(57)【要約】本発明は、第一重合体を含むマトリックスと、そのマトリックス(46)全体に分散する第二重合体とを含む、通過する分析物の輸送を調節するための埋込み可能な膜(42)を提供し、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下で光学顕微鏡を使って観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。1つの側面では、本発明の均質な膜(42)は疎水性マトリックス(46)全体に実質的に分散する親水性ドメイン(44)を有し、電気化学グルコースセンサー(50)への酸素とグルコースの輸送の間に最適なバランスを提供する。
2005531755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析物の輸送を調節する膜であって、
(a)第一重合体を含むマトリックスと、
(b)前記マトリックス全体に分散する第二重合体と
を含み、前記第二重合体は水和すると倍率400倍以下で光学顕微鏡を使って観察できない微小ドメインのネットワークを形成する膜。
【請求項２】
前記膜が実質的に観察できるドメインを有さない、請求項1に記載の膜。
【請求項３】
前記第一重合体がホモ重合体Aを含み、前記第二重合体が共重合体ABを含む、請求項1に記載の膜。
【請求項４】
共重合体ABがランダム共重合体または規則的ブロック共重合体を含む、請求項3に記載の膜。
【請求項５】
前記ランダム共重合体または規則的ブロック共重合体がABAブロック共重合体、BABブロック共重合体、ABランダム交互ブロック共重合体、AB規則的交互ブロック共重合体およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項4に記載の膜。
【請求項６】
前記第一重合体が共重合体ABを含み、前記第二重合体が共重合体ABを含む、請求項1に記載の膜。
【請求項７】
共重合体ABがランダム共重合体または規則的ブロック共重合体を含む、請求項6に記載の膜。
【請求項８】
前記ランダム共重合体または規則的ブロック共重合体がABAブロック共重合体、BABブロック共重合体、ABランダム交互ブロック共重合体、AB規則的交互ブロック共重合体およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項7に記載の膜。
【請求項９】
前記第一重合体の共重合体AB中のBの量が前記第二重合体の共重合体AB中のBの量とは異なる、請求項6に記載の膜。
【請求項１０】
前記第一重合体がホモ重合体Aを含み、前記第二重合体がホモ重合体Bを含む、請求項1に記載の膜。
【請求項１１】
分析物がグルコースである、請求項1に記載の膜。
【請求項１２】
前記分析物と反応する酵素をさらに含む、請求項1に記載の膜。
【請求項１３】
前記酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項12に記載の膜。
【請求項１４】
前記分析物と反応する酵素の近接層を組み合わせた、請求項1に記載の膜。
【請求項１５】
前記酵素がグルコースオキシダーゼである請求項14に記載の膜。
【請求項１６】
前記第二重合体が、疎水性A重合体と親水性B重合体との反応生成物を含む疎水性-親水性共重合体成分である、請求項1に記載の膜。
【請求項１７】
前記疎水性B重合体がポリエチレンオキシドである、請求項16に記載の膜。
【請求項１８】
前記疎水性A重合体がポリウレタンである、請求項1に記載の膜。
【請求項１９】
前記ポリウレタンがポリエーテルウレタン尿素である、請求項18に記載の膜。
【請求項２０】
皮下グルコース測定装置中のグルコースと酸素を調節するための重合体膜であって、
(a)第一重合体を含むマトリックスと、
(b)前記マトリックス全体に分散する第二重合体と
を含み、前記第二重合体が水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する重合体膜。
【請求項２１】
少なくとも1つのブロック共重合体ABを含む、分析物の輸送を調節するための重合体膜であって、Bが水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する重合体膜。
【請求項２２】
前記共重合体中のAとBの比が70:30〜90:10である、請求項21に記載の膜。
【請求項２３】
膜とセンサーの組合せであって、前記センサーは体液中の分析物を評価するために適合し、前記膜が、
(a)第一重合体を含むマトリックスと、
(b)前記マトリックス全体に分散する第二重合体と
を含み、前記第二重合体が水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する組合せ。
【請求項２４】
前記センサーが電気化学センサーを含む、請求項23に記載の組合せ。
【請求項２５】
前記分析物が該分析物の評価のために前記膜を通過して前記センサーまで拡散する、請求項23に記載の組合せ。
【請求項２６】
(a)(i)第一重合体を含むマトリックスと、(ii)前記マトリックス全体に分散する第二重合体（前記第二重合体が水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する）を含む重合体膜、及び
(b)前記分析物と反応する酵素の近接層
を含む、親水性体液中の分析物を測定するための埋込み可能な装置。
【請求項２７】
前記分析物を評価するためのセンサーをさらに含む、請求項26に記載の装置。
【請求項２８】
前記センサーが電気化学センサーを含む、請求項26に記載の装置。
【請求項２９】
前記分析物がグルコースである、請求項26に記載の装置。
【請求項３０】
前記酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項26に記載の装置。
【請求項３１】
(a)(i)宿主と、(ii)請求項26に記載の埋込み可能な装置
を用意すること、及び
(b)前記宿主に前記装置を埋込むこと
を含むグルコースレベルのモニター方法。
【請求項３２】
前記埋込みが皮下である、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
(a)(i)宿主と、(ii)請求項26に記載の埋込み可能な装置（前記装置は正確に連続してグルコースを検知できる）を用意すること、及び
(b)前記宿主に前記装置を埋込むこと
を含む、生物学的液体中のグルコースの測定方法。
【請求項３４】
前記埋込みが皮下である、請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
(a)第一重合体のマトリックス内に第二重合体の分散体を含む組成物を形成させる工程（前記分散体は水和すると400×以下の倍率では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する）、
(b)前記第一重合体と前記第二重合体が実質的に可溶性を維持するために十分な温度で前記組成物を維持する工程、
(c)基体上にフィルムを形成させるために前記温度で前記組成物を前記基体に適用する工程、および
(d)結果として生じる前記フィルムを乾燥して前記膜の形成を可能にする工程
を含む、埋込み可能な膜の製造方法。
【請求項３６】
前記形成させる工程が混合物またはブレンドを形成させることを含む、請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
前記維持する工程が前記組合せを温度約70℃に加熱することを含む、請求項35に記載の方法。
【請求項３８】
前記可能にする工程が温度約120から約150℃で乾燥することを含む、請求項35に記載の方法。
【請求項３９】
前記第二重合体がポリエチレンオキシドである、請求項35に記載の方法。
【請求項４０】
前記第一重合体がポリウレタンである、請求項35に記載の方法。
【請求項４１】
前記第二重合体がABAブロック共重合体、BABブロック共重合体、ABランダム交互ブロック共重合体、AB規則的交互ブロック共重合体およびそれらの組合せから成る群から選択されるランダム共重合体または規則的ブロック共重合体である、請求項35に記載の方法。
【請求項４２】
請求項35に記載の方法で形成される埋込み可能な膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、体液中の分析物を評価するための埋込み可能な装置と組み合わせて使用するための膜に関する。具体的には、本発明は、膜を通過してグルコースセンサーにグルコースが拡散することを制御するための膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサーは、種々の分析物または生体分子を選択的に分析するために生物学的認識特性を利用する装置である。一般に、バイオセンサーは分析物の濃度に量的に関係するシグナルを生成する。具体的には、患者の血液グルコースレベルのモニターにin vivoで機能するであろうグルコースセンサーの開発に多くの研究が向けられてきた。そのようなグルコースセンサーは糖尿病の治療に有用である。具体的には、患者の血液グルコースレベルを連続的にモニターするであろう埋込み可能なグルコースセンサーは、最適な治療法を開発するためのより正確な情報を医師に与えるであろう。グルコースセンサーの1つのタイプは電流測定電気化学グルコースセンサーである。概して電気化学グルコースセンサーは、グルコースと酸素の間の反応を触媒後に電気シグナルを発生させるためにグルコースオキシダーゼ酵素を採用している。グルコースオキシダーゼによって触媒される反応では、下記の反応に示すようにグルコン酸と過酸化水素が生じる(式1):
【０００３】
【化１】
2005531755.tif 000003
【０００４】
過酸化水素は下記の式2に示すように電気化学的に反応する:
【０００５】
【化２】
2005531755.tif 000004
【０００６】
そのセンサーにより測定される電流は、白金作用電極で過酸化水素の酸化から発生する。式1によると、式1に過剰な酸素が存在するならば、過酸化水素はその酵素と反応するグルコースの量に化学量論的に関係する。この場合、極限電流もまたその酵素と反応するグルコースの量に比例する。しかし、グルコースが全て酵素と反応するには不十分な酸素しか存在しないならば、その電流はグルコース濃度ではなく酸素濃度に比例するであろう。グルコースセンサーが有用となるためには、グルコースが制限試薬でなければならない。言い換えれば、酸素濃度は可能性のあるグルコース濃度全てに対して過剰に存在しなければならない。不幸なことに、この必要条件は容易には達成できない。例えば、皮下組織では酸素濃度はグルコース濃度よりも極めて低い。その結果、酸素は制限反応物となる場合があり、酸素が不足するという問題を生じる。過剰の酸素を有する環境でセンサーを連続的に作動させるために、この問題を回避するための試みがなされてきた。
【０００７】
グルコースオキシダーゼ性グルコースセンサーの検知素子への酸素とグルコースの輸送を調節する膜を設計するための努力として、種々のタイプの膜を使う数々の試みがなされてきた。1つのアプローチは、酸素が不足する問題を回避するために、親水性ドメインが疎水性マトリックスの実質的に全体に分散した均質な膜を開発することであった。このアプローチでは、親水性セグメントがグルコースの拡散を促進する。
【０００８】
例えば、Allenらの米国特許第5322063号は、埋込み可能なグルコースセンサーでの酸素とグルコースの拡散係数の比を制御するために、種々の親水性ポリウレタン組成物を使用できると教示している。具体的には、自己の乾燥重量の10〜50%の水を吸収することができる種々のポリウレタン組成物が合成された。そのポリウレタンはソフトセグメントであるジオールとしてポリエチレンオキシドを取込むことによって親水性とされた。この発明の欠点の1つは、そのポリウレタンの一次バックボーン構造が十分に異なっているので、その膜の製作に1種類を上回る注型用溶媒が必要になるかもしれないことである。これは膜を製造するときの容易さを減らし、そのうえ膜の再生性を低下するかもしれない。さらに、Allenによって開示されたポリエチレンオキシドのソフトセグメントの比率も、ポリウレタンによる水のピックアップの比率も、酸素とグルコースの透過性の比とは直接相関しない。したがって、当業者は重合体の組成を単に変えることはできず、酸素とグルコースの透過性の比を予測することもできない。結果として、望みの特定の酸素とグルコースの透過性の比を得るには、多数の重合体を合成する必要があろう。
【０００９】
それぞれVan Antwerpに付与された米国特許第5777060号および第5882494号も、バイオセンサーの作用電極へのグルコースの拡散量を減少させるために疎水性マトリックス全体に分散した親水性ドメインを有する均質な膜を開示している。例えば、Van Antwerpの米国特許第5882494号は、ジイソシアネートと、親水性ジオールまたはジアミンと、シリコーン材料との反応生成物を含む膜を開示している。さらに、Van Antwerpの米国特許第5777060号は、(a)ジイソシアネートと、(b)親水性重合体と、(c)鎖の末端に官能基を有するシロキサン重合体と、所望により(d)鎖伸長剤とから製造できる重合体膜を開示している。反応物の重合を原体で、または溶媒系で実施するかによって、これらの膜の重合には概して反応混合物を1〜4時間加熱する必要がある。したがって、市販の重合体から均質な膜を製造する方法を提供することが有益であろう。そのうえ、以上に指摘したように当業者は重合体の組成を単に変えることはできず、酸素とグルコースの透過性の比を予測することもできない。したがって、望みの特定の酸素とグルコースの特異的な透過性の比を得るには、多数の重合体を合成してコーティング技術または注型技術を最適化する必要があろう。
【００１０】
Vadgamaらの米国特許第6200772B1号には、作用電極に拡散するグルコースの量を制限するために、疎水性マトリックスの実質的に全体に分散した親水性ドメインを有する、さらなる膜が開示されている。具体的にいえば、その特許は修飾ポリウレタンを含んで成る膜を含むセンサー装置について記載しており、その修飾ポリウレタンは実質的に無孔性で改質剤として非イオン界面活性剤を取込んでいる。その非イオン界面活性剤は、多ユニットのポリオキシエチレン基から得られるもののようなポリオキシアルキレン鎖を好ましくは含む、と開示されている。記載されたように、その非イオン界面活性剤は混合によって、またはコンパウンディングを介して、ポリウレタンに組込まれてポリウレタン全体に分布することもある。明細書によると、その非イオン界面活性剤をポリウレタンと化学的に反応させて、ポリウレタンの分子構造と化学的に結合するように、その非イオン界面活性剤をポリウレタンに好ましくは組込む。たいていの反応性の重合体樹脂のように、その界面活性剤がポリウレタンに完全に組込まれることは決して起こらない可能性がある。したがってこの膜の欠点は、時間が経つと界面活性剤を浸出し、埋込み部位に刺激を起こしたりグルコースの透過性が変化する可能性があることである。
【００１１】
PCT出願WO92/13271は、生物学的液体中の物質の存在と量を測定するための埋込み可能な流体測定装置を開示しており、その装置は通過する物質の量を制限するための膜を含む。具体的には、この出願は、2つの実質的に類似したポリウレタン尿素共重合体のブレンドを含む膜を開示しており、一方が好ましい透過よりも幾分高いグルコース透過性を有し、もう一方が好ましい透過性よりも幾分低いグルコース透過性を有する。
【００１２】
グルコースまたは他の分析物の検出に有用な埋込み可能なセンサーを得るうえで重要な要素は、in vitroおよびin vivoでの予測機能を得るために材料と方法を最適化する必要があることである。センサーがin vitroで予測性と信頼性をもって機能する能力は一貫した製作技術に依存している。製作の再現性は、検知素子への分析物の輸送を調節しようとする従来技術の膜に付随する問題であった。
【００１３】
さて、従来技術の注型重合体ブレンドを水和した後の倍率200倍の顕微鏡写真を示す図1を参照する。従来技術の膜の欠点は、親水性成分が疎水性部分と熱力学的に分離すると、望ましくない構造を形成することである。膜3が乾燥しているときではなく、水和しているときに光学顕微鏡で観ると、その構造は円形1および長円2にみえる。これらの水和した構造は、例えば、倍率200〜400倍で、光学顕微鏡で検出できる。本発明者らは、これらの構造の寸法が膜全体では不均一で、一部は電極サイズと同じサイズで寸法のオーダーが同じであることを示した。これらの大きなドメインが原因で、電極に関連した疎水性または親水性材料のどちらかの濃度が局所的に高くなる問題がもたらされると考えられる。これによって、グルコースの拡散が制限されるか、検知電極に隣接する寸法にわたって多様になる可能性がある。さらに、これらの大きな水和した構造は、利用できるグルコース拡散路の数を大きく制限し得る。膜3の中の粒子4はほこりの粒子であることを注釈する。
【００１４】
さて、図2Aの既知の膜14の概略図表示を参照すると、連続路16を一例として考えることができる。グルコースは膜の疎水性セクション12に分散している親水性セグメント10に沿ってその連続路を通り抜けることができる。路16では、グルコースを含む体液と接する膜の側18からセンサー22に近接する検知側20まで、グルコースは集合した親水性セグメント10に沿ってかなりの連続路を通り抜けることができる。このときグルコースの拡散が隣接した表面20で起こる位置26に電極24を配置する。具体的には、位置26に隣接する膜14の部分ではグルコースの拡散は親水性セグメント10に沿って起こり、その親水性セグメントは電極24と同オーダーの大きさのサイズと全体寸法xを有する水和した構造28を含む。したがって、グルコースの拡散は電極24に隣接した寸法にわたって実質的に一定であろうが、グルコースの拡散路の数は限られるであろう。
【００１５】
さて図2Bを参照すると、体液と接する側18から検知側20まで従来技術の膜14を通り抜けるグルコースが十分に電極30に到達できないという例を考えることができる。具体的には電極30は、従来技術の膜14のうち局所的に高濃度となった疎水性領域12と隣接した位置34に存在する。この場合、グルコースは十分に拡散できないか、電極表面に隣接する寸法にわたって拡散が極めて制限される。その結果、作用電極30に隣接する局所的に高濃度の疎水性領域によって、検知装置が正確なグルコースの測定値を得る能力は制限されると予想できよう。膜が2Bの配置とは対照的に2Aの配置となる可能性がランダムであることから、センサーの性能に大きな多様性が生じる。
【００１６】
従来技術の膜14の別の横断面を示す図2Cも参照する。この場合、グルコースは側18から検知素子に近接した側20までかなりの連続路36を通り抜けることができる。しかし、電極38はグルコースの拡散が電極表面に隣接した寸法にわたって多様になるような位置40に存在する。具体的には、電極表面の大部分が局所的に高濃度の疎水性領域と関連し、わずかな部分がグルコース拡散路36に沿った親水性セグメント10と関連している。そのうえ、路36aに沿って拡散するグルコースは電極と関連しないであろう。今回も、従来技術の膜の不均一な大きな構造はグルコース拡散路の数と検知装置がグルコースの正確な測定値を得る能力を制限し得る。
【特許文献１】米国特許第5322063号
【特許文献２】米国特許第5777060号
【特許文献３】米国特許第5882494号
【特許文献４】米国特許第6200772B1号
【特許文献５】PCT出願WO92/13271
【特許文献６】米国特許第4757022号
【特許文献７】米国特許第5497772号
【特許文献８】米国特許第4787398号
【特許文献９】米国特許第5165407号
【特許文献１０】米国特許第4890620号
【特許文献１１】米国特許第5390671号
【特許文献１２】米国特許第5391250号
【特許文献１３】米国特許第6001067号
【特許文献１４】米国特許出願第09/916858号
【非特許文献１】Rhodesら、Anal.Chem.、66:1520〜1529頁(1994)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
類似のバックボーン構造を有する市販の重合体から、グルコースの輸送を制御するためのより均質な膜を形成することは有益であろう。これによって再現性のより高い膜が生じるであろう。具体的には、単に重合体の組成を変化えることで、結果として生じる膜の結果として生じるグルコース透過性を予測できることが望ましい。このようにすると、膜の製造パラメータを大きく変えずに膜のグルコース拡散性を変更できるであろう。具体的には、疎水性マトリックス全体に親水性セグメントが分散した、容易に入手できる試薬から再現性をもって簡単に製作できる、均質な膜の必要性がある。特に重要なことは、親水性部分が膜全体に均等に分布するような膜の開発であろう。その膜では、親水性部分のサイズと寸法は検知装置の電極のサイズと寸法よりもかなり小さなオーダーであり、電極は有用な量の疎水性部分と親水性部分の両方と関連する。妥当な量で妥当な価格の膜を合成し製造できることがさらなる利点であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は埋込み可能な膜を提供し、その膜は、その膜を通過しそれと関連するバイオセンサーに分析物が拡散することを制御するためのものである。具体的には、本発明の膜は、バイオセンサーへのグルコースと酸素の拡散を制御するための親水性領域および疎水性領域の両方を均質な膜に備えることによって業界での必要性を満たしている。このとき、その膜は商業的に入手できる材料から簡単に再現性をもって製作される。
【００１９】
本発明は、(a)第一重合体を含むマトリックスと、(b)そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを含む、分析物の輸送を調節する生体適合性膜を提供し、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下で光学顕微鏡を用いて観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【００２０】
本発明は、(a)第一重合体を含むマトリックスと、(b)そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを含む、皮下グルコース測定装置中のグルコースと酸素を調節するための重合体膜を提供し、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【００２１】
本発明のさらに別の側面は、分析物の輸送を調節するための重合体膜に向けられ、その膜は少なくとも1つのブロック共重合体ABを含み、Bは水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【００２２】
また本発明は膜とセンサーの組合せを提供し、そのセンサーは体液中の分析物の評価に適合し、その膜は、(a)第一重合体を含むマトリックスと、(b)そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを有し、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【００２３】
本発明は、親水性体液中の分析物を測定するための埋込み可能な装置をさらに提供し、その装置は、(a)(i)第一重合体を含むマトリックスと、(ii)そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを有する重合体膜と、(b)分析物と反応する酵素の近接層とを含み、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【００２４】
さらに、本発明の埋込み可能な膜の製造法を提供し、その方法は、(a)第一重合体のマトリックス内に第二重合体の分散体を含む組成物を形成させる工程、(b)その第一重合体とその第二重合体が実質的に可溶性を維持するために十分な温度でその組成物を維持する工程、(c)基体上にフィルムを形成させるためにこの温度でその組成物をその基体に適用する工程、および(d)結果として生じたフィルムを乾燥してその膜の形成を可能にする工程を含み、その分散体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語を以下に定義する。
【００２６】
「分析物」という用語は、分析目的の生物学的液体(例えば血液や尿)の中の物質または化学的成分のことをいう。本発明の膜を含む分析物検出装置で測定するために好ましい分析物はグルコースである。
【００２７】
「センサー」という用語は、分析物を評価できる装置の構成要素または領域のことをいう。
【００２８】
「評価される」、「モニターされる」、「分析される」などの用語は、分析物が検出され、かつ/または測定されるかもしれないことを意味する。
【００２９】
「連続的にグルコースを検知する」という句は、短時間の間に血漿グルコース濃度のモニタリングを繰り返し行う時間、例えば約15分ごとに10秒間のことをいう。
【００３０】
「ドメイン」という用語は層状または、均一もしくは不均一な勾配(例えば異方的)であってもよい本発明の膜の領域、またはその膜の一部として供される領域のことをいう。さらに、その領域はその膜の他の部分とは明らかに異なる物理特性を保持する。
【００３１】
「正確な」および「正確に」という用語は、例えばそのセンサーの測定値を標準参照測定値と比較するとき測定されるグルコースの値の85%が標準的なClarkeのエラーグリッドの"A"と"B"領域に入ることを意味する。あらゆる分析装置と同じく、装置を最も正確に作動させるためには較正、較正の検証および再較正が必要である。
【００３２】
「宿主」という用語はヒトおよび他の動物のことをいう。
【００３３】
以下の開示では、グルコースのアッセイ並びに、酸素に対する大量のグルコースを含有する傾向のある血液のような溶液のアッセイに関して本発明を第一に言及する。しかし、その膜は単に生物学的液体中のグルコースのアッセイに限らず、他の化合物のアッセイに使用されるかもしれないことは本発明の考慮範囲に十分属する。さらに、第一に言及するセンサーは過酸化水素を直接測定する電気化学センサーである。しかし、光学検出器または他の適当な検出器を使用する非電気化学性センサーが分析物の評価に使用されるかもしれないことは本発明の考慮範囲に十分属する。
【００３４】
従来技術の膜は、埋込み可能なグルコースセンサーへのグルコースの通過を制限するうえで一般的に信頼できなかった。過去においてこのことは、固定化酵素に接触するようになるグルコースの量が利用できる酸素の量を超えるという問題を提示した。その結果、グルコース濃度よりもむしろ酸素濃度が反応の律速成分となるため、体液中のグルコース測定の正確さは損なわれる。
【００３５】
上記のように、本発明と対照的に、従来技術の膜がその膜を通過する分析物を調節する際の欠点は、その膜が水和するときに観察できる望ましくない大きな構造を形成する傾向があることであった(図1参照)。具体的には、これらの水和した構造は、例えば倍率200〜400倍で光学顕微鏡によって検出できる。本発明者らはこれらの構造が膜を通した寸法で不均一で、一部の構造が電極のサイズと同サイズで同オーダーの寸法であることを示した。これらの大きな構造は作用電極に関連した疎水性材料または親水性材料のどちらかが局所的に高濃度になる可能性を生じ、それによってグルコースの読出しが不正確になりうるという点で問題であることが判った。さらに、それらの構造は利用できるグルコース拡散路の数を大きく減らすおそれがある。
【００３６】
本発明の膜では、その膜を通過するグルコースまたは他の分析物の輸送を調節する信頼できる均質な膜を提供することによって、従来技術の膜に伴うこれらの問題を回避しようと努めた。本発明の膜は、(a)第一重合体を含むマトリックスと、(b)そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを有し、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下で光学顕微鏡を使って観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。本発明の一実施形態ではその膜は実質的に観察できるドメインを有さない。
【００３７】
さて、2時間水和後の本発明の膜5の横断面の光学顕微鏡写真を示す図3を参照する。図3に示すように、その膜は水和した従来技術の膜で同倍率で観察できたような望ましくない大きな長円または球形の構造を全く有しない。膜5の粒子6はほこりの粒子であることを注釈する。
【００３８】
本発明の目的のためには、拡散は宿主と接した膜の側から検知側へと、集合した疎水性セグメントに実質的に沿って起こり、グルコースの透過性と拡散は疎水性成分対親水性成分の比、および膜全体のそれらの成分の分布とおそらく関係する。
【００３９】
さて図4を参照すると、疎水性マトリックス46全体に実質的に分散する親水性セグメント44を有し、親水性の体液に表面48を提示している、特定の配置にしたがう本発明の膜42を概略図で示す。親水性体液はアッセイする試料を含む。一実施形態では、その体液はグルコースと酸素の両方を含む。膜42はグルコースが進入しその膜を通過する速度を制限し、かつ/または酸素が進入し膜42を通過する速度を増加させることができる。
【００４０】
何かの理論に拘束されようとするわけではないが、グルコースは親水性セグメント44に沿って実質的に拡散するが、疎水性マトリックス46からは一般に排除されるようである。親水性セグメント44は図4の別個の微小ドメインを含むことが示されているが、少量の疎水性重合体がその中に、特に疎水性マトリックス46との境界面に存在する可能性があることに留意する。同様に、少量の親水性重合体が疎水性マトリックス46に、特に親水性セグメント44との境界面に存在するかもしれない。
【００４１】
図4に示す実施形態では、その膜に隣接して位置するセンサー50と組み合わせた本発明の膜42を示す。以下にさらに記載するように膜42とセンサー50の間に付加的な膜または層を配置することができることに留意する。膜42を通過し、路52に沿って、センサー50の作用電極54に関連するに至る試料の拡散は、試料中の分析物の量に比例するシグナルの発生を引き起こす。分析物は、既知の濃度の分析物を含む標準溶液で行われた同様の測定に基づいた計算によって定量することができる。例えば、試料中の分析物の量を検出し、その情報をシグナルに変換するために、1つまたは複数の電極が使用することができる。そのシグナルは次に宿主から得られる生体情報を処理するために必要な電子的導通に伝播することができる。米国特許第4757022号、第5497772号および第4787398号は、本発明の埋込み可能な装置とともに利用できる適当な電子的導通について記載している。
【００４２】
本発明は、通過して拡散するグルコースを制御するための信頼できる膜を提供することによって当業界での必要性を解決する。図4に示すように、グルコースは親水性セグメント44に沿って体液と接する膜の側48からセンサー50に近接する側56へと通り抜けることができる。親水性微小ドメイン44は膜全体に実質的に均等におそらく分布する。さらに、これらの微小ドメインは膜全体で実質的に均一なサイズにおそらくなる。これらの微小ドメインのサイズと寸法のオーダーはセンサー50の作用電極54のサイズと寸法のオーダーよりもかなり小さい。そのように、膜の有用な量の疎水性領域46および親水性領域44の両方と電極は関連することで、電極に拡散するグルコースの量を効果的に制御する。さらに、図4に示すようにグルコースが膜を透過し、側48から検知側56に拡散するのに利用できる路の数は、従来技術の膜に比べて本発明の膜の方が大きいであろう。その結果、本発明の膜全体でより正確で再現性に富むグルコースの読出しを達成することができる。
【００４３】
図5に、分析物と反応する酵素を含む近接する膜の層58と組み合わせて膜42を使用する本発明の１つの好ましい実施形態を示す。この場合、側48から膜42を通過して層58中の固定化酵素と接するようになる試料の拡散は、反応生成物を測定することができる酵素反応に至る。例えば、一実施形態では分析物はグルコースである。さらなる実施形態では、層58に固定化される酵素はグルコースオキシダーゼである。
【００４４】
上記のように、グルコースオキシダーゼは酸素とグルコースを過酸化水素とグルコン酸に変換することを触媒する。代謝される各グルコース分子について共反応物O2と生成物H2O2が比例して変化することから、グルコース濃度の測定には共反応物または生成物のどちらかの変化をモニターできる。図5をさらに参照すると、生成した過酸化水素が層58を通過してセンサー50(例えば電気化学反応性表面)に至る拡散により、検出できる電流の発生が起こる。これによって既知の濃度のグルコースを含む標準溶液で行った同様の測定に基づいて計算することでグルコースを測定できる。
【００４５】
グルコースオキシダーゼに加えて、本発明は他のオキシダーゼ、例えばガラクトースオキシダーゼまたはウリカーゼを含浸した層の使用も考慮する。酵素性電気化学グルコースセンサーが十分に機能するためには、そのセンサーの応答は酵素活性と補因子の濃度のどちらによっても制限されてはならない。グルコースオキシダーゼを含む酵素は周囲の条件と相関して不活性化するため、長期使用のためのセンサーを組立てる際にはこの挙動を考えに入れる必要がある。
【００４６】
図5に示すように本発明の膜を酵素の層58と組み合わせる場合、センサー50(例えば電気化学反応性表面)により近接して位置するのは酵素の層である。酵素を含む層58は、1)活性な酵素までグルコースを自由に通過させ、2)センサー(電極表面)まで過酸化水素を迅速に通過させるのに十分な透過性をもたなければならないことが留意されている。活性な酵素までグルコースを、または活性な酵素から電極表面まで過酸化水素を迅速に通過させ損なうと測定されたシグナルに時間遅れが生じ、よって不正確な結果となる場合がある。
【００４７】
好ましくは、その酵素の層はその酵素が固定化されている水性ポリウレタン性ラテックスを含んで成る。
【００４８】
本発明の膜42自体がグルコースと酸素の間の反応を促進するための固定化酵素を含むことができるが、図5に示す層58のように酵素が別の層に位置することが好ましいことに注目されたい。上記のように、グルコースと活性に反応する酵素の方が不可逆的な不活性化に感受性であることが知られている。したがって、グルコースを半透過する層が酵素を備えるときの欠点は、作動酵素が分解するにしたがって時間と共にセンサーの較正係数が変化するかもしれないことである。対照的にグルコースを自由に透過する膜全体に酵素を分散させると(すなわち図5の層58)、そのような膜はセンサーの耐用期間にわたり、より安定な較正係数をおそらくもたらす。
【００４９】
本発明の１つの好ましい実施形態では、その膜の第一重合体はホモ重合体Aを含み第二重合体は共重合体ABを含む。
【００５０】
別の実施形態では、第一重合体は共重合体ABを含み第二重合体は共重合体ABを含む。好ましくは、第一重合体の共重合体AB中のBの量は第二重合体の共重合体AB中のBの量とは異なる。具体的にはその膜は2つのAB共重合体のブレンドから形成することができる。このとき一方の共重合体はブレンドされた目標の量よりも多い親水性B重合体成分を含み、もう一方の共重合体はブレンドされた目標の量よりも少ない親水性B重合体を含む。
【００５１】
本発明のさらに別の実施形態では、第一重合体はホモ重合体Aを含み第二重合体はホモ重合体Bを含む。
【００５２】
上記のように、本発明は少なくとも1つのブロック共重合体ABを含む、分析物の輸送の調節用の重合体膜も提供し、Bは水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。一実施形態では、共重合体AB中のAとBの比は70:30〜90:10である。
【００５３】
本明細書で記載する本発明の実施形態のそれぞれのためには、ホモ重合体Aは好ましくは疎水性A重合体である。さらに、共重合体ABは好ましくは疎水性A重合体と親水性B重合体の反応生成物を含む疎水性-親水性共重合体成分である。本発明の膜を製造するための適当な材料を以下に記載する。
【００５４】
本発明の目的のためには、共重合体ABはランダム共重合体または規則的ブロック共重合体とすることができる。詳細には、そのランダム共重合体または規則的ブロック共重合体は、ABAブロック共重合体、BABブロック共重合体、ABランダム交互ブロック共重合体、AB規則的交互ブロック共重合体およびそれらの組合せから選択することができる。
【００５５】
１つの好ましい実施形態では、本発明のセンサー、膜および方法は宿主でのグルコースまたは他の分析物のレベルを測定するために使用することができる。グルコースのレベルは糖尿病の個体にとって特に重要な尺度であり、有効な治療がこの測定の正確度に依存する。
【００５６】
具体的には、本発明は生物学的液体中のグルコースを測定する方法を提供し、その方法は(a)(i)宿主と、(ii)親水性体液中の分析物を測定するための埋込み可能な装置とを用意する工程と、(b)その装置を宿主に埋込む工程を含み、その装置は、第一重合体を含むマトリックスと、そのマトリックス全体に分散する第二重合体とを有する重合体膜と、その分析物と反応する酵素の近接層とを含み、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。一実施形態ではその装置は皮下に埋込まれる。
【００５７】
本発明は生物学的液体中のグルコースを測定する方法も提供し、その方法は(a)(i)宿主と、(ii)親水性体液中の分析物を測定するための埋込み可能な装置とを用意する工程と、(b)その装置を宿主に埋込む工程を含み、その装置は、第一重合体を含むマトリックスとそのマトリックス全体に分散する第二重合体とを含む重合体膜と、その分析物と反応する酵素の近接層とを含み、その第二重合体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成し、その装置はグルコースを連続的に正確に検知できる。望ましくは、その埋没物は宿主の皮下に配置される。
【００５８】
グルコースと酸素の反応に例えばグルコースオキシダーゼを使用するグルコースセンサーは当業界に既知であり、その製作は当業界の技術でまかなえる(例えば米国特許第5165407号、第4890620号、第5390671号、第5391250号、第6001067号、並びに同時係属中で権利者の同じ米国特許出願第09/916858号参照)。本発明は特定の形状のセンサーに依存せず、センサー素子の被覆または封入に本発明の膜を使用することにむしろ依存していることに注目されたい。
【００５９】
電気化学グルコースセンサーが有用な結果をもたらすには、酸素濃度に対してグルコース濃度が制限要因でなければならない。そのシステムにグルコース濃度を感知させるためには、酸素はグルコースよりも過剰に膜内に存在しなければならない。さらに、酸素は電流測定電極の表面で生じる電気化学反応にも利用されるほど十分過剰でなければならない。1つの好ましい実施形態では、本発明の膜は酸素が容易に通過してその膜に入りその膜を通過するように、そして減少したグルコースが拡散してその膜に入りその膜を通過して固定化グルコースオキシダーゼ酵素と接するように設計されている。本発明の膜はグルコースに対する酸素の比を、体液中での酸素1に対してグルコース約50〜100部という濃度比から、酵素層では酸素が化学量論的に過剰に存在する新しい比にまで変化させる。本発明の膜の使用によって、埋込み可能なグルコースセンサーシステムは皮下組織に存在する酸素の濃度に制限されず、したがってグルコースオキシダーゼの反応が一基質(グルコース)依存性過程として挙動する条件で作動できるようになる。
【００６０】
本発明は下側の酵素層への酸素とグルコースの流束を制御し、律速とならない過剰に酸素の必要な供給を行う半透膜を提供する。その結果、グルコース測定の直線性の上限は本発明の膜なしで達成できる値よりも極めて高い値まで延びる。具体的には、一実施形態では本発明の膜は酸素対グルコースの透過比が約200:1の重合体膜であり、その結果として、皮下マトリックスでみられるグルコースと酸素の全ての妥当な濃度において反応物の一次元拡散で過剰の酸素を十分供給できる[Rhodesら、Anal.Chem.、66:1520〜1529頁(1994)]。
【００６１】
グルコースのような親水性または「好水性(water loving)」の溶質は親水性材料に容易に分配されるが、疎水性材料からは一般に排除される。しかし、酸素は親水性材料および疎水性材料の両方に可溶性である。これらの要因は本発明の膜内での成分の進入と輸送に影響する。酸素が親水性部分と疎水性部分の両方を通過して下側の酵素まで進入できる一方で、本発明の膜の疎水性部分は膜への、したがって近接する酵素層へのグルコースの進入速度を抑制する。
【００６２】
１つの好ましい実施形態では、本発明の膜は(i)疎水性A重合体成分と、(ii)疎水性-親水性共重合体成分とを含む重合体のブレンドから形成され、その疎水性-親水性共重合体成分は成分(i)とブレンドされ、その膜を通過する分析物の拡散を制御する親水性Bドメインを形成し、その共重合体成分はランダム共重合体または規則的ブロック共重合体を含む。適当なブロック共重合体を上記する。重合体の組成を単に変えることでその膜のグルコースの透過性とグルコースの拡散性を変更できる。
【００６３】
１つの好ましい実施形態では、疎水性A重合体はポリウレタンである。最も好ましい実施例では、そのポリウレタンはポリエーテルウレタン尿素である。ポリウレタンはジイソシアネートと二官能性水酸基含有材料との縮合反応によって生成する重合体である。ポリウレタン尿素はジイソシアネートと二官能性アミン含有材料との縮合反応によって生成する重合体である。好ましいジイソシアネートには、メチレンユニット4〜8個を含む脂肪族ジイソシアネートがある。脂環式部分を含むジイソシアネートも本発明の膜の重合体成分および共重合体成分の製造に有用かもしれない。本発明は疎水性重合体A成分としてポリウレタンを使用することに限定しない。関係する化合物がその膜を通過するために十分な透過性を有するならば、例えば活性酵素または電気化学電極に到達するために、検査する試料から酸素分子が本発明の膜を通過するために十分な透過性を有するならば、本発明の膜の疎水性マトリックスの基礎を形成する材料は、膜としてセンサー装置への使用が適していると当業界で知られているいかなる材料であってもよい。非ポリウレタンタイプの膜を製造するために使用されるかもしれない材料の例には、ビニルポリマー、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリシロキサンおよびポリカルボシロキサンのような無機重合体、セルロース性およびタンパク質性材料のような天然重合体およびそれらの混合物または組合せがある。
【００６４】
上記のように、疎水性-親水性共重合体成分には疎水性A重合体成分と親水性B重合体成分との反応生成物がある。親水性B重合体成分は望ましくはポリエチレンオキシドである。例えば、有用な疎水性-親水性共重合体成分の1つは親水性ポリエチレンオキシドを約20%含むポリウレタン重合体である。その共重合体のポリエチレンオキシド部分は熱力学的に駆動されてその共重合体の疎水性部分および疎水性A重合体成分から分離する。その共重合体の20%ポリエチレンオキシド性ソフトセグメント部分は、最終ブレンドを形成するために使用されるが、本発明の膜による水のピックアップとその後のグルコースの透過性を制御する。
【００６５】
そのポリエチレンオキシドは平均分子量200〜3000で、好ましくは分子量範囲600〜1500を有し、好ましくは本発明の膜を形成するために使用される共重合体成分の約20重量%を構成する。
【００６６】
本発明の膜は約5〜100μmの厚さを有することが望ましい。選好実施形態では、本発明の膜はポリエーテルウレタン尿素/ポリエーテルウレタン尿素-ブロック-ポリエチレングリコールブレンドから構成され、約100μmを超えない厚さ、さらに好ましくは約10μmを下回らず約80μmを超えない厚さ、そして最も好ましくは約20μmを下回らず約60μmを超えない厚さを有する。
【００６７】
本発明の膜は溶液から注型することで製造でき、その特性および得られる注型フィルムを変更するために、またはその注型工程を容易にするために所望により添加剤を加える。
【００６８】
本発明は、本発明の埋込み可能な膜の製造法を提供する。その方法は、(a)第一重合体のマトリックス内に第二重合体の分散体を含む組成物を形成させる工程、(b)第一重合体と第二重合体が実質的に可溶性を維持するために十分な温度でその組成物を維持する工程、(c)基体上にフィルムを形成させるためにその温度でその組成物をその基体に適用する工程および、(d)結果として生じたフィルムを乾燥してその膜の形成を可能にする工程を含み、その分散体は水和すると倍率400倍以下では光学顕微鏡で観察できない微小ドメインのネットワークを形成する。一実施形態では、その形成させる工程は混合物またはブレンドを形成させることを含む。上記のように選好実施形態では、第一重合体はポリウレタンで第二重合体はポリエチレンオキシドである。一般に第二重合体は、ABAブロック共重合体、BABブロック共重合体、ABランダム交互ブロック共重合体、AB規則的交互ブロック共重合体およびそれらの組合せから選択されるランダム共重合体または規則的ブロック共重合体であることができる。
【００６９】
一実施形態では、第一重合体のマトリックス内の第二重合体の分散体から成るその組成物を約70℃の温度に加熱し第一および第二重合体の可溶性を実質的に維持する。例えば、疎水性重合体A成分と疎水性-親水性共重合体AB成分の組合せを望ましくは温度約70℃にし、その重合体と共重合体の可溶性を実質的に維持する。具体的には、その親水性および疎水性成分を互いにおよび溶媒に可溶に保つためにそのブレンドを十分室温を上回るように加熱する。
【００７０】
本発明は基体上に形成したコーティングされたフィルムを約120〜150℃の温度で乾燥することを考慮している。高温はできるだけ迅速にコーティングから溶媒を除去するためにも働く。このことによってその膜の親水性および疎水性部分が分離して望ましくない大きな構造が形成するのを妨害する。
【００７１】
本発明の膜とセンサーとの組合せは、温度約30〜45℃で約30日から約1年を超える期間、正確なセンサーの作動を提供するという点で従来技術に比べ重大な利点をもたらす。
【実施例】
【００７２】
(実施例1)
本発明の膜の製造法
本発明の膜はコーティング溶液から注型されるかもしれない。3L容のステンレス製ボウルにジメチルアセトアミド(DMAC)約281gを入れ、ポリエーテルウレタン尿素溶液(Chronothane H(Cardiotech International社、ウォーバーン、マサチューセッツ州)334mg、DMACに固体25%を含むとき29750cp)を添加することでコーティング溶液を調製する。この混合物に別のポリエーテルウレタン尿素(Chronothane 1020(Cardiotech International社、ウォーバーン、マサチューセッツ州)約312mg、DMACに固体25%を含むとき6275cP)を加える。次に、そのボウルをパドル型の羽を備えたプラネタリーミキサに装着し、内容物を室温で30分間撹拌する。次に、このように調製したコーティング溶液を、室温と約70℃の間でナイフオーバーロールのセットを用いて0.012インチの空隙でPET剥離ライナー(Douglas Hansen社、ミネアポリス、ミネソタ州)にコーティングする。フィルムを120〜約150℃で連続乾燥する。最終的なフィルムの厚さは約0.0015インチである。
【００７３】
光学顕微鏡を用いた倍率400倍以下での膜の観察
まず、4分の1インチ角の膜を室温で最低2時間脱イオン水に浸漬する。その後、水1滴と共に試料を顕微鏡のスライドガラスに置く。カバーガラスを膜の上に置いて、静かに押さえてカバーガラスの下から過剰な液体を除く。このようにすると評価する間に膜が乾燥することはない。水和した膜試料を光学顕微鏡(ニコンEclipse E400)を用いてまず倍率40倍で観察する。もしも気泡がフィルムの上部または下部に存在するならば、ティッシュペーパでカバーガラスをもう一度静かに押さえて気泡を除く。次に倍率を200倍に上げ、フィルムの上部から下部に焦点を変えながら水和した膜を連続的に観察する。それから倍率を400倍に上げて、フィルムの上部から下部に焦点を変えながらその膜を再び連続的に観察する。
【００７４】
結果
室温のコーティング溶液を用い、コーティングされたフィルムを120℃で乾燥して調製された膜試料を上記のように撮影した光学顕微鏡写真の結果に基づいて、円形と長円形ドメインの両方が膜の水和した部分全体に存在することに気付いた。乾燥した膜では同倍率でドメインを観察できなかった。電気化学センサーでは、それに含まれる電極が、観察された円形および長円形ドメインと同じサイズで同じ寸法のオーダーであることから、そのようなドメインは望ましくない。これらのドメインは、電極に関連して局所的に高濃度の親水性材料または疎水性材料が生じるという問題を提示している。
【００７５】
(実施例2)
コーティング溶液の条件の最適化
本実施例は、コーティング前にコーティング溶液を70℃の温度に予熱すると、円形および長円形ドメインが存在しなくなることを実証した。それらのドメインは、室温のコーティング溶液を用いてコーティングされたフィルムを120℃で乾燥して調製される膜の水和した横断面全体に存在した。実施例2はコーティング溶液を約70℃に予熱すると、標準乾燥温度(120℃)または高温乾燥温度(150℃)のどちらもDMAC溶媒をコーティングされたフィルムから迅速に除去し、ポリウレタン膜の親水性部分と疎水性部分が大きなドメインに分離するのをさらに阻害するために十分であったことをさらに実証した。
【００７６】
具体的には本発明は、標準コーティング条件(室温のコーティング溶液とコーティングされたフィルムの乾燥温度120℃)を、コーティング溶液の温度を上昇させ、かつ/またはコーティングされたフィルムの乾燥温度を上昇させた条件と比較するコーティング実験を実施することによって評価された。以下の4実験条件を実行した:
SS-室温の溶液と標準(120℃)の乾燥器温度。
SE-室温の溶液と高温(150℃)の乾燥器温度。
ES-予熱した(70℃)溶液と標準(120℃)の乾燥器温度。
EE-予熱した(70℃)溶液と高温(150℃)の乾燥器温度。
【００７７】
結果
以上にリストした4種類の膜のそれぞれの試料を次に2時間水和させた後、顕微鏡で観察した。与えられた条件で調製された膜の顕微鏡写真が、望ましくない不連続な親水性および疎水性膜構造を生ずる円形および/または長円形ドメインが存在しないことを示すときに性能仕様が達成された。下記の表1はこれらの結果をまとめたもので(+)は膜が望みの性能仕様に合致することを指し示し、(-)は膜が望ましくない円形および/または長円形ドメインを示すことを指し示している。つまり、基体をコーティングする前にコーティング溶液を70℃に予熱したESとEE条件の両方で、水和したドメインは倍率200倍で観察されなかった。さらに、コーティングされたフィルムに用いられた乾燥温度にかかわらず、コーティング溶液を予熱しないときは(SSおよびSE条件)、水和した構造を観察した。したがって、コーティング溶液を予熱すると、ポリウレタンの親水性および疎水性セグメントが大きなドメインに分離することを効果的に阻害できると見込まれる。
【００７８】
【表１】
2005531755.tif 000005
【００７９】
(実施例3)
本発明の膜におけるグルコースおよびH2O2の透過性の評価
実施例2で記載したEE条件で調製した膜がグルコースおよび過酸化水素を膜を通過させてセンサーに到達させる能力を評価した。具体的には、コーティングブレンド中のChronothane Hの比率が多様な、本発明の一連のポリウレタンブレンドを作製した。さらに、これらのブレンドの1つ(コーティングブレンド中に57.5%のChronothane Hを含む)を実施例2に記載したようにEEとSSの両条件で調製した。図6は本発明の一連のポリウレタンブレンドを用いて発生したセンサー出力がChronothane Hの比率に依存したことを示す。具体的には、コーティングブレンド中のChronothane Hの比率が増大すると、センサー出力が増大した。さらに図6を参照すると、コーティングブレンド中のChronothane Hの比率が57.5%のとき、最適化されていないSSコーティング条件に比べ最適化されたEEコーティング条件で調製された膜ではセンサー出力が3倍となった。
【００８０】
さらに図7は、コーティングブレンド中のChronothane Hの比率に関係なく、EE条件で調製された本発明の膜ではセンサー出力の標準偏差率がかなり一定であることを実証している。そのうえ、SS条件でコーティングブレンド中にChronothane Hを57.5%含むように調製された膜のセンサー出力の標準偏差率は、ブレンド中に同率のChronothane Hを加えて調製したEE膜の標準偏差率のおよそ2倍を示した。センサー出力が膜を通過してセンターに到達するグルコースの量の真の尺度であるとすると、結果は、最適化されたコーティング条件(すなわちEE条件)で調製された所定の本発明の膜全体でグルコースとH2O2の透過性が比較的一定であることを指し示している。これは製造の観点からいって重要である。
【００８１】
ここに本発明の特定の選好実施形態を説明したが、本発明に考慮される範囲から離れることなしに本発明に変更を加えることを評価すべきである。本発明の真の範囲は本特許請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来技術の膜を水で2時間水和した後の横断面の倍率200倍の顕微鏡写真である。
【図２Ａ】実質的に疎水性マトリックス全体に分散する大きな水和構造を有する従来技術の膜の横断面の概略図であり、その水和構造は  光学顕微鏡で倍率400倍以下で観察できる。本図はグルコースの拡散経路に対して作用電極の位置を図解している。
【図２Ｂ】図2Aの従来技術の膜の横断面の別の概略図であり、作用電極は局所的に高濃度の疎水性マトリックスと関連して配置される。
【図２Ｃ】図2Aの従来技術の膜の横断面のさらに別の概略図であり、電極表面に隣接する寸法にわたってグルコースの拡散は多様である。
【図３】本発明の膜を水で2時間水和した後の横断面の倍率200倍の顕微鏡写真である。
【図４】本発明の特定の一形態の膜を図解する横断面の概略図であり、その膜は光学顕微鏡で倍率400倍以下で観察できない、微小ドメインのネットワークを示し、その微小ドメインは疎水性マトリックス中に分散し、その膜は作用電極を含むセンサーと関連して配置される。
【図５】センサー50にさらに隣接するように位置する酵素含有層と組み合わせた図3の膜の横断面の概略図である。
【図６】コーティングブレンド中の疎水性-親水性共重合体成分の比率に対するセンサーの出力を示すグラフである。
【図７】コーティングブレンド中の疎水性-親水性共重合体成分の比率に対するセンサー電流の標準偏差率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８３】
1  円形
2  長円
3  膜
4  粒子
10  親水性セグメント
12  疎水性セクション
12  疎水性領域
14  膜
16  連続路
16  路
18  側
20  検知側
20  表面
22  センサー
24  電極
26  位置
28  構造
30  電極
30  作用電極
34  位置
36  連続路
36  グルコース拡散路
36a  路
38  電極
40  位置
42  膜
44  親水性セグメント
44  親水性微小ドメイン
44  親水性領域
46  疎水性マトリックス
46  疎水性領域
48  側
48  表面
50  センサー
52  路
54  作用電極
56  側
56  検知側
58  層
【図１】
2005531755.tif 000006
2005531755.tif 000007
2005531755.tif 000008
【図３】
2005531755.tif 000009
【図４】
2005531755.tif 000010
【図５】
2005531755.tif 000011
【図６】
2005531755.tif 000012
【図７】
2005531755.tif 000013
【国際調査報告】
2005531755.tif 000014
2005531755.tif 000015
2005531755.tif 000016
2005531755.tif 000017