JP2013506847A - 妨害除去膜を備えた分析物センサ装置と、その製造および使用法 - Google Patents
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Abstract
Description
当技術では、グルコースなどの生物学的分析物の検出および/または測定に使用される電流測定センサなど、多種多様のセンサおよびセンサ要素が知られている。グルコースセンサの多くは、酸素(クラーク型)電流測定トランスデューサ(例えば、Yangら, Electroanalysis 1997,9,No.16:1252-1256、Clarkら, Ann. N.Y. Acad. Sci. 1962,102,29、Updikeら, Nature 1967,214,986、および Wilkinsら, Med. Engin. Physics, 1996,18,273.3-51)に基づくものである。過酸化水素系電流測定トランスデューサは製造が比較的容易で、従来技術を用いて簡単に小型化できるため、このようなトランスデューサは多くのin vivoグルコースセンサで用いられている。しかし、過酸化水素系電流測定トランスデューサの使用に関わる問題のひとつは、分析物環境中に存在する電気活性物質による信号妨害である。後に詳細に論じるように、このような問題は、本件に開示されている新たな半透膜を使用して、過酸化水素系電流測定変換要素(例えば、様々な大きさ、構造、および組成の電極)に信号を生じる可能性のある様々な化合物の輸送特性を調節することで解決される。つまりこの膜は、電気活性物質による妨害に敏感な分析物センサに用いられている様々なH2O2系トランスデューサのいずれにも使用できる。
図2Aに、本発明の典型的なセンサの実施の形態100の断面を示す。このセンサの実施の形態は、様々な導電性および非導電性の構成要素から成る、一般に層の形をした複数のコンポーネントから成り、これらの層は、技術的に許容されている方法、および/または、本件に開示されている本発明の特定の方法に従って、互いに重ねられたものである。例えば、図2に示したセンサ構造の特徴を分かり易くするため、ここではセンサのコンポーネントを、典型的に層として示してある。しかし、当業者ならば、本発明の一部の実施の形態において、複数の構成要素が異性分から成る1つ以上の層を形成するよう、センサの構成要素を組み合わせることは理解されよう。このような場合、当業者は、層状構成要素の順序を本発明の様々な実施の形態の中で変えられることを理解している。
本発明のセンサの実施の形態で用いられる、典型的な要素/構成要素の例を以下に開示する。これらの要素は別個の(discreet)単位(例えば、層)として示すことができるが、当業者ならば、センサを、以下で論じる要素/構成要素の、材料特性および/または機能の一部または全てを組み合わせ持つ要素(例えば、支持ベース構成要素および/または導電性構成要素、および/または、分析物検出構成要素のマトリックスとしても働き、更にセンサ中の電極として機能する要素)を含むよう設計できることを理解している。当業者ならば、この薄膜分析物センサが、後に示すような多くのセンサ装置での使用に適応できることを理解している。
本発明のセンサには、典型的に、ベース構成要素(例えば、図2Aの要素102参照)が含まれる。用語“ベース構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、典型的に、機能するセンサを構成している重ね合わされた複数の構成要素に対して支持マトリックスとなっている、装置内の構成要素を指す。ある形態では、ベース構成要素は、絶縁性(例えば、電気絶縁性および/または不透水性)材料から成る薄膜シートを含んでいる。このベース構成要素は、誘電特性、不透水性、密封性などの望ましい品質を持つ多種多様の材料から作られる。いくつかの材料として、金属および/またはセラミックおよび/またはポリマ基材などが挙げられる。
本発明の電気化学センサには、典型的に、ベース構成要素上に配置した、測定すべき分析物またはその副生物(例えば、酸素および/または過酸化水素)を測定するための少なくとも1つの電極を含む導電性構成要素が含まれる(例えば、図2Aの要素104参照)。用語“導電性構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、検出可能な信号を測定してこれを検出装置に伝えることのできる、電極などの導電性センサ要素を指す。その代表的な例は、分析物濃度の変化しない参照電極と比較した、分析物またはその副生物の濃度変化などの刺激への曝露に応じた電流の増減を測定できる導電性構成要素である。分析物が分析物検出構成要素110中に存在する組成物(例えば、酵素グルコースオキシダーゼ)と相互作用する場合には、共反応物(例えば、酸素)、またはこの相互作用の反応生成物(例えば、過酸化水素)が使用される。このような要素の具体例としては、過酸化水素や酸素などの分子の濃度が変動すると、変動する検出可能な信号を発することのできる電極が挙げられる。典型的に導電性構成要素中のこのような電極の1つは作用電極であり、これは耐食性金属または炭素から作ることができる。炭素作用電極はガラス状またはグラファイト状で、固体またはペーストから作ることができる。金属作用電極は、パラジウムや金などの白金族金属、または、二酸化ルテニウムなどの耐食性の金属的に導電性の酸化物から作ることができる。あるいは、電極は、銀/塩化銀電極組成物を含むものでも良い。作用電極は、ワイヤ、あるいは、例えば、被覆または印刷によって基材に塗布した導電性薄膜であっても良い。典型的に、金属または炭素導体の表面の一部だけが分析物を含む溶液と電解接触(electrolytic contact)する。この部分は電極の作用面と呼ばれる。電極の残りの表面は、典型的に、電気絶縁性のカバー構成要素106によって溶液から隔てられている。この保護カバー構成要素106の作成に有用な材料の例としては、ポリイミド類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、シリコーン類(ポリシロキサン類など)などのポリマが挙げられる。
必要に応じて、本発明の電気化学センサには、電極表面と測定される環境との間に配置した妨害除去構成要素が含まれる。特に、一部のセンサの実施の形態は、一定電位を印加した際に作用電極表面での酵素反応によって生じる過酸化水素の酸化および/または還元を利用したものである。過酸化水素の直接酸化に基づく電流測定検出には比較的高い酸化電位が必要なため、この検出スキームを採用したセンサは、アスコルビン酸、尿酸、アセトアミノフェンなどの、体液中に存在する酸化種の妨害を受ける。このような状況において、用語“妨害除去構成要素”は、技術的に許容されている用語に従って文中で使用し、検出すべき分析物によって発せられる信号の検出を妨害する、このような酸化種が発する偽信号を抑制するよう機能する、センサ中の被膜または膜を指す。一部の妨害除去構成要素は、サイズ排除によって(例えば、特定の大きさの阻害種を排除することで)機能する。妨害除去構成要素の例としては、本件に開示されている親水性の架橋したpHEMAおよびポリリシンポリマ(例えば、後の実施例参照)、更に、酢酸セルロース(ポリ(エチレングリコール)などの試剤を組み込んだ酢酸セルロースを含む)、ポリエーテルスルホン類、ポリテトラフルオロエチレン類、パーフルオロ化イオノマーNAFION、ポリフェニレンジアミン、エポキシなどの化合物の1つ以上の層または被膜が挙げられる。このような妨害除去構成要素に関する具体的な議論は、例えば、その内容を本件に引用して援用する、Wardら, Biosensors and Bioelectronics 17(2002)181-189 および Choi ら, Analytical Chimica Acta 461(2002)251-260 に見られる。その他の妨害除去構成要素としては、例えば、分子量範囲に基づいて化合物の移動を制限することが認められているもの、例えば、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第5,755,939号に開示の酢酸セルロースが挙げられる。
本発明の電気化学センサには、センサの電極上に配置した分析物検出構成要素が含まれる(例えば、図2Aの要素110参照)。用語“分析物検出構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、分析物センサ装置によってその存在が検出される分析物を認識する物質、または分析物と反応する物質を含む、構成要素を指す。典型的に、分析物検出構成要素中のこの物質は、検出すべき分析物と相互作用した後に、典型的に導電性構成要素の電極で検出可能な信号を生じる。このとき、分析物検出構成要素と導電性構成要素の電極とが連動して、分析物センサに付随する装置で読み取る電気信号を発する。典型的に、分析物検出構成要素は、導電性構成要素の電極での電流変化を測定することでその濃度変化が測定できる分子(例えば、酸素および/または過酸化水素)と反応する、および/または、そのような分子を生成する、酸化還元酵素、例えば、酵素グルコースオキシダーゼを含んでいる。過酸化水素などの分子を生成する酵素は、当技術で既知の多くの方法に従って電極上に配置できる。分析物検出構成要素は、センサの様々な電極の全体または一部分に被覆可能である。このような場合、分析物検出構成要素は、電極を同程度に覆っていても良い。あるいは、分析物検出構成要素は、異なる電極を異なる程度に、例えば、対および/または参照電極の被覆表面よりも作用電極の被覆表面を大きくしても良い。
本発明の電気化学センサには、必要に応じて、分析物検出構成要素と分析物調節構成要素との間に配置したタンパク質構成要素が含まれる(例えば、図2Aの要素116参照)。用語“タンパク質構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、分析物検出構成要素および/または分析物調節構成要素との適合性によって選ばれた、キャリアタンパク質などを含む構成要素を指す。典型的な実施の形態において、タンパク質構成要素は、ヒト血清アルブミンなどのアルブミンを含んでいる。HSA濃度は、約0.5%〜30%(w/v)の間で変えることができる。典型的に、HSA濃度は約1〜10%w/vであり、最も典型的には約5%w/vである。本発明の別の実施の形態では、コラーゲンまたはBSA、あるいは、このような状況で用いられる他の構造タンパク質を、HSAの代わりに、またはHSAに加えて使用することができる。この構成要素は、典型的に、技術的に容認されているプロトコルに従って、分析物検出構成要素上で架橋する。
本発明の電気化学センサは、1つ以上の接着促進(AP)構成要素を含むことができる(例えば、図2Aの要素114参照)。用語“接着促進構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、センサ内の隣り合う構成要素間の接着を促進するその能力によって選ばれた物質を含む構成要素を指す。典型的に、接着促進構成要素は、分析物検出構成要素と分析物調節構成要素との間に配置する。典型的に、接着促進構成要素は、必要に応じたタンパク質構成要素と分析物調節構成要素との間に配置する。接着促進剤構成要素は、これらの構成要素間の結合性を高めることが当技術で既知の多種多様の材料のいずれから製造しても良く、当技術で既知の多種多様の方法のいずれで塗布しても良い。典型的に、接着促進剤構成要素は、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのシラン化合物を含んでいる。
本発明の電気化学センサには、センサ上に配置した分析物調節構成要素が含まれる(例えば、図2Aの要素112参照)。用語“分析物調節構成要素”は、技術的に容認されている用語に従って文中で使用し、グルコースなどの1つ以上の分析物がその構成要素を通って拡散するのを調節するよう機能する、センサ上の典型的に膜の形をした構成要素を指す。本発明の一部の実施の形態において、分析物調節構成要素は、グルコースなどの1つ以上の分析物がその構成要素を通って拡散するのを抑制または制限するよう機能する、分析物制限膜(例えば、グルコース制限膜)である。本発明の別の実施の形態において、分析物調節構成要素は、1つ以上の分析物がその構成要素を通って拡散するのを促進するよう機能する。必要に応じて、このような分析物調節構成要素は、ある種類の分子(例えば、グルコース)がその構成要素を通って拡散するのを抑制または制限するが、同時に、別の種類の分子(例えば、O2)がその構成要素を通って拡散するのを妨げず、あるいは更に促進するように作成しても良い。
本発明の電気化学センサには、典型的に電気絶縁性の保護構成要素である、1つ以上のカバー構成要素が含まれる(例えば、図2Aの要素106参照)。典型的に、このカバー構成要素は、被膜、鞘(sheath)、または管の形にでき、分析物調節構成要素の少なくとも一部の上に配置する。絶縁性保護カバー構成要素として使用可能なポリマ被膜としては、シリコーン化合物、ポリイミド類、生体適合性ソルダーマスク、エポキシアクリラート共重合体など(但し、これらに限定しない)の毒性のない生体適合性ポリマが挙げられる。更にこれらの被膜は、導電性構成要素に貫通した開口部をフォトリソグラフィによって形成し易くするため、光画像形成を行えるものであっても良い。典型的なカバー構成要素は、スパンオン(spun on)シリコーンを含むものである。当技術で知られているように、この構成要素は、市販のRTV(室温加硫)シリコーン組成物であっても良い。これに関連する典型的な化学物質は、ポリジメチルシロキサン(アセトキシ系)である。
本件に開示のセンサ要素およびセンサの実施の形態は、分析物センサで一般的に使われている、様々な他の装置要素(例えば、差し込み部材、挿入装置などの構造的要素と、プロセッサ、モニタ、薬物注入ポンプなどの電子部品)と連動するよう接続して、例えば、様々な状況(例えば、哺乳動物の体内への埋め込み)での使用に適応させることができる。本発明の実施の形態のひとつには、検知した使用者の生理学的特性値に基づくセンサからの信号を受信できる入力装置要素と、受信信号を解析するためのプロセッサとを含む、本発明の実施の形態を用いた、使用者の生理学的特性値を監視する方法が含まれる。本発明の典型的な実施の形態において、プロセッサは、生理学的特性値の動的挙動を測定し、こうして求めた生理学的特性値の動的挙動に基づいて、観測可能な指標を提示する。いくつかの実施の形態において、生理学的特性値は、使用者の血中グルコース濃度の測定値である。別の実施の形態において、例えば、センサ機能、分析物濃度測定、妨害物質の存在などに関する確認情報が得られるよう比較冗長性をセンサ装置に組み入れるため、受信信号の解析過程と動的挙動の測定過程に、一連の生理学的特性値を得るための生理学的特性値の繰り返し測定を加える。
本件に開示の発明の実施の形態は、親水性組成物(例えば、親水性架橋剤で架橋したポリマを含む妨害除去膜)、および/または、in vivoでのセンサの初期化および/または起動(例えば、センサを in vivoに埋め込んだ後、その水性環境に順化して有意な情報の送信が始まるまでにかかる慣らし運転時間)を早める要素の配置を含むよう考案された、埋め込み型分析物センサおよびセンサ装置に焦点を当てている。特に、センサを使用する前のその初期化および/または起動に必要な総時間は相対的に長くなり(例えば、電流測定グルコースセンサでは、センサの起動初期化時間は2〜10時間となることがある)、この要因がこれらのセンサの医療での適用を阻んでいることが当技術において知られている。例えば、病院内環境では、センサの初期化および/または起動時間が相対的に長いと、患者の健康に関する重要な情報(例えば、糖尿病患者の高血糖症または低血糖症)の入手が遅れ、これにより、その情報の入手に基づいた治療(例えば、インスリンの投与)が遅くなることがある。更に、病院内環境でセンサの初期化および/または起動時間が相対的に長いと、病院スタッフが繰り返し監視する必要があり、この要因が患者ケアのコストを引き上げることもある。これらの理由により、病院内環境における in vivoでの初期化および/または起動時間の短いセンサと、センサの長い初期化および/または起動時間を短縮する、要素および/または要素の配置を含むよう考案されたセンサおよびセンサ装置とが、強く求められている。例えばグルコースセンサでは、センサの初期化および/または起動時間を15〜30分短縮することが強く求められており、これは、例えば、このように初期化時間が短いと、(1)病院職員が患者を監視している必要が減り、この要因によってこのような医療機器のコストパフォーマンスが向上する、(2)患者の健康に関する重要な情報の入手までの遅延が短縮するためである。
多くの論文、米国特許、および特許出願は、本件に開示の通常の方法と材料を用いて最新技術を示しており、本件に開示のセンサ設計に使用可能な様々な要素(およびその製造法)について更に述べている。このような文献としては、例えば、米国特許第6,413,393号、米国特許第6,368,274号、米国特許第5,786,439号、米国特許第5,777,060号、米国特許第5,391,250号、米国特許第5,390,671号、米国特許第5,165,407号、米国特許第4,890,620号、米国特許第5,390,671号、米国特許第5,390,691号、米国特許第5,391,250号、米国特許第5,482,473号、米国特許第5,299,571号、米国特許第5,568,806号、米国特許出願第20020090738号、更に、PCT国際公開番号第01/58348号、国際公開第03/034902号、国際公開第03/035117号、国際公開第03/035891号、国際公開第03/023388号、国際公開第03/022128号、国際公開第03/022352号、国際公開第03/023708号、国際公開第03/036255号、国際公開第03/036310号、および国際公開第03/074107号が挙げられ、その内容は本件に引用して援用する。
本件に開示されている発明の典型的な実施の形態は、哺乳動物の体内に埋め込むためのセンサ装置の製造法であって、この方法は、ベース層を準備する工程と、ベース層上に導電層を形成する工程と、導電層上に妨害除去膜を形成する工程と、妨害除去膜上に分析物検出層を形成する工程と、必要に応じて、分析物検出層上にタンパク質層を形成する工程と、分析物検出層または必要に応じたタンパク質層の上に接着促進層を形成する工程と、接着促進層上に配置した分析物調節層を形成する工程と、分析物調節層の少なくとも一部の上に配置したカバー層を形成する工程と、を含み、導電層は電極(典型的には、作用電極、参照電極、および対電極)を含んでおり、分析物検出層は、分析物の存在下で、導電層中の電極での電流を変えることのできる組成物を含んでおり、分析物調節層は、それを通る分析物の拡散を調節する組成物を含んでおり、カバー層は、分析物調節層の少なくとも一部の上に更に開口部を含んでいる。本発明の一部の実施の形態において、分析物調節層は、主鎖と、主鎖に繋がった複数の側鎖とを含む、親水性の櫛状(comb)共重合体を含み、このとき、少なくとも1つの側鎖はシリコーン基を含んでいる。この方法のいくつかの実施の形態では、分析物センサ装置を平らな幾何学的形状とする。
本件に提示されている開示の内容には、様々な既知の技術を組み合わせ用いて製造できるセンサおよびセンサ構造が含まれる。開示の内容は更に、非常に薄い酵素被膜をこのような種類のセンサに塗布する方法と、このような方法で製造したセンサを提示する。このような場合、本発明のいくつかの実施の形態には、技術的に容認されている方法に従って、基材上にこのようなセンサを作る方法が含まれる。一部の実施の形態において、基材は、フォトリソグラフィのマスクおよびエッチング工程での使用に適した、硬く平らな構造体から成る。その際、基材の上面は一般に、一様な高い平面度を備えている。研磨したガラス板を用いて滑らかな上面としても良い。別の基材材料としては、例えば、ステンレススチール、アルミ、デルリンなどのプラスチック材料等が挙げられる。別の実施の形態では、基材は硬くなく、基材として使用される薄膜または絶縁材から成る別の層、例えば、ポリイミド類などのプラスチックスであっても良い。
関連する本発明の実施の形態は、哺乳動物体内の分析物の検出法であり、この方法には、分析物を検出するため、本件に開示の分析物センサの実施の形態を哺乳動物の体内に埋め込む工程と、その後、作用電極で電流の変化などの1つ以上の電気変動を検出する工程と、電流の変化を分析物の存在と相関させる工程とが含まれる。このような方法のひとつにおいて、分析物センサ装置は、哺乳動物の体内のグルコースを検知する。別の方法において、分析物センサ装置は、哺乳動物体内の、乳酸塩、カリウム、カルシウム、酸素、pH、および/または、生理学的に関連する分析物を検知する。
本発明の別の実施の形態では、前述のように、分析物の検出に有用なキットおよび/またはセンサセットを提示する。キットおよび/またはセンサセットは、典型的に、容器と、ラベルと、前述の分析物センサとを含んでいる。適当な容器としては、例えば、金属箔などの材料で作った開け易い包装、瓶、バイアル、注射器、試験管が挙げられる。容器は、金属(例えば、箔)、紙製品、ガラス、プラスチックなどの様々な材料から作られる。容器上の、または容器に添付のラベルは、このセンサが選択した分析物の測定に用いられることを示している。いくつかの実施の形態では、グルコースオキシダーゼなどの酵素の層を被覆した多孔性マトリックスが容器に入っている。キットおよび/またはセンサセットには更に、センサを分析物環境へ入れ易くするよう設計された要素またはデバイス、他の緩衝材、希釈剤、フィルタ、針、注射器、使用説明の書かれた添付文書など、商業的に、また使用者の立場から望ましい他の材料を加えても良い。
アセトアミノフェン(Mw=151.17ドルトン)などの小さな中性化合物から生じるセンサの信号妨害を除くことは、その大きさがグルコース(Mw=180.15ドルトン)などの検出分析物よりも一般に小さいことを考えると困難な課題である。当技術において、センサ中でのポリマ薄膜の使用が試みられたが、このような薄膜の密度が十分でない(非常に分子量の高いポリマを用いても)ため、妨害物の除去は解決が難しいままである。センサ信号を高レベルに保ち、また起動性を早くするため、妨害除去に用いられる膜構造は、極めて密度が高く、親水性でなければならない。
典型的なセンサの構造では、グルコースが酵素グルコースオキシダーゼに到達し、ここで酸素によりグルコン酸に酸化されて、H2O2を残す。1分子のグルコースが1分子の酸素を消費して、1分子のH2O2を生じる。
多くの電流測定グルコースセンサは、アセトアミノフェンに曝露すると著しいノイズを示し、また更に反応してセンサ読み取り値を生じ、これもまたグルコースに対する誤った応答を生じる。アセトアミノフェンのセンサへの影響をなくすため、IRM層をセンサに加えた。
この実施例は、第一級アミン系ポリマ、オリゴマ、およびモノマから成る、架橋した(グルタルアルデヒド蒸気により)薄膜で構成されたIRMの実施の形態を示している。
バイオドット噴霧器
ポリリシン臭化水素酸塩
Sigma-Aldrich P1024 Mw 416,300(HMW)
Sigma-Aldrich P1399 Mw 163,200
ポリ(ビニルアミン)塩酸塩[CAS:26336−38−9、Polysciences 23965] Mw 25,000
ポリエチレンイミン(分枝)(30%水溶液、Mw 7万)
電荷密度の高い高分枝ポリアミン。液状ポリマ。全ての分子量で水に可溶。低級アルコール、グリコール類、THFにも可溶。
第一級、第二級、および第三級アミン基を約25/50/25の比で含むポリマ
ポリ(アリルアミン塩酸塩)[CAS番号:71550−12−4、Polysciences, 18378]
ポリマ系第一級アミン、Mw 約6万
ポリ(アリルアミン)溶液、平均Mw約65,000、20質量%水溶液、Sigma-Aldrich 479144
ポリ(エチレンオキシド)、ジアミン末端化、scientific polymers 817[CAS:65605−36−9、Mw 2000]
Jeffamineシリーズの第一級アミン系ポリマ
D-4000(XTJ-510)
ED-2003(XTJ-502)
T-3000(XTJ-509)
T-5000
N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)、GELEST SIA0590.5
Claims (27)
- ベース層と、
前記ベース層上に配置した、作用電極を含む導電層と、
前記作用電極の電気活性表面上に配置した妨害除去膜と、
分析物検出層と、
を含む、電流測定分析物センサ装置であって、
前記妨害除去膜は、親水性架橋剤で架橋したポリマを含むことを特徴とする、分析物センサ装置。 - 前記妨害除去膜は、架橋した第一級アミンポリマまたは架橋したメタクリラートポリマを含むことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記架橋メタクリラートポリマは、100キロドルトンと1000キロドルトンの間の平均分子量を持つポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)ポリマを含むことを特徴とする、請求項2に記載の分析物センサ装置。
- 前記架橋第一級アミンポリマは、4キロドルトンと500キロドルトンの間の平均分子量を持ち、
ポリリシンポリマ、
ポリ(アリルアミン)ポリマ、
アミン末端化ポリ(エチレンオキシド)ポリマ、
ポリ(ビニルアミン)ポリマ、または
ポリエチレンイミンポリマ
を含むことを特徴とする、請求項2に記載の分析物センサ装置。 - 前記妨害除去膜の厚さは、0.1μmと1.0μmの間であることを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記妨害除去膜は、140ドルトンより大きい分子量を持つ化合物の、前記妨害除去膜を通る拡散を抑制することを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記妨害除去膜は、ある濃度のアセトアミノフェンから生じる分析物センサ装置中の信号が、前記妨害除去膜のない対照の分析物センサ装置と比較して少なくとも50%まで低減するよう、前記妨害除去膜を通るアセトアミノフェンの拡散を抑制することを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記親水性架橋剤は、
尿素、
親水性の有機官能性二価(organofunctional dipodal)アルコキシシラン、または
グルタルアルデヒド、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。 - 前記作用電極の電気化学的反応表面は、不規則な表面構造を持つ白金黒を含むことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記妨害除去膜は、前記作用電極の電気化学的反応表面に直接接しており、
前記分析物検出層は、前記妨害除去膜に直接接している、
ことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。 - 前記分析物センサ装置は、哺乳動物の体内に埋め込み可能であることを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 請求項1に記載の分析物センサ装置であって、
更に、
前記分析物検出層上に配置したタンパク質層、
前記分析物検出層または前記タンパク質層の上に配置した分析物調節層、
前記分析物検出層上に配置した接着促進層、または
前記分析物センサ装置上に配置したカバー層、
の少なくとも1つを含み、
前記分析物調節層は、前記分析物調節層を通って拡散する分析物の拡散を調節する組成物を含み、
前記接着促進層は、前記分析物検出層と分析物調節層との間の接着を促進し、
前記カバー層は、哺乳動物の体内に存在する分析物が分析物調節層に接触し、その中を通って拡散し、前記分析物検出層に接触し易くなるよう、前記カバー層に配置した開口部を含む、
ことを特徴とする分析物センサ装置。 - 前記導電層は、作用電極、対電極、および参照電極を含む、複数の電極を含むことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記導電層は、複数の作用電極、対電極、および参照電極を含み、
複数の前記作用、対、および参照電極は1つのユニットとしてグループ化され、ユニットの繰り返しパターンとして前記導電層上に位置的に分散している、
ことを特徴とする、請求項11に記載の分析物センサ装置。 - 前記分析物検出層は、酸化還元酵素の基質に曝露すると過酸化水素を発生する酸化還元酵素を含み、前記酸化還元酵素によって発生する過酸化水素の量は、前記酸化還元酵素に曝露した基質の量に比例することを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 前記センサは、センサ入力装置と、前記センサ入力装置に接続したプロセッサとに、連動するよう接続しており、
前記センサ入力装置は、哺乳動物の体内で検知された生理学的特性値に基づく前記センサからの信号を受信可能であり、
前記プロセッサは、前記センサから受信した1つ以上の信号の特性解析が可能である、
ことを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。 - パルス電圧を用いて電極から信号を得ることを特徴とする、請求項1に記載の分析物センサ装置。
- 哺乳動物の体内に埋め込むためのセンサ装置の製造法であって、
前記製造法は、
ベース層を準備する工程と、
前記ベース層上に作用電極を含む導電層を形成する工程と、
前記作用電極上に妨害除去膜を形成する工程と、
前記導電層上に分析物検出層を形成する工程と、
必要に応じて、前記分析物検出層上にタンパク質層を形成する工程と、
前記分析物検出層または必要に応じた前記タンパク質層の上に接着促進層を形成する工程と、
前記接着促進層上に配置した分析物調節層を形成する工程と、
前記分析物調節層の少なくとも一部の上に配置したカバー層を形成する工程と、
を含み、
前記妨害除去膜は、架橋したメタクリラートポリマまたは架橋した第一級アミンポリマを含み、
前記分析物検出層は酸化還元酵素を含み、
前記分析物調節層は、その中を通る分析物の拡散を調節する組成物を含み、
前記カバー層は、前記分析物調節層の少なくとも一部の上に更に開口部を含む、
ことを特徴とする、センサ装置の製造法。 - 前記架橋メタクリラートポリマは、100キロドルトンと1000キロドルトンの間の平均分子量を持つポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)(pHEMA)ポリマを含むことを特徴とする、請求項16に記載の製造法。
- 前記ポリマは、親水性架橋剤で架橋することを特徴とする、請求項16に記載の製造法。
- 前記妨害除去膜の厚さは0.1μmと1.0μmの間であり、
(1)0.3%から1%のpHEMAと、
0.25%から0.7%のシラン架橋剤と、
を含む溶液を用いたスプレー工程、
(2)1%から3%のpHEMAと、
0.3%から0.7%のシラン架橋剤と、
を含む溶液を用いたスピン工程、または
(3)4%のpHEMAと、
0.35%から1.0%のシラン架橋剤と、
を含む溶液を用いたスロットコーティング工程、
によって、前記電極上に形成することを特徴とする、請求項17に記載の製造法。 - 前記シラン架橋剤は、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]尿素であることを特徴とする、請求項21に記載の製造法。
- 100キロドルトンと1000キロドルトンの間の分子量を持つメタクリラートポリマ、または、
4キロドルトンと500キロドルトンの間の分子量を持つ第一級アミンポリマ、
を含み、
前記メタクリラートポリマは、親水性の有機官能性二価アルコキシシランで架橋し、
前記第一級アミンポリマは、グルタルアルデヒドで架橋する、
ことを特徴とするポリマ組成物。 - 前記組成物は、過酸化水素変換組成物を覆っていることを特徴とする、請求項23に記載のポリマ組成物。
- 前記架橋メタクリラートポリマは、ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)ポリマを含むことを特徴とする、請求項23に記載のポリマ組成物。
- 前記架橋第一級アミンポリマは、
ポリリシンポリマ、
ポリ(アリルアミン)ポリマ、
アミン末端化ポリ(エチレンオキシド)ポリマ、
ポリ(ビニルアミン)ポリマ、または、
ポリエチレンイミンポリマ、
を含むことを特徴とする、請求項23に記載のポリマ組成物。 - 前記過酸化水素変換組成物は電極を含み、前記ポリマ組成物は、0.1μmと1.0μmの間の厚さの層として、前記電極を覆っていることを特徴とする、請求項24に記載のポリマ組成物。
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