(57)【要約】本発明は、サンプル中の１つ以上の分析物を検出するためのイオン選択性電極（ＩＳＥ）センサーを提供し、これは、電極およびイオン選択性膜を備える。ここで、このイオン選択性膜は、エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤を含む。このセンサーは、タンパク質の沈着に対して抵抗性であり、長期の使用寿命にわたって著しい性能の悪化もなく生物学的サンプル中のイオン濃度を正確に測定する。加えて、本発明に従うイオン選択性膜は、製造を単純化しかつ費用効果を高くするため、比較的少ない構成要素を含む。
2007535678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサーであって、以下：
電極；および
エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤から本質的に構成されるイオン選択性膜
を備え、該センサーは、サンプル中の１つ以上の分析物を検出または測定する、センサー。
【請求項２】
前記分析物は、塩化物イオンである、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂を含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記アミン硬化剤は、三級アミン、三級アミン塩、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、アミドアミン、イミダゾール、ポリイミド、およびポリアミンからなる群より選択される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項５】
前記電極は、銀／塩化銀電極である、請求項１に記載のセンサー。
【請求項６】
前記サンプルは、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、および尿からなる群より選択される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項７】
前記サンプルは、血液である、請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
センサーカードであって、以下：
基材；および
該基材上に配置されるかまたは該基材内に配置される１つ以上のセンサー
を備え、該１つ以上のセンサーは、以下：
電極；および
エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤から本質的に構成されるイオン選択性膜
を備え、該１つ以上のセンサーは、サンプル中の１つ以上の分析物を検出または測定する、センサーカード。
【請求項９】
前記分析物は、塩化物イオンを含む、請求項８に記載のセンサーカード。
【請求項１０】
前記エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂を含む、請求項８に記載のセンサーカード。
【請求項１１】
前記アミン硬化剤は、三級アミン、三級アミン塩、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、アミドアミン、イミダゾール、ポリイミド、およびポリアミンからなる群より選択される、請求項８に記載のセンサーカード。
【請求項１２】
前記電極は、銀／塩化銀電極である、請求項８に記載のセンサーカード。
【請求項１３】
前記サンプルは、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、および尿からなる群より選択される、請求項８に記載のセンサーカード。
【請求項１４】
前記サンプルは、血液である、請求項１３に記載のセンサーカード。
【請求項１５】
センサーを形成する方法であって、該方法は、以下：
電極を提供する工程；および
エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤から本質的に構成される少なくとも１つのイオン選択性膜を、該電極の少なくとも１つの表面に適用する工程
を包含し、該センサーは、サンプル中の１つ以上の分析物を検出するかまたは測定する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記適用する工程は、以下：
前記エポキシ樹脂と、前記１つ以上のアミン硬化剤と、混合物を形成するための溶媒とを組み合わせる工程；および
該混合物を前記電極の少なくとも１つの表面に適用する工程
を包含する、方法。
【請求項１７】
前記溶媒を蒸発させる工程をさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記分析物は、塩化物イオンを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記アミン硬化剤は、三級アミン、三級アミン塩、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、アミドアミン、イミダゾール、ポリイミド、およびポリアミンからなる群より選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記電極は、銀／塩化銀電極である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
サンプル中の分析物を検出するかまたは測定するための方法であって、該方法は：
電極、ならびにエポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤から本質的に構成されるイオン選択性膜を備えるセンサーを提供する工程であって、該イオン選択性膜は、該電極とサンプルとの間に位置される、工程；
該センサーを該サンプルに接触させる工程；および
該サンプル中の該分析物を検出または測定する工程
を包含する、方法。
【請求項２３】
前記分析物は、塩化物イオンである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記サンプルは、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、および尿からなる群より選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記サンプルは、血液である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
センサーであって、以下：
電極；および
エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤を含むが、四級アンモニウム化合物、軟化剤およびポリ塩化ビニル化合物からなる群から選択される化合物のうちのいずれも含まない、イオン選択性膜
を備え、該センサーは、サンプル中の１つ以上の分析物を検出するかまたは測定する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年４月２８日に出願された米国特許出願第１０／８３３，６９１号を参考として援用し、そしてその出願の優先権および利益を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、イオン選択性電極センサーの分野、特に、高分子イオン選択性膜を備えるイオン選択性電極センサーに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
イオン選択性電極（ＩＳＥ）センサーは、多くの場合、生物学的サンプル（例えば、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、および尿）中の分析物を検出および／または測定するために使用される。このようなセンサーは、多くの場合、測定可能な電気応答を生じる、特定のイオンと選択的に結合するかまたはそれと関連するイオン選択剤を含む半永久的な高分子膜を備える。生物学的サンプルは低い濃度でイオン種を含み得るので、ＩＳＥセンサーは、目的の分析物に対して高い感度を有すべきである。加えて、生物学的サンプルは、一般に、目的の分析物の測定に干渉し得る他の物質（例えば、他のイオン種）を含む。したがって、ＩＳＥに関して他に要求されることは、干渉種が存在する下で目的の分析物に対する高度な選択性を達成することである。ＩＳＥセンサーの感度および選択性は、高分子膜の組成に依存する。
【０００４】
代表的なＩＳＥセンサー膜は、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）およびイオン選択剤から作製される。イオン(例えば、塩化物イオン)に対する高度な選択性を達成するために、例えば、ＰＶＣベースの膜は、高い割合（例えば、５０重量％〜９０重量％）のイオン選択剤（例えば、四級アンモニウム塩）を含み得る。しかし、高濃度の四級アンモニウム塩は、ＰＶＣベースの膜に高い電荷密度を与え、このことは、膜の表面を沈着物（例えば、タンパク質沈着物）が形成されやすいようにする。結果としてその膜は、使用の間、頻繁に洗浄されなければならない。これは、費用がかかり、かつ時間もかかり得る。
【０００５】
この問題に取り組むために、タンパク質の蓄積に抵抗性であるエポキシ樹脂が、ＩＳＥセンサーのための膜に使用されている。１つのタイプの膜は、エポキシ樹脂、硬化剤、およびＰＶＣの混合物を含み、この膜に、四級アンモニウム塩を含む他の添加物が加えられている。四級アンモニウム塩添加物は、上記高分子膜にイオン選択性を与えるために必要があると考えられていた。別のアプローチは、エポキシ樹脂、硬化剤としてアミノ化合物、および軟化剤（例えば、プロピレングリコールジグリシジルエーテルまたはクレシルエーテル）で作られた本質的にＰＶＣを含まない膜を含み、これは、膜の抵抗性を減少させるのに必要であると考えられていた。これらのアプローチの各々は、エポキシ樹脂および硬化剤に加えて少なくとも１つの添加物を必要とし、これは、これらのＩＳＥセンサーの製造における複雑さおよび費用を増加し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、簡単かつ費用効率が高い様式で製造され得、目的の分析物についての高い選択性および感度を有する、ＩＳＥセンサーの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本明細書の全体にわたって、組成物が特定の構成要素を有するか含むかまたは包含すると記載される場合、あるいは、プロセスが特定の工程を有するか含むかまたは包含すると記載される場合、本発明の組成物がまた、列挙された構成要素から本質的に構成されるかまたはそれらから構成され、そして本発明のプロセスもまた、列挙された工程から本質的に構成されるかまたはそれらから構成されることが意図される。
【０００８】
本発明は、生物学的サンプル中のイオン種に対する高いレベルの選択性および感度を示すセンサーを提供する。このセンサーは、タンパク質の沈着に対して抵抗性であり、長期の使用寿命にわたって著しい性能の悪化もなく生物学的サンプル中のイオン濃度を正確に測定する。加えて、本発明に従うイオン選択性膜は、製造を単純化しかつ費用効果を高くするため、比較的少ない構成要素を含む。
【０００９】
一般に、一局面において、本発明は、サンプル中の１つ以上の分析物を検出するためのセンサーを特徴とし、これは、電極およびイオン選択性膜を備え、このイオン選択性膜は、エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤を含む。この局面の実施形態は、以下の特徴を含み得る。分析物は、塩化物イオンであり得る。サンプルは、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、または尿のような体液であり得る。エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂を含み得る。アミン硬化剤としては、三級アミン、三級アミン塩、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、アミドアミン、イミダゾール、ポリイミド、ポリアミン、およびそれらの組み合わせが挙げられ得る。電極は、銀／塩化銀電極であり得る。
【００１０】
別の局面において、本発明は、本発明に従うセンサーを１つ以上備えるセンサーカードを特徴とする。
【００１１】
なお別の局面において、本発明は、本発明に従うセンサーを形成するための方法を特徴とする。この方法は、電極を提供する工程、および少なくとも１つの電極の表面に、エポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤を含む膜を適用する工程を包含する。いくつかの実施形態において、溶媒が、混合物を形成するためにエポキシ樹脂と１つ以上のアミン硬化剤に加えられ、これは、次いで少なくとも１つのその電極の表面に適用される。次いで、その溶媒は、イオン選択性膜を形成するために蒸発させられ得る。
【００１２】
なお別の局面において、本発明は、サンプル中の分析物を検出および／または測定するための方法を特徴とする。この方法は、
電極およびイオン選択性膜を備えるセンサーを提供する工程であり、ここでこのイオン選択性膜はエポキシ樹脂および１つ以上のアミン硬化剤を含む、工程；
このセンサーをそのサンプルと接触させる工程；および
このサンプル中の分析物を検出および／または測定する工程
を包含する。サンプルは、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液、または尿のような体液であり得る。特定の実施形態において、分析物は、塩化物イオンである。
【００１３】
本明細書中で記載されかつ主張された任意の方法において、それらの工程は、本発明が操作可能である限り、任意の順序で実行され得るか、または１つ以上の工程が同時に実行され得る。
【００１４】
本発明は、添付の特許請求の範囲において詳細に示される。本発明の局面、特徴、および利点は、添付の図面と合わせて説明を参考にすることによって、よりよく理解され得る。
【００１５】
図面は、拡大縮小する必要なく、本発明の原理を例示する際に一般的に配置される代替物であることを強調する。図面において、同じ参照文字は、一般的に、異なる図においても同じ部分を言及する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（説明）
本発明は、患者由来の生物学的サンプル（例えば、体液）中の、１つ以上の分析物の電位差測定決定のためのイオン選択性電極（ＩＳＥ）センサーを提供する。具体的には、本発明は、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含むイオン選択性膜を有するセンサーに関する。本発明に従うセンサーは、例えば、陰イオン（例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、および／またはチオシアン酸イオン）を検出するように構成され得る。特定の実施形態において、そのセンサーは、サンプル中の塩化物イオンを検出する。
【００１７】
図１は、本発明に従うＩＳＥセンサー１０の１つの実施形態の断面図を例示する。これは、ハウジング１４内に配置される内部電解質１２、および内部電解質１２と接触する内部電極１６を備える。イオン選択性膜１８は、ハウジング１４中の開口部１９をカバーし、そして、分析サンプル（例えば、体液サンプル）から内部電極１６を分離する。
【００１８】
図２は、本発明に従うＩＳＥセンサー２０の別の実施形態の断面図を例示する。これは、電極カード２４内に埋め込まれた電極２２を備える。イオン選択性膜１８は、電極２２の曝露された表面２６をカバーし、そして、電極カード２４中のチャネル２８を通過する分析サンプル（例えば、体液サンプル）から電極２２を分離する。
【００１９】
図３は、図２で示されたＩＳＥセンサーの１つ以上の実施形態を取り入れた電極カード２４の１つの実施形態の平面図を例示する。１つの実施形態において、電極カード２４は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製の、強固な実質的に長方形の基材を含む。チャネル２８は、電極カード２４内に配置され、これを通って生物学的サンプルまたは標準液が流れる。１つ以上の電極３０が、チャネル２８内に埋め込まれ得る。サンプルが電極カード２４を通過するとき、サンプルは、チャネル２８内および電極３０上を通って流れ、目的の分析物の検出および／または測定を可能にする。  
【００２０】
図３を参照すると、本発明の１つの実施形態に従って、電極カード２４へと組み込まれる電極３０としては、ＩＳＥ３２、溶解されたガスを分析するための電極（ガス電極）、および酵素ベースの検出システムを使用する電極（酵素電極）が挙げられる。例えば、電極は、塩化物３４、ナトリウム３６、カリウム３８、カルシウム４０、ｐＨ４２、二酸化炭素４４、酸素４６、グルコース４８、乳酸５０、クレアチニン５２、および尿素５４を検出する。電極カード２４はまた、基準電極５６および接地電極５８を含む。
【００２１】
図３のセンサーカード２４は、生物学的サンプル（例えば、体液サンプル）中の１つ以上の分析物を測定するための電気化学的センサーシステムに組み込まれ得る。図４を参照すると、本発明に従う１つの実施形態において、電気化学的センサーシステム６０は、注入口６２を有し、この注入口６２で、その生物学的サンプルが電気化学的センサーシステム６０に導入される。蠕動ポンプ６４は、そのサンプルを、注入口６２を通して電極カード２４へと移動させ、ここで、サンプルは１つ以上の電極３０と接触し始める。電極インターフェイス６６は、電極カード２４をマイクロプロセッサ６８に接続する。電極カード２４からのシグナルは、マイクロプロセッサ６８に送られ、そのシグナルの保存および表示を可能にする。マイクロプロセッサ６８からシグナルは、電極カード２４に送られ、電極の分極電圧のような測定条件を制御することを可能にする。本発明に従う１つの実施形態において、サンプル注入口６２および電極カード２４、ならびに溶液リザーバおよび廃棄物リザーバは、使い捨てカードリッジ７０内に含まれる。これは、電気化学的センサーシステム６０の残り要素から取り外され、そして使用後に取り替えられ得る。
【００２２】
電気化学的センサーシステムは、液体サンプル中の分析物の濃度に起因して、本発明に従うＩＳＥセンサーの、そのイオン性膜を横断する電位差（ミリボルト（ｍＶ）で測定される）を測定する。当業者が認識するように、電位値は、ネルンスト式に従って、溶液中のイオン濃度および／または活性に関連する。本発明の特定の実施形態において、ソフトウェアが、ＩＳＥセンサーの電位値を、ネルンスト式を使用して測定された分析物の濃度値または活性値に変換するために、電気化学的センサーシステム中に備えられ得る。
【００２３】
本発明に従うイオン選択性膜は、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤から本質的に構成される。エポキシ樹脂は、使用の間のタンパク質の蓄積への抵抗性を膜に与える。アミン硬化剤は、高分子膜を硬化させ、目的の分析物の、高分子膜を通る選択的な浸透を可能する役割を担うイオン選択剤として作用する。例えば追加のイオン選択剤または軟化剤のような追加の添加物は、本発明に従うイオン選択性膜の適切な機能のために必要ではない。
【００２４】
本発明に従うエポキシ樹脂は、アミン硬化剤と結合される際に十分な選択性の薄いフィルムを形成し、これは、膜を横断する電位差を許容し、そしてまた、流体サンプルに繰り返し曝露される間膜の完全性を保つのに十分丈夫である。適切なエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡエピクロロヒドリンのグリシジルエーテルが挙げられる。ビスフェノールＡエピクロロヒドリンエポキシ樹脂は、例えば、フタル酸ジブチル、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アミノ樹脂および／またはアクリル樹脂のような他の樹脂とブレンドされるか、またはカルボン酸でエステル化されることによって修飾され得る。エポキシ樹脂としてはまた、エピクロロヒドリンのグリシジルエーテル、ならびに例えば、レゾルシノール、ヒドロキノン、ｐ−ｐ’−ジヒドロキシジフェニルエタン、ビス−（２−ヒドロキシナフチル）エタンおよび１，５−ジヒドロキシナフタレンのような二価フェノールが挙げられ得る。他の適切なグリシジルエーテル樹脂としては、Ｎｏｖｏｌａｋエポキシ（例えば、エポキシフェノール（ＥＰＮ）およびエポキシクレゾール（ＥＣＮ）ベースの樹脂）、ポリグリコールエポキシおよびハロゲン化エポキシ（例えば、テトラブロモビスフェノールＡおよび／またはテトラクロロビスフェノールＡベースのエポキシ）が挙げられる。他のグリシジルエポキシ樹脂の例としては、グリシジルエステルおよびグリシジルアミン（例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−４，４’，−ジアミノジフェニルメタン）が挙げられる。本発明に従うイオン選択性膜としてはまた、環状脂肪族エポキシ（例えば、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、４−ビニルシクロヘキセンジオキシドおよびジシクロペンタジエンジオキシド）ならびに非環式脂肪族エポキシ（例えば、エポキシ化油およびエポキシ化ジエンポリマー）のような非グリシジルエポキシ樹脂が挙げられ得る。適切なエポキシ樹脂は、１００〜１０，０００、好ましくは２００〜５，０００、より好ましくは３００〜１，０００の範囲の分子量を有する。
【００２５】
アミン硬化剤は、エポキシ樹脂を架橋し、ポリマーを硬化する。本発明に従う膜において使用されるアミン硬化剤はまた、分析サンプル中の目的の分析物（例えば、塩化物イオン）と選択的に会合し、膜を横断するイオン交換を可能にする。適切なアミン硬化剤としては、第三級アミンおよび多官能性アミンが挙げられる。エポキシ樹脂のための硬化剤として使用される第三級アミンの例としては、ベンジルジメチルアミン、２−ジメチルアミノメチルフェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエタノールアミン、およびＮ−ｎ−ブチルイミダゾールが挙げられる。２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールのトリ−２−エチルヘキサノエート（ｈｅｘｏａｔｅ）塩のような第三級アミンの塩もまた、本発明に従う膜においてアミン硬化剤として使用され得る。多官能性アミンは、脂肪族、環状脂肪族または芳香族であり得、概して、第一級アミン基および／または第二級アミン基に存在する少なくとも３個の反応性水素を含む。適切な多官能性アミンの例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロポキシル化トリエチレンテトラミン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンおよび４，４’−ジアミノジフェニルスルホンが挙げられる。適切な多官能性アミンの他のクラスとしては、アミドアミン、イミダゾール、ポリイミドおよびポリアミド（例えば、ジメチレンプロピレントリアミンポリアミド）が挙げられる。ポリアミドの１つの型である脂肪ポリアミドは、多官能性アミン（例えば、エチレンジアミンまたはジエチレントリアミン）と、二量体化された脂肪酸および三量体化された脂肪酸との反応によって得られる。３個の反応性水素よりも少ない反応性水素を有する多官能性アミン、例えばジエタノールアミン、ピペラジンおよびジメチルアミノプロピルアミンもまた、本発明に従う膜においてアミン硬化剤として使用され得る。
【００２６】
イオン選択性、感度、撓性および引っ張り強さのような、高分子膜の化学的特性および物理学的特性は、例えば、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤の選択、ならびにその膜中の各成分の割合によって制御され得る。例えば、本発明に従うイオン選択性膜は、約１重量％〜約８０重量％、好ましくは約５％〜約７０％、より好ましくは約１０％〜約５０％のアミン硬化剤を含有する。本発明に従ういくつかの実施形態において、この高分子膜は１種より多いエポキシ樹脂および／または１種より多いアミン硬化剤を含む。
【００２７】
本発明に従うＩＳＥセンサーは、生物学的サンプルへの繰り返される曝露の間、タンパク質集積に対し抵抗性である。さらに、下記の実施例１、２および５に示されるように、本発明に従うＩＳＥセンサーの精度（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）および正確さ（ａｃｃｕｒａｃｙ）は、市販のＩＳＥセンサーに匹敵する。本発明のＩＳＥセンサーは、下記の実施例３および４に示されるように、種々の濃度の干渉因子を含有するサンプルにおいて塩化物イオンに対する選択性を示す。
【００２８】
別の局面において、本発明は、本発明に従うセンサーを形成する方法を提供する。図２を再度参照して、本発明に従う１実施形態において、イオン選択性膜１８は、エポキシ樹脂とアミン硬化剤との混合物を、電極カード２４に包埋された電極２２の露出表面２６に塗布することによって形成される。エポキシ樹脂およびアミン硬化剤は、塗布の前に混合され、次いで電極２２の露出表面２６に塗布される。
【００２９】
他の実施形態において、揮発性の溶媒（代表的には、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）またはシクロヘキサノン）は、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤に添加され、そして得られる混合物が電極２２に塗布される。実質的に全ての溶媒の蒸発は、電極２２の上に配置される、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含み、他の添加物を含まないイオン選択性膜１８を生じる。例えば、塩化物ＩＳＥは、ＴＨＦ中でビスフェノールＡ樹脂とポリイミド硬化剤を混合し、そして得られる混合物の一部を、電極カード２４に包埋される銀／塩化銀電極２２の露出端２６に塗布することによって製造される。溶媒は、室温でか、または穏やかな加熱（例えば、約４０℃で）によってかのいずれかで蒸発される。いくつかの実施形態において、膜溶液のさらなる部分が各塗布の間に適切に乾燥しながら塗布される。最後の塗布後の溶媒の蒸発は、電極カード２４に結合される、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含み、他の添加物を含まないイオン選択性膜１８を生じる。
【００３０】
別の実施形態において、イオン選択性膜は、エポキシ樹脂およびアミン硬化剤の混合物を鋳型に加え、その鋳型中でポリマー混合物が硬化するように十分な時間を置くことによって形成される。この実施形態のバリエーションにおいて、揮発性の溶媒が、エポキシ樹脂／アミン硬化剤混合物に添加され、そしてこの溶媒は鋳型中でポリマー混合物が硬化するにつれて蒸発される。次いで、硬化されたポリマー性イオン選択性膜は、鋳型から取り出され、必要に応じて所望の形状に切断され、ＩＳＥセンサーにおいて電極上の所定の位置に接着される。
【００３１】
別の局面において、本発明は、分析サンプル中の分析物の存在を検出する方法および／または分析物の濃度を測定する方法を提供する。本発明の特定の実施形態において、この分析サンプルは、例えば、血液、血清、血漿、脳髄液、唾液または尿のような体液である。この方法は、電極ならびにエポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含有し、他の添加物を含有しないイオン選択性膜を備えるＩＳＥセンサーを提供する。このイオン選択性膜は、電極と目的の分析物を含有する分析サンプルとの間に配置される。ＩＳＥセンサーは、次いで分析サンプルと接触される。いくつかの実施形態において、図１に示される型のＩＳＥセンサーは、サンプル中にＩＳＥセンサーの少なくとも一部を浸すことによって分析サンプルと接触される。他の実施形態において、分析サンプルは、図２に示される型のＩＳＥセンサーに塗布されるか、またはＩＳＥセンサー上を流れる。例えば、この分析サンプルは、図３に示されるように電極カード２４中に導入され、電極カード２４においてチャネル２８内に包埋される１つ以上の電極３０を流れる。
【００３２】
以下の実施例は、本発明を例示することを意図し、本発明を限定することを意図しない。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーの正確さを、本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーによって得られた結果を市販の塩化物ＩＳＥセンサーによって得られた結果と比較することによって決定した。塩化物ＩＳＥ膜混合物を、本発明に従って、１．０ｍＬのＴＨＦ中で、０．７５ｍｇのＥｐｏｘｙ  ９０７樹脂および０．７５ｍｇのＥｐｏｘｙ  ９０７硬化剤（Ｍｉｌｌｅｒ−Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）を混合することによって調製した。５つの別個の塩化物ＩＳＥセンサーを、約１μＬ〜約３μＬの膜混合物をシリンジを用いてＰＶＣ電極カード中に包埋された５つの銀／塩化銀の露出端に塗布することによって、同じ様式で製造した。電極カードを４０℃まで３時間加熱することによって各センサーから溶媒を蒸発させ、次いでこのカードを室温で一晩静置した。
【００３４】
塩化物濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ〜３７０ｍｍｏｌ／Ｌまで異なる３７７個の血液サンプルの塩化物イオン濃度を、上記の本発明に従う５つの塩化物ＩＳＥセンサーを用いて決定した。比較のために、同一の血液サンプルを、市販の塩化物センサー（ＡＢＬ  ６０５，Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａ／Ｓ，Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，Ｄｅｎｍａｒｋ）（これは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）および塩化物イオン交換器を含有するイオン選択性膜、ならびにそのイオン選択性膜を覆うセロハン膜を備える）を使用して分析した。図５は、市販の塩化物ＩＳＥセンサーによって決定された値に対する、本発明に従う５つの塩化物ＩＳＥセンサーによって決定された塩化物濃度の値を比較するグラフ表示である。図５が示すように、５つの塩化物ＩＳＥセンサーから得られた値は、公知のセンサーを用いて得られた値と良く相関しており、このことは、エポキシ樹脂、アミン硬化剤から本質的になり、他の添加剤を含まないイオン選択性膜を備える塩化物ＩＳＥセンサーによってなされた塩化物濃度測定値の正確さは、ＰＶＣ膜を備える公知の塩化物ＩＳＥセンサーから得られる値と少なくとも同じくらい正確であることを示唆する。
【００３５】
（実施例２）
本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーの精度を、既知の塩化物濃度を有する血液サンプルを繰り返して分析し、そして各実験の結果を比較することによって決定した。塩化物濃度が３０ｍｍｏｌ／Ｌ〜３７０ｍｍｏｌ／Ｌまで異なる３７７個の血液サンプルの塩化物イオン濃度を、実施例１の５つの塩化物ＩＳＥセンサーのうちの１つを用いて決定した。次いで、各血液サンプルを同一のＩＳＥセンサーを用いて再度分析し、各サンプルについて、この２つの測定値の間の差異（Δ［Ｃｌ］）を算出した。図６は、各サンプルについての平均［Ｃｌ］値（Ｘ軸）に対してプロットした、各サンプルについてのΔ［Ｃｌ］値（Ｙ軸）のグラフ表示である。図６が示すように、塩化物イオン測定値は、各サンプルについて概して±２ｍｍｏｌ／Ｌの範囲内であり、このことは、本質的にエポキシ樹脂、アミン硬化剤からなり、他の添加物を含まないイオン選択性膜を備える塩化物ＩＳＥセンサーが、高い精度で血液サンプル中の塩化物イオン濃度を測定することを示唆する。
【００３６】
（実施例３）
本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーの選択性を、既知の濃度の干渉イオン種を含有する水性サンプルの塩化物濃度を分析することによって試験した。１００ｍＭの塩化物（Ｃｌ）を含有する水性サンプルについての塩化物イオン濃度の値を、実施例１に記載されるように、本発明に従う５つの塩化物センサー（Ｃｌ１〜Ｃｌ５）およびＰＶＣ膜を備える市販の塩化物ＩＳＥセンサー（ＡＢＬ）を用いて決定した。次に、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭのチオシアネート（ＳＣＮ）を含有する水性サンプルの塩化物イオン濃度を各センサーを用いて決定し、その後、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭのサリチラート、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭの臭化物（Ｂｒ）、ならびに１００ｍＭの塩化物および１０ｍＭの臭化物を含有する水性サンプルの塩化物イオン濃度を、各センサーを用いて決定した。本発明に従う５つの塩化物ＩＳＥセンサーのうちの１つ（Ｃｌ１）および公知の塩化物ＩＳＥセンサー（ＡＢＬ）についての実験の結果を下記の表１にまとめ、そして全てのセンサーについての結果を、図７Ａに図式的にまとめる。
【００３７】
【表１】
2007535678.tif 000003
５つの濃度の塩化物および干渉イオン種を含有する同一の水性サンプルを、同一のセンサーを用いて２４日後に試験した。全てのセンサーについての結果を、図７Ｂに図式的にまとめる。
【００３８】
図７Ａが示すように、エポキシ樹脂、アミン硬化剤から本質的になり、他の添加剤を含まないイオン選択性膜を備える、本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーは、ＰＶＣ膜を備える公知の市販されている塩化物ＩＳＥセンサーと比べて、干渉イオンの存在下での塩化物イオンに対する改良された選択性を示した。さらに、図７Ｂが示すように、この干渉イオンに対する改良された選択性は長時間にわたって消えない。
【００３９】
（実施例４）
本発明に従う４つの塩化物ＩＳＥセンサーを、下記に列挙されるエポキシ樹脂およびアミン硬化剤から作られる（そして他の添加物を含まない）イオン選択性膜で製造した：
（センサー１）
製品名：  Ａｒａｌｄｉｔｅ  ＡＹ１０３  ＆  Ｈａｒｄｅｎｅｒ  ＨＹ９５６（Ｖａｎｔｉｃｏ  Ｉｎｃ．Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｅａｓｔ  Ｌａｎｓｉｎｇ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）
エポキシ樹脂：  ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、フタル酸ジブチル
アミン硬化剤：  ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロポキシル化トリエチレンテトラミン
樹脂：アミン：ＴＨＦの比：  １．３：０．３：１
（センサー２）
製品名：  ５−Ｍｉｎｕｔｅ  Ｅｐｏｘｙ（ＩＴＷ  Ｄｅｖｃｏｎ，Ｃｏｕｎｔｙ  Ｃｌａｒｅ，Ｉｒｅｌａｎｄ）
エポキシ樹脂：  ビスフェノールＡ／エピクロロヒドリン
アミン硬化剤：  ２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール
樹脂：アミン：ＴＨＦの比：  １．８：１．８：１
（センサー３）
製品名：  Ｄｅｌｔａｂｏｎｄ  １５２（Ｃａｓｔ−Ｃｏａｔ，Ｉｎｃ．，Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）
エポキシ樹脂：  ビスフェノールＡ／エピクロロヒドリン、ｎ−ブチルグリシジルエーテル
アミン硬化剤：  Ｄｅｌｔａｂｏｎｄ  １５２−Ｋ−Ａ
樹脂：アミン：ＴＨＦの比：  １０：１：５
（センサー４）
製品名：  Ａｒａｌｄｉｔｅ  ２０１１  ＡＢ（Ｖａｎｔｉｃｏ  Ｉｎｃ．Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｅａｓｔ  Ｌａｎｓｉｎｇ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）
エポキシ樹脂：  ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フタル酸ジブチル
アミン硬化剤：  ジメチレンプロピレントリアミン、ポリアミド樹脂
樹脂：アミン：ＴＨＦの比：  ８：３：５。
【００４０】
１００ｍＭの塩化物（Ｃｌ）を含有する水性サンプルについての塩化物イオン濃度の値を、実施例１に記載されるように、センサー１〜４の各々およびＰＶＣ膜を備える市販の塩化物ＩＳＥセンサー（ＡＢＬ）を用いて決定した。次に、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭのチオシアネート（ＳＣＮ）を含有する水性サンプルの塩化物イオン濃度を各センサーを用いて決定し、その後、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭのサリチラート、１００ｍＭの塩化物および１ｍＭの臭化物（Ｂｒ）、ならびに１００ｍＭの塩化物および１０ｍＭの臭化物を含有する水性サンプルの塩化物イオン濃度を、各センサーを用いて決定した。実験の結果を、下記の表２にまとめる。
【００４１】
【表２】
2007535678.tif 000004
表２が示すように、本質的にエポキシ樹脂、アミン硬化剤からなり、他の添加物を含まないイオン選択性膜を備える、本発明に従う塩化物ＩＳＥセンサーは、ＰＶＣ膜を備える公知の塩化物ＩＳＥセンサーと比較して、干渉イオンを含有する水性サンプルにおける塩化物イオンに対する匹敵する選択性または改良された選択性を示す。
【００４２】
（実施例５）
実施例４に記載した４つの塩化物ＩＳＥセンサーの正確さを、実施例１に記載されるように、センサー１〜４によって得られた結果をＰＶＣ膜を備える市販のＩＳＥセンサーによって得られた結果と比較することによって決定した。
【００４３】
塩化物濃度が７５ｍｍｏｌ／Ｌ〜２１０ｍｍｏｌ／Ｌまで異なる１４個の血液サンプルの塩化物イオン濃度を、実施例４に記載される４つの塩化物ＩＳＥセンサーを用いて決定した。比較のために、実施例１に記載されるように、同一の血液サンプルを、ＰＶＣ膜を備える市販の塩化物センサー（ＡＢＬ  ６０５，Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａ／Ｓ，Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，Ｄｅｎｍａｒｋ）で分析した。図８は、市販の塩化物ＩＳＥセンサーによって決定された値に対する、センサー１〜４によって決定された塩化物濃度の値を比較するグラフ表示である。図８が示すように、センサー１〜４から得られた値は、公知のセンサーを用いて得られた値と良く相関しており、このことは、エポキシ樹脂、アミン硬化剤から本質的になり、他の添加剤を含まないイオン選択性膜を備える塩化物ＩＳＥセンサーによってなされた血液サンプルにおける塩化物濃度測定値の正確さが、ＰＶＣ膜を備える公知の塩化物ＩＳＥセンサーから得られる値と少なくとも同じくらい正確であることを示唆する。
【００４４】
本発明は、本発明の精神または本質的な特性から逸脱することなく、他の特定の形態において具体化され得る。従って、前述の実施形態は、本明細書中に記載される発明を制限するのではなく、むしろあらゆる局面において例示的であるとみなされるべきである。従って、本発明の範囲は、前述の説明よりもむしろ、添付の特許請求の範囲によって示され、本特許請求と等価な効果および範囲の範囲内である全ての変化は、本明細書中に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明に従うセンサーの実施形態の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明に従うセンサーの別の実施形態の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に従う１つ以上のセンサーを含む、本発明に従う電極カードの実施形態の概略平面図である。
【図４】図４は、電極カードおよびサンプル注入口を有するセンサーカードリッジ、蠕動ポンプ、ならびにマイクロプロセッサを含む本発明に従う電気化学的センサーシステムの実施形態の概要平面図である。
【図５】図５は、本発明に従うエポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含むイオン選択性膜を有する５つのＩＳＥセンサーによって決定される全血サンプル中の塩化物濃度値と、市販の塩化物ＩＳＥセンサーによって決定された同じ全血サンプル中の塩化物濃度値とを比較するグラフ表示である。
【図６】図６は、本発明に従うエポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含むイオン選択性膜を有する塩化物ＩＳＥセンサーによって決定される連続的な塩化物イオン濃度値間の差異のグラフ表示である。
【図７Ａ】図７Ａは、市販の塩化物ＩＳＥセンサー（ＡＢＬ−Ｃｌ）、および本発明に従うエポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含むイオン選択性膜を有する５つのＩＳＥセンサー（Ｃｌ１−Ｃｌ５）によって決定される種々の量の干渉種をまた含む水性サンプルの塩化物濃度値のグラフ表示である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａによって例示された実験のような同じ量の干渉種をまた含む水性サンプルの塩化物濃度値のグラフ表示であり、同じ市販の塩化物ＩＳＥセンサー（ＡＢＬ−Ｃｌ）および５つのＩＳＥセンサー（Ｃｌ１−Ｃｌ５）によって決定される。これは２４日経ってから実行される。
【図８】図８は、本発明に従う異なるエポキシ樹脂およびアミン硬化剤を含むイオン選択性膜を有する４つのＩＳＥセンサーによって決定される全血サンプル中の塩化物濃度値と、市販の塩化物ＩＳＥセンサーによって決定される同じ全血サンプル中の塩化物濃度値とを比較するグラフ表示である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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