JP2024500351A - ケトン類を検知するための被検物質センサ及びそれを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
I.定義;及び
II.被検物質センサ;
1.被検物質センサシステムの一般的構造;
2.酵素;
3.酸化還元メディエータ;
4.ポリマー骨格;
5.物質移動制限膜;
6.干渉ドメイン;及び
7.製造;
III.使用方法;及び
IV.例示的な実施形態
I.定義
本明細書において使用される用語は一般に、本開示の文脈の中で及びそれぞれの用語が使用される特定の文脈において、当技術分野における通常の意味を有する。本開示の組成物及び方法及びそれらを作製し使用する方法の記載において実施者にさらなる指導を提供するために、特定の用語については以下に又は本明細書の他の箇所で論じる。
本明細書で使用される場合、用語「多成分膜」は、2つ以上の種類の膜ポリマーを備える膜を意味する。
本主題を詳細に述べる前に、本開示は記載した特定の実施形態に限定されず、従ってもちろん変動し得ることを理解されたい。本開示の範囲は添付した特許請求の範囲によってのみ限定されるので、本明細書で使用した用語は特定の実施形態を記載することのみを目的とし、限定することを意図していないことも理解されたい。
A.例示的なインビボの被検物質モニタリングシステム
本開示の被検物質センサ及びその部品をさらに詳細に述べる前に、本開示の実施形態がより良く理解されるように、好適なインビボの被検物質センサの構成及び被検物質センサを採用したセンサシステムの簡単な概観を提供する。
図2Aは、スマートフォンとして構成されたリーダ装置の実施形態の例を示すブロック略図である。ここでは、リーダ装置120は、表示部122、入力部品121、及びメモリ223に連結された通信プロセッサ222及びメモリ225に連結されたアプリケーションプロセッサ224を含む処理コア206を含んでよい。別個のメモリ230、アンテナ229を有するRFトランシーバ228、及び電力管理モジュール238を有する電源226が含まれてもよい。Wi-Fi、NFC、Bluetooth(登録商標)、BTLE、及びGPSを介してアンテナ234と通信することができる多機能トランシーバ232がさらに含まれてもよい。当業者には理解されるように、これらの部品は、機能的装置を作製する様式で、電気的かつ通信可能に接続されている。
説明のためであって限定ではないが、図2Bに示す開示された主題による使用のためのデータ受信装置120の例示的な実施形態を参照する。データ受信装置120及び関連する多目的データ受信装置130は被検物質センサ110の考察に密接に関連する部品を含み、その動作及びさらなる部品が含まれ得る。特定の実施形態では、データ受信装置120及び多目的データ受信装置130は第三者によって提供される部品であるかそれを含んでよく、センサ110と同じ製造者によって作製された装置を必ずしも含むように制限されなくてよい。
図2C及び2Dは、被検物質センサ104及び最終結果のデータをユーザへの表示に適するようにするための処理能力の大部分を有し得るセンサ電子機器160(被検物質モニタリング回路を含む)を有するセンサ制御装置102の実施形態の例を示すブロック略図である。図2Cでは、カスタム特定用途向け集積回路(ASIC)であってよい単一の半導体チップ161が示されている。ASIC161の中には、アナログフロントエンド(AFE)162、電力管理(又は制御)回路164、プロセッサ166、及び通信回路168(これはトランスミッタ、レシーバ、トランシーバ、受動回路として、又は通信プロトコルに従った他の方法で、実装され得る)を含む特定の高レベル機能性ユニットが示されている。この実施形態では、AFE162とプロセッサ166の両方が被検物質モニタリング回路として使用されるが、他の実施形態ではいずれかの回路が被検物質モニタリング機能を実施することができる。プロセッサ166は、1つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、及び/又はマイクロコントローラを含むことができ、それらの各々は、別個のチップであるか、又は多数の異なるチップ(及びその一部)の間で分散され得る。
センサ制御装置102の部品は、適切なユーザの位置への送達の前に、ユーザが最終の組立てを必要とする多重包装でユーザが取得することができる。図3A~3Dは、送達用にセンサを準備するために部品を連結する前に別個の部品を準備することを含む、ユーザによるセンサ制御装置102の組立てプロセスの実施形態の例を示す。図3E~3Fは、適切な送達位置を選択し、装置102をその位置に当てはめることによって、センサ制御装置102を適切なユーザの位置に送達する実施形態の例を示す。
図4Aは、スクリューキャップ708に連結されたアプリケータ装置150の実施形態の例を示す側面図である。これは、アプリケータ150がユーザによってセンサと組み立てられる前にどのようにユーザに出荷されて受け取られるかの例である。図4Bは、連結を取り外した後のアプリケータ150とキャップ708を示す側面斜視図である。図4Cは、キャップ708が所定の位置にあるときに、電子機器ハウジング706及び接着性パッチ105がシース704のセンサキャリア710の中に保持されていた位置から取り外されたアプリケータ装置150の遠位端の実施形態の例を示す斜視図である。
図5は、滅菌蓋812が取り外し可能に連結されたトレイ810の実施形態の例を示す近位斜視図であり、これはパッケージが組立ての前にどのように出荷され、ユーザによって受け取られるかを示し得る。
再び簡単に図1A及び図3A~3Gを参照して、ツーピースのアーキテクチャシステムについては、センサトレイ202及びセンサアプリケータ102は別個のパッケージとしてユーザに提供され、従ってユーザが各々のパッケージを開き、最終的にシステムを組み立てることを必要とする。いくつかの用途では、別個にシールされたパッケージによって、センサトレイ202とセンサアプリケータ102が各々のパッケージの内容物に特有でさもなければ他のパッケージの内容物には適合しない別個の滅菌プロセスによって滅菌されることが可能になる。より具体的には、センサ110及び尖端220を含むプラグアセンブリ207を含むセンサトレイ202は、電子線(すなわち「e-ビーム」)照射等の放射線滅菌を用いて滅菌され得る。好適な放射線滅菌プロセスには、それだけに限らないが、電子線(e-ビーム)照射、ガンマ線照射、X線照射、又はそれらの任意の組合せが含まれる。しかし、放射線滅菌は、センサ制御装置102の電子機器ハウジングの中に配置された電気部品に損傷を与えることがある。従って、センサ制御装置102の電子機器ハウジングを含むセンサアプリケータ102を滅菌する必要がある場合には、これは別の方法、例えばエチレンオキシドを用いる気体化学滅菌等によって滅菌され得る。しかし気体化学滅菌は、センサ110に含まれる酵素又はその他の化学物質及び生物学的物質に損傷を与えることがある。この滅菌の不適合性により、センサトレイ202とセンサアプリケータ102は通常、別個の滅菌プロセスによって滅菌され、続いて個別に包装され、そのため、ユーザは使用のために最終的に部品を組み立てることが必要になる。
図13A~13Fは、センサ制御装置222をユーザに適用するためにアプリケータ216を「発射」し、尖端1030を使用済みアプリケータ216の中に安全に後退させる内部装置機構の実施形態の詳細な例を示す。全て併せて、これらの図面は、尖端1030(センサ制御装置222に連結されたセンサを支持する)をユーザの皮膚の中に駆動し、ユーザの間質液と動作可能に接触するようにセンサを残して尖端を後退させ、及びセンサ制御装置を接着剤でユーザの皮膚に接着させるシーケンスの例を表す。代替のアプリケータアセンブリ実施形態及び部品とともに使用するためのそのような動作の修正は、当業者によって同じことを参照して理解され得る。さらに、アプリケータ216は、本明細書で開示するように、ワンピースアーキテクチャ又はツーピースアーキテクチャを有するセンサアプリケータであってよい。
生化学センサは1つ以上の検知特性によって記述することができる。一般的な検知特性は生化学センサの感度と称され、これはそれが検出するように設計された化学物質又は組成物の濃度に対するセンサの応答性の尺度である。電気化学センサについては、この応答は電流(電流測定)又は電荷(電量測定)の形態であってよい。他のタイプのセンサについては、応答は光子強度(例えば光学光)等の異なった形態であってよい。生化学被検物質センサの感度は、センサがインビトロの状態にあるかインビボの状態にあるか等のいくつかの要因に応じて変動し得る。
センサ110のストレージメモリ5030は、通信モジュールの通信プロトコルに関連するソフトウェアブロックを含み得る。例えば、ストレージメモリ5030はBLEモジュール5041をセンサ110のコンピューティングハードウェアに利用可能にするインターフェースを提供する機能を有するBLEサービスソフトウェアブロックを含み得る。これらのソフトウェア機能は、BLEロジカルインターフェース及びインターフェースパーサを含み得る。通信モジュール5040によって提供されるBLEサービスは、汎用アクセスプロファイルサービス、汎用属性サービス、汎用アクセスサービス、装置情報サービス、データ伝送サービス、及びセキュリティサービスを含み得る。データ伝送サービスは、センサ制御データ、センサステータスデータ、被検物質測定データ(過去及び現在)、及びイベントログデータ等のデータを送信するために使用される一次サービスであり得る。センサステータスデータは、エラーデータ、現在アクティブ時間、及びソフトウェア状態を含み得る。被検物質測定データは、現在及び過去の生の測定値、適切なアルゴリズム又はモデルを使用して処理した後の現在及び過去の値、測定レベルの予測及び傾向、他の値と患者固有の平均値との比較、アルゴリズム又はモデルによって決定された行動要請、及び他の同様のタイプのデータ等の情報を含み得る。
限定ではなく例示の目的で、図15に示すセンサ110によって行われ得るアクションの状態機械表示6000の高レベル描写の例示的な実施形態を参照する。初期化の後、センサはセンサ110の製造に関連する状態6005に入る。製造状態6005では、センサ110は、動作のために構成されることができ、例えば、ストレージメモリ5030は書き込まれ得る。状態6005にある間の様々な時間に、センサ110は、保存状態6015に進むための受信したコマンドをチェックする。保存状態6015に入ると、センサはソフトウェア整合性チェックを実行する。保存状態6015にある間、センサはまた、挿入検出状態6025に進む前に作動要求コマンドを受信し得る。
図1Bは、本明細書で記載する技法とともに使用するためのオーバージエア(「OTA」)更新を提供するための動作環境の例をさらに示す。被検物質モニタリングシステム100のオペレータは、データ受信装置120又はセンサ110のための更新を、多目的データ受信装置130上で実行するアプリケーションのための更新に束ね得る。データ受信装置120と、多目的データ受信装置130と、センサ110との間の利用可能な通信チャネルを使用して、多目的データ受信装置130は、データ受信装置120又はセンサ110のための定期的な更新を受信し、データ受信装置120又はセンサ110への更新のインストールを開始し得る。多目的データ受信装置130が被検物質センサ110、データ受信装置120及び/又はリモートアプリケーションサーバ150と通信することを可能にするアプリケーションは、広域ネットワーク機能無しでデータ受信装置120又はセンサ110上のソフトウェア又はファームウェアを更新することができるので、多目的データ受信装置130は、データ受信装置120又はセンサ110のためのインストール又は更新プラットフォームとして機能する。
本明細書に具現化されるように、被検物質センサ110と他の装置との間の通信のためのセキュリティの第1の層は、通信のために使用される通信プロトコルによって指定され、その通信プロトコルに一体化されたセキュリティプロトコルに基づいて確立され得る。セキュリティの別の層は、通信装置の近接性を必要とする通信プロトコルに基づき得る。さらに、特定のパケット及び/又はパケット内に含まれる特定のデータは暗号化され得るが、一方、他のパケット及び/又はパケット内のデータは、別の方法で暗号化されるか、又は暗号化されない。加えて又は代わりに、アプリケーション層暗号化は、1つ以上のブロック暗号又はストリーム暗号とともに使用され、被検物質モニタリングシステム100内の他の装置との相互認証及び通信暗号化を確立し得る。
被検物質センサ110は、その発見可能性挙動を変更して、受信装置が適切なデータパケットを受信する確率及び/又は応答信号を提供する確立を増加させるか、又は応答信号を受信できなくする可能性がある制限を他の方法で低減するように試みるように構成され得る。被検物質センサ110の発見可能性挙動を変更することは、例えば、限定するものではないが、接続データがデータパケットに含まれる頻度を変更すること、データパケットが一般的に送信される頻度を変更すること、データパケットのブロードキャストウィンドウを延長又は短縮すること、ブロードキャスト後に被検物質センサ110が応答又はスキャン信号を受け入れる時間を変更すること、被検物質センサ110と以前に通信した1つ以上の装置(例えば、1つ以上の試みられた送信を介する)及び/又はホワイトリスト上の1つ以上の装置への直接送信を含ませること、(例えば、ブロードキャストの範囲を増加させるか、消費されるエネルギーを減少させ、被検物質センサのバッテリの寿命を延ばすために)データパケットをブロードキャストするときに通信モジュールに関連付けられた送信電力を変更すること、データパケットを準備及びブロードキャストする速度を変更すること、又は1つ以上の他の変更の組み合わせを含み得る。加えて又は代わりに、受信装置は、接続データを含むデータパケットを受信する可能性を増加させるために、装置のリスニング挙動に関するパラメータを同様に調整し得る。
本明細書に具現化されるように、被検物質センサ110の検知ハードウェア5060のためのある較正機構は、外部又は区間環境特徴に基づいて、及び使用されていない期間(例えば、使用前の「保管時間」)の間の検知ハードウェア5060の減衰を補償するように、調整され得る。検知ハードウェア5060の較正機構は、センサ110によって(例えば、メモリ5020又はストレージ5030内の特徴を変更するためのASIC5000の動作によって)自律的に調整されることができ、又は被検物質モニタリングシステム100の他の装置によって調整されることができる。
センサ110は、検知ハードウェア5060から生の測定値を検出する。例えば、生の測定値を解釈するように訓練された1つ以上のモデル等によって、オンセンサ処理が実行され得る。モデルは、1つ以上の被検物質のレベルを検出、予測、又は解釈するために、生の測定値を検出、予測、又は解釈するようにオフ装置で訓練された機械学習モデルであり得る。追加の訓練されたモデルは、生の測定値と相互作用するように訓練された機械学習モデルの出力で動作し得る。一例として、モデルは、生の測定値及び検知ハードウェア5060によって検出された被検物質(複数)の種類に基づいて事象を検出、予測、又は推奨するために使用され得る。事象は、身体活動の開始又は完了、食事、医療処置又は投薬の適用、緊急の健康事象、及び同様の性質の他の事象を含み得る。
センサ110とデータ受信装置120との間で送信されるデータは、生の測定値又は処理された測定値を含み得る。センサ110とデータ受信装置120との間で送信されるデータは、ユーザに表示するためのアラーム又は通知をさらに含み得る。データ受信装置120は、生の測定値又は処理された測定値に基づいてユーザに通知を表示するか、又は他の方法で伝えることができ、又はセンサ110から受信したときにアラームを表示することができる。ユーザへの表示のために誘発され得るアラームは、直接被検物質値(例えば、閾値を超える、又は閾値を満たさない1回読み取り)、被検物質値傾向(例えば、閾値を超える、又は閾値を満たさない設定期間にわたる平均読み取り、勾配)、被検物質値予測(例えば、閾値を超える、又は閾値を満たさない被検物質値に基づくアルゴリズム計算)、センサアラート(例えば、検出された疑わしい誤動作)、通信アラート(例えば、閾値期間にわたってセンサ110とデータ受信装置120との間に通信がないこと、未知の装置がセンサ110との通信セッションを開始しようとしている、又は開始し損なっていること)、リマインダ(例えば、データ受信装置120を充電するリマインダ、薬剤を服用する、又は他の活動を行うリマインダ)、及び同様の性質の他のアラートに基づくアラームを含む。限定ではなく例示の目的で、本明細書に具現化されるように、本明細書で記載されるアラームパラメータは、ユーザによって構成可能であり得るか、又は製造中に固定され得るか、又はユーザ設定可能及びユーザ設定不可能パラメータの組み合わせであり得る。
対応する単一の被検物質の検出のために構成された単一の活性領域を特徴とするセンサ構成は、図18A~図18Cを参照して本明細書にさらに記載されるように、2電極又は3電極検出モチーフを使用し得る。別の作用電極上又は同じ作用電極上のいずれかで、別の被検物質の検出のための二つの異なる活性領域を特徴とするセンサ構成は、図19A~図21Cを参照して後に個別に記載される。各活性領域からの信号寄与が、より容易に決定され得るので、複数の作用電極を有するセンサ構成は、同じセンサ尾部内に二つの異なる活性領域を組み込むのに特に有利であり得る。
2.酵素
本開示の被検物質センサの活性領域は、1つ以上の被検物質を検出するように構成され得る。特定の実施形態では、本開示の被検物質センサは2つ以上の活性領域を含んでよく、各々の活性領域は同じ被検物質又は異なる被検物質を検出するように構成される。開示された被検物質センサを用いて検出され得る被検物質の非限定的な例には、ケトン類、グルコース、酸素、クレアチニン、アルコール、例えばエタノール、及び乳酸塩が含まれる。特定の実施形態では、被検物質は1つ以上のケトン類である。
この反応の間に移動した電子は作用電極におけるケトンの検出の基礎を提供し、酸化還元メディエータの必要性を排除する。次に、得られた電気化学信号をサンプル中に最初に存在していたケトン類の量に相関させることができる。
特定の実施形態では、本明細書で開示する被検物質センサは電子移動剤を含み得る。上で論じたように、本明細書で開示した例示的なセンサ構成のいずれかにおけるケトン類応答性活性領域の組成、例えば酵素組成及び作用電極の組成により、電子移動剤はケトン類応答性活性領域に含まれない。例えば、限定するものではないが、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼを含む酵素系を備えるケトン類応答性活性領域は、電子移動剤、例えば酸化還元メディエータ、例えばオスミウム酸化還元メディエータを含まない。
特定の実施形態では、被検物質の検出を促進するための1つ以上の活性部位は、酵素及び/又は酸化還元メディエータが共有結合しているポリマーを含み得る。任意の好適なポリマー骨格が、酵素及び/又は酸化還元メディエータのそれへの共有結合を介した被検物質の検出を容易にするために、活性領域の中に存在し得る。活性領域の中の好適なポリマーの非限定的な例は、例えば四級化ピリジン基が酸化還元メディエータ又は酵素のそれへの結合点として働く、ポリビニルピリジン類、例えばポリ(4-ビニルピリジン)及び/又はポリ(2-ビニルピリジン)、及びポリビニルイミダゾール類、例えばポリ(N-ビニルイミダゾール)及びポリ(1-ビニルイミダゾール)、又はそれらのコポリマーを含む。活性領域に含めるために好適であり得る例示的なコポリマーは、例えばスチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、又はアクリロニトリル等のモノマー単位を含むものを含む。特定の実施形態では、活性領域の中に存在し得るポリマーは、ポリウレタン又はそのコポリマー及び/又はポリビニルピロリドンを含む。特定の実施形態では、活性領域に存在し得るポリマーは、限定されないが、ポリ(アクリル酸)、スチレン/無水マレイン酸コポリマー、メチルビニルエーテル/無水マレイン酸コポリマー(GANTREZポリマー)、ポリ(ビニルベンジルクロリド)、ポリ(アリルアミン)、ポリリジン、カルボキシペンチル基で四級化されたポリ(4-ビニルピリジン)、及びポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)のような、米国特許第6,605,200号(参照によりその全体が本明細書に援用される)に記載されているものを含む。被検物質センサが2つの活性部位を含む特定の実施形態では、各々の活性領域の中のポリマーは同じでも異なっていてもよい。
特定の実施形態では、NADHオキシダーゼを含む複数の酵素を含む酵素系が所与の活性領域に存在するときに、複数の酵素の全てがポリマーに共有結合していてよい。特定の他の実施形態では、複数の酵素の一部のみがポリマーに共有結合している。例えば、限定するものではないが、酵素系の中の1つ以上の酵素がポリマーに共有結合してもよく、少なくとも1つの酵素がポリマーと非共有結合してもよく、それにより非共有結合した酵素がポリマーの中に物理的に保持されていてよい。特定の実施形態では、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼは、開示された被検物質センサのケトン類応答性活性領域の中でポリマーに共有結合され得る。特定の実施形態では、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼがポリマーに共有結合してもよく、NADHオキシダーゼがポリマーと非共有結合してもよい。代わりに、NADHオキシダーゼがポリマーに共有結合し、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼがポリマーと非共有結合してもよい。特定の実施形態では、NAD+がポリマーに共有結合していてよい。特定の実施形態では、NAD+がポリマーに共有結合していない。NAD+がポリマーに共有結合していない特定の実施形態では、NAD+はケトン類応答性活性領域の中に物理的に保持され得る。特定の実施形態では、ケトン類応答性活性領域を被覆する膜は、ケトン類の検出を可能にするために十分なケトン類の内方拡散を依然として可能にしながら、ケトン類応答性活性領域の中にNAD+を保持することを助けることができる。ケトン類応答性活性領域を被覆するために好適な膜ポリマーについては、本明細書でさらに論じる。
特定の実施形態では、本明細書で開示される被検物質センサは、被検物質に対して透過性があり、少なくとも活性領域、例えば第1の活性領域及び/又は第2の活性領域を被覆する膜をさらに含む。
特定の実施形態では、本明細書に記載した被検物質センサは、少なくとも第1の作用電極を備えるセンサ尾部、第1の作用電極の表面上に配置された第1の活性領域、及び少なくとも第1の活性領域を被覆し、第1の被検物質に対して透過性のある物質移動制限膜を備え得る。特定の実施形態では、第1の活性領域は、少なくとも1つの酵素(任意選択で第1のポリマー及び/又は安定剤に共有結合している)を備え、第1の被検物質に応答する、第1の被検物質、例えばケトン類に応答する酵素系を備える。例えば、限定するものではないが、本明細書に記載した被検物質センサは、少なくとも第1の作用白金電極を備えるセンサ尾部、第1の作用電極の表面上に配置されたβ-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼ(ここで一方又は両方の酵素は、任意選択でポリマー及び/又は安定剤と共有結合している)を備える酵素系を備えるケトン類応答性活性領域、及びケトン類応答性活性領域を被覆し、ケトン類に対して透過性のある物質移動制限膜を備え得る。特定の実施形態では、物質移動制限膜は2つ以上の架橋性基、例えばポリエチレングリコールジグリシジルエーテル又はポリエチレングリコールテトラグリシジルエーテルを備える分岐グリシジルエーテル架橋剤に架橋された膜ポリマーを備える。
特定の実施形態では、本開示のセンサ、例えばセンサ尾部は干渉ドメインをさらに備え得る。特定の実施形態では、干渉ドメインは、例えば作用電極の表面への1つ以上の干渉物質の流れを制限するポリマードメインを含み得る。特定の実施形態では、干渉ドメインは、作用電極によって測定される被検物質及び他の物質を通過させる一方、干渉物質等の他の物質の通過を防止する分子ふるいとして機能し得る。特定の実施形態では、干渉物質は、作用電極で得られる信号に影響を及ぼし得る。干渉物質の非限定的な例は、アセトアミノフェン、アルコルビン酸塩、アスコルビン酸、ビリルビン、コレステロール、クレアチニン、ドーパミン、エフェドリン、イブプロフェン、L-ドーパ、メチルドーパ、サリチル酸塩、テトラサイクリン、トラザミド、トルブタミド、トリグリセリド、尿素、及び尿酸を含む。
本開示は、1つ以上の活性部位を含む開示された被検物質センサを製造するための方法をさらに提供する。特定の実施形態では、本方法は、1つ以上の作用電極をスクリーン印刷することを含む。特定の実施形態では、作用電極の1つは白金電極である。特定の実施形態では、1つ以上の作用電極の例えば白金を備える導電性材料が、基板の上にスクリーン印刷される。
本開示は、本明細書に開示された被検物質センサを使用する方法をさらに提供する。特定の実施形態では、本開示は、被検物質を検出するための方法を提供する。例えば、限定するものではないが、本開示は、ケトン類、グルコース、アルコール、乳酸塩、及び/又はクレアチニン、又はそれらの組合せを含む1つ以上の被検物質を検出するための方法を提供する。特定の実施形態では、本開示は、1つ以上のケトン類を検出するための方法を提供する。特定の実施形態では、本開示は、1つ以上のケトン類及び第2の被検物質を検出するための方法を提供する。特定の実施形態では、第2の被検物質は、グルコース、アルコール、乳酸塩、及びクレアチニンからなる群から選択され得る。特定の実施形態では、第2の被検物質はグルコースを備える。
A.特定の非限定的な実施形態では、本開示の主題は、(i)少なくとも第1の作用電極を備えるセンサ尾部、(ii)第1の作用電極の表面上に配置され、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼを備える酵素系を備えるケトン類応答性活性領域、及び(iii)ケトン類応答性活性領域の少なくとも一部を被覆し、ケトン類に対して透過性のある物質移動制限膜、を備える被検物質センサを提供する。
A2.ケトン類応答性活性領域がスーパーオキシドジスムターゼを含まない、A又はA1に記載の被検物質センサ。
A4.ケトン類応答性活性領域が安定剤をさらに備える、A~A2のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A6.ケトン類応答性活性領域が架橋剤をさらに備える、A~A5のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A8.物質移動制限膜が、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルピリジンコポリマー、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエーテルウレタン、又はそれらの組合せを備える、A~A7のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A11.センサ尾部が組織への挿入のために構成されている、A~A10のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A19.第2の物質移動制限膜が第2の活性領域を被覆する、A17に記載の被検物質センサ。
A21.第2の被検物質がグルコース、乳酸塩、クレアチニン、又はアルコールを備える、A17~A20のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A23.対象からの間質液中のケトン類を検出するように構成された、A~A22のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A25.ケトアシドーシスを受けているか受けるリスクのある対象に埋め込まれる、A~A24のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A27.ケトーシスの状態にあるか、ケトーシスの状態を維持する必要がある対象に埋め込まれる、A~A24のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
A30.ポリマーがポリウレタンを備える、A~A29のいずれか1つに記載の被検物質センサ。
B2.ケトン類応答性活性領域がスーパーオキシドジスムターゼを含まない、B又はB1に記載の方法。
B4.ケトン類応答性活性領域が安定剤をさらに備える、B~B3のいずれか1つに記載の方法。
B6.ケトン類応答性活性領域が架橋剤をさらに備える、B~B5のいずれか1つに記載の方法。
B8.物質移動制限膜が、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ビニルピリジンとスチレンのコポリマー、又はそれらの組合せを備える、B~B7のいずれか1つに記載の方法。
B10.物質移動制限膜がポリウレタンを備える、B8に記載の方法。
B11.ケトン類応答性活性領域がポリマーをさらに備える、B~B10のいずれか1つに記載の方法。
B13.センサ尾部が組織への挿入のために構成されている、B~B12のいずれか1つに記載の方法。
B18.ケトン類応答性活性領域が、Ag/AgCl参照に対して約+0.3V~約+0.4Vの電位でケトン類に応答する、B~B17のいずれか1つに記載の方法。
B21.第2の物質移動制限膜が第2の活性領域を被覆する、B19に記載の方法。
B23.第2の被検物質がグルコースである、B22に記載の方法。
B25.被検物質センサが糖尿病を有する対象に埋め込まれる、B~B24のいずれか1つに記載の方法。
B27.被検物質センサがケトン食を摂取している対象に埋め込まれる、B~B26のいずれか1つに記載の方法。
B29.ケトン類応答性活性領域における酵素系とケトンとの反応によって生成した過酸化水素が作用電極において検出される、B~B28のいずれか1つに記載の方法。
C1.対象が糖尿病を有する、Cの使用のための被検物質センサ。
C3.対象がケトン食を摂取している、Cの使用のための被検物質センサ。
実施例
本開示の主題は、ここで開示された主題の例示として提供され、限定するものではないが、以下の実施例を参照することによって、よりよく理解される。
本実施例は、本明細書で開示されるように、ケトン類応答性活性領域を有する被検物質センサのための電極電位を選択するためのプロセスを提供する。
本実施例は、インビボでケトン類の代用物として使用されるβ-ヒドロキシブチレートを検出するためのセンサを提供する。本実施例については、ケトン類の検出を容易にするために図22の酵素系を用いた。特に、NADHオキシダーゼ(NADHOx)及びヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ(HBDH)を含む酵素系を用いてβ-ヒドロキシブチレートを検出した。センサの化学組成を表1に示す。成分は、10mMの2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)緩衝液、pH5.5であった。
Claims (20)
- (i)少なくとも第1の作用電極を備えるセンサ尾部と、
(ii)前記第1の作用電極の表面上に配置され、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼを備える酵素系を備えるケトン類応答性活性領域と、
(iii)前記ケトン類応答性活性領域の少なくとも一部を被覆し、ケトン類に対して透過性のある物質移動制限膜とを備える、被検物質センサ。 - 前記ケトン類応答性活性領域が電子移動剤を含まない、請求項1に記載の被検物質センサ。
- 前記ケトン類応答性活性領域が、スーパーオキシドジスムターゼを含まない、請求項1又は2に記載の被検物質センサ。
- 前記作用電極が、過酸化水素を酸化する導電性材料を備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の被検物質センサ。
- 前記ケトン類応答性活性領域が、安定剤及び/又は架橋剤をさらに備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の被検物質センサ。
- 前記物質移動制限膜が、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルピリジンコポリマー、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエーテルウレタン、又はそれらの組合せを備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の被検物質センサ。
- 前記物質移動制限膜がポリビニルピリジンを備える、請求項6に記載の被検物質センサ。
- 前記センサ尾部が組織への挿入のために構成されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の被検物質センサ。
- 前記ケトン類応答性活性領域が、Ag/AgCl参照に対して約+0.2V~約+0.5Vの電位でケトン類に応答する、請求項1から8のいずれか1項に記載の被検物質センサ。
- (iv)第2の作用電極と、
(v)前記第2の作用電極の表面上に配置され、ケトン類とは異なる第2の被検物質に応答する第2の活性領域であって、前記第2の被検物質に応答する少なくとも1つの酵素を備える前記第2の活性領域とをさらに備える、請求項1から9のいずれか1項に記載の被検物質センサ。 - (i)前記物質移動制限膜の第2の部分が前記第2の活性領域を被覆し、
(ii)第2の物質移動制限膜が前記第2の活性領域を被覆し、及び/又は
(iii)第2の物質移動制限膜が前記第2の活性領域及び第1の活性領域を被覆する、請求項10に記載の被検物質センサ。 - 前記第2の被検物質がグルコースを備える、請求項10又は11に記載の被検物質センサ。
- (i)被検物質センサを提供することであって、
(a)少なくとも第1の作用電極を備えるセンサ尾部と、
(b)前記第1の作用電極の表面上に配置され、β-ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ及びNADHオキシダーゼを備える酵素系を備えるケトン類応答性活性領域と、
(c)前記ケトン類応答性活性領域の少なくとも一部を被覆し、ケトン類に対して透過性のある物質移動制限膜と
を備える前記被検物質センサを提供することと、
(ii)前記第1の作用電極に電位を印加することと、
(iii)前記ケトン類応答性活性領域の酸化還元電位以上であって、前記ケトン類応答性活性領域と接触している流体中のケトン類の濃度に比例する第1の信号を得ることと、
(iv)前記第1の信号を前記流体中のケトン類の濃度と相関させることとを備える、ケトン類を検出するための方法。 - 前記ケトン類応答性活性領域が、電子移動剤及び/又はスーパーオキシドジスムターゼを含まない、請求項13に記載の方法。
- 前記作用電極が白金を備える、請求項13又は14に記載の方法。
- 前記ケトン類応答性活性領域が、安定剤及び/又は架橋剤をさらに備える、請求項13から15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記物質移動制限膜が、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルピリジンコポリマー、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエーテルウレタン、又はそれらの組合せを備える、請求項13から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記物質移動制限膜がポリビニルピリジンを備える、請求項17に記載の方法。
- 前記第1の作用電極に印加される前記電位が、Ag/AgCl参照に対して約+0.2V~約+0.5Vである、請求項13から18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記被検物質センサが、
(d)第2の作用電極と、
(e)前記第2の作用電極の表面上に配置され、ケトン類とは異なる第2の被検物質に応答する第2の活性領域とをさらに備え、
(i)前記物質移動制限膜の第2の部分が前記第2の活性領域を被覆するか、又は(ii)第2の物質移動制限膜が前記第2の活性領域を被覆する、請求項13から19のいずれか1項に記載の方法。
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