukose-Konzentration wird eine größere Porenzahl gewählt, und im Falle einer höheren Glukose-Konzentration in der Probelösung wird eine kleinere Porenzahl gewählt.

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Im Hinblick auf die Genauigkeit der Messung und im Hinblick auf die Ansprechdauer wird vorzugsweise ein einheitlicher Abstand zwischen den Poren vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Membran ist bereits im natürlichen Zustand für Sauerstoff durchlässig und ist darüberhinaus für Glukose in einem Betrag durchlässig geworden, welcher der Anzahl der Poren an der Membranoberfläche -entspricht.

Wenn somit die erfindungsgemäße Membran vor einer Membran befestigt ist, in welcher Glukose-Oxydase fixiert worden ist (nachstehend kurz als Membran mit fixierter Glukose-Oxydase bezeichnet), wie sie zu dem bekannten Glukose-Meßfühler einer Enzymelektrode gehört, die mit einer Sauerstoffelektrode vom Clark-Typ oder vom modifizierten Clark-Typ ausgerüstet ist, dann·kann der auf diese Weise erhaltene Meßfühler hohe Glukosekonzentrationen in der Probelösung bestimmen, ohne daß diese Probelösung verdünnt oder mit' zusätzlichem Sauerstoff angereichert werden muß.

Darüberhinaus können auch mehr als zwei der erfindungsgemäßen Membranen an einem solchen Glukose-Meßfühler anc ebracht werden, nachdem die erfindungsgemäßen Membrane;;, laminatar.tig aufeinander angeordnet oder miteinander verklebt worden sind.

Das nachstehende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.

Beispiel:

Zur Erzeugung der Poren in einer erfindungsgemäßem Membran A wur,den Löcher mit einem Durchmesser von 50 bis 100 Mikrometer in einem Abstand von 0,5 mm zueinander durch eine

Polypropylen-Folie (hergestellt und vertrieben von PoIyplastics Co. unter der Handelsbezeichnung DURAGUARD Nr.2500) gestochen. Zur Erzeugung einer weiteren erfindungsgemäßen Membran B wurden wiederum Löcher mit einem Durchmesser von 50 bis 100 Mikrometer durch die nämliche Polypropylen-Folie, jedoch mit einem Abstand zwischen den Löchern von 1,0 mm gestochen. Die auf diese Weise erhaltenen Membranen wurden an einem bekannten Glukose-Meßfühler angebracht, der mit einer Sauerstoffelektrode vom Clark-Typ ausgerüstet war. Daraufhin wurde der Meßwert des auf diese Weise modifizierten Meßfühlers aufgezeichnet, wenn dieser Meßfühler in eine Reihe von wässrigen, physiologischen Kochsalzlösungen eintauchte, die eine bekannte Menge Glukose gelöst enthielten.

Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind graphisch in der Figur aufgezeichnet.

In dieser Figur ist längs der Abszisse die bekannte Konzentration der Glukose in der wässrigen, physiologischen Kochsalzlösung aufgetragen, und längs der Ordinate ist der Meßwert des Glukose-Meßfühlers aufgetragen, nämlich einmal ohne die Ausrüstung.mit der erfindungsgemäßen Membran (Kurvenzug III)und zum anderen ausgerüstet mit der erfindungsgemäßen Membran A (Kurvenzug I), oder ausgerüstet mit der erfindungsgemäßen Membran B (Kurvenzug II).

VergIeichsversuch;

In die gleiche Reihe von wässrigen, physiologischen Kochsalzlösungen mit einer bekannten Menge gelöster Glukose wurde der gleiche Glukose-Meßfühler eingetaucht, diesmal jedoch ohne die eine oder andere erfindungsgemäße Membran. Die dabei erhaltenen Meßergebnisse sind ebenfalls der Figur entnehmbar.

Der Figur kann ohne weiteres entnommen werden, daß die von dem mit der erfindungsgemäßen Membran A oder B ausgerüsteten Meßfühler gelieferten Ergebnisse eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit der Konzentration der Glukose in der wässrigen physiologischen Kochsalzlösung im Glukose-Konzentrationsbereich von 0 bis 700 mg/dl liefern. Demgegenüber geht diese Übereinstimmung bei einem üblichen Glukose-Meßfühler im Glukose-Konzentrationsbereich oberhalb 300 mg/dl verloren. . "

Damit ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Glukose-Konzentration in einer wässrigen physiologischen Kochsalzlösung mit einem herkömmlichen, mit einer Sauerstoffelektrode vom Clark-Typ ausgerüsteten Glukose-Meßfühler bestimmt werden kann, sofern dieser herkömmliche Meßfühler mit einer erfindungsgemäßen Membran ausgerüstet worden ist.

Leerseite

Claims

H I!· ill \\ !"Mi ^ ι VHnIrM ' K 20470173h Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, 9-11 Horidome-cho 1-chome, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo, Japan Membran mit.gesteuerter Glukose-Permeation Patentansprüche:

1. Membran,

mit gesteuerter Glukose-Permeation, bestehend aus einer hydrophoben Membran mit 10 bis 10 000

2
Poren pro cm Membranoberfläche, welche Poren einen Durch messer von 10 bis 100 Mikrometer aufweisen.

2. Membran nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

die hydrophobe Membran eine Folie aus Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Polypropylen oder Poly(vinyliden-fluorid) ist und eine Porosität von 25 bis 60 % aufweist.