JP2003507709A - センサ装置及び該センサを用いた分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 活性電極コア形成された一又は二以上のキャビティに酵素を保持するセンサー装置であって、酵素が機械的に損傷を受けやすい先端ではなく側方で対面するように、電極コアの長さ方向に沿ってキャビティを有する。これによって、有効性及び使用し易さが改善されている。それらは好適には白金から成るワイヤ電極であり、キャビティは、例えばレーザードリル加工によって、ワイヤ上の被覆絶縁体に切り込まれた孔、あるいは、電極コア材料に深く切り込まれた孔に形成されてもよい。一の好適な実施形態は側部スロットであり、他の好適な実施形態は両端で酵素を曝すためにコアを貫通した“トンネル”穴である。酵素は多孔性若しくは選択透過膜によって覆うことができる。センサは、生物媒質における分析物、特に酵素としてグルコースオキシダーゼを用いて血液／血清におけるグルコースを電流測定法により測定するのに有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、改良した各種センサ装置と該装置を分析的使用するための方法に関
するものであり、より詳しくは酵素電極の改良形態に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

定期的にサンプルを取り出すことに依存する必要がなく、かつ実験室内で分析
するために前記サンプルを取り出すことなく、生物学的媒質中の特定構成要素（
分析物）の存在と量を測定可能とする各種手法と各種装置に対する要望が高まっ
ている。このような古い「サンプリング」手法は、（通常、精確ではあるが）あ
まりに時間がかかりかつ測定結果を得るのに著しい遅延を伴い、かつ多くの状況
において、この遅延は不都合なものとなりかつ被験者に対して危険ですらある。

【０００３】 その代わりに、変化が生じた瞬間に（特に、その変化が突然生じるもの又は絶
えず変化するものであるならば、その瞬間に）可能な限り近いうちに変化を検出
するように連続的モニター手法を実施しかつ使用し得ることが非常に望ましい。
このことは、いくつかの生物学的環境における状態｛特に、インビボでの状態（
生体内状態）｝は不意にかつ急速に変化する可能性があるので、重要なことであ
る。さらに、いくつかの測定は、経過を示すので有用であり又は迅速な治療活動
にとって必要とされる死活表示又は警告となるので極めて重要ですらある。

【０００４】 グルコースは生命の活力でありかつそのレベルはいくつかの状態（例えば、糖
尿病）により非常に影響を受けるので、特別な関心は、人体組織又は体液中のグ
ルコースレベルを測定することにある。さらに、他の各種分析（例えば、薬物及
び代謝生成物）は、比較的関心のあるものである。

【０００５】 連続的モニターシステムにとって、センサ装置を生物学的環境又は媒質中（特
に、インビボ環境）に埋め込むことは非常に望ましい。これにより、生命環境又
はプロセスの各パラメータを作ることができる。実際には、外来糖尿病患者にと
って単に日常的に使用可能なモニターシステムは、携帯用装置又はインビボ装置
となるであろう。

【０００６】 このような多様な埋め込み装置が提案されてきたが、それらの成功と応用可能
性は非常に多様である。今まで提案された各装置又はアプローチは、主として、
結局、信頼性のあるモニターを可能とするが、それらは種々の欠点を有しかつ全
体的に満足のいくものではない。例えば、多くのものは、感受性又は特異性を欠
く可能性があり、かつ結果がしばしばグラフとしてプロットされるので、このよ
うなグラフのベースライン又は応答スロープの変動性に依存しない真の測定を行
うことが困難であることを示している。さらに、いくつかの場合では、インビボ
較正することなく（特に組織基質中の）有意義なインビボデータに到達すること
が難しいこともあり、かつ埋め込みは組織の拒絶を引き起こすかも知れない。

【０００７】 埋め込みは、実質的にセンサ電極を組み込んでいる針形態で、生体組織内にセ
ンサ装置を挿入することにより、これらの要求のいくつかに見合うように提案さ
れてきた。このような電極は参照電極とともに使用してもよい。この参照電極は
、センサ装置内の検知電極と組み合わせてもよく、又はセンサ装置とは別に（例
えば、被験者の皮膚上に）使用してもよい。

【０００８】 このような各センサは、通常、酵素に関する活性センサ電極を使用する。これ
により、分析物種内では電極にて不活性であり、よって電極により検出されない
選択した分析物種（例えば、グルコース内容物を測定するためにグルコースオキ
シダーゼ）に反応するようにセンサ装置を作ることは可能である。同様に、分析
物の活性電極へのアクセスを調整し、又は電極表面に到達した場合に所望の分析
物の測定の有効性を妨げる他の化合物からの干渉を低減するために、種々のコー
ティング材料又は膜（透過でき又は選択性透過する）の形態が通常提案されてい
る。

【０００９】 むき出し又は適切にコーティングされ、挿入される環境と適合する適切な電極
材料からなる細いワイヤを使用することが提案されてきた。これまで提案された
最も小さなセンサ装置ですら、いくつかの使用上の問題点を有することが分かっ
ている。これらの問題点（例えば、以下に示す問題点）を解消することが非常に
望ましい。

【００１０】 （１）現存する各装置は容易に使用するにはあまりに大きく（例えば、該装置は
被験者に対して過度の不快感を引き起こす）、よって、被験者の挙動及び埋め込
みの許容度に対して埋め込まれたセンサが有する影響を減らすために、格段の小
型化が望ましい。さらに、剛性と可撓性との適切なバランスを可能とする装置サ
イズを達成することが望ましい。これにより、装置が、より耐久性を有し、かつ
より容易に埋め込まれる。

【００１１】 （２）電極表面に何らかのコーティング（酵素、膜等）を備える多くの知られた
装置は、被験者の組織内に挿入する段階において困難性を有している。以後の使
用の際にセンサ装置の有効性を害するように、挿入を使用して酵素及び／又は膜
材料が破壊され又は置換される可能性がある。組織とセンサ装置上のコーティン
グとの間の摩擦は無視できないので（特に、コーティング材料は通常非常に繊細
な特性を有しているので）、上記可能性はほとんど避けがたいことである。

【００１２】 （３）小型でありかつ効果的であるセンサ装置を作ることは非常に難しい。非常
に小さな装置を製造することは難しく、各装置上に信頼性を有しかつ安定なコー
ティングを形成するすることはさらに難しい。例えば、これまで提案されたいく
つかの装置は、酵素／膜システムである露出された先端部を有するワイヤよりも
はるかに小さい（細いワイヤの先端をコーティングすることは難しい）。

【００１３】 使用については、挿入段階の間に望ましくない損傷を防止するために、カニュ
ーレを介して組織内に電極を埋め込むことが提案されてきたが、これは、カニュ
ーレ内において依然として幾分摩擦を伴う。センサ電極（例えば、参照電極）の
電気的機能に寄与し、あるいは強化又は補強の作用をする保護材料のシース内に
全装置を封入するための試みが提案されてきたが、これらは、装置のサイズを増
大し、かつ有効な測定作用に対して酵素コーティングされた電極を必要な程度に
露出させる形成の複雑さを増大する傾向がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、堅牢な機械的無欠陥性と適合可能な実際的な最小寸法にセン
サ埋め込みのサイズを減少させることであり、かつ、現在までのところ達成され
ている以上に患者の不快感を減らす素直な挿入を提供することでもある。

【００１５】 我々は、上記欠点を克服可能である最小化装置は、あるいはセンサ装置の滑ら
かな材料内にキャビティを形成し、かつ酵素を保持するためにこれらのキャビテ
ィを使用することにより、センサ装置（特に、ワイヤ電極を組み込む装置）の形
状を変更することで達成可能であることは解っていた。このようにして、センサ
装置の形状内に酵素を保持可能であり、かつ酵素はセンサ装置の表面を超えて突
出させる必要はほとんどないので、これにより組織内への挿入中の摩擦又は摩耗
によって除去されることに対して、酵素はあまり感受性が強くないようにされて
いる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

よって、本発明によれば、活性電極材料が酵素を収容する酵素電極センサを備
える新規なセンサ装置において、前記電極センサ内に形成された１つ又は２つ以
上のキャビティ内に酵素が保持されることを特徴とするセンサ装置を提供してい
る。

【００１７】 機械的に脆弱なワイヤ先端部に配置する代わりに、電極コアの長手方向に沿っ
てキャビティ（又は複数のキャビティ）を配置することにより、キャビティ内の
酵素が側部対向可能である。

【００１８】 活性電極材料のコアは、従来技術の各センサ電極での使用で知られている従来
の導電性材料の何れかから構成されてもよい。好ましくは、前記材料は、貴金属
（例えば、金又は白金）、又は互いに金又は白金を合金とした合金、又は１つ又
は２つ以上の他の要素による合金である。好ましくは、前記材料は、白金単体で
あるが、白金単体は比較的柔らかいので、ある比率のイリジウム合金を作ること
により、白金を硬化させることが可能である。

【００１９】 センサー装置の形状は、活性電極材料が通常の例えば市販の在来の引き延ばし
金属ワイヤのようなワイヤコアの場合には、実質的に円形断面であるのが最も好
都合であるが、所望ならば他の形状の断面でもよい。ワイヤコア材料の寸法は50
μｍから150μｍの範囲であるのが好ましいが、所望ならば、それ以上の寸法で
もよい。我々の目的は、キャビティの寸法によって強度及び一体性が損なわれな
いという要求を満たしつつ、実用的に使用可能な程の細さでコアを用いることで
ある。

【００２０】 製造の目的はセンサーにおいて酵素被覆された表面を周囲環境に現すことであ
るが、裸の活性電極材料を周囲環境に曝されると、酵素の下の表面で行われる測
定が妨害されることになるのがわかる。このような妨害が起こらなければ、活性
電極材料の裸の表面は耐性を有し得るが、好適な態様は、裸の活性電極材料が環
境媒質に接触するのが防止されかつ分析物が検出・測定されるように、活性電極
材料のコアが絶縁材料のコーティングによって被覆されることである。このよう
な絶縁材料は、環境媒質に対して適度に耐性があり、安定であり、抵抗があるべ
きであり、また、活性電極材料のコア全体を効果的に封止するべきであり、さら
には、インビボで使用するときには適度に生体学的適合性を有し無害であるべき
である。このような材料は従来周知である。

【００２１】 使用されるセンサーはこのような絶縁材料のコーティングを有するときは、本
発明で要するキャビティは複数の方法で作られてもよい。一の方法は、取り除か
れる絶縁材料について、活性電極材料の裸のコアを露出し、酵素を配置すること
ができるキャビティを形成する。あるいは、絶縁材料が除去され、キャビティが
活性電極材料のコアで形成されるように、絶縁材料及び活性電極材料のコアのう
ちのいくらかを適当なミクロ機械加工技術によって除去することができる。この
後者の方法は、加工が単純化されており、活性電極材料のキャビティは、活性電
極材料のかなり広い表面領域について酵素に曝され、強い信号出力を発生する。

【００２２】 キャビティは従来の方法、例えば、ドリル加工、打ち抜き加工、研削加工、穴
あけ加工、切削加工あるいはこれらの組合せで形成してもよい。キャビティの寸
法及び形状は好都合と考えられるものであり、十分な量の所定の酵素を保持する
ことができる形状であればどんな形状でもよい。同様に、キャビティの数は所望
数より多くても少なくてもよいが、使用されるキャビティの寸法、形状及び位置
によってある程度決まる。好適なのは、センサーの強度が不都合になるほど低減
しないように、キャビティがセンサー材料の全厚の約1/2以下の寸法である点で
ある。その都度、簡単な試行によって最適なものを決定してもよい。キャビティ
を形成する方法は機械的な方法であるが、マイクロスケールの寸法が要求される
場合は困難である；この場合の寸法ではより容易に使用可能なので、イオンビー
ム法若しくはレーザ法（通常“ミクロ機械加工”と称される）を用いるのが好ま
しい。レーザー若しくはイオンビーム法を用いて、センサー材料をエッチングし
、切断し、あるいは、くりぬいて所定のキャビティを形成することができる。

【００２３】 キャビティの適当な形状の例として、円形、楕円形、正方形、多角形、十字形
、星形及びこれらの組合せがある。キャビティは寸法、形状、数及び分布が規則
的でも不規則でもよいが、全て実質的に同じ形状及び寸法のキャビティを作るの
が通常は好ましい。キャビティの態様としては酵素を容易に保持できるものを選
択するのが好ましい；皿状のキャビティは、酵素がしっかりと保持されないなら
ば効率的でなく、“ピット”のようなキャビティは、酵素を十分に保持されるの
で、通常好適である。

【００２４】 他の有効なキャビティ形状は実質的に長軸方向（ワイヤ電極の軸方向）でセン
サーに切り込まれたスロットであり、この形状によって形成されるべきキャビテ
ィの数を最小にすることができる。スロットの寸法（長さ及び幅）は特定の用途
に合致するように変更してもよく、通常は重大なものではない。

【００２５】 キャビティの特に有効な態様は電極材料のコアを完全に貫通するものであって
、実質的にトンネルを形成し、両端で開口され、内部のコアの通常の方向を横切
る方向に延びるものである。これによって、酵素をこのトンネルに詰めておくこ
とが可能となり、また、分析物と反応に必要なら（オキシダーゼの場合には）酸
素とに酵素内容物を曝すことが可能となり、非常に効果的な酵素反応を生じ、測
定効率も向上する。所望なら、キャビティは一以上の酵素、例えば、層状にして
含んでもよく、それによって、一連の反応を促進することができる。すなわち、
一の酵素が分析物基質上で作用して生成物を形成し、その生成物が第二の酵素に
よって作用して十分に検出可能で活性電極表面で測定可能なほどのさらなる生成
物を生ずる。

【００２６】 酵素は従来通りの形態及び組成で使用し、キャビティに配置し、その中で従来
のコーティング法及び固定法によって保持してよい。（例えば、浸漬することに
よって）キャビティをコーティングし若しくは充填し、その後、過剰分及び主要
な表面上の不要分を除去するために拭うか若しくはカラーを通り抜けされる組成
物の酵素を用いてもよい。次いで、酵素を架橋結合、例えば、グルタルアルデヒ
ドによる処置によって適所に固定することができる。

【００２７】 酵素は、電気化学分析においてセンサ酵素電極で用いる従来の酵素のいずれか
でもよいが、オキシダーゼ若しくはデヒドロゲナーゼが最も有効であることがわ
かっている。特に有効な例はグルコースオキシダーゼであり、これによって装置
を組織内のグルコース濃度の検出及び測定が可能となる。特にグルコース及びグ
ルコースオキシダーゼを取り上げて本発明を説明してきたが、この特定の態様に
限定されず、従来の分析において周知の複数の他の基質／酵素系に応用可能であ
る。

【００２８】 本発明のセンサ装置はキャビティ内に保持された酵素全体のコーティングを備
えるのが好ましい。キャビティに入れた後に、他の層及び材料を酵素全体に堆積
してもよい。このような上塗り層は、検査中の試料から酵素及び活性電極への内
容物の通過を調整するために、（単純な若しくは選択的な）適度の透過性を有す
る材料から成り、または、測定を妨害する材料が接近するのをを排除するか若し
くは限定する。これらの材料は従来周知であり、通常は選択透過膜として機能す
る薄膜型であり、従来周知の方法によって応用してもよい。

【００２９】 このような材料の例には、種々のポリマー及びポリマー組成物、例えば、ポリ
アリール・エーテル・スルフォン及び変性ポリウレタンが含まれる。

【００３０】 本発明の電極は従来周知の方法のいずれかによって用いてもよいが、使用可能
な全電気化学法の中で、アノードとして活性電極材料を用いて電流測定法を用い
るのが好ましい。

【００３１】 本発明のセンサー装置はインビボ（生体内）若しくはインビトロ（生体外）で
使用でき、測定を行うためのサイトへ挿入様式は従来のものである。インビボサ
イトに対しては、直接（経皮的に組織へ）挿入するか、又は、カニューレ若しく
は例えばナイロン製の一様極細管を介して挿入してもよい。

【００３２】 本発明の長所は、小形かつ軽量で、潜在的に遥かに強固であり、不快が伴った
り、他の問題を招くことなく、埋め込みに対して柔軟かつ最適な新しいセンサを
提供する点にある。他の長所は、新しいセンサによって、検査時の標本に対する
検出面、−これは側方に向けられたミクロ機械加工された検出面であるが−、こ
の検出面のための異なる方向ならびに外形状が得られることにある。

【００３３】 本発明は、改良された電極が取り得るいくつかの形態を示すいくつかの図によ
って述べられるものの、これに限定されることはない。

【００３４】 これらの図は、概略的なものであって寸法的に正しくは描かれておらず、その
代わり、いくつかのものについては寸法を逸脱することで強調して描かれ、基本
的な特徴が示唆されるものとなっている。

【００３５】 図１〜図４には、本発明に係る様々な形状のセンサ電極装置、ならびにキャビ
ティの種類と配置が斜視図によって示されており、図５〜図１０には、キャビテ
ィが設けられる位置での斯かるセンサ装置の断面図が示されている。

【００３６】 より具体的には、図１〜図４は全て、絶縁体によってコーティングされた細い
白金ワイヤ（１）を示しており、端部（２）ならびに本体（１）が上記絶縁体に
よってコーティングされている。端部（３）は、延長されて電気的な測定システ
ム（図示せず）に接続されるように形成されている。

【００３７】 図１には、本発明による最も簡易な形状が示されており、絶縁されたワイヤ（
１）には、キャビティ（５）を形成するように、孔（４）が穿設され、上記キャ
ビティ（５）は、動かないようにされた酵素組成物が充填される。

【００３８】 図２には、絶縁されたワイヤ（１）に、列状に並んだ複数の孔（６）が穿設さ
れた形状が示されており、これらの個々の孔（６）は、図１におけるように、動
かないようにされた酵素組成物が充填される。図３には、絶縁されたワイヤ（１
）に、列状に並んだ複数の孔（７）が穿設された形状が示されており、これらの
個々の孔（７）は、図１におけるように、動かないようにされた酵素組成物が充
填されるようになっているが、その形が図２におけるものと異なり、円の代わり
に十字架状となっている。

【００３９】 図４には、絶縁されたワイヤ（１）の軸線方向にスロット（８）を形成するよ
う、絶縁されたワイヤ（１）から絶縁体が剥がされた形状が示されており、こう
して形成されたスロットに、動かないようにされた酵素が充填される。そして、
この変形例においては、スロット（８）は、絶縁体によるコーティング層を切除
することによって形成される一方、白金ワイヤそのものは切断することなく形成
されたものであるが、これに代わる形態（図示せず）として、外側の絶縁体の層
を切除することに加えて白金金属のコアの部分までスロットを切断するものもあ
る。

【００４０】 図５〜図１０には全て、絶縁体でコーティングされた細い白金ワイヤを貫くキ
ャビティの代替形状の断面図がキャビティが形成される位置において示されてい
る。

【００４１】 図５には、本発明による最も簡易な形状が示されており、絶縁されたワイヤは
、細い白金ワイヤ（１）のコアを有して成り、この細い白金ワイヤ（１）は、外
側の絶縁体（２）の層によってコーティングされ、この絶縁体（２）の一部は、
動かないようにされた酵素組成物によって充填されるキャビティを残すようにし
て切除されている。

【００４２】 図６において、キャビティ（３）は、一方の側から他方の側へ完全に貫くよう
にして内部の白金ワイヤのコアが穿孔されたものとして形成されている。そして
、このキャビティ（３）には、動かないようにされた酵素が充填されるようにな
っている。この酵素が充填されたキャビティ（３）は、そのそれぞれの端部にお
いて、膜コーティング（４）の層によってコーティングされている。ここで、こ
の膜コーティング（４）は、酵素を保護するように働き、選ばれる選択の自由度
を与えたり、周囲の媒質の成分による酵素へのアクセスを加減する役割を果たす
ものである。

【００４３】 図７において、キャビティ（３）は、一方の側から他方の側へ完全に貫くよう
にして内部の白金ワイヤのコアが穿孔されたものとして形成されている。そして
、二つの異なる酵素（３Ａ）および（３Ｂ）がこのキャビティ（３）を充填する
のに用いられることを除いては、図６に示すように、キャビティ（３）には、動
かないようにされた酵素が充填される。酵素の内容物は、図６と同様、そのそれ
ぞれの端部において、膜コーティング（４）の層によってコーティングされてい
る。

【００４４】 図８における構成は、キャビティ（３）が外側の絶縁体の層（２）を貫き、さ
らに、白金に内部のくぼみを形成するように内側の白金ワイヤのコアまで穿孔さ
れることを除けば、図５におけるものと本質的には同じものとされている。この
形状は、酵素に接触する白金の表面積がより広くなり、これによって、測定に要
する応答信号がより大きくなるという長所を有している。

【００４５】 図９における構成は、キャビティ（３）が外側の絶縁体の層（２）を貫き、さ
らに、内側の白金ワイヤのコアが完全に貫かれて穿孔され、いかなるコーティン
グ（４）も付与されずに、酵素組成物のキャビティ（３）の内容物が直に周囲の
媒質にさらされるようになったことを除けば、図６におけるものと本質的には同
じものとされている。

【００４６】 図１０における構成は、図６のものと同じものであるが、ここでは、絶縁体に
おける、膜によってコーティングされた開口部を、或るいくつかの流体の流れが
通過している様子が図示された矢印（９）によって示されている。この流れは、
速くても遅くてもよく、大きくても小さくてもよく、同じものでも異なるもので
あってもよい。実行可能な一変形例として、二つの流れ（９Ａ）および（９Ｂ）
は、異なるものとされている。このとき、一方の流れ（９Ｂ）は、サンプル媒質
とされ、このサンプル媒質から分析物成分が膜を介して酵素内に拡散可能とされ
ており、その一方で、他方の流れ（９Ｂ）によって、酵素システムに必要な基質
のための拡散による同様のアクセスを得ることができる。例えば、流れ（９Ａ）
によって、グルコースの主供給源をグルコース酸化酵素システムに供給すること
ができ、その一方で、流れ（９Ｂ）によって、酵素が機能するのに必要なより多
くの酸素を供給することができる。

【００４７】 図示された装置を製造するのに、絶縁された白金ワイヤをエッチングし、これ
により、絶縁体層を除去して白金をその中にさらすようにでき、続いて、重合な
いし他の従来技術を用いて、白金表面上に酵素を堆積させることができる。例え
ば、浸漬による溶液の塗布といった従来の技術を用いれば、キャビティ内の酵素
をコーティングすることが可能となる。コーティングの厚さは、変更可能である
が、要求される分析物が最適に拡散し得るように十分薄くされ、物質が酵素に接
触する可能性を過度に妨げることなく、これにより十分頻繁に変化して、センサ
装置の周囲の媒質内で生じ得る変化の速度が、全体的に見て満足のいくものとな
るようにする必要がある。

【００４８】 上述のエッチングならびに穿孔の操作は、銅レーザを用いて行なわれた。

【００４９】 特殊なワイヤを用いる必要は無いことから、使用された細い白金ワイヤは、ワ
イヤ電極を作成する際によく用いられる市販で入手可能なものである。何らかの
特殊な目的の環境における用途のために、市販で入手可能なワイヤの上に絶縁体
をコーティングすることが適さない場合、付与されたコーティングは、もし必要
なら、除去し、もっと安定な絶縁体によって置き換えることができるし、あるい
は、適した絶縁材料のコーティングを、市販のワイヤ上に既に存在しているコー
ティング上に堆積させることもできる。

【００５０】 本発明による上述の製造方法によれば、単極型の白金ワイヤが外径５０〜１５
０μｍを有するようにでき、レーザ・ドリル加工によって穴を開けられた列状に
並んだ複数の軸横断型のキャビティ（窓割りと称される）が、それぞれ直径にし
ておよそ３０μｍを有して、ワイヤシャフトへの酵素の装填がさほど困難もなく
行なわれるようにすることができる。

【００５１】 絶縁体を局所的に除去するために、２０〜５０μｍの外径とされた図示された
白金ワイヤをレーザエッチングすることによって、さらなる小形化、および、そ
の上に酵素の薄い層と保護フィルムが堆積し得るような超微細加工電極表面の生
成が可能となる。

【００５２】 これらの実施形態は、活性状態にある酵素に対する保護を与え、しかも独特な
装置形状を有している。つまり、図示されたような構成によって、酵素を保持し
、かつ保護するように形成されたマイクロ機械加工された検出表面に、側方に向
けられた酵素表面が得られる。

【００５３】 特に図６に示す構成は作用電極の内部に酵素を含んでおり、生成物が周囲の白
金面の内部に放射方向に拡散する、独特な二面酵素を提供している。活性白金面
（すなわち、酵素にさらされている面）のより大きな領域において酵素の働きの
効率が向上し、よって測定、例えば応答の線形性、が向上する。

【００５４】 使用にあたり、該装置は組織内に挿入可能であり、先端が自然に最初に入り込
むべきであるが、この挿入は前記表面の前記酵素含有領域にダメージを与えるこ
とはない。前記ワイヤが純粋白金であった場合、直接挿入を容易に行うには柔ら
か過ぎるおそれがある。従って、そのような「柔らかい」ワイヤの皮膚下への装
着は小内径を有したナイロンチューブを介して行われる。あるいは、より剛性の
高い白金／イリジウム合金製ワイヤを用いれば、直接挿入はより簡単に行うこと
ができる。

【００５５】 分析を判定するためために、用いられる手法は従来周知のものであり、当分野
では周知のものとしてここでは詳述することは省くが、通常のものからかけ離れ
たものは含まない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るセンサ電極装置の一例を示す斜視図である。

【図２】 本発明に係るセンサ電極装置の他の例を示す斜視図である。

【図３】 本発明に係るセンサ電極装置の別の例を示す斜視図である。

【図４】 本発明に係るセンサ電極装置のさらに別の例を示す斜視図である
。

【図５】 本発明の一例によるセンサ電極装置を、キャビティが設けられた
位置での断面で示す断面である。

【図６】 本発明の他の例によるセンサ電極装置を、キャビティが設けられ
た位置での断面で示す断面である。

【図７】 本発明の別の例によるセンサ電極装置を、キャビティが設けられ
た位置での断面で示す断面である。

【図８】 本発明のさらに別の例によるセンサ電極装置を、キャビティが設
けられた位置での断面で示す断面である。

【図９】 本発明のさらに別の例によるセンサ電極装置を、キャビティが設
けられた位置での断面で示す断面である。

【図１０】 本発明のさらに別の例によるセンサ電極装置を、キャビティが
設けられた位置での断面で示す断面である。

【符号の説明】

１ 白金ワイヤ ２ 端部（絶縁体） ３ 端部（キャビティ） ４ 孔（膜コーティング） ５ キャビティ ６，７ 孔 ８ スロット ９ 矢印

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１０月２５日（２００１．１０．２５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酵素電極センサを備えるセンサ装置であって、 電極センサに形成された一つ又は複数のキャビティ内に酵素が保持されて成る
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセンサ装置において、前記キャビティは該電
   極の長さ方向に沿って配置されており、このため、該キャビティ内の前記酵素が
   、機械的に損傷を受け易い先端部、特にワイヤ先端部、ではなく側面に面するこ
   とができるよう構成されていることを特徴とするセンサ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のセンサ装置において、活性電極材料の
   コアは貴金属、例えば金又は白金、あるいはそれらの合金、あるいはさらに一つ
   又はその他の元素を有した合金、から成り、かつ好ましくは、白金それ自体、あ
   るいは、合金化、例えば所定の割合のイリジウムとの合金化によって硬化された
   白金、であることを特徴とするセンサ装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れか一項記載のセンサ装置において、
   該センサ装置は、前記活性電極材料が慣例どおり例えばワイヤコア、例えば市販
   されている周知の引き延ばし金属ワイヤである場合には実質的に円形断面を有し
   たものであることを特徴とするセンサ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れか一項記載のセンサ装置において、
   前記コア金属のサイズは５０〜１５０μｍの範囲であることを特徴とするセンサ
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５の何れか一項記載のセンサ装置において、
   前記活性電極材料が絶縁材料のコーティングによってカバーされ、活性電極材料
   が環境媒体及び検出・測定すべき分析物に接触することが防止されていることを
   特徴とするセンサ装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れか一項記載のセンサ装置において、
   必要な前記キャビティは、前記絶縁体に一部を除去して前記活性電極材料材料の
   裸コアを露出させ、前記キャビティが前記絶縁体層内に形成され、これらキャビ
   ティ内に前記酵素が置かれて成る、センサ装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れか一項記載のセンサ装置において、
   必要な前記キャビティは、前記絶縁体を除去しかつ活性電極材料のコアの一部を
   適当なミクロ機械加工技術を用いて除去することにより、活性電極材料自身のコ
   アに形成されることを特徴とするセンサ装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８の何れか一項記載のセンサ装置において、
   一つ又は複数の前記キャビティが、該センサ内に、実質的に長さ方向、すなわち
   ワイヤ電極の軸線方向、に形成れさた切り溝であることを特徴とするセンサ装置
   。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９の何れか一項記載のセンサ装置において
    、 一つ又は複数のキャビティが、電極材料の前記コアを完全に貫通し、事実上ト
    ンネルを形成し、両端が開口し、前記内部コアの限定された方向に横切るもので
    あり、 酵素が、前記トンネル内に詰められ、かつ前記キャビティ（トンネル）の両端
    部において分析物含有媒質にさらされることができる、 構成とされていることを特徴とするセンサ装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、必要な前記キャビティは、例えばドリル加工、打ち抜き加工、研削加工、穴
    あけ加工、切削加工、又はこれらの組合せによる加工、といった機械的加工法に
    よって形成されたものであることを特徴とするセンサ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、必要な前記キャビティが、イオンビーム、又は通常はミクロ機械加工と称さ
    れるレーザ法によって形成されたものであることを特徴とするセンサ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、前記キャビティのサイズは前記センサ材料の全体の厚さの約半分までの大き
    さであり、該センサの強度が極端には低減されない構成であることを特徴とする
    センサ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、実質的に同一の形状及びサイズとされた多数のキャビティを備えていること
    を特徴とするセンサ装置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、前記キャビティの形状によって前記酵素が容易に、好ましくは「窪み孔」の
    ように保持され、これにより酵素内容物をより強く保持することができる、セン
    サ装置。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、前記キャビティが、例えばラミネート層のような複数の酵素を含んでおり、
    これにより一連の反応が触媒作用を受け、一の酵素が分析物基質上で反応して物
    質を形成し、次いで該物質が第二の酵素によって活性化されてさらなる物質を生
    じ、次いでこのさらなる物質が前記活性電極表面によって充分に検出及び測定さ
    れることを特徴とするセンサ装置。
17. 【請求項１７】 請求項１ないし１６の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、請求項１ないし１５の何れか一項記載のセンサ装置において、前記酵素は、
    例えばグルタルアルデヒドを用いた処理による架橋により前記キャビティ内の所
    定位置に固定されていることを特徴とるすセンサ装置。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし１７の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、前記キャビティ内の保持された前記酵素が、該酵素が前記キャビティ内に入
    れられた後にその上に形成された堆積層によって形成されたコーティングを有し
    ていることを特徴とするセンサ装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載のセンサ装置において、前記上部コーティ
    ング層は、自然のままのあるいは選択された適正な透過性を有した材料より構成
    され、検査中のサンプルから前記酵素及び活性電極表面への成分の透過を調整し
    、あるいは当該測定を邪魔するおそれのある材料のアクセスを排除又は制限する
    ことを特徴とするセンサ装置。
20. 【請求項２０】 請求項１ないし１９の何れか一項記載のセンサ装置におい
    て、前記酵素はオキシダーゼ又はデヒドロゲナーゼ、例えばグルコース・オキシ
    ダーゼであることを特徴とするセンサ装置。
21. 【請求項２１】 明細書に実質的に記載された、一つ又は複数の酵素含有キ
    ャビティを有したセンサ装置。
22. 【請求項２２】 分析物を判定又はモニターするための、請求項１ないし２
    １の何れか一項記載のセンサ装置の使用。
23. 【請求項２３】 請求項２２記載のセンサ装置の使用において、前記分析物
    がグルコースであることを特徴とするセンサ装置の使用。
24. 【請求項２４】 請求項２２又は２３記載のセンサ装置の使用において、生
    物学的環境において、又は生物学的媒質とともに用いられるセンサ装置の使用。
25. 【請求項２５】 請求項１ないし２１の何れか一項記載のセンサ装置を用い
    る分析方法であって、特に電解分析、及び好ましくは、アノードとして活性電極
    材料を用いた電流測定法を用いる分析方法。
26. 【請求項２６】 請求項２５記載の方法において、前記分析が、例えば測定
    のための部位に直接に、又は例えばカニューレ又はナイロン製の細いチューブを
    介して挿入された前記センサ装置を用いてインビボで実施されることを特徴とす
    る方法。
27. 【請求項２７】 実質的に明細書に記載された酵素含有センサ装置を使用し
    た分析方法。