JPS625169A - 電気化学的センサ−、該センサ−用の膜及び該膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、グルコース、エタノールのような低級アルコ
ール、コレステロール及び尿酸の存在を測定するための
、新規かつ改良された液体分析用センサー、特にグルコ
ースを検定するための新規かつ改良された方法及び装置
に関し、更に詳しくは、内臓された、一体の、全血に対
して適合性を有する、グルコース透過性膜を有する、全
血中のグルコースを検出するための新規かつ改良された
電気化学的センサー及び全血中のグルコースを測定する
ための新規かつ改良された方法に関する。

［従来技術の説明］ 個人の血糖値すなわちグルコース値の変化を測定する製
品は我が国の７百万人もの糖尿病患者にとって毎日の必
需品となっている。なぜならば、この病気は血液化学に
おいて、生命にかかわる異常を引き起こす可能性があり
、視力の喪失及び腎臓疾患を招く一因と考えられており
、多くの糖尿病患者は定期的に自己検査を行い、それに
より、通常インシュリン注射によってグルコース量を調
整する必要がある。インシュリンに依存する患者（糖尿
病患者の約１０−１５％）は１日に４回もの血糖値の検
査を行うように医者に指示されている。

長年、糖尿病の解決策は尿分析キット類の一つによるも
のであったが、これらは改良を積み重ねたにも拘らず、
血液中のグルコースの正確な測定値を提供しなかった。

グルコース測定用の初期の尿検査法の例は米国特許第２
，３８７，２４４号及び同第３，１６４，５３４号に記
載されている。後になって、尿検査用の試薬片が開発さ
れた。しかし、グルコース測定用の尿検査方法には、特
にグルコースが尿中へ溢流する腎閾値に個人差があるの
で、正確度において制限がある。さらに、尿中の糖（グ
ルコース）は、グルコースが尿中に達するまでの時間差
があるため、検査の数時間前にグルコース値が異常に高
かったということを意味する。尿から求められた読み取
り値は、したがって、尿検査の数時間前の血液中のグル
コース値を示していることになる。

直接血液から読み取りを行うことでより正確な読み取り
が可能であり、現下のグルコース値を測定することがで
きる。１９２１年のインシュリンの発見以来、家庭にお
ける血液検査法の出現は糖尿病の管理における最も重要
な進歩であると考える者もいる。家庭でのグルコース検
査は全血検査用の試薬片の開発により可能になった。こ
の種の試薬片の例は米国特許第３，１６４，５３４号及
び同３，０９２，４６５号に記載されている。

１９７９年にエイムズ・ディビジョン・オヴ・マイルス
・ラボラトリーズ（Ａｍｅｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ
Ｍｉｌｅｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）がビシデック
ス（ＶＩＳＩＤＥＸ）家庭用血液検査キットを発表した
ときに自己管理が飛躍的に進歩した。ビシテックス家庭
用血液検査キットは、使い棄て式の、薬品を被覆したプ
ラスチック片から成る。指をピンで刺して採取した血液
をかかる試薬片の上に置くと、その結果生じた色変化は
、血液と接触した試薬片からの光の反射率に基き、血液
中のグルコース含有量を示す。

家庭用に利用し得る現下の技術である試薬片の最も重要
な利点は、安価〔１回分約５０セント〕であり、応答時
間が短い（例えば１分）ことである。しかしながら試薬
片に関しては大きな問題がある。試薬片を用いる検査の
タイミングは、血液試料を試薬片上に配置してから水洗
により洗い流すまでの時間が正確、に６秒でなければな
らないため、極めて厳密なものである。次に試薬片上の
色をカラーチャートと比較せねばならない。かかる時間
的制約及び色調の微妙な差を目視により確認しなければ
ならないということは、現下の家庭用グルコース検査キ
ットによる測定を、使用者の影響を非常に敏感に受けや
すいものにしている。

試薬片に代わるものとしては、電極を有するグルコース
・センサーがある。電極は、より高価であり、その技術
もより複雑であるが、試薬片は１度しか使用できないの
に対し、電極の寿命は数週間乃至数ケ月である。電極の
応答時間は極めて短かく、また電極は使用者の影響を受
けることがないので、試薬片よりも精度において優れて
いる。

電極グルコース・センサーには主に２つの種類がある。

第１は、グルコースを直接酸化せしめて測定可能な応答
を得る方法を用いた電気触媒器（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔ
ａｌｙｔｉｃ　ｄｅｖｉｃｅ）である。第２は、酵素を
用いてグルコースを電気活性生成物に変換し、これを電
気化学的に分析する方法を用いた、酵素電極である。

種々の電気触媒グルコースΦセンサーにおいて、グルコ
ースは、種々の方法によって酸化され、種々の中間体又
は電極で測定し得る最終反応生成物が形成される。反応
生成物は生化学的及び化学的に形成される。興味深い化
学的方法の一つはグルコースの電気化学的酸化である。

グルコースを酸化せしめるに好適な機構は好適な電位を
印加することにより好適な濃溶中で好適な触媒電極金属
と反応させることである。

この酸化工程の第１段階を下記の等式に示す。

触媒 Ｃ６ＨＬ２０６（グルコース）　　→ Ｃ６Ｈ１Ｏ０６＋２Ｈ”　＋２　ｅ− この最初の工程の次に、電極で感知される種々の反応生
成物を製造する一連の工程がある。グルコースは、・好
適な触媒の存在により直接反応を起こし１反応したグル
コースの量に比例して電流を生じせしめる。醸化に必要
な酸素は試料中に溶存する酸素よりも溶液の水から得ら
れる。逆に、酸素の消費量を電極で測定してもよく、ま
た、反応生成物、例えばＨ２Ｏ２、を測定してグルコー
ス濃度を求めてもよい。グルコースの電気触媒的酸化方
法の特徴は、更に試薬を加える必要はないが、グルコー
ス値を与えるための回路の操作に比較的複雑な電子工学
が必要とされることである。

また別の種類のグルコース・センサーとして酵素電極が
ある。この電極の反応を下記の反応式で示す。

触媒 Ｃ，Ｈ１２０ｓ　＋ｏ□＋Ｈ２０＋ Ｃａ　ＨＩ３０７　＋Ｈ２０２ Ｈ２０−＋　　０２＋２Ｈ”　＋２　ｅ−０２＋　４Ｈ
”　　　−＋　　　２Ｈ２０最初の反応式で示した反応
において、グルコースは酸素と反応してグルコノラクト
ン及び過酸化水素を生成する。この反応にはグルコース
オキシダーゼ酵素のような好適な触媒を用いる。好適な
電極により、当業界公知の方法で、Ｈ２０□の生成又は
酸素の減少を測定することができる。いずれの場合も電
流を得ることができ、これは分析される生物学的液体中
のグルコース濃度と直接関係がある。例えば、過酸化水
素の酸化は、白金陽極において行なわれ、還元は、白金
陽極又は銀陰極において行なわれる。公知の酵素電極に
おいて、希釈された血液からのグルコース及び酸素、更
にアスコルビン酸及び尿酸のような妨害物は第１の膜を
通過して拡散する。グルコースがこの膜を通過して第２
の膜に到達する間、グルコースオキシダーゼはグルコー
スが過酸化水素及びグルコノラクトンとに変換される反
応の触媒として作用する。過酸化水素は、第１の膜をま
た逆方向に通過して拡散するか、又は第２の膜を更に通
過して電極へ拡散してそこで反応を起こしてもよく酸素
及びプロトンを生成し、グルコース濃度に比例して電流
を生じせしめる。理論的には、第２の膜は、実質的に過
酸化水素以外の全ての分子の電極への通過を阻止する。

グルコノラクトンは第１の膜を通過して逆方戻りすべき
である。

電気化学的グルコース・センサーは、実質的に２つの主
な構成要素、すなわち電極及び使用者が交換し得る使い
捨ての、第１の膜及び第２の膜を有する膜集合体で構成
される。電極は、米国特許第２，９１３，３８６号に記
載される過酸化水素方式で操作されるクラーク（Ｃ１ａ
ｒｋ）電極に基〈ものである、クラーク電極は、白金陽
極と銀陰極とを有する。０．７Ｖの電圧を電極に印加し
、陰極及び陽極間の電流を測定する。この測定電位とグ
ルコース反応時に生じた電位との差は、分析された血液
試料におけるグルコース濃度に比例する。

膜集合体は３つの際立だった機能を提供する。

まず、第１の膜は妨害物を除外する一方、グルコースを
選択的に通過させる。通常、プラズマを用いてエツチン
グを行ったポリカーボネート製の第１の膜は、孔径３０
０人を有するように設計される。第１及び第２の膜の中
間に配置される酵素は、第１の膜を通過したグルコース
と酸素との反応に触媒として作用して過酸化水素を生成
する第２の機能を提供する。通常、第２の膜はグルコー
ス不透過性で、比較的非孔質の極く薄い膜である酢酸セ
ルロース層であるか又はシリコーンゴム層であり、これ
は過酸化水素のみを通過させる第３の機能を提供する。

膜集合体の総合的機能は電極をグルコースをはじめとす
る夾雑物から保護する一方、過酸化水素を電極に到達せ
しめるものである。

過酸化水素を検出するための電極は第２の膜の付近に位
置する。過酸化水素を第２の膜から電極へ移動させるた
めに緩衝液を第２の膜と電極との間に導入しておく。電
極は、この緩衝液域における過酸化水素の濃度変化を測
定する。

第１の膜はグルコースを高分子量の血液成分、例えばタ
ン白質及び血液の細胞成分から分離するために用いる。

この膜はグルコース透過性のものでなくてはならないが
、血液のより大きい分子量を有する成分及び細胞成分に
対しては比較的不透過性のものでなくてはならない０通
常の第１の膜は、全血に対する適合性を有さない。なぜ
ならば、比較的高い分子量の全血中の成分、例えばタン
白質、細胞成分及び凝血が膜をすぐに汚損してしまい、
膜を交換しなければならないからである。

反応性層すなわち酵素層において、グルコースは、水及
び好適な触媒、例えばグルコースオキシダーゼの存在下
に酸素と反応してグルクロン酸（グルコノラクトン）及
び過酸化水素を生成する。この反応性層は、酵素活性を
許容するに好適な湿分を有していなければならない。第
２の膜は、第２の透過膜であり、過酸化水素は反応性層
からこの第２の膜を通過して電極表面へ到達する。この
層は過酸化水素及び水に対する透過性を有するが、グル
コノラクトン及び妨害物、例えばアスコルビン酸及び尿
酸に対して比較的不透過性のものである。従来第２の膜
はグルコースをはじめとするほとんど全ての低分子量の
妨害物質に対しては遮断層として機能するが、過酸化水
素は通過させるシリコーンゴム製のものであった。シリ
コーンゴム製の第２の膜を有する膜集合体の例は米国特
許第３，９７９，２７４号に開示されている。

シリコーンゴムは、従来技術においては、第１の（グル
コース透過性）膜としては用いられていない、従来技術
のシリコーンゴムは全血に対して適合性及び、酸素透過
性を有するが、第１の膜の重要な機能であるグルコース
透過性を有さない。

本発明以前には、当業界における長年の要望にもかかわ
らず、電極に対する妨害物の通過を排除する一方、グル
コース及び酸素を透過することができる物質は見出され
ていない。酸素及びグルコースの両方に対して透過性を
有する一方、妨害物の通過を阻止する膜材料は非常に好
ましい。なぜならばこの材料を用いれば、膜集合体中の
膜の１つを省略することができるからである。

従来技術のセンサーはまた。過酸化水素を蓄積するため
の電極に隣り合う緩衝液と水との層を有する。このこと
は、過酸化水素がこの層に蓄積され、この層に行き渡ら
なければ電極に到達しないので電極の応答を遅くする。

理想的に、可能なかぎり迅速に電極の応答を得るには、
緩衝液層の厚さはゼロであるべきである。使用中に起き
る緩衝液層の容積の変化が生じると電極の応答範囲もま
た変化する。その結果従来技術のセンサーにおいてはそ
の器具の目盛の調整を度々行う必要がある。

緩衝液層及び第２の膜の位置はまた別の問題を引き起こ
す０反応性層は電極、例えば陽極から離隔されているの
で、反応性層に生成した過酸化水素はその大部分が洗い
流されてしまい、決して陽極へ到達することはない。こ
のことは、実質的に電極の感受性及び精度を低下させる
。陽極に直接付設せしめた酵素を有する電極を開発する
ことが好ましい。かかる構成により、より大きな割合の
過酸化水素が陽極に到達することができ、高い感受性と
精度とを有する電極が提供される。頻繁に目盛りの調整
を行う必要も減少されるか又は不必要となる。

上記のように、現在入手できる電気化学的センサーには
いくつかの欠点がある。第１の膜は血液に対する適合性
を有さないため、第１の膜上には緩衝液で希釈した血液
のみを直接置くことができる。センサーはまた、非常に
高価なためその使用は病院に制限される。センサー技術
は複雑であるため、高度に熟練された人々による操作を
必要とし、更に現在入手可能なセンサーはその使用を家
庭よりも病院に制限される。

電気化学的センサーを家庭で使用可能とするには、全血
を用いた測定を可能ならしめる技術の進歩が必要である
。現在使用されている第１の膜は血液に対する適合性を
有さず、また全血によってすぐに汚損されてしまうため
、現在の電気化学的センサーにおいては、この技術的進
歩は成し遂げられていない、従来技術による電気化学的
グルコース・センサーはまた、希釈した血液試料の測定
についてさえもかなりの量の妨害物が緩衝液層へ侵入す
ることを許容してしまい、したがって測定の精度を低下
させる。かかる妨害物は全血中にはより高濃度で存在す
るため、現下の電気化学的グルコース・センサーでは全
血試料を正確に測定することはできない、さらに、現下
の第１の膜の材料は全血の分析を可能にするほど十分な
酸素透過性を有さないので、分析を行うためには血液の
希釈及び高い酸素濃度の分析溶液が必要である。

全血の他にも、グルコースを測定できる他の体液がある
。公表された資料によれば、汗は低くかつ変化するグル
コース濃度を有する、血液の限外濾過物である−ことが
示されている０文献によれば、細胞外の間隙及び筋肉内
又は皮下部位におけるグルコース濃度は、血液中のグル
コース濃度よりも低いが、これは血液グルコースの格好
な尺度であると考えられている。このように、グルコー
スは、その潜在的有効量が皮フの下部に到達する。

かかる情況下でセンサーが機能するためには、グルコー
スが皮フ上に浸出しなくてはならない。

皮フは、通常、グルコースに対して透過性を有さないと
考えられている。しかしながら、血液ガス（酸素、二酸
化炭素、亜酸化窒素）の経皮的測定方法は周知である。

グルコースが社中に観察される以上、グルコースはたと
え他のメカニズムによらずとも汗腺を経て皮フ上に浸出
するはずである。汗の製造工程は動的なものであるので
汗のグルコース濃度は汗腺のグルコース及び水に対する
相対的透過率によって決まる。この過程を平衡状態に強
制的に近づければ、そのグルコース濃度は皮フ中の法度
に近づくはずである。実際上起こり得る問題は、皮フに
おけるグルコースの代謝及びセンサーにおけるグルコー
スの平衡化に必要な時間である。

社中のグルコースを測定するための従来のセンサーは、
試料の採取を必要とするか又は複雑な操作もしくは試験
装置の使用を必要とする。従来のセンサーの例は米国特
許第４　、　’０４４　、７７２号、同第４，１９５，
６４１号及び同第４，３２９，９９９号に開示されてい
る。汗のような体液中のグルコースを測定するための非
侵襲性のセンサーが必要とされる。好ましいセンサーは
複雑な装置のものではなく、また複雑な工程を必要とし
ないものである。

［発明の概要］ 本発明の目的は、液体中の化合物の相対濃度を測定する
ための新規かつ改良された方法及び器具を提供すること
である。

本発明の他の目的は、液体中のグルコースを分離し測定
するための新規かつ改良された方法及び器具を提供する
ことである。

本発明の更なる目的は、グルコース、酸素、コレステロ
ール、低級アルコール（例えばエタノール）及び尿酸に
対して透過性を有する、相対濃度又は分析液中に存在す
るこれらの化合物の存在を測定するための、新規かつ改
良された膜を提供することである。

本発明のまた更なる目的は、全血用の電気化学的グルコ
ース・センサーを提供することである。

本発明のまた更なる目的は、センサー膜に浸透し、反応
してセンサーによって感受される電気信号を与えること
のできる、液体中の化合物の存在を感知するための新規
かつ改良された電気化学的センサーを提供することであ
る。

本発明のまた更なる目的は、設定や操作に特別な技術を
要さずに精度及び安定性を発揮する新規かつ改良された
電気化学的センサーを提供することである。

本発明のまた更なる目的は層を形成する重合化反応中に
少くとも５重量％除去することのできるキャリア液中に
分散された重合可能なケイ素含有化合物から形成される
新規かつ改良された膜及び該膜の製造方法を提供するこ
とである。

本発明のまた更なる目的は、１回の使用に対する費用が
試薬片によるグルコース分析にかかる費用に匹敵する、
グルコースの定量分析のための新規かつ改良された電気
化学的センサーを提供することである。

要約すれば、本発明は、新規かつ改良された全血用の電
気化学的センサー、更に詳しくは、新規かつ改良された
、電気化学的センサー用の、全血に適合性を有する、グ
ルコース透過性の膜を目的とする０本発明のセンサーに
は３つの要素、すなわち、電極、反応性層及び単一膜が
含まれる。

電極は、例えば、米国特許第２，９１３，３８６号に開
示される、白金陽極及び銀陰極を有するクラーク電極で
あってよい、グルコースと酸素との反応に触媒として作
用する物質の層、好適には、グルコースオキシダーゼ又
はグルコースデヒドロゲナーゼのような酵素を電極に近
接もしくは隣接して固定するか又は電極と一体化するよ
うに付設する。触媒を陽極のみに固定しても、電極全体
に付設してもよく、これにより精度が失なわれることは
ない。

キャリア液中に、不完全硬化状態で用いた重合可−能な
ケイ素含有化合物を分散せしめて形成した新規かつ改良
された膜を、コーティング又はその他の方法によって電
極の付近に設置された好適な触媒上に塗布し、電極の電
流感知部分を膜が取り囲むようにする。好ましい実施態
様によれば、エラストマーを適所で硬化せしめて酸素及
びグルコースを透過し、アスコルビン酸のような他のほ
とんどの妨害物をか去する可撓性の弾性膜を形成する。

この特殊な膜は血液に対して適合性を有し、全血を希釈
する必要なしにセンサーを家庭で使用することを可能に
している。該膜は全血に対して適合性を有し、酸素及び
グルコースを透過し、はとんどの妨害物を枦去するので
、センサー中に必要な膜は１個だけである。従来技術の
センサーにおいて必要な第２の膜と電極との間の緩衝液
の層は省略することができ、これにより本発明のセンサ
ーを、取り扱い、保守及び目盛の調整の点で容易にして
いる。これらの特徴により、該センサーは特に家庭にお
ける使用に適するものとなる。膜が１個であることは、
また酵素を陽極に付着せしめることを可能にしている。

かかる酵素の配置は、過酸化水素が電極の電流を感受す
る表面上に直接生成されるので、センサーの感度を高め
る０本発明の膜の他の利点は、比較的高い酸素透過性で
ある。該膜の高い酸素透過性は、グルコース濃度の全有
効域にわたって、グルコース濃度とセンサー電流との関
係を直線で示すことができる応答を与えるものである。

この直線状の応答は応答の正確さ及び信頼性を高め、使
用者による目盛りの調整の必要を減少するか又は不必要
にする。

直線状の応答はまた、従来技術で得られるよりも高い及
び低い数値の動的読み取りを可能にする。

このような極端な水準における読み取りが糖尿病には最
も重要である。

上記及びその他の目的、更に１本発明の利点及び新規な
特徴は添付の図面に図示した本発明の好ましい実施態様
に関する下記の詳細な説明により明らかになるであろう
。

［好ましい実施態様の詳細な説明１ 図に関して説明すれば、第１図には従来技術による電気
化学的センサーを概略図で示し、これを概して参照番号
ｌＯで示す、従来技術センサー１０は、グルコース透過
性を有するポリ力−ポネート製の第１のグルコース膜１
２；第１の膜１２の後方に位置する、グルコースオキシ
ダーゼのような酵素（触媒）層１４；及び第２の膜１６
から成る膜集合体を有する。該酵素層１４は、過酷化水
素及びグルコノラクトンという反応生成物を形成する、
グルコースと酸素との反応に触媒として作用する。過酸
化水素は、過酸化水素透過性の第２の膜１６を通過して
電極１８に到達し、そこで反応を起こして酸素を生成し
電流により検出され、電子読み取り装置２０中の電流感
知器によって感受される。理論的には、第２の膜１６は
電極１８を過酸化水素以外の全ての夾雑物から保護する
。第２の膜１６のための従来技術の材料はシリコーンゴ
ムであり、これは一般に従来技術によって教示されるよ
うに、グルコースをはじめとする全ての妨害物を排除す
る。従来技術センサー１０の重大な欠点は、第１の膜１
２が全血に対して適合性を有さないため１通常、希釈し
た血液と共にしか用いることができないことである。

本発明の重要な特徴によれば、概して１００で示される
電気化学的サンセーは、全血に適合性のグルコース透過
性膜１１２を有する。第２図に、本発明の電気化学的セ
ンサー１００を概略図で示した。グルコース測定のため
の膜１１２（第２及び３図）には全血を直接塗布してか
まわない、従来技術による教示とは逆に、膜１１２はグ
ルコース透過性である。膜１１２のグルコース透過性及
び全血に対する適合性により従来技術センサーｉｏの第
２の膜１６は不要になる。

本発明の重要な特徴によれば、分散相に対しては本質的
に不溶性で硬化中に分散液から除去し得るキャリア液中
に分散せしめたケイ素化合物分散相として不完全硬化状
態で塗布された重合可能なケイ素含有化合物の分散液は
乾燥硬化して電気化学的グルコース・センサー中の単一
膜として機能する、意外にも高いグルコース透過性を有
する連続層すなわちフィルム又は膜となる。ケイ素含有
化合物は連続相中に七ツマ−、オリゴマー、プレポリマ
ー又は不完全硬化ポリマーとして分散させてよい。

ケイ素化合物は、連続ポリマーの塗膜又は層として適所
で硬化せしめる。揮発などにより硬化中に除去される。

除去可能なキャリアは１分散液中に少くとも５重量％、
好ましくは１０〜９０重量％含有されていなければなら
ない。

重合又は更に分散された形での重合が可能な、モノマー
、オリゴマー、プレポリマー及び不完全硬化ポリマー又
はこれらの混合物をはじめとする重合可能なケイ素含有
化合物は、硬化中に連続相の除去により分散層中で硬化
又は重合せしめた場合、硬化層又は膜を形成して、電極
によって感知される妨害物を通過させることなく、意外
にも良好な酸素及びグルコースに対する透過性を有する
層又は膜を与えることが見出された０重合可能なケイ素
含有化合物は、例えば乳化剤を加えることなどにより、
連続層に分散せしめた後、ここで参考例として引用する
ジゴンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）等による特許第４，２２
１，６８８号に開示されるように、又は、これもまたこ
こで参考例として引用する、エリアス（Ｅｌｉａｓ）の
特許第４．４２７，６１１号に開示されるように、水を
連続相とするケイ素エマルジョン又は分散液から水を蒸
発せしめることなどの公知の方法により連続相を除去す
る間に硬化せしめることができる。

さらに、ケイ素含有化合物の分散液は、重合可能なケイ
素含有化合物が不完全硬化分散液の形の層として塗布さ
れ、少くともキャリアすなわち連続相の一部が最終硬化
中に分散液から除去されるならば、好適な硬化剤を含ん
でいてもよく、また加熱硬化を行ってもよい、特別な機
構に限定するものではないが、重合反応中に凝集又は重
合化しつつあるケイ素含有重合体分子に、キャリアの除
去中において何らかの整合が生じて、硬化したときに電
極によって感知され得る妨害物を除去する一方、凝集す
るケイ素含有重合体の分子がその分子間にグルコース及
び酸素を通過させることのできるような形に硬化時に結
合するようにミセルを形成することが理論づけられる。

本発明に有用なケイ素含有化合物は、水のように実質的
に不溶性のキャリア液中に分散せしめることかでき、分
散した状態で重合され、かつ結果的に硬化して連続フィ
ルムすなわち層を形成するものである。

本発明の実施態様の一つによれば、重合可能なケイ素含
有化合物はオルガノシロキサン、特に、ここで参考例と
して引用するジョンソン等の米国特許第４．２２１．６
８８号に開示されるように１重合体鎖の末端がすべてケ
イ素結合ヒドロキシル基であるジオルガノシロキサン単
位１００個に対して最大約１個までのモノオルガノシロ
キサン単位を若干含んでいてよい、くり返しジオルガノ
シロキサン単位の線状種から成るジオルガノシロキサン
である。

本発明の他の重要な実施態様によれば、グルコース透過
性膜を形成する重合可能なケイ素含有化合物は、水の連
続相及び水溶性のケイ酸塩と末端をヒドロキシル基で閉
塞されたポリジオルガノシロキサンとのグラフト共重合
体である陰イオン的に安定に分散されたシリコーン相か
ら成る水性シリコーンエマルジョンとして、電極上に塗
布する。サーム（Ｓａａｍ）の特許第４，２４４，８４
９号に開示されるように、　ｐＨが８．５〜１２の範囲
内のシリコーンエマルジョンが長期保存に際して安定で
あり、周囲条件下における水の除去により、硬化したエ
ラストマー状の連続層が得られる。これらのシリコーン
化合物は、末端をヒドロキシル基で閉塞されたポリジオ
ルガノシロキサンとアルカリ金属ケイ酸塩との相互反応
から得られ、例えばｐＨが８．５〜１２の水性エマルジ
ョン中で陰イオン的に安定化したグラフト共重合体を形
成する。しかし、もし安定性が重要でないならば、ｐＨ
は特に限定されない。例えば、各成分を均一に分散せし
めた後すぐにエマルジョンを層状に塗布して膜を製造す
ることができる。

「末端をヒドロキシル基で閉塞したポリジオルガノシロ
キサン」という表現は実質的に若干のモノオルガノシロ
キサン単位以外は他の不純物を含まない、くり返しジオ
ルガノシロキサン単位ノ線状重合体を意味する。したが
って、末端をヒドロキシル基で閉塞したジオルガノシロ
キサンは、実質的に、１分子中に２個のケイ素結合ヒド
ロキシル基を有する。エマルジョンから水を除去した後
に得られる生成物にゴム状弾性を付与するには、ポリシ
ロキサンは平均分子量（Ｍｗ）少くとも５．０００を有
さねばならない０重量平均分子量５．０００より下、例
えば、約９０までのポリシロキサンもまた重合体が硬化
して連続フィルムすなわち層を形成する限り有用である
。引張り強さ及び破断点伸びは、分子量の増加に伴って
向上し、８ｗ５０，０００を上まわれば比較的強い引張
り強さ及び伸びが得られる。しかしながら、本発明の好
ましい実施態様においては、硬化した重合体は直接電極
に付設され、使用中には過酷な機械的圧力を加えられる
ことはないので、本明細書中に記載の発明において有用
な重合体にとっては大きな強度は必要でない。最大分子
量としては、水のようなキャリア液すなわち連続相中に
乳化又は分散され得る程度のものである。分散状の不完
全硬化ポリシロキサンについては、重量平均分子量約１
．０００．０００までが本発明において実用的であると
思われる。硬化に際しては、膜の分子量に対する上限は
ない。重合可能な分散状のシロキサンの好ましいＭｕは
１，０００〜７００．０００の範囲である。

末端が有効なヒドロキシル基で閉塞されたポリジオルガ
ノシロキサン上の有機基は、例えば、１個の基につき７
個未満の炭素原子を有する１価の炭化水素基及び１個の
基につき７個未満の炭素原子を有する２−（ペルフルオ
ロアルキル）エチル基である。１価の炭化水素基の例と
しては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソプロ
ピル、ペンチル、ヘキシル、ビニル、シクロヘキシル及
びフェニルが挙げられ、？−（ペルフルオロアルキル）
エチル基の例としては、３，３．３−トリフルオロプロ
ピル及び２−（ペルフルオロブチルメチル）が挙げられ
る。末端がヒドロキシル基で閉塞されたポリジオルガノ
シロキサンは、好ましくは、少くともその５０％がメチ
ル基である有機基を含む。好ましいポリジオルガノシロ
キサンは末端がヒドロキシル基で閉塞されたポリジメチ
ルシロキサンである。

本発明の重要な実施態様の一つによれば、末端がヒドロ
キシル基で閉塞されたポリジオルガノシロキサンを陰イ
オン的に安定化された水性エマルジョンとして用いる。

この、実施態様の目的である「陰イオン的に安定された
」とは、ポリジオルガノシロキサンが陰イオン性界面活
性剤によってエマルジョン中に安定化されていることを
意味する。最も好ましい陰イオン的に安定化された、末
端がヒドロキシル基で閉塞されたポリジオルガノシロキ
サンの水性エマルジョンは、ここに重合化方法を示し、
また末端をヒドロキシル基で閉塞したポリジオルガノシ
ロキサンの陰イオン的に安定化されたエマルジョンを示
す参考例として引用するフィントレー等の米国特許第３
．２９４，７２５号に記載される、陰イオン乳化重合法
により調製されるものである。ヒドロキシル基末端閉塞
ポリジオルガノシロキサンを製造する別の方法は、ヒド
ロキシル基末端閉塞ポリジオルガノシロキサン及びその
製造方法を示す参考例としてここに引用する、ハイド（
Ｈｙｄｅ）等による米国特許第２，８９１，９２０号に
記載されている。これらの方法及びその他の方法は当業
界で公知である。

アルカリ金属ケイ酸塩又はコロイド状シリカも本発明に
用いられる長期保存安定性エマルジョンを調製するため
の乳化シリコーン組成物類に含まれる０本発明のグルコ
ース透過性膜を形成するエマルジョン中に用いられる好
ましいアルカリ金属ケイ酸塩は、水溶性のケイ酸塩であ
る。アルカリ金属ケイ酸塩は水溶液として用いるのが好
ましい、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カ
リウム、ケイ酸ルビジウム及びケイ酷セシウムのような
アルカリ金属とのケイ酸塩の水溶液を用いることができ
る。

コロイド状シリカは当業界で周知であり、多くのものが
市販されており、強度及び保存安定性を増すために分散
液中に混合せしめてもよい。煙霧質シリカ及び沈澱コロ
イド状シリカをはじめとするどのようなコロイド状シリ
カを用いてもよいが、好ましくは、水性媒体に含まれた
形で入手し得るコロイド状シリカである。水性媒体中の
コロイド状シリカは、通常、ナトリウムイオン、アンモ
ニア又はアルミニウムイオンで安定化されたもののよう
に安定な形で入手し得る。ナトリウムイオンで安定化し
たコロイド状シリカの水溶液は、例えば、ｐＨを８．５
〜１２の範囲内とするための成分を更に加えなくても、
かかるナトリウムイオンで安定化されたコロイド状シリ
カを用いることによってＰＨの条件は満たされるので、
エマルジョンの形成に特に有用である。ここで用いた「
コロイド状シリカ」という表現は、粒径が０．０００１
〜０．１マイクロメートルを有するシリカを意味する。

コロイド状シリカの粒径は、好ましくは０．００１〜０
．０５マイクロメートルである。

コロイド状シリカは陰イオン的に安定化されたヒドロキ
シル化ポリジオルガノシロキサンに乾爆粉末の形又は水
性分散液として加えることができる。最良の方法はコロ
イド状シリカをナトリウムイオンで安定化されたコロイ
ド状シリカの水性分散液の形で加えることである。この
ようなナトリウムイオンで安定化されたコロイド状シリ
カの水性分散液は、数多く市販されている。これらの市
販のコロド状シリカは、通常、１５〜３０重量％のコロ
イド状シリカを含み、ｐＨ範囲８．５〜１Ｏ１５を有す
る水性分散液の形で得られる。

ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムの水溶液は周知で
あり、市販されている。かかる溶液は。

通常、有意量の非晶質シリカのＩＩＩ＆散粒子を含まず
、一般に水ガラスと呼ばれる。アルカリ金属ケイ酸塩の
水溶液中の、ＳｉＯのアルカリ金属酸化物に対する重量
比は限定的なものではなく、通常、ケイ酸ナトリウムに
ついては１．５〜３．５及びケイ酸カリウムについては
２．１〜２．５の範囲内で変化させることができる。ア
ルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は、ケイ酸塩溶液の添加に
よりエマルジョンのＰＨを約８．５〜約１２の範囲内に
もたらし、したがってエマルジョンのｐＨ調整のために
付加的成分を加える必要はないので本発明のエマルジョ
ンの調製に特に有用である。言うまでもなく、ケイ素エ
ステル類をアルカリ金属水酸化物の水溶液中で加水分解
することにより製造されるような他のアルカリ金属ケイ
酸塩の水溶液も、本発明に用いることができる。

本発明の実施態様の一つによれば、重合可能なケイ素含
有化合物は、アルカリ金属ケイ酸塩と重合可能なケイ素
含有化合物とをエマルジョン中で合わせて分散せしめて
分散粒子としてグラフト共重合体を形成する。シリコー
ンエマルジョンを製造するための好ましい方法は、１以
上のヒドロキシル基で末端を閉塞されたポリジオルガノ
シロキサンの陰イオン的に安定化された水性エマルジョ
ンにアルカリ金属ケイ酸塩を加え、該エマルジョンのｐ
Ｈを約８．５〜１２とし、次に周囲条件下に水の除去を
行う際に弾性生成物が形成されるように時間をかけてエ
マルジョンを熟成することである。この実施態様におい
て、溶解ケイ酸塩と分散されたヒドロキシル基末端閉塞
ポリジオルガノシロキサンを含有するエマルジョンのｐ
Ｈはエマルジョンの形成に重要である。ｐＨ８，５〜１
２によりアルカリ金属ケイ酸塩は溶解状態に維持される
ため、キャリア（例えば水）の除去中に、溶解ケイ酸塩
と分散シロキサンとのグラフト共重合反応が十分行なわ
れ、重合又は層として配備せしめて膜を形成する際のケ
イ素含有化合物の更なる重合を可能にするエマルジョン
が生成される。もしＰＨが上記範囲よりも低い場合には
、アルカリ金属ケイ酸塩からケイ酸が生成される。ケイ
酸は不安定であり、１ｉｉ合により急速に重合を起こし
、これはエマルジョンをゲル化させる。ケイ酸の形成は
ｐＨ１０〜１２において殆んど完全に抑制され、また溶
解アルカリ金属ケイ酸塩と分散シロキサンとの反応はＰ
）１１０〜１２の範囲内でさらに急速に進行するので、
アルカリ金属ケイ酸塩を含有するエマルジョンにとって
はこのｐＨ範囲が好ましい。

このケイ酸塩共重合反応の実施態様により調製されたシ
リコーンエマルジョンヲｐＨ９、５〜１２の範囲で、溶
解ケイ酸塩と分散シロキサンとの相互反応が十分に行な
われるまで時間をかけて熟成することにより、ここに参
照例として引用するサームの米国特許第４，２４４，８
４９号に開示されるように１周囲条件下の水の除去によ
り、エラストマー状生成物が生成される。有機錫塩を、
ポリジオルガノシロキサン１００重量部に対して約０１
１〜２重量部用いれば熟成時間を効果的に短縮すること
ができる。エマルジョン中に用いて有用と思われる有機
錫塩としては、七ノー、ジー及びトリオルガノ錫塩があ
る。使用する錫塩の陰イオンは特に限定されず、有機・
無機イオンのどちらでもよいが、カルボキシレートのよ
うな有機陰イオンが通常好ましい。使用され得る有機錫
塩にはオクチル錫トリアセテート、ジオクチル錫δオ〃
トエート、ジデシル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセ
テート、ジブチル錫ジブロミド、ジオクチル錫ジラウレ
ート及びトリオクチル錫アセテートがある。好ましいジ
オルガノ錫ジカルボキシレートはジオクチル錫ジラウレ
ートである。

重合可能なケイ素含有化合物（例えばヒドロキシル基末
端閉塞ポリジオルガノシロキサン）ノ安定化エマルジョ
ン中の濃度は、フィルムすなわち層又は膜形成中のＳｉ
相の硬化が行われる間に、水又はその他の連続相キャリ
アが除去されるため、特に制限されない。

使用するアルカリ金属ケイ酸塩及びヒドロキシル基末端
閉塞ポリジオルガノシロキサンの相対量は大巾に変化さ
せることができる。シロキサン１００重量部に対してケ
イ酸塩０．３〜３０重量部を用いれば、好ましいゴム状
弾性が得られる。

本発明による、グルコース透過性を有するケイ素含有重
合体の連続膜を形成するに有用な分散液を形成するため
の、その他の有用な重合可能なケイ素含有化合物として
は、ここで参考例として引用するライリング（Ｗｉｌｌ
ｉｎｇ）の特許第４．２４８，７５１号に開示されるよ
うに、シリコーンに結合する水素原子を有するオルガノ
シリコーンと共に分散されたビニル基末端閉塞ポリジオ
ルガノシロキサンがある。ライリングの特許に開示され
るように、これらのシリコーン化合物は、通常、水及び
界面活性剤を用いてビニル基末端閉塞ポリジオルガノシ
ロキサンをシリコーンに結合する水素原子を有するオル
ガノシリコーン化合物と共に乳化することにより分散せ
しめて、エマルジョンを形成した後、白金触媒を加えて
エマルジョンを加熱して架橋シリコーンを形成する。

ビニル基末端閉塞ポリジオルガノシロキサンはニジオル
ガノビニルシロキシ単位で末端を閉塞されたポリジオル
ガノシロキサンならばどのようなものでもよく、次式： ％式％） （式中、Ｒはそれぞれ一価の炭化水素基又は−価のハロ
ゲン化炭化水素基を表わし；Ｘは重合体中のくり返しジ
オルガノシロキサン単位の数を表わす）で示すことがで
きる。かかる−価の基としては、当業界公知のもののい
ずれであってもよいが、好ましくは炭素原子数が６以下
のものである。好ましいポリジオルガノシロキサンは、
−価の有機基がメチル、エチル、フェニル、３．３゜３
−トリフルオロプロピル及び少くともその５０％の基が
メチル基であるそれらの混合物であるものである。ポリ
ジオルガノシロキサンは同種類のくり返しジオルガノシ
ロキサン単位又は２種以上のくり返しジオルガノシロキ
サン単位、例えばジメチルシロキサン単位とメチルフェ
ニルシロキサン単位の組み合わせを有する単一型重合体
である。２種以上のポリジオルガノシロキサンの混合物
もまた有用である。Ｘの値は、分散層の最終硬化時にＸ
の値が急激に上昇するため、特に制限されない。本発明
に好適なポリジオルガノシロキサンの上限は、完全に硬
化した時に連続膜を形成するように分散されて、均一な
層を与える均一な分散液が形成し得なくならない程度に
だけ制限される。

このビニル基で末端が閉塞された実施態様によれば、オ
ルガノシリコーン化合物又はポリジオルガノシロキサン
が分散された化合物の混合物はケイ素に結合する水素原
子を含有するものである。

オルガノシリコン化合物は、架橋剤として有用であり、
オルガノシロキサン化合物１分子に対するケイ素に結合
する水素原子を少くとも平均２．１を与えることのでき
るケイ素に結合する水素原子を含有するどのような化合
物又は化合物の混合物であってよい。かかるオルガノシ
リコン化合物は、ここで参考例として引用する米国特許
第３．６９７，４７３号に示されるように公知である。

好ましいオルガノシリコン化合物は、１分子に対してケ
イ素に結合する水素原子が少くとも２．１個となるよう
に、　Ｒ５ｉ　０Ｈ９５。

ＲＨ３ｉＯ，Ｒ：２Ｈ３ｉＯ、Ｒ′５ｉＯ１，５゜０．
５ Ｒ２Ｓ　ｉ　Ｏ、［３Ｓ　ｉｏ□、５　及びＳｉｏ２か
ら選ばれる単位から成るシロキサンで化合物である。

Ｒ′はそれぞれに炭素原子数１Ｎ１２のアルキル基　フ
ェニル基及び３，３．３−）リフルオロプロピル基から
選ぶのが好ましい。

ビニル基末端閉塞ジオルガノシロキサン及びオルガノシ
リコン化合物の量は、各ビニル基又はケイ素結合水素原
子の単位重量は大きく変化するので、重量的に広範に変
化させることができる。かかる「単位重量Ｊ　　（ｕｎ
ｉｔｓ　ｏｆ　ｗｅｉｇｈｔ）は１分子量を１分子中の
ビニル基数又は１分子中のＳｉＨの数で割ることにより
決定される。膜中の架橋された分子はポリジオルガノシ
ロキサンのビニル基とオルガノシリコン化合物のケイ素
に結合する水素原子（ＳｉＨ）との反応により形成され
゛るので、それぞれの量はＳｉＨのビニル基に対する比
率によって決まる。化学量論によれば、ビニル基１個に
対してＳｉＨ約１個で十分であるが、ＳｉＨの反応性は
、その反応に対する利用性と同様に大きく変化する。そ
のため、ＳｉＨのビニル基に対する比率は化学量論量を
越えて変化させることができ、しかも層の形に重合を行
うことのできる生成物を与え、グルコース透過性の連続
膜を提供することができる。好ましくは、ビニル基末端
閉塞ポリジオルガノシロキサン及びオルガノシリコン化
合物をＳｉＨのビニル基に対する比率が０　、７５／１
〜４／ｌ、最も好ましくは０．７５／１〜１．５／ｌの
間で変化するように合わせる。

白金触媒は、ケイ素結合水素原子のケイ素結合ビニル基
への付加反応の触媒として作用するどのような公知の白
金触媒であってよい。白金触媒は、白金それ自体又はシ
リカゲル又は粉末木炭のようなキャリア上に配備された
ものから塩化第二白金、白金及び塩化白金酸の塩に及ぶ
どのような公知の形であってよい、白金触媒のシロキサ
ンに対する分散性は、米国特許第３，４１９，５９３号
に記載されるように、ビニル基含有シロキサンとの複合
体とすることにより高めることができる。

白金触媒の使用量は、ポリジオルガノシロキサン及びオ
ルガノシリコン化合物とを合わせた重量の１００万重量
部につき白金を少くとも０６１重量部存在するようにす
る。好ましくは、触媒の使用量は、ポリジオルガノシロ
キサン及びオルガノシリコン化合物を合わせた重量の１
００万重量部につき白金１〜２０重量部である。経済的
配慮が重要でないならば、より多くの量の白金を用いて
もよい。

白金触媒が分散液中に含まれ、また白金触媒抑制剤によ
り、膜形成のための分散液を旋層する前に完全硬化が行
われるのを防ぎたい場合のために、多くの種類の公知の
抑制剤がある。これらの抑制剤は白金触媒の活性を遅延
又は抑制するが、高温、例えば７０°Ｃ以上で白金触媒
を活性にさせる。分散液中のキャリアが水の場合に選択
される抑制剤は、水又は界面活性剤によって効力を失う
ことはなく、また、エマルジョンを破壊しないようなも
のである。有効な抑制剤には、米国特許第３．４４５．
４２０号に記載°されるアルキノール及びその他のアル
キノール化合物がある。その他の白金触媒抑制剤として
は、米国特許第３．１８８，２９９号、同第３，１８８
，３００号、同第３，１９２，１６１号、 同第３，３４４，１１１号、 同第３．３８３，３５６号。

同第３．４５３．２３３号、 同第３，４５３，２３４号及び 同第３．５３２．６４９号に示されるものが公知である
。分散された化合物を一定時間加熱してケイ素含有化合
物を部分的に架橋せしめて、キャリア中に分散される架
橋粒子の安定なエマルジョンを形成する。電極上に層を
形成するように塗布した後、層は更に硬化してグルコー
ス透過性の連続膜を形成する。

キャリアの蒸発は１周囲温度又は高温で赤外加熱又は種
々の方法を組み合わせることにより、乾燥空気又はその
他の気体の助力により行なわれる。キャリア、例えば水
を蒸発せしめるために加速的手段を用いる場合は、急速
に立ち去る水蒸気によってフィルムに不都合な切れ目が
生じないように注意を払わねばならない。

硬化した本発明のグルコース透過性膜の構造的集結度を
高めるに有用なその他の強化材としては、ここに参考例
として引用するヒユーブナ−（Ｈｕｅｂｎｅ　ｒ）等の
特許第４，２８８，３５６号に開示される共重合体があ
る。かかる共重合体は乳化重合化され、少くとも１個の
不飽和有機モノマー及び少くとも１個の不飽和オルガノ
シリコンモノマーから選ばれる遊＃基を重合したモノマ
ーから成る。共重合体は、不飽和オルガノシリコンモノ
マー１〜７重量％及び有機モノマー９３〜９９重量％か
ら成る。遊離基の重合により重合体を形成するために通
常用いられるどのような不飽和有機上ツマ−を単独又は
組み合わせて（例えば、スチレン、メタクリル酸メチル
及び塩化ビニル）用いることができると考えられる。不
飽和オルガノシリコンモノマーは、使用される不飽和有
機上ツマ−又は不飽和シランツマー類の混合物と共重合
を行うことができ、共重合体製造に用いられる乳化重合
の条件下に５ｉＯＨを生成する、不飽和シラン、シロキ
サン又はシラザンである。

不飽和オルガノシリコンモノマーは式：Ｒ’Ｒ″Ｘ５ｔ
（Ｒ”）３−Ｘ（式中、Ｗはオレフィン性不飽和基、例
えばビニル、アリル、アクリルオキシプロピル又はメタ
クリルオキシプロピルを表わし；には１〜４個の炭素原
子を有するアルキル基又はフェニル基を表わし：Ｒ″は
加水分解基、例えば−０Ｆｒ、−０ＣＯＲ”又はハロゲ
ン原子を表わし；Ｘは０，１又は２を表わす）で示され
るシランであってもよい。不飽和オルガノシリコンモノ
マーは式：　　ＣＲ′ＫＳ　ｔＯ）ａ　（式中、Ｒ′び
Ｒ”　ハ上記（７）ものを表わし、ａは３〜６を表わす
）で示される環式シロキサンであってもよい。不飽和オ
ルガノシリコンモノマーは、式：Ｒ’Ｒ″２Ｓｉ−ＮＨ
−５ｉ　Ｋ’２　Ｒ：　Ｃ式中、Ｒ′及びＫは上記のも
のを表わす）で示されるジシラザンであってもよい。不
飽和オルガノシリコンモノマーは、式（ＲＲ”Ｓ　ｉ　
ＮＨ）　３　（式中、Ｒ′及びＷは上記のものを表わす
）で示される環式シラザンであってもよい。好ましい不
飽和オルガノシリコン七ツマ−は、ビニルトリエトキシ
シランである。

不飽和オルガノシリコンモノマーの例としては、Ｖ　ｉ
Ｍｅ　Ｓ　ｉ　Ｃｕ２　、Ｖ　ｉＭｅ２　Ｓ　ｉＯＭｅ
、ＶｉＭｅＳｉ　（ＯＥｔ）２及び Ｖ　ｉ　Ｓ　ｉ　　（ＯＥ　ｔ）　ｓ　（１）ヨウｔシ
ラ７類、（ＶｉＭｅ２Ｓｔ）２０．（ＶｉＭｅＳｉＯ）
３及び（Ｖ　ｉＭｅＳ　１ｏ）ａ　（式中ａは３〜６を
表わす）のようなシロキサン類及び （Ｖ　ｉＭｅ２　Ｓ　ｉ）２　ＮＨ及び（ＶｉＭｅＳｉ
ＮＨ）３のようなシラザンがある（式中Ｍｅはメチル基
、Ｅｔはエチル基及びＶｉはビニル基を表わす）。

不飽和有機モノマー及び不飽和オルガノシリコンモノマ
ーはかかる共重合反応を行うための一般的方法により乳
化重合することができる。かかる方法の一つとしては、
ブラックダーツ（Ｂｌａｃｋ−ｄｅｒｆ）の米国特許第
３，７０６，６９７号に記載されるものがあり、°これ
は＊＊基発性剤を用いて有機子ツマ−の乳化重合により
、アクリル酸エステル及びアクリルオキシアルキルアル
コキシランを共重合するための方法を示すためにここに
参考例として引用した。

例えば、水と陰イオン性界面活性剤との混合物を調製し
、次にスチレンとビニルトリエトキシシランとの混合物
を窒素ガスシール下に徐々に加えた。次に過硫酸アンモ
ニウムを重合触媒として加えた。混合物を加熱すること
により重合反応が開始するが、発熱反応によりエマルジ
ョンがオーバーヒートしないように反応温度を調節する
ことも必要である。重合反応後エマルジョンのｐＨを７
より大に調整する。

共重合体は、重合可能なＳｉ含有化合物、例えばポリジ
オルガノシロキサ７１００重量部につき、乳化重合され
た共重合体として５〜１００重量部加える。共重合体を
添加すれば、ポリジオルガノシロキサンの強化剤又は充
填剤としての作用を果たす。重合可能なＳｉ含有化合物
１００重量部につき５〜２５重量部の量の共重合体を加
えれば、ＳｉＯのような他の充填剤を加えなくても、所
望のグルコース透過性及び強度を有する強化膜が得られ
る。共重合体の添加量が２５〜６０重量部の場合、エマ
ルジョンの乾燥により得られる最終生成物はより高い強
度の膜となる。加える共重合体の量を多くすればするほ
ど、最終的に得られる膜はより高い硬度及びより低い弾
性を有するようになる。

本発明の実施態様の一つによれば、アルキル錫塩を分散
液中に添加し、脱蔵又は他の方法でキャリアを除去する
間の、最終エマルジョンの硬化に触媒として作用せしめ
て硬化膜を得る。好ましい塩は、ジブチル錫ジアセテー
ト、ジブチル錫ジラウレート及びジオクチル錫ジラウレ
ートのようなジアルキル錫ジカルボキシレートである。

最も好ましいものはジブチル錫ジラウレートである。触
媒のエマルジョンは１重合可能なＳｉ含有化合物、例え
ばポリジオルガノシロキサン１００重量部につき、アル
キル錫塩０．１〜２重量部を与うるに十分な量で用いら
れる。より多くの量を用いてもよいが、これによって得
られる効果は全くない。

一般式Ａｍ−５ｉ　（ＯＲ）　４−　Ｉｎで示されるシ
ラン系架橋剤を分散液中に加えて硬化膜の物理的特性を
高めてもよい。シラン系架橋剤に含まれる基Ａは、水素
原子及び炭素原子数１〜６の一価の炭化水素基より成る
群から選ばれるものである。

好ましい基としては、メチル、エチル、フェニル及び３
，３．３−）リフルオロプロピルがあるが、メチルが最
も好ましい、基Ｒは水素原子又は炭素原子数１〜４のア
ルキル基、０　　基、１ｌ −ＣＣＨ。

０　　　基、−ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ基 ■ ＣＣ２Ｈ５ −ＣＨ２ＣＨ２０ＣＩ（３基又は −ＣＨ２Ｃ−Ｈ２ｏｃ２Ｈ５基である。シラン分子上の
Ｒ基は同一であっても異っていてもよい。

Ａ基の数は０又は１であり、これはシラン分子が、本発
明の最終生成物である膜の硬化における架橋剤として機
能するためには３又は４官能性であることを意味する。

シラン上のＯＲ基は本発明の膜の硬化中に５ｉＯＨを形
成する加水分解基である。好ましいシラン系架橋剤はメ
チルトリメトキシシランである。シラン系架橋剤は所望
の架橋度を得るに十分な量を加える。その使用量は重合
可能なＳｔ含有化合物中のヒドロキシル基含量及び選ば
れた架橋剤の分子量による。架橋剤の使用量を多くすれ
ばするほど、膜はより高い硬度及びより低い弾性を有す
るようになる。好ましいメチルトリメトキシシラン架橋
剤の有効量は、ポリジオルガノシロキサン１００重量部
につき、シランとして１〜７重量部の間である。

重合してグルコース透過性の膜すなわちフィルム又は層
を形成することのできるその他の有用なシリコーン含有
化合物としては、ここに参考例として引用するソーキン
（Ｓｏｒｋｉｎ）の特許第３．６２４，０１７号に開示
されるようなジオルガノシロキサンと加水分解性シラン
との共重合体がある。

ジオルガノシロキサンは１分散液中に七ツマ−又はポリ
マーとして含有されていてもよい、モノマーは分散液又
はエマルジョン中で一部重合してからシランを加え、ジ
オルガノシロキサンポリマーと共重合することができる
。共重合体と共にエマルジョンを形成するために用いる
界面活性剤は、陰イオン性でも陽イオン性でもまた非イ
オン性であってもよく、また強酸又は強塩基のような共
重合を開始するに有用などのような触媒を用いてもよい
、出発物質のジオルガノシロキサンは環状のものでも線
状のものでもよく、その分子量は特に制限されない。

重合可能なケイ素含有化合物又は化合物類の分散液は、
その成分を広範にわたる濃度で含有する。好ましい濃度
範囲は所望の膜厚によって決まる。例えば、キャリアす
なわち連続相の蒸発に伴って亀裂を生じることのない厚
い弾性膜（厚さ０．５ｍｍ）を与えるには、ケイ酸塩と
ポリジオルガノシロキサンの合計量がキャリア（例えば
水）１００重量部につき、６７〜１６０重量部の範囲で
ある分散液を用いるのが最もよい、好ましい膜厚は、０
．１３〜０．６４ｃｍ（０，５〜２５ミル）、例えば０
．１１ａ＋層（４，５ミル）である。

組成物中に分散液を形成するための乳化剤を加える場合
、乳化剤の量はエマルジョンの２重量％未満であり、乳
化剤はヒドロキシル基末端閉塞ポリジオルガノシロキサ
ン製造のための乳化重合法に用いられる中和されたスル
ホン酸から由来するものであってもよい。

陰イオン性界面活性剤は、好ましくは界面活性スルホン
酸及びその塩を示すためにここに引用する米国特許第３
，２９４，７２５号に示されるようなヒドロキシル基末
端閉塞ポリジオルガノシロキサンを形成するための乳化
重合に用いる界面活性スルホン酸の塩である。スルホン
酸のアルカリ金属塩、特にナトリウム塩が好ましい、ス
ルホン酸の例としては、脂肪族で置換されたベンゼンス
ルホン酸、脂肪族で置換されたナフタレンスルホン酸、
脂肪族スルホン酸、シリルアルキルスルホン酸及び脂肪
族で置換されたジフェニルエーテルスルホン酸がある。

その他の陰イオン性乳化剤、例えばアルカリ金属スルホ
リシノール酸塩；脂肪族のスルホン化グリセリルエステ
ル；スルホン化された一価のアルコールエステルの塩ニ
オレイルメチルタウリド（ｏｌｅｙｌ　ｍｅｔｈｙｌ　
ｔａｕｒｉｄｅ）のナトリウム塩のようなアミノスルホ
ン酸のアミド；α−ナフタレンモノスルホン酸ナトリウ
ムのようなスルホン化芳香族炭化水素アルカリ塩：ナフ
タレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物；及び
ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸トリエタノー
ルアミン及びラウリルエーテル硫酸すトリウムのような
硫酸塩を用いることができる。

陰イオン性乳化剤の他に非イオン性乳化剤もまたエマル
ジョン中に含まれていてもよい。かかる非イオン性乳化
剤としては、例えば、サポニン；テトラエチレンオキシ
ドのドデシルエーテルのような脂肪酸と酸化エチレンと
の縮合物；酸化エチレンとトリオレイン酸ンルビタンと
の縮合物；側鎖を有するフェノール系化合物と酸化エチ
レンとの縮合物、例えば酸化エチレンとインドデシルフ
ェノールとの縮合物；及び重合化エチレンイミンのよう
なイミン誘導体がある。

本発明のグルコース透過性膜の形成に用いられる重合可
能なケイ素化合物分散液は更に分散液又は該分散液から
得られる硬化重合膜生成物の特性を変化させる成分を含
んでいてもよい。例えば、増粘剤を加えて分散液の粘度
を変更したり、又は分散液にチキントロピー性を付与し
てもよい。消泡剤を分散液に加えて調製中又は層状に塗
布あるいは硬化せしめる間の発泡を抑制してもよい。

分散液に充填剤を加えて膜を強化、増量又は着色しても
よい。有用な充填剤としてはコロイド状シリカ、カーボ
ンブラック、クレー、アルミナ。

炭酸カルシウム、石英、酸化亜鉛、雲母、二酸化チタン
及びその他出業界公知の充填剤がある。これらの充填剤
は微粉末状で用い、カーボンブラックの水性分散液のよ
うに市販されている場合は水性分散液として用いるのが
有利である０重合可能なＳｉ化合物を含有する分散液は
充填剤を必要とせず、乾燥したまま又は水溶液の形で添
加して膜に選ばれた特性を付与することができる。

充填剤は好ましくは平均粒径１０マイクロメートル未満
を有する。有用な充填剤は１０〜０．０５マイクロメー
トルという低い範囲の平均粒径を有する。これらのシリ
コーンエマルジョンを最終硬化を行うために塗布して本
発明のグルコース透過性膜を形成する場合、水又はその
他の不溶性キャリアは蒸発するか又は除去されてグルコ
ース及び酸素透過性の硬化膜が残される。キャリアの蒸
発は、分散フィルム厚及び塗布方法により通常数時間か
ら１日以内で完了する０本発明の別の重要な利点は、こ
れらの膜の示す極性及び非極性基板の両方に対する優れ
た接着性である。

本発明は、凝集のような他の方法も用いることができる
ので、蒸発によるケイ素分散液中の液体連続相の除去に
のみ限られるものではないことが理解されるべきである
。重合可能なケイ素含有分散液を加熱してより迅速にキ
ャリアを除去して、より迅速に硬化膜を得るのも有利で
ある。

本発明によれば、ここに開示するグルコース透過性膜１
１２は、膜を透過するグルコースの濃度を測定するため
の公知の方法及び装置と共に用いて有用である。更に詳
しくは、従来グルコース濃度は、キュープロパン（Ｃｕ
ｐｒｏｐａｎｅ）膜の間に保持されるか、酸素電極上に
塗布されたポリアクリルアミドのゲル状物中に物理的に
閉じ込められている可溶性のグルコースオキシダーゼを
用いて電流を測定することにより定量されている。酸素
圧の低下は下記の反応ニ ゲルコース Ｈｚ　Ｏｚ　＋グルコン改 により、血液又は血しょうのような生物学的液体中のグ
ルコース濃度に対応する。酸素含有量の減少を測定する
代わりに酵素反応で生成された過酸化水素をグルコース
透過性膜を用いて測定してもよい、このような過酸化水
酸を測定するための装置はクラークの米国特許第３，５
３９，４５５号に開示されている。

現下の器具は、フィルタートラップ上に保支されたグル
コースオキシダーゼを用いており、２個の白金電極（す
なわち一方は試料中の電気的に酸化可能な化合物、例え
ばアスコルビン酸を補償し、もう一方は過酸化水素を生
成する酵素反応を監視するためのものである）を用いた
ものである。他の器具は、また、水素受容体として酸素
の代わりにキノンを用いて、下記の反応：グルコース グルコース＋キノン＋Ｈ２０−−−−−−−−→グ′ル
コン酸十こドロキノ　ン （Ｅ＝０．４Ｖ　　標準カロメル電極に対して）に従っ
てキノンの電気的酸化を測定するものである。上記のキ
ノンの電気的酸化反応において、グルコースオキシダー
ゼは多孔質のゲル化層に補促され白金電極上に透析膜で
被覆されている。他のものは、グルコースオキシダーゼ
を、セロファンによって適所に保持された白金−ガラス
電極上に固定している０発生した電流はグルコース濃度
に比例する。他のものは、下記の触媒反応ニゲルコース
オキシダーゼ グルコース＋０２ グルコン酸＋Ｈ２Ｏ２ ペルオキシダーゼ Ｈ２０□＋２Ｉ−＋２Ｈ” ２Ｈ２０＋Ｉ２ により、流れている系中の電極表面又は固定電極の電極
表面におけるヨウ素活性の局部的減少をも測定するもの
である。従来技術において、グルコースのかかる電極測
定にはアスコルビン酸のような妨害的な還元剤を除去す
ることが必要であるが、本発明のグルコース透過性膜は
、グルコース及び酸素の透過に対して非常に選択的であ
る一方、電極が感知し得る還元剤の透過を防ぐものであ
る。したがって本発明の膜は、また、かかる電極測定法
に非常に好適である。

本発明のグルコース透過性膜の更に重要な利点の一つは
、これらの膜は、グルコースオキシダーゼ又はグルコー
スデヒドロゲナーゼのような好適な触媒の結合層で活性
化された電極に付設することができ、イオンを伝導する
緩衝液の中間層が不要になることである。本発明のかか
る実施態様によれば、グルコースと酸素との反応に触媒
として作用することのできる化合物は、直接電極１１９
、例えば陽極１２２に付設し、本発明のグルコース透過
性膜１１２は触媒を配備した陽極１２２上に塗布して、
触媒１１４を膜層１１２と陽極１２２の外面との間に封
入する。例えばグルコースオキシダーゼ１１４のような
触媒は何らかの方法で電極１１８の外面上に固着せしめ
る。

本発明の重要な実施態様の一つによれば、本発明の電気
化学的センサーｌＯＯは、電極１１８に隣り合う緩衝液
を用いずに、触媒１例えばグルコースオキシダーゼ酵素
１１４を直接電極１１８の外面上に固着せしめることに
より製造される。電極１１８は、例えば、電気絶縁エポ
キシ環１２４で取り囲まれた白金陽極１２２（第３図及
び４図）とエポキシ環を取り囲む銀陰極とを有するクラ
ーク電極である。陽極１２２、環１２４及び陰極１２６
は、作業面１２７を画定する０例えば０．７ボルトの電
位を陽極１２２と陰極１２６間に印加し、電流を測定し
て検量する。触媒１１４を陽極１２２に直接付設すれば
センサー１００の性能及び精度は最大になり、応答時間
は最小になる。触媒を電極１１８上に直接塗布すること
により１反応により生成された過酸化物の分子が電極表
面に到達するまでの距離が最小となる。触媒１１４を電
極１１８上に直接塗布することにより、従来技術の第２
の膜１６と電極１８との間の緩衝液層を排除することが
できる。

これらの特徴により、過酸化物分子が電極表面に到達す
るまでの距離は短縮され、電極１１８が過酸化水素を受
は止めて、感知するまでの時間が短縮される。電極１１
８における過酸化水素の濃度もまた高くなり、これは、
センサー１００の直線状の応答、性能、精度及び応答時
間の改良に寄与するものである。

酵素１１４を陽極１２２上に直接固着せしめるには公知
のいくつかの方法を用いて行うことができる０例えば、
Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランのようなシラン系カップリング剤により固着せ
しめることができる。シラン系カップリング剤の重要な
特徴は、多くの金属酸化物及びシラン分子の５ｔ（ＯＲ
ｘ）部分におけるヒドロキシル化された金属面と共有結
合を形成する能力である。白金についても同じことが言
える０通常の周囲条件下で、白金はヒドロキシ官能性の
表面を容易に展開する。アルコキシシランはかかる表面
と急速に反応して、安定なｒａｔ−０−Ｓｉ」結合を形
成する。シラン系カップリング剤はまた、ゲルタールア
ルデヒドのような好適な架橋剤を介して、グルコースオ
キシダーゼ１１４のような触媒と反応する有機官能基、
例えばアミノ基を有し、酸化性酵素、例えば、グルコー
スオキシダーゼ１１４を陽極ピン１２２上に直接固着せ
しめ、これにより、付設された酵素１１４は数ケ月間効
力を発揮する。

本発明の利点を十分に活用するには、グルコースと酸素
との反応に触媒として作用する触媒１１４を、シラン系
カップリング剤及び好適な架橋剤を用いて陽極表面上に
固着せしめる。グルコースオキシダーゼのようなタン白
質触媒を電極の白金表面上に固着せしめるための好適な
架橋剤としては、ゲルタールアルデヒド、臭化シアン、
ヒドラジン、ベンゾキノン、過ヨウ化物、トリクロロ−
５−）リアジン、塩化トシル及びジアゾニウム化合物が
ある。フェノール又は芳香族アミン官能性のシラン系カ
ップリング剤と結合し得るジアゾニウムは例外として、
かかる架橋剤はいずれも、グルコースオキシダーゼのよ
うなたん白質を、第１に７ミノ基に対して官能性のシラ
ン系カー２プリング剤と結合させることにより固着せし
めるのに好適である。さらに、トリクロロ−Ｓ−トリア
ジン架橋剤は、シラン系カップリング剤のヒドロキシル
官能基を介して酵素を架橋することができ、塩化トシル
は、シラン系カップリング剤のチオール官能基と結合す
ることができる。好適なシラン系カップリング剤には、
３−７ミノプロビルトリエトキシシラン、Ｎ−２−７ミ
ノエチルー３−７ミノプロビルトリメトキシシラン、４
−アミノブチルジメチルメトキシシラン、（アミノエチ
ルアミノエチル）フエメチルトリメトキシシラン、４−
アミノブチルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−７ミノエ
チル）−３−７ミノエチルジメトキシシラン、３−アミ
ノプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン等があ
る。

触媒１１４を陽極上に固着せしめたならば、膜１１２を
触媒（酵素）１１４及び作業面１２７上に塗布する。こ
こに開示した膜材は全血に対して極めて適合性が高く、
丈夫な表面を有し、高選択率で酸素を透過するので、全
血からであっても十分な化学量論量的過剰量の酸素が膜
１１２を透過する。

重合化されたケイ素含有膜１１２の意外な特性は従来技
術の教示とは反対にグルコース透過性を有することであ
る。従来技術により酵素層１４と電極１８との間にシリ
コーンゴム製の第２の膜を配置して、グルコースをはじ
めとする妨害物を電極１８と接触しないようにすること
が教示されている。したがって、従来技術においては、
グルコース反応は電極１８から離れた位置で起こり、セ
ンサー１０の有効性は低くなる。

膜１１２のもう一つの意外な特性は、電極１１８への７
スコルビン酸の通過を防ぐ能力である。アスコルビン酸
は、妨害物の大部分を占めており、これは膜１１２によ
って実質的に電極１１８の表面に到達することを阻止さ
れているが、従来技術においては、かがる妨害物はその
大部分が第１の膜１２及び第２の膜１６を通過する。さ
らに、硬化した膜１１２は丈夫で弾性に富んだ表面を有
するので、使用後膜上に堆積したり、膜を汚損する夾雑
物を洗浄払拭することができる。

膜１１２として好ましい材料は、ダウ・コーニング社（
Ｄａｙ　Ｃｏｒｎｉｎｇ）によりエラストマーとして販
売され、ダウ拳コーニングの米国特許第４．２２１，６
６８号に従って製造されるコロイド状シリカを５重量％
含有し、陰イオンで安定化された水をベースとするヒド
ロキシル基末端閉塞ポリジメチルシロキサンエラストマ
ーである。除去可能なキャリア液中に分散された不完全
硬化の状態で層状に塗布された重合可能なケイ素含有化
合物の分散液から形成された膜１１２を用いて新規かつ
意外な結果を証明するために４つの膜（シリコーン−水
分散液から３つ及び実質的に除去可能な液相を含まない
シリコーンのペースト状物質から１つ）を作成した。こ
れらの膜は、ドクターブレードを用いて０．２５ｍ１１
（１０ミル）のポリエステルフィルム上にエラストマー
を注ぎ、周囲温度で硬化を行って作成した。除去可能な
キャリア（水）を含む３種の組成物を適切なポリシロキ
サンエマルジョンの形で塗布した。硬化は３０〜６０分
で終了したが、加熱することにより硬化を促進すること
ができる。この工程により厚さ約０．１１ａｍ（４，５
ミル）の最終乾燥フィルム（膜）が得られた。

ダウ・コーニング社から得られる３種の、キャリアを除
去することのできるシリコーンラテックス組成物は材料
の組成が若干具る。ダウ・コーニング３−５０２４は、
５ｉ０２５重量％と共ニヒドロキシル基末端閉塞ジメチ
ルポリシロキサンエラストマーを含むベースの系であり
、また非イオン性乳化剤はシランのような好適な架橋剤
及びアルキル錫塩のような触媒を含んでいてもよい。

かかる材料は上記３種のうち最も粘度が低く（１０００
ｃｐｓ）、硬化して薄い透明なフィルムとなる。

第２の、水をベースとするシリコーンエラストマーであ
るダウ・コーニング３−５０２５は、チキソトロープ有
機添加剤を加えることにより、ダウ番コーニング３−５
０２４と同一となり、硬化前の粘度は、２５，０００ｃ
ｐｓである。このフィルムもまた硬化すると透明になる
。

第３の、水をベースとするシリコーンエラストマーであ
るダウ・コーニング３−５０３５は約４．５重量％のＴ
ｉＯ□充填剤を含む。これらのフィルムは不透明で、白
色を呈する。

また実質的に揮発性キャリアを含まない熱硬化性のシリ
コーンペースト（ダウ・コーニング３−９５９５）も比
較を目的として試験を行った。ダウ・コーニング３−９
５９５はシリカを４０重量％含有するジメチルポリシロ
キサンエラストマーであり、二液型のパテ状物として供
給されるため、この物質はドクターブレードを用いて層
状に塗布しなければならない。

上記の４種の材料から作成した膜の評価結果を下記の表
にまとめた。

非常に驚くべきことには、実質的に揮発性物質を含有し
ないペースト状のシリコーン材のグルコース透過性はグ
ラ拳コーニング３−５０２５及びダウ・コーニング３−
５０３５よりも３桁も低く、ダウ番コーニング３−５０
２４よりも２桁も低い、評価表はまたペースト状シリコ
ーンよりも３種のラテックス材において、そのグルコー
スに対する選択性がアスコルビン酸に対するよりもはる
かに高いことを顕著に示している。

センサー１００を用いて試験を行い、ｍｇ／旧で示すグ
ルコース濃度とナノアンペアで示すセンサー電流との関
係を第５図にグラフで示した。センサー１００の重要な
特徴の一つは、第５図にグラフで示したようにグルコー
ス濃度とセンサー電流は直線で示される関係にあること
である。１ｌｉ１１２は、グルコース及び酸素の両方に
対して透過性を有し、グルコースに対して化学量論的過
剰量の酸素が全血から膜１１２を透過し、その結果グラ
フ（第５図）の下端１２５から上端１２８までその関係
を直線で示すことができる。もし膜１１２の酸素透過率
が比較的低い場合には、酸素の供給は不十分になり、こ
の直線状の関係は失われる。しかしながら膜１１２は、
酸素を十分通過させることができ、全血を用いてセンサ
ー１００による０〜６００以上の高い値の動的読み取り
（第５図）を可能にするのに対して、従来技術のセンサ
ーｌＯは、希釈した血液を用いても上限５００以下の読
み取りしか行うことができない。

センサー１００の構成要素については説明が済んだので
、次に電極１１８の製造について述べる。電極１１８の
製造は２つの段階： １）酵素（触媒）の固着 ２）　膜１１２の形成 から−成る。

第１段階の触媒の固着には、例えば好適な架橋剤を介し
て触媒１１４に付設することのできる、活性化された白
金陽極面の作成が含まれる。これは、清浄化された電極
１１２を、例えば、０．５ｕＬの１００％アミン基官能
性シラン系カップリング剤、例えばＮ−β−（アミノエ
チル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランを塗布し
、その滴下物を針金により陽極１２２の外面全面に塗り
広げることにより達成される。次に電極１１８を少くと
も２分間放置し、その抜水又はアセトンで洗浄して過剰
のシランを除去する白金陽極表面１２２のみを処理し、
エポキシ１２４及び銀陰極１２６の表面は意図的には処
理を行なわないが、もし処理が行なわれても電極の性能
が妨害されることはない。

次に架橋剤、好ましくはゲルタールアルデヒド（水中２
５重量％）をアミノ基で活性化された白金陽極表面１２
２に塗布し、次の、触媒、例えばグルコースオキシダー
ゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼ１１４との結合を可
能にする。約０．５ｕＬのゲルタールアルデヒドを誘導
体に変えた白金表面上に、例えば、溶液を針金を用いて
滴下し、その針金を用いて手動的に適下液を陽極表面に
塗り広げることにより塗布する。マイルス（Ｍｉｌｅｓ
　）ＨＰＬ５００グルコースオキシダーゼ（５０００Ｉ
Ｕ／ｍＬの０．５ｕＬ）を同様にして白金陽極１２２に
塗布する。センサー１００を乾燥してから数回水洗し未
反応のゲルタールアルデヒド及び酵素触媒を除去する。

グルコース水溶液を塗布して電極１１８に酵素がうまく
結合されたことを試験する。１０秒以内に電極１００は
５００ｍｇ／ｄＬグルコース溶液に対して５００ｎＡよ
り大きい電流応答を与えるはずである。

次に電極１１８の作業面１２７全体をシラン系カップリ
ング剤で処理し、乾燥する。ダウ・コーニング３−５０
３５シリコーンラテツクス（固体４０重量％）を等量の
蒸留水で希釈し、その約２滴分を電極１１８の作業面１
２７の全面に均一に塗布する。ラテックスは乾燥により
硬化し１作業面１２７上に固着されたＩｌｉ　ｌ　１２
を形成する。

水をベースとするシリコーンエラストマーノ膜１１２を
１個有し、電極１１８の陽極１２２上に直接酵素１１４
を配置したセンサー１００は、全血を用いることのでき
る最初の家庭用グルコース検査装置である。センサー１
００の応答時間は１分と短く、再使用が可能〒ある６使
田老による偏向はなく、センサー１００は１ケ月の間に
無限の検査を行うことができる。膜１１２の耐久性及び
安価な成分とにより、センサーｌＯＯは現下の家庭検査
形成、すなわち試薬片、と値段の上で匹敵する一方、誤
差２〜３％以内の精度を示す。

本発明においては、電極の作業面の陽極域のみを本発明
の膜で被覆することが確立されている。

本発明の別の実施態様（第６図）喝おいては作業面２２
７の陽極２２２の一部分のみを膜２１２で被覆する。陽
極２２２は電極２１８とは別個の要素であり、酵素層２
１４と膜２１２とを有する作業面２２７の一部を形成し
ている。電極２１８中の陽極２２２は交換の必要な唯一
の部品であり、取り外して新しい陽極２２２と交換でき
るような構造になっており、それにより電極全体２１８
を交換する費用を節約することができる。

センサー１００には電極１１８が含まれるものとして説
明してきたが１本発明の方式の独自の特徴をトランジス
ターを用いた読み取り方式にも応用することが可能であ
ることを理解されたい。トランシスター読み取り方式に
おいて、酵素１１４はトランジスターの選ばれた接点に
塗布し、膜１１２を酵素１１４及び接点上に塗布する。

以前は、トランジスターは、夾雑物に対して非常に敏感
であるため、用いることはできなかった６　しかしなが
ら、本発明の膜１１２はグルコース及び酸素の通過を許
容しながらトランジスターを夾雑物から保護する。

センサー１００は、汗のような他の体液中のグルコース
の測定に用いることができる。この種の測定を行うため
には、センサーを皮フと密着させて置く。膜１１２のグ
ルコース透過率は、適当な膜材を選ぶことにより、皮フ
のグルコース透過率よりも低くなるようにする。それに
より、センサー１００の応答は血液グルコースに比例す
る。

グルコース濃度のデジタル表示装置を有する腕時計型セ
ンサーが好ましい形態である。概念的には、その他の進
歩的技術、例えば高グルコース及び低グルコースの驚告
器を組み込んで、インシュリン注射を行う時間の来たこ
とを装用者に知らせることができる。

上記の教示を考慮すれば本発明の多くの変形及び変種が
可能である。したがって、特許請求の範囲内において、
詳述した以外にも本発明を実施することができることを
理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の電気化学的センサーの概略図であ
り；第２図は本発明の電気化学的センサーの概略図であ
る。 第３図は、本発明の電気化学的センサーに用いられる電
極の、概して垂直な断面図であり、第４図は第３図の概
して４−４線に沿う断面図である。 第５図は、本発明のセンサーを用いたセンサー電流とグ
ルコース濃度との関係を示すグラフである。 第６図は、本発明の電気化学的センサーに用いられる電
極の別の実施態様を示す第３図と同様の断面図である。 １０・・・・・・従来技術センサー １００・・・・・・本発明センサー １２．１１２．２１２・・団・グルコース透過性膜１４
．１１４，２１４・・・・・・グルコースオキシダーゼ
（触媒） １８．１１８，２１８・旧・・電極 １２２．２２２・・団・陽極 １２６．２２６・・・・・・陰極 １２７．２２７・・・・・・作業面 ＦＩＧ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化合物の化学反応から得られる電気的信号を感受す
   る手段；該信号感受手段上に配備され、検知し得る電気
   信号を発生する該化合物の該化学反応を生じせしめる反
   応手段；及び該化合物に対して透過性を有する膜であっ
   て該反応手段上に連続層として形成され、該信号感受手
   段と該膜との間に該反応手段を封じ込めるための単一膜
   から成ることを特徴とする化合物の相対濃度を測定する
   ための電気化学的センサー。 ２、膜が、除去可能なキャリア液中に分散された重合性
   ケイ素含有化合物を含む組成物の層から形成され、前記
   のケイ素含有化合物が前記キャリア液に実質的に混和せ
   ず、前記のキャリア液の一部が分散された層状の前記ケ
   イ素含有化合物の重合中に除去され、前記の膜が第一の
   、化合物接触液体側及び反対側の第二の、電気信号感受
   側を含むものである特許請求の範囲第１項記載のセンサ
   ー。 ３、ケイ素含有化合物がオルガノシロキサンから成る特
   許請求の範囲第２項記載のセンサー。 ４、ケイ素含有化合物がジオルガノシロキサンから成る
   特許請求の範囲第３項記載のセンサー。 ５、ケイ素含有化合物が末端閉塞ジオルガノシロキサン
   から成る特許請求の範囲第４項記載のセンサー。 ６、ケイ素含有化合物が末端をビニル基又はヒドロキシ
   ル基で閉塞されたジオルガノシロキサンから成る特許請
   求の範囲第５項記載のセンサー。 ７、ジオルガノシロキサンがジメチルシロキサンから成
   る特許請求の範囲第６項記載のセンサー。 ８、キャリア液が、重合完了前の成層組成物中に少くと
   も５重量％含有される特許請求の範囲第２項記載のセン
   サー。 ９、該信号感受手段が電極から成る特許請求の範囲第１
   項記載のセンサー。 １０、該信号感受手段が、陽極と陰極とを含む電極を有
   し、かつ該反応手段が該陽極に一体的に付設されている
   特許請求の範囲第１項記載のセンサー。 １１、該電極が、白金を含むように構成された陽極と、
   銀を含むように構成された陰極とを有する特許請求の範
   囲第１項記載のセンサー。 １２、液体が生物学的液体から成り、該化合物がグルコ
   ースから成り、反応手段がグルコースオキシダーゼ又は
   グルコースデヒドロゲナーゼから成る特許請求の範囲第
   １項記載のセンサー。 １３、化合物がアルコールから成り、該反応手段がアル
   コールオキシダーゼから成る特許請求の範囲第１項記載
   のセンサー。 １４、化合物がコレステロールから成り、該反応手段が
   コレステロールオキシダーゼから成る特許請求の範囲第
   １項記載のセンサー。 １５、化合物が尿酸から成り、該反応手段がウリカーゼ
   から成る特許請求の範囲第１項記載のセンサー。 １６、反応手段が、該化合物の該化学反応を開始せしめ
   ることができる、該信号感受手段の表面上に固定された
   触媒を含む特許請求の範囲第１０項記載のセンサー。 １７、該触媒が、シラン系カップリング剤及び架橋剤で
   信号感受手段に固定されたグルコースオキシダーゼ又は
   グルコースデヒドロゲナーゼである特許請求の範囲第１
   ６項記載のセンサー。 １８、電流感受面を有する電流感知手段；該電流感受面
   の少くとも一部分に一体的に付設された、該化合物のた
   めの触媒；及び該触媒上に一体的に付設された単一膜か
   ら成る、ことを特徴とする液体中の化合物の存在を感知
   するための電気化学的センサー。 １９、該電流感知手段が電極を含む特許請求の範囲第１
   ８項記載のセンサー。 ２０、該電流感知手段が陽極と陰極とを含む電極を有し
   、該触媒が該陽極に一体的に付設されている特許請求の
   範囲第１８項記載のセンサー。 ２１、該電流感知手段が、白金を含むように構成された
   陽極と、銀を含むように構成された陰極とを有する電極
   から成る特許請求の範囲第１８項記載のセンサー。 ２２、該触媒がグルコースオキシダーゼ又はグルコース
   デヒドロゲナーゼから成る特許請求の範囲第１８項記載
   のセンサー。 ２３、膜が、除去可能なキャリア液中に分散された重合
   性ケイ素含有化合物を含む組成物の層から形成され、前
   記のケイ素含有化合物が前記キャリア液に実質的に混和
   せず、前記のキャリア液の一部が分散された層状の前記
   ケイ素含有化合物の重合中に除去され、前記の膜が第一
   の、化合物接触液体側及び反対側の第二の、電気信号感
   受側を含むものである特許請求の範囲第１８項記載のセ
   ンサー。 ２４、少くとも２個の電流感知要素によって画定された
   感知面を含む電流感知集合体；該感知面に付設された触
   媒；及び該触媒及び該感知面上に付設された全血に適合
   性を有する膜から成ることを特徴とする、分析液体中の
   物質の存在を感知するための電気化学的センサー。 ２５、該電流感知要素が白金を含むように構成された陽
   極と、銀を含むように構成された陰極とを有する特許請
   求の範囲第２４項記載のセンサー。 ２６、触媒と膜とが該陽極に付設されている特許請求の
   範囲第２５項記載のセンサー。 ２７、該膜がキャリア液の除去中にエマルジョンから層
   状に重合されて得られるグルコース透過性の全血に対し
   て適合性を有する物質である特許請求の範囲第２４項記
   載のセンサー。 ２８、膜が、ケイ素化合物が分散されて層状に重合化さ
   れる反応中にその一部が除去される、除去可能なキャリ
   ア液中に分散された、該キャリア液とは非混和性の重合
   可能なケイ素含有化合物から成る組成物から重合された
   層で形成され、第１の、分析液と接触する側とその反対
   側に第２の、電流を感知する要素の側とを有する特許請
   求の範囲第２７項記載のセンサー。 ２９、過酸化水素を感知する手段；過酸化水素感知手段
   と接触関係にあり、反応を惹起して過酸化水素を生成す
   る反応手段；及び該反応手段に付着された、酸素及びグ
   ルコース透過性の膜から成ることを特徴とする、酸素と
   反応して過酸化水素を生成し得る液体化合物の存在を感
   知するための電気化学的センサー。 ３０、該過酸化水素感知手段が、電気信号感受手段に対
   して有効に接続されている電極から成る特許請求の範囲
   第２９項記載のセンサー。 ３１、該反応手段がグルコースオキシダーゼから成る特
   許請求の範囲第２９項記載のセンサー。 ３２、該膜が、未硬化の液状物として該感知手段上に塗
   布され、その場で膜として硬化せしめることにより該感
   知手段に付着せしめられた、酸素及びグルコース透過性
   のケイ酸系エラストマーの層から成る特許請求の範囲第
   ２９項記載のセンサー。 ３３、該膜が、不完全硬化状態の、水をベースとするエ
   ラストマーのエマルジョンとして塗布された、水をベー
   スとするケイ酸系エラストマーである特許請求の範囲第
   ２９項記載のセンサー。 ３４、膜が、ケイ素含有化合物が分散されて層状に重合
   化される反応中にその一部が除去される除去可能なキャ
   リア液中に分散された、該キャリア液とは非混和性の重
   合可能なケイ素含有化合物から成る組成物の層で形成さ
   れ、第１の、化合物液と接触する側とその反対側に第２
   の、電気信号を感受する側とを有する特許請求の範囲第
   ２９項記載のセンサー。 ３５、生物学的液体中のグルコースの相対濃度を測定す
   るための電気化学的センサーであって、ケイ素含有化合
   物が分散されて層状に重合化される反応中にその一部が
   除去される除去可能なキャリア液中に分散された、該キ
   ャリア液とは非混和性の重合可能なケイ素含有化合物の
   層から形成され、第１の、化合物と接触する液体の側と
   その反対側に第２の、電気信号を感受する側とを有する
   グルコース透過性膜；生物学的液体を膜の第１の側上に
   置いたときに、膜を透過して第２の側へ到達したグルコ
   ースに対して反応を惹起するための、該膜の該電極側に
   配備された手段；及びグルコースの反応量を定量的に感
   知することができる、該膜の第２の側上に配備された電
   気信号感受手段からなることを特徴とするセンサー。 ３６、生物学的液体中のグルコース濃度を測定するため
   の方法であって、 グルコース反応開始剤を、電気信号感受手段上に付着す
   る工程；グルコース透過性の連続膜を、該グルコース反
   応開始剤に接触又は近接して配備する工程；及び該液体
   を該膜と接触させ、該グルコースに膜を透過させて該グ
   ルコース反応開始剤との相互反応を生じせしめ、かつ、
   該電流感受手段によって感受される電気信号を発生せし
   める工程から成ることを特徴とする方法。 ３７、膜が、ケイ素含有化合物が分散されて層状に重合
   化される反応中にその一部が除去される除去可能なキャ
   リア液中に分散された、該キャリア液とは非混和性の重
   合可能なケイ素含有化合物から成る組成物から重合され
   た層から成り、第１の、生物学的液体を含有する側とそ
   の反対側に第２の、電気信号を感受する側とを有する特
   許請求の範囲第３６項記載の方法。 ３８、該生物学的液体が全血である特許請求の範囲第３
   ６項記載の方法。 ３９、第１の、生物学的液体を含有する液体の側とその
   反対側に第２の、電気信号を感受する側とを有する該膜
   を、該グルコース反応開始剤の上に、ケイ素含有化合物
   が分散されて層状に重合化される反応中にその一部が除
   去される除去可能なキャリア液中に分散された、該キャ
   リア液とは非混和性の重合可能なケイ素含有化合物から
   成る組成物の層として配備し、かつ前記の配備された層
   中の該ケイ素含有化合物を、該重合反応中に該キャリア
   の少くとも一部分を除去しながら重合せしめることによ
   り、該グルコース反応開始剤と該電気信号感受手段とに
   付設する特許請求の範囲第３６項記載の方法。 ４０、グルコース及び妨害物を含有する液体をケイ酸系
   重合体の連続層の第１の側上に置き、妨害物の大部分を
   ケイ酸系重合体の第１の側上に止めたまま、グルコース
   を該ケイ酸系重合体の第２の側へ拡散させることから成
   る、アルコルビン酸又は尿酸のような電極にとっての妨
   害物に対するグルコースの相対濃度を高める方法。 ４１、ケイ酸系重合体の層が、ケイ素含有化合物が分散
   されて層状に重合化される反応中に少くともその一部が
   除去される除去可能なキャリア液中に分散された、該キ
   ャリア液とは非混和性の重合可能なケイ素含有化合物か
   ら成る組成物を層状に配備することにより形成される特
   許請求の範囲第４０項記載の方法。 ４２、ケイ素含有化合物が分散されて層状に重合化され
   る反応中にその一部が除去される除去可能なキャリア液
   中に分散された、該キャリア液とは非混和性の重合可能
   なケイ素含有化合物から成ることを特徴とする組成物の
   暦で形成される、所定の化合物に対して透過性を有する
   膜。 ４３、ケイ素含有化合物がオルガノシロキサンである特
   許請求の範囲第４２項記載の膜。 ４４、ケイ素含有化合物がジオルガノシロキサンである
   特許請求の範囲第４３項記載の膜。 ４５、ケイ素含有化合物が末端閉塞ジオルガノシロキサ
   ンである特許請求の範囲第４４項記載の膜。 ４６、ケイ素含有化合物が末端をビニル基又はヒドロキ
   シル基で閉塞されたジオルガノポリシロキサンである特
   許請求の範囲第４５項記載の膜。 ４７、ジオルガノポリシロキサンがジメチルポリシロキ
   サンである特許請求の範囲第４６項記載の膜。 ４８、キャリア液が、重合反応完了前の成層組成物中の
   少くとも０．５重量％を構成する特許請求の範囲第４２
   項記載の膜。 ４９、除去可能なキャリア液中に、該キャリアとは非混
   和性の重合可能なケイ素含有化合物を分散せしめて、不
   完全硬化膜形成用組成物を形成し；該不完全硬化膜用組
   成物を膜支持面上に塗布し；かつ該ケイ素含有化合物を
   、該ケイ素含有化合物が分散されて層状に重合化される
   反応中に、少くともその一部を除去しながら層状に重合
   化して連続膜を形成することから成ることを特徴とする
   連続膜の製造方法。 ５０、硬化膜を該膜支持面から剥離することを含む特許
   請求の範囲第４９項記載の方法。 ５１、重合開始剤を該不完全硬化膜形成用組成物中に添
   加し、該組成物を周囲温度以上に加熱して、重合中にキ
   ャリア液を除去することを含む特許請求の範囲第４９項
   記載の方法。 ５２、乳化剤を不完全硬化膜組成物に添加して、施層す
   る前に該組成物を乳化することを含む特許請求の範囲第
   ４９項記載の方法。 ５３、ケイ素含有化合物がオルガノシロキサンである特
   許請求の範囲第４９項記載の方法。 ５４、ケイ素含有化合物がジオルガノシロキサンである
   特許請求の範囲第５３項記載の方法。 ５５、ケイ素含有化合物が末端閉塞ジオルガノシロキサ
   ンである特許請求の範囲第５４項記載の方法。 ５６、ケイ素含有化合物が末端をビニル基又はヒドロキ
   シル基で閉塞されたジオルガノポリシロキサンである特
   許請求の範囲第５５項記載の方法。 ５７、ジオルガノポリシロキサンがジメチルポリシロキ
   サンである特許請求の範囲第５６項記載の方法。 ５８、キャリア液が、重合反応終了前の成層組成物中の
   少くとも５％を構成する特許請求の範囲第４９項記載の
   方法。 ５９、陽極と陰極とによって画定された感知面を含む電
   流感知集合体；該陽極に付設された触媒；及び該触媒及
   び該陽極上に付設された全血に対して適合性の膜から成
   る、分析液中の物質の存在を感知するための電気化学的
   センサー。 ６０、該陽極が白金を含むように構成され、かつ該電流
   感知集合体から取り外すことができ、該陰極が銀を含む
   ように構成されている特許請求の範囲第５９項記載のセ
   ンサー。 ６１、該膜が、キャリア液の除去中にエマルジョンから
   重合化されて得られる、グルコース透過性の全血に対し
   て適合性を有する材料である特許請求の範囲第５９項記
   載のセンサー。