JPS6273150A - ２方向の拡散を行うグルコ−ス基質感応電極 - Google Patents
２方向の拡散を行うグルコ−ス基質感応電極Info
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- JPS6273150A JPS6273150A JP61219875A JP21987586A JPS6273150A JP S6273150 A JPS6273150 A JP S6273150A JP 61219875 A JP61219875 A JP 61219875A JP 21987586 A JP21987586 A JP 21987586A JP S6273150 A JPS6273150 A JP S6273150A
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- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
- C12Q1/005—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes
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- C12Q1/005—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes
- C12Q1/006—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes for glucose
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は体中のグルコースレベルを測定するグルコース
感応電極に関する。
感応電極に関する。
［発明の背景］
糖尿病の治療で、膵臓−が血中グルコースレベルの上昇
に応じてインシュリンを生産し分泌することができない
のに対抗する々めに、インシュリン注射を用いるのは標
準的な診療である。最適な治療のためには、抗糖尿病性
投薬の適切な昂と時間を明確に知るために体中のグルコ
ース濃度を測定することが必要である。このことからグ
ルコースに感応する装置が必要とされる。これは体中に
埋込まれた場合に最も有効であろう。
に応じてインシュリンを生産し分泌することができない
のに対抗する々めに、インシュリン注射を用いるのは標
準的な診療である。最適な治療のためには、抗糖尿病性
投薬の適切な昂と時間を明確に知るために体中のグルコ
ース濃度を測定することが必要である。このことからグ
ルコースに感応する装置が必要とされる。これは体中に
埋込まれた場合に最も有効であろう。
埋込み可能な（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ）センサを開
発する一つの方法は、グルコースと、電極により検出で
きる酸素等゛の他の分子との化学反応を固定化された酵
素が触媒するいわゆる酵素電極である。この酵素反応で
は、グルコース酸化酵素により促進されて、酸素の消費
を同時に伴ってグルコースが酵素的にグルコン酸に変換
され、その結果、酸素が減少し、これが電流滴定的な酸
素電極により測定され従ってグルコースレベルに関連づ
けられる。
発する一つの方法は、グルコースと、電極により検出で
きる酸素等゛の他の分子との化学反応を固定化された酵
素が触媒するいわゆる酵素電極である。この酵素反応で
は、グルコース酸化酵素により促進されて、酸素の消費
を同時に伴ってグルコースが酵素的にグルコン酸に変換
され、その結果、酸素が減少し、これが電流滴定的な酸
素電極により測定され従ってグルコースレベルに関連づ
けられる。
このセンサの開発で鍵となる問題は、体中のグルコース
濃度が通常は酸素濃度よりも５０〜１０００倍高いこと
である。このように、最も豊富でない反応物である酸素
によって酵素反応が制限されているので、体中のグルコ
ース測定はしばしば不正確である。これまでの研究の大
部分はこの問題を認識していないかまたは克服していな
かった。
濃度が通常は酸素濃度よりも５０〜１０００倍高いこと
である。このように、最も豊富でない反応物である酸素
によって酵素反応が制限されているので、体中のグルコ
ース測定はしばしば不正確である。これまでの研究の大
部分はこの問題を認識していないかまたは克服していな
かった。
ヒツクス（ｆ−１ｉｃｋｓ）等は米国特許第３５４２６
６２号明ＩＦＪに１身体から取出した流体中のグルコー
スは試験できるが、体中での直接のグルコース測定には
使用できない電解グルコースセンサについて記述してい
る。ヒックス等は、試験される流体と第１の酸素センサ
電極との間に置かれた酸素を含む膜と、流体と第２の参
照酸素電極との間に置かれた酵素を含まない同様の膜と
について説明している。酸素は酵素を含む膜を通って拡
散し、グルコース酸化酵素により触媒されるグルコース
との等モル反応で消費され、従って、酸素センサ電極に
よる検出には利用されない。第２の酸素センサ電極は酵
素触媒反応の関与なしに存在する酸素濃度を測定する。
６２号明ＩＦＪに１身体から取出した流体中のグルコー
スは試験できるが、体中での直接のグルコース測定には
使用できない電解グルコースセンサについて記述してい
る。ヒックス等は、試験される流体と第１の酸素センサ
電極との間に置かれた酸素を含む膜と、流体と第２の参
照酸素電極との間に置かれた酵素を含まない同様の膜と
について説明している。酸素は酵素を含む膜を通って拡
散し、グルコース酸化酵素により触媒されるグルコース
との等モル反応で消費され、従って、酸素センサ電極に
よる検出には利用されない。第２の酸素センサ電極は酵
素触媒反応の関与なしに存在する酸素濃度を測定する。
二つの電極により検出された酸素レベルの差は、一定の
限界内でグルコース濃度に比例する。
限界内でグルコース濃度に比例する。
ヒックス等により記述されているグルコースセンサは、
試験管中でグルコースを試験する場合は満足な性能を有
する。しかし、センサが直接に体中で使用される場合は
その性能は信頼できるものではない。部分的には、これ
は二つのセンサを使用する設計が低酸素の環境では適切
に機能できないためと思われる。
試験管中でグルコースを試験する場合は満足な性能を有
する。しかし、センサが直接に体中で使用される場合は
その性能は信頼できるものではない。部分的には、これ
は二つのセンサを使用する設計が低酸素の環境では適切
に機能できないためと思われる。
現在のところ、酸素濃度がグルコース濃度より低い身体
の領域でのグルコース検出に適した埋込み可能のセンサ
は存在しない。しかし、以前フイランｔ −（Ｆｉｓｈ
ｅｒ ）とアベル（Ａｂｅｌ）は［埋込み可能なグルコ
ースセンサのための膜の組合わせ、未希釈の生物学的流
体中の測定Ｊ （Ｔ ｒａｎｓ。
の領域でのグルコース検出に適した埋込み可能のセンサ
は存在しない。しかし、以前フイランｔ −（Ｆｉｓｈ
ｅｒ ）とアベル（Ａｂｅｌ）は［埋込み可能なグルコ
ースセンサのための膜の組合わせ、未希釈の生物学的流
体中の測定Ｊ （Ｔ ｒａｎｓ。
ん１−」辷五、３二υ工２工旦匹μニー立工Ｌジ弦 Ｖ
ｏｌ。
ｏｌ。
ＸＸ■、 １９８２）の中で、サンドイッチ幌を酸素電
極センサと関連して置くことによりこの問題の解決を試
みた。この膿は酵素の唐を覆う疎水性の層がらなり、試
験する流体からグルコースが有利に接近できるように、
疎水層は酸素電極センサの直線上に置かれた一つの微小
孔を有している。疎水層は酸素に対して有利に透過性で
あるように選ばれており、従って、酸素は疎水層の表面
を横切る全ての点で酵素の屑へ拡散し、一方、グルコー
スは孔の領域のみで拡散する。この方法で、グルコース
に対して化学量論的に過剰な酸素が酵素の層へ提供され
た。グルコースの入口を疎水膜の小さな開口部に制限す
るという要求の結果として、このａ＊ｘｆｆ！センサ装
置は検出可能なグルコース濃度に関しては制限されてい
る。更に、疎水膜の開口部付近に位置する酵素は入って
くるグルコースに定常的にさらされているので、不活性
化される傾向があり、このことが今度は、グルコースが
更に深く膜内へ拡散するようにセンサを機能し続けるこ
とを要求し、これが更に応答時間を増してセンサの使用
を制限している。
極センサと関連して置くことによりこの問題の解決を試
みた。この膿は酵素の唐を覆う疎水性の層がらなり、試
験する流体からグルコースが有利に接近できるように、
疎水層は酸素電極センサの直線上に置かれた一つの微小
孔を有している。疎水層は酸素に対して有利に透過性で
あるように選ばれており、従って、酸素は疎水層の表面
を横切る全ての点で酵素の屑へ拡散し、一方、グルコー
スは孔の領域のみで拡散する。この方法で、グルコース
に対して化学量論的に過剰な酸素が酵素の層へ提供され
た。グルコースの入口を疎水膜の小さな開口部に制限す
るという要求の結果として、このａ＊ｘｆｆ！センサ装
置は検出可能なグルコース濃度に関しては制限されてい
る。更に、疎水膜の開口部付近に位置する酵素は入って
くるグルコースに定常的にさらされているので、不活性
化される傾向があり、このことが今度は、グルコースが
更に深く膜内へ拡散するようにセンサを機能し続けるこ
とを要求し、これが更に応答時間を増してセンサの使用
を制限している。
「発明の概要」
体中に埋込み可能で、酸素濃度がグルコース１度より化
学暴論的に少ない体中の領域でグルコースを検出するの
に適した酸素電極センサが説明されている。このセンサ
は−、センサと連絡している酵素を含む親水性の層と、
この親水層と連絡している疎水性の層とからなる。親木
層と疎水層は、酵素基質であるグルコースと酸素が互い
に対して直角に親木層に入る２方向の仕方で有利に拡散
できるように位置している。酸素は疎水層を通って、お
よび少しは親水層の露出面を通って拡散することにより
酵素領域へ入るが、グルコースは疎水層中を拡散できな
いので、親木層の露出面を通ってのみ酵素領域へ入る。
学暴論的に少ない体中の領域でグルコースを検出するの
に適した酸素電極センサが説明されている。このセンサ
は−、センサと連絡している酵素を含む親水性の層と、
この親水層と連絡している疎水性の層とからなる。親木
層と疎水層は、酵素基質であるグルコースと酸素が互い
に対して直角に親木層に入る２方向の仕方で有利に拡散
できるように位置している。酸素は疎水層を通って、お
よび少しは親水層の露出面を通って拡散することにより
酵素領域へ入るが、グルコースは疎水層中を拡散できな
いので、親木層の露出面を通ってのみ酵素領域へ入る。
基質の２方向の拡散勾配を確立することにより、酵素領
域に入る相対的な酸ｇｓ度を効果的に増加させることが
できる。加えて、グルコースの酵素触媒なしに、存在す
る周囲の酸素レベルを測定する参照電極として機能でき
る第２の酸素センサ電極が説明されている。
域に入る相対的な酸ｇｓ度を効果的に増加させることが
できる。加えて、グルコースの酵素触媒なしに、存在す
る周囲の酸素レベルを測定する参照電極として機能でき
る第２の酸素センサ電極が説明されている。
［発明の詳細な説明］
ａｌｌ素に対してグルコースが化学φ論的に大過剰に含
まれる体液中のグルコース濃度を測定する適用の場合に
ついて、本発明を説明する。しかし、本発明の電極アセ
ンブリが単にグルコースの試験に限られないこと、それ
が、アミノ酸、ラクテート、アンモニア等の他の分子ま
たは体液中に普通に見出され、酵素的変換を行うために
気体種の存在を必要とする酸化酵素の基質である同様の
分子の試験に使用されることは、当業者には理解される
だろう。
まれる体液中のグルコース濃度を測定する適用の場合に
ついて、本発明を説明する。しかし、本発明の電極アセ
ンブリが単にグルコースの試験に限られないこと、それ
が、アミノ酸、ラクテート、アンモニア等の他の分子ま
たは体液中に普通に見出され、酵素的変換を行うために
気体種の存在を必要とする酸化酵素の基質である同様の
分子の試験に使用されることは、当業者には理解される
だろう。
電極アセンブリがグルコースのグルコン酸への変換によ
る酸素の変化を検出する、体中でのグルコ−スミ１１度
の検出に適している電極アセンブリは、３の部分、つま
り、適当な幾何学的外形（ｇｅｏｉｅ ｔ ｒｙ ＞を
有する電気化学的酸素センサ、親水性の物質からつくら
れているゼラチン状の層、および疎水性の否から構成さ
れる。ゼラチン状親水物質はこのアセンブリのセンサ部
分と接触している。一つの酵素、グルコース酸化酵素と
場合により第２の酵素、カタラーゼはゼラチン状物質の
中に含まれているかまたはゼラチン状物質と関連してい
る。この酸化酵素は次の反応を促進する。
る酸素の変化を検出する、体中でのグルコ−スミ１１度
の検出に適している電極アセンブリは、３の部分、つま
り、適当な幾何学的外形（ｇｅｏｉｅ ｔ ｒｙ ＞を
有する電気化学的酸素センサ、親水性の物質からつくら
れているゼラチン状の層、および疎水性の否から構成さ
れる。ゼラチン状親水物質はこのアセンブリのセンサ部
分と接触している。一つの酵素、グルコース酸化酵素と
場合により第２の酵素、カタラーゼはゼラチン状物質の
中に含まれているかまたはゼラチン状物質と関連してい
る。この酸化酵素は次の反応を促進する。
グルコース十酸素＋水
→ グルコン酸＋過酸化水素
ゼラチン状物質にカタラーゼを導入することにより、過
酸化水素を分解することが望ましい。カタラーゼは次の
反応を触媒する。
酸化水素を分解することが望ましい。カタラーゼは次の
反応を触媒する。
Ｈ２Ｏ２−１／２０２＋Ｈ２０
ゼラチン層の製造に有用な物質は、ポリアクリルアミド
ゲル、グルタルアルデヒド架橋のコラーゲンまたはアル
ブミン、ポリヒドロキシエチルメタクリレートとその誘
導体、および伯の親水性の重合体と共重合体等である。
ゲル、グルタルアルデヒド架橋のコラーゲンまたはアル
ブミン、ポリヒドロキシエチルメタクリレートとその誘
導体、および伯の親水性の重合体と共重合体等である。
この層は化学架橋剤を用いてグルコース酸化酵素または
他の酵素を架橋することにより同様に構成できる。
他の酵素を架橋することにより同様に構成できる。
疎水性の物質からつくられる第２の層はゼラチン状の親
水層と関連する。第２の層の構成に適している物質は、
ポリジメチルシロキサン、テトラフルオロエチレンまた
はそのフルオロカーボン類似体の単重合体またはエチレ
ンまたはプロピレンとの共重合体、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、セルロースアセテ−ｈ、および他の酸素を
吸収する重合物質である。一般的に、これらの物質は親
水層と疎水層を合わせた重量の約２％〜４０％である。
水層と関連する。第２の層の構成に適している物質は、
ポリジメチルシロキサン、テトラフルオロエチレンまた
はそのフルオロカーボン類似体の単重合体またはエチレ
ンまたはプロピレンとの共重合体、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、セルロースアセテ−ｈ、および他の酸素を
吸収する重合物質である。一般的に、これらの物質は親
水層と疎水層を合わせた重量の約２％〜４０％である。
酵素を含む親水性のゲル層は、多くは、輌水層表面の一
部または全部を覆う疎水性物質の薄層と酸素センサとの
間に端の表面は残したまま配置され、この層の厚みのた
めに分析する溶液と接することができる。親水性のゼラ
チン層はグルコースと酵素等の気体分子との両方に対し
て透過性である。親水層に含まれているグルコース酸化
酵素は、グルコースと酸素とがそれを通して拡散すると
きにグルコースと酸素とに作用する。
部または全部を覆う疎水性物質の薄層と酸素センサとの
間に端の表面は残したまま配置され、この層の厚みのた
めに分析する溶液と接することができる。親水性のゼラ
チン層はグルコースと酵素等の気体分子との両方に対し
て透過性である。親水層に含まれているグルコース酸化
酵素は、グルコースと酸素とがそれを通して拡散すると
きにグルコースと酸素とに作用する。
疎水物質の第２の唐は、グルコースに対しては比較的に
非透過性であるが、Ｐｌ！素に対しては透過性である。
非透過性であるが、Ｐｌ！素に対しては透過性である。
グルコースのグルコン酸への変換は、いずれかの成分が
酸素感応Ｎ極により低い濃度で存在することによって化
学量論的に制限されるので、電極アセンブリをグルコー
ス濃度に対して感応性にするためには、酵素領域中の酸
素が少なくとも化学量論的にグルコースと等しくなけれ
ばならない。これは、親水ゲル層を疎水層で覆ったため
に要求されるようになった。親水ゲル層を疎水層で覆う
ことでグルコースが入る速度は抑えられるが、酸素はゲ
ル層に接することができる。このように、親水ゲル層の
表面積を制限している疎水層を、体中（ａ ｂｏｄｙ
ｏｒ ｂｏｄｉｅｓ）に体液からのグルコースを受
取為ように露出させて配置することにより、グルコース
の親水ゲル層へ入る速度が減少する。これは、親水ゼラ
チン層内部のグルコースの濃度を、酸素との化学量論的
反応を行う濃度まで減少させる。
酸素感応Ｎ極により低い濃度で存在することによって化
学量論的に制限されるので、電極アセンブリをグルコー
ス濃度に対して感応性にするためには、酵素領域中の酸
素が少なくとも化学量論的にグルコースと等しくなけれ
ばならない。これは、親水ゲル層を疎水層で覆ったため
に要求されるようになった。親水ゲル層を疎水層で覆う
ことでグルコースが入る速度は抑えられるが、酸素はゲ
ル層に接することができる。このように、親水ゲル層の
表面積を制限している疎水層を、体中（ａ ｂｏｄｙ
ｏｒ ｂｏｄｉｅｓ）に体液からのグルコースを受
取為ように露出させて配置することにより、グルコース
の親水ゲル層へ入る速度が減少する。これは、親水ゼラ
チン層内部のグルコースの濃度を、酸素との化学量論的
反応を行う濃度まで減少させる。
酸素濃度の低い体中でグルコースを効果的に測定するた
めに、それぞれ親水性と疎水性の層である電極アセンブ
リの第１および第２の層は、互いに対していくつかの相
対的配置をとることができる。第１図に示す電極アセン
ブリでは、グルコースはゼラチン状の親木ＦＲ１０の端
の表面のみを通って膜へ入り、その層の表面および平面
センサ１２の表面と実質的に平行にその層の中心部分へ
拡散する。気体種である酸素は疎水ＩＩ！Ｊ１４へ疎水
層の露出表面の全体を通って入り、続いてゼラチン状の
親水層へ透過してグルコースに対して酸素が確実に過剰
に存在するようにする。
めに、それぞれ親水性と疎水性の層である電極アセンブ
リの第１および第２の層は、互いに対していくつかの相
対的配置をとることができる。第１図に示す電極アセン
ブリでは、グルコースはゼラチン状の親木ＦＲ１０の端
の表面のみを通って膜へ入り、その層の表面および平面
センサ１２の表面と実質的に平行にその層の中心部分へ
拡散する。気体種である酸素は疎水ＩＩ！Ｊ１４へ疎水
層の露出表面の全体を通って入り、続いてゼラチン状の
親水層へ透過してグルコースに対して酸素が確実に過剰
に存在するようにする。
親水層と疎水層の他の構成を第２図に示す。ここではア
センブリの酸素センサ部分１６は円筒形を示し、その活
性表面は平坦な末端でなく円筒表面の曲面である。同中
心の（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ） ｌ！水居１８は酵素を
含み、湾曲した表面に沿ってＭ糸センサ部分と接触して
おり、同中心の疎水層２０は親水層の平坦な表面でなく
湾曲面と接触している。この配置では、グルロースは親
水層の露出された平坦な端を通ってのみ入り、ｌｌｊ！
素は疎水層の湾曲した側面を通って有利に入る。
センブリの酸素センサ部分１６は円筒形を示し、その活
性表面は平坦な末端でなく円筒表面の曲面である。同中
心の（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ） ｌ！水居１８は酵素を
含み、湾曲した表面に沿ってＭ糸センサ部分と接触して
おり、同中心の疎水層２０は親水層の平坦な表面でなく
湾曲面と接触している。この配置では、グルロースは親
水層の露出された平坦な端を通ってのみ入り、ｌｌｊ！
素は疎水層の湾曲した側面を通って有利に入る。
第３図に示す第３の配置は、平坦な表面の一方または両
方が酸素に対して感応性であり湾曲した端は酸素に対し
て感応性ではない円形の板状の酸素センサ２２と、それ
ぞれの側で酸素センサと接触している親水性の酵素を含
む層２４と、それぞれの親水層の円形の端でなく外側の
表面と接触している疎水ＩＰ１２６とを組合わせたもの
である。従って、酸素は二つの疎水層を通り両側からそ
の平面に対して垂直の方向に有利に入り、一方、グルコ
ースは親水層の円周の端を通してのみ入る。
方が酸素に対して感応性であり湾曲した端は酸素に対し
て感応性ではない円形の板状の酸素センサ２２と、それ
ぞれの側で酸素センサと接触している親水性の酵素を含
む層２４と、それぞれの親水層の円形の端でなく外側の
表面と接触している疎水ＩＰ１２６とを組合わせたもの
である。従って、酸素は二つの疎水層を通り両側からそ
の平面に対して垂直の方向に有利に入り、一方、グルコ
ースは親水層の円周の端を通してのみ入る。
外側の相対的に低い酸素濃度においてグルコースに応答
するセンサアセンブリの作用を保証するために、グルコ
ース酸化酵素を含む親水層は、酸素は露出している端お
よび接触している疎水層を通って容易にそこへ入るよう
に、一方、グルコースは疎水層を通らず露出している端
のみを通って拡散するように設計されている。従って、
グルコースに対する酸素の比は、（１）外側の濃度と、
（２＞ Ｉｆｆ水府木線水層の組合わせの基質を入れる
および／または輸送する性質と、（３）ｌ！素輸送のみ
に利用できる疎水表面の面積に対するグルコである外観
比とによって制御される。従って、グルコースと酸素と
の相対比は、酸素１部に対してグルコース約５０〜１０
００部の間の体中での濃度比から、親水層中に化学量論
的に僅かに過剰のＩＩ！素が存在する新しい比へ変化さ
せられる。その結果、Ｎ楡アセンブリは体液中の酸素濃
度によって化学量論的に制限されず、系は測定されるグ
ルコース濃度に対して感応的な仕方で作用する。
するセンサアセンブリの作用を保証するために、グルコ
ース酸化酵素を含む親水層は、酸素は露出している端お
よび接触している疎水層を通って容易にそこへ入るよう
に、一方、グルコースは疎水層を通らず露出している端
のみを通って拡散するように設計されている。従って、
グルコースに対する酸素の比は、（１）外側の濃度と、
（２＞ Ｉｆｆ水府木線水層の組合わせの基質を入れる
および／または輸送する性質と、（３）ｌ！素輸送のみ
に利用できる疎水表面の面積に対するグルコである外観
比とによって制御される。従って、グルコースと酸素と
の相対比は、酸素１部に対してグルコース約５０〜１０
００部の間の体中での濃度比から、親水層中に化学量論
的に僅かに過剰のＩＩ！素が存在する新しい比へ変化さ
せられる。その結果、Ｎ楡アセンブリは体液中の酸素濃
度によって化学量論的に制限されず、系は測定されるグ
ルコース濃度に対して感応的な仕方で作用する。
［具体例］
次の例は本発明の理解を助けるためのものであって、本
発明はこの例の特定の物質または方法に制限されるもの
ではない。
発明はこの例の特定の物質または方法に制限されるもの
ではない。
九ニ
ガラスビーズ中へ固定され、疎水性のφ合体を用いて被
覆された２本の白金ワイヤと１本の銀ワイヤから、膜に
覆われた円筒形のＩ！ｉ！！素センサが形成された。ガ
ラスピーズから突出ている反対側のワイヤ端は、電気化
学的分析計装に接続された。
覆された２本の白金ワイヤと１本の銀ワイヤから、膜に
覆われた円筒形のＩ！ｉ！！素センサが形成された。ガ
ラスピーズから突出ている反対側のワイヤ端は、電気化
学的分析計装に接続された。
酵素センサの露出している平坦な端は、薄い非透過性の
被覆の適用によって電気化学的に不活性にされた。シリ
コンゴムチューブ、 ０．０７ｉｎｓ。
被覆の適用によって電気化学的に不活性にされた。シリ
コンゴムチューブ、 ０．０７ｉｎｓ。
（、Ｑ、 ｘＯ，１１ｉｎｓ、Ｏ，ｏ、 （Ｄｏｗ
ｃｏｒｎｔｎｇＣｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ ）の−片
がセンサの上に取付けられ、一つの同中心的な空洞を残
して閉じた端でガラスピーズに固定された。センサとチ
ューブとの間の円筒形の空洞に形成されたゲルに、酵素
が固定化された。ゲルは、２０！Ｊｍ％の変性ウシアキ
レス附コラーゲンと、６ｍｇ％のグルコース酸化酵素（
Δ−一旦辷匹工−由来） （Ｓ ｉｇｍａ
ＣｈｅＩｌｌｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ、■型）と、カタ
ラーゼとを含んでいた。
ｃｏｒｎｔｎｇＣｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ ）の−片
がセンサの上に取付けられ、一つの同中心的な空洞を残
して閉じた端でガラスピーズに固定された。センサとチ
ューブとの間の円筒形の空洞に形成されたゲルに、酵素
が固定化された。ゲルは、２０！Ｊｍ％の変性ウシアキ
レス附コラーゲンと、６ｍｇ％のグルコース酸化酵素（
Δ−一旦辷匹工−由来） （Ｓ ｉｇｍａ
ＣｈｅＩｌｌｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ、■型）と、カタ
ラーゼとを含んでいた。
これらのゲル成分は０．１Ｍのｐｉ−１７，３のリン［
衝液に溶解され、グルタルアルデヒド（２５％溶液）を
用いて架橋された。
衝液に溶解され、グルタルアルデヒド（２５％溶液）を
用いて架橋された。
生成のグルコースセンサを、封じられてサーモスタット
で調温された（３７℃）０．ＩＭのｐ ）−１７，３の
リン酸Ｍ％液を含む容器中に置き、１．８％の酸素（０
，０２ｍ Ｍ ＞を含む気体混合物と平衡させた。
で調温された（３７℃）０．ＩＭのｐ ）−１７，３の
リン酸Ｍ％液を含む容器中に置き、１．８％の酸素（０
，０２ｍ Ｍ ＞を含む気体混合物と平衡させた。
酵素を含まない同じ酸素センサが周囲の酸素濃度を示す
ために使用された。濃縮されたグルコースの一部が添加
され、次の結果が得られた。
ために使用された。濃縮されたグルコースの一部が添加
され、次の結果が得られた。
ＩＪＬ グルコースに するセンサ
グルコース濃度（ｍＭ） ０．０ ０．２５ ０．５
０ ｔ、００ ４．００ ｇ、５０センサ信号（％
） ０ ４８ ５４ ６２ ７５ ９５
〈酸素参照電極信号により 標準化したグルコース 電極信号）
０ ｔ、００ ４．００ ｇ、５０センサ信号（％
） ０ ４８ ５４ ６２ ７５ ９５
〈酸素参照電極信号により 標準化したグルコース 電極信号）
第１図は本発明の一つの具体例の概略図、第２図は本発
明の第２の具体例の概略図、第３図は本発明の更にもう
一つの具体例の概略図である。 １２．１６．２２・・・酵素センサ、１０．１８．２４
・・・親水層、１４．２０．２６・・・疎水層 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
明の第２の具体例の概略図、第３図は本発明の更にもう
一つの具体例の概略図である。 １２．１６．２２・・・酵素センサ、１０．１８．２４
・・・親水層、１４．２０．２６・・・疎水層 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (20)
- （１）体中の生理学的に重要な大分子の検出に適したセ
ンサアセンブリであつて、 体液中に溶解している小分子を検出するための基本セン
サと、 上記の体液に接することができ、上記の基本センサと連
絡しており、少なくとも一つの触媒または酵素をその中
に含む透過性の第１層と、 上記の体液と接することができ、上記の透過性の第１層
と接触する透過性の第２層であつて、これが上記の生理
学的に重要な大分子と上記の小分子との上記の透過性の
第１層への差異を伴つた拡散を提供し、これにより上記
の生理学的に重要な大分子と上記の小分子との化学量論
的な量を上記の透過性の第１層中で上記の触媒または酵
素と反応させ、これにより上記の基本センサによつて検
出される上記の小分子の濃度を変化させる透過性の第２
層と、 上記の小分子の背景濃度を測定するための触媒または酵
素を含まない第２の基本センサとを包含し、 これによって、未反応の小分子またはこの小分子の反応
生成物および／または上記の生理学的に重要な大分子の
濃度を測定する手段を提供するセンサアセンブリ。 - （２）上記の透過性の第１層がグルコースと酸素とに対
して透過性である特許請求の範囲第１項記載のセンサア
センブリ。 - （３）上記の第２層が酸素に対して透過性であり、グル
コースに対しては比較的に非透過性である特許請求の範
囲第１項記載のセンサアセンブリ。 - （４）上記の基本センサが酸素または過酸化水素検出装
置である特許請求の範囲第１項記載のセンサアセンブリ
。 - （５）上記の生理学的に重要な大分子が、グルコース、
ラクテート、アミノ酸およびアルコールから成る群から
選ばれる特許請求の範囲第１項記載のセンサアセンブリ
。 - （６）上記の小分子が酸素または過酸化水素である特許
請求の範囲第１項記載のセンサアセンブリ。 - （７）上記の酵素がグルコース酸化酵素および／または
カタラーゼである特許請求の範囲第１項記載のセンサア
センブリ。 - （８）上記の第１層が、ポリアクリルアミド、グルタル
アルデヒド架橋のコラーゲンまたはアルブミン、ポリヒ
ドロキシエチルメタクリレートおよびその誘導体、およ
び、他の親水性のたんぱく質、重合体および共重合体か
ら成る群から選んだ物質から製造される特許請求の範囲
第１項記載のセンサアセンブリ。 - （９）上記の第２層が、ポリジメチルシロキサン、テト
ラフルオロエチレンまたはそのフルオロカーボン類似体
の単重合体またはエチレンまたはプロピレンとの共重合
体、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセテ
ート、および、他の酸素を吸収する重合体物質から成る
群から選んだ物質から製造される特許請求の範囲第１項
記載のセンサアセンブリ。 - （１０）上記の第２層の表面積が、上記の第１層の表面
積が上記の体液に露出されているより多く、上記の体液
に露出され、そのために、上記の小分子に対して少なく
とも化学量論的に等価な上記の生理学的に重要な大分子
が上記の第１層中に提供されるように、上記の第２層が
上記の第１層と接触する特許請求の範囲第１項記載のセ
ンサアセンブリ。 - （１１）体中の生理学的に重要な大分子を測定する方法
であって、この方法が体中の生理学的に重要な大分子の
測定に適したセンサアセンブリを包含し、 このセンサアセンブリが、 体液中に溶解している小分子を検出するための基本セン
サと、 上記の体液に接することができ、上記の基本センサと連
絡しており、少なくとも一つの触媒または酵素をその中
に含む透過性の第１層と、 上記の体液と接することができ、上記の透過性の第１層
と接触する透過性の第２層であつて、これが上記の生理
学的に重要な大分子と上記の小分子との上記の透過性の
第１層への差異を伴った拡散を提供し、これにより上記
の生理学的に重要な大分子と上記の小分子との化学量論
的な量を上記の透過性の第１層中で上記の触媒または酵
素と反応させ、これにより上記の基本センサによつて検
出される上記の小分子の濃度を変化させる透過性の第２
層と、 上記の小分子の背景濃度を測定するための触媒または酵
素を含まない第２の基本センサとを包含し、 これによつて、未反応の小分子またはこの小分子の反応
生成物および／または上記の生理学的に重要な大分子の
濃度を測定する手段を提供する生理学的に重要な大分子
を測定する方法。 - （１２）上記の透過性の第１層がグルコースと酸素とに
対して透過性である特許請求の範囲第１１項記載の方法
。 - （１３）上記の第２層が酸素に対して透過性であり、グ
ルコースに対しては比較的に非透過性である特許請求の
範囲第１１項記載の方法。 - （１４）上記の基本センサが酸素または過酸化水素検出
装置である特許請求の範囲第１１項記載の方法。 - （１５）上記の生理学的に重要な大分子が、グルコース
、ラクテート、アミノ酸およびアルコールから成る群か
ら選ばれる特許請求の範囲第１１項記載の方法。 - （１６）上記の小分子が酸素または過酸化水素である特
許請求の範囲第１１項記載の方法。 - （１７）上記の酵素がグルコース酸化酵素および／また
はカタラーゼである特許請求の範囲第１１項記載の方法
。 - （１８）上記の第１層が、ポリアクリルアミド、グルタ
ルアルデヒド架橋のコラーゲンまたはアルブミン、ポリ
ヒドロキシエチルメタクリレートおよびその誘導体、お
よび、他の親水性のたんぱく質、重合体および共重合体
から成る群から選んだ物質から製造される特許請求の範
囲第１１項記載の方法。 - （１９）上記の第２層が、ポリジメチルシロキサン、テ
トラフルオロエチレンまたはそのフルオロカーボン類似
体の単重合体またはエチレンまたはプロピレンとの共重
合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセ
テート、および、他の酸素を吸収する重合体物質から成
る群から選んだ物質から製造される特許請求の範囲第１
１項記載の方法。 - （２０）上記の第２層の表面積が、上記の第１層の表面
積が体液に露出されているより多く体液に露出され、そ
のために、上記の小分子に対して少なくとも化学量論的
に等価な上記の生理学的に重要な大分子が上記の第１層
中に提供されるように、上記の第２層が上記の第１層を
覆う特許請求の範囲第１１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77806185A | 1985-09-20 | 1985-09-20 | |
| US778061 | 1985-09-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273150A true JPS6273150A (ja) | 1987-04-03 |
| JP2528102B2 JP2528102B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=25112193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61219875A Expired - Fee Related JP2528102B2 (ja) | 1985-09-20 | 1986-09-19 | ２方向の拡散を行うグルコ−ス基質感応電極 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0216467A3 (ja) |
| JP (1) | JP2528102B2 (ja) |
| AU (1) | AU591150B2 (ja) |
| CA (1) | CA1247700A (ja) |
| ZA (1) | ZA864927B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003503090A (ja) * | 1999-06-18 | 2003-01-28 | セラセンス、インク． | 物質移動が制限された生体内分析物センサー |
| JP2008501415A (ja) * | 2004-06-04 | 2008-01-24 | メドトロニック ミニメド インコーポレイテッド | 被検物センサならびにその製造方法および使用方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8522834D0 (en) * | 1985-09-16 | 1985-10-23 | Ici Plc | Sensor |
| GB8612861D0 (en) * | 1986-05-27 | 1986-07-02 | Cambridge Life Sciences | Immobilised enzyme biosensors |
| GB8909613D0 (en) * | 1989-04-27 | 1989-06-14 | Pickup John C | Glucose-sensing electrode |
| DE59814359D1 (de) * | 1997-09-26 | 2009-05-28 | Sphere Medical Ltd | Mikrostrukturierter biosensor, verwendung des biosensors und verfahren zur immobilisierung von biokatalysatoren |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51112395A (en) * | 1975-03-27 | 1976-10-04 | Nikkiso Co Ltd | Apparatus for measurement of sugar concentration |
| JPS55162051A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-17 | Sakurai Koichi | Method and device for direct and continuous measurement of blood sugar level or the like |
| US4484987A (en) * | 1983-05-19 | 1984-11-27 | The Regents Of The University Of California | Method and membrane applicable to implantable sensor |
| JPS60159643A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-21 | オミクロン・サイエンテイフイツク・リミテツド | 酵素含有複合膜、その製法およびそれより構成された電気化学的センサー |
| JPS60171140A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-09-04 | オミクロン・サイエンテイフイツク・リミテツド | ヒドロゲル被覆重合体およびその製造法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8522834D0 (en) * | 1985-09-16 | 1985-10-23 | Ici Plc | Sensor |
-
1986
- 1986-06-30 CA CA000512751A patent/CA1247700A/en not_active Expired
- 1986-07-02 ZA ZA864927A patent/ZA864927B/xx unknown
- 1986-07-21 AU AU60386/86A patent/AU591150B2/en not_active Ceased
- 1986-07-25 EP EP86305743A patent/EP0216467A3/en not_active Ceased
- 1986-09-19 JP JP61219875A patent/JP2528102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51112395A (en) * | 1975-03-27 | 1976-10-04 | Nikkiso Co Ltd | Apparatus for measurement of sugar concentration |
| JPS55162051A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-17 | Sakurai Koichi | Method and device for direct and continuous measurement of blood sugar level or the like |
| US4484987A (en) * | 1983-05-19 | 1984-11-27 | The Regents Of The University Of California | Method and membrane applicable to implantable sensor |
| JPS60159643A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-21 | オミクロン・サイエンテイフイツク・リミテツド | 酵素含有複合膜、その製法およびそれより構成された電気化学的センサー |
| JPS60171140A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-09-04 | オミクロン・サイエンテイフイツク・リミテツド | ヒドロゲル被覆重合体およびその製造法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003503090A (ja) * | 1999-06-18 | 2003-01-28 | セラセンス、インク． | 物質移動が制限された生体内分析物センサー |
| JP4801301B2 (ja) * | 1999-06-18 | 2011-10-26 | アボット ダイアベティス ケア インコーポレイテッド | 物質移動が制限された生体内分析物センサー |
| JP2008501415A (ja) * | 2004-06-04 | 2008-01-24 | メドトロニック ミニメド インコーポレイテッド | 被検物センサならびにその製造方法および使用方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0216467A3 (en) | 1988-09-28 |
| EP0216467A2 (en) | 1987-04-01 |
| JP2528102B2 (ja) | 1996-08-28 |
| AU6038686A (en) | 1987-03-26 |
| CA1247700A (en) | 1988-12-28 |
| AU591150B2 (en) | 1989-11-30 |
| ZA864927B (en) | 1987-02-25 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |