センサー
本発明は、センサーおよび特に生物学的に重要な種の検出のためのセンサーに関する。特に、本発明は、サンプル中の少なくとも１種の干渉物の存在下で、検体を検出するための方法を提供する。この方法は、変換器および変換器と連通した受容体層を有するセンサーを用意する工程（ここで、受容体層は、検体を吸収するための材料を含む。）；受容体層を、サンプルに曝す工程；受容体層を処理して、少なくとも１種の干渉物を選択的に除去する工程；そして変換器からの信号を測定する工程、の各工程を含む。この処理工程は、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、受容体層に適用することによって、受容体層を洗浄することによって、受容体層を照射することによって、またはそれらの組み合わせをすることによって行なわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーおよび特に、生物学的に重要な種の検出のためのセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の健康管理は、種々の体液への化学的および生化学的分析試験の範囲に依存し、病気の診断および管理を可能にする。医療の進歩および技術的進歩は、過去数十年にかけて診断試験の範囲を大幅に拡大してきた。さらに、マイクロシステム技術およびナノ技術等の開発技術の出現とともに、人体への理解の深まりは、診断技術に大きな影響を与えることが期待される。
【０００３】
ますます、病院における診断試験は、ポイントオブケアー（ＰｏＣ）で行われ、特に、急速な応答が、最も重要な評価であり、そして治療上決定が素早くされなければならない状況において行われる。ＰｏＣ試験における最近の進歩にも関わらず、幾つかのやむを得ないニーズがかなえられていない。現在入手可能な診断試験の多くは、酵素、抗体およびＤＮＡ等の高度な生物学的受容体の使用に依存する。それらの生物学的由来により、これらの生体分子は、典型的には、検出用途において使用される場合、多くの限界、例えば、乏しい再現性、製造の間の不安定性、ｐＨ、イオン強度、温度等の環境因子への感度、および殺菌工程に関係した問題に苦しむ。
【０００４】
これらの問題を解決するための約束されたルートは、分子インプリントポリマー（ＭＩＰ）等の合成ポリマー系受容体によって提供される。合成受容体は、生物学的受容体に関係する多くの不利益を回避する。例えば、分子インプリンティングは、一般的であり、そして高い親和性および高い特異性と、堅牢性および低い製造コストとを組み合わせた合成受容体を調製するための費用効率が高い技術である。さらに、ＭＩＰ受容体材料は、広範な臨床関連化合物および診断マーカーのために、既に示されてきた。生物学的受容体と対照的に、合成受容体、そして特に、ＭＩＰは、典型的には、低いおよび高い、ｐＨ、圧力および温度において安定であり、安価であり、そして調製が容易であり、有機溶媒を受け入れ、実際に任意の検体ために調製でき、そして、マイクロ機械加工およびマイクロ製造技術と適合する。
【０００５】
分子インプリンティングは、材料における（結合または触媒の）特異的な認識部位のテンプレート誘起形成方法として規定でき、テンプレートは、自己集成化メカニズムによって材料の構造的な構成部分の位置決めおよび方向付けを指示する。材料それ自身は、オリゴマー、ポリマー（例えば、有機ＭＩＰおよび無機をインプリントしたシリカゲル）または２次元の表面集成体（グラフト化された単層）であることができるであろう。
【０００６】
例えば、受容体が用途の間の大幅な再生なしに使用される多くの用途において、いわゆる非共有結合性ＭＩＰの使用が一般的に、特に、検出用途において、好ましい。テンプレート/検体は、非共有結合性相互作用によって、これらの受容体材料に緩く結合しているだけなので、合成受容体から比較的容易に除去でき、そしてセンサーは新たな測定のために再生できる。一般的に、非共有結合性インプリントは、より容易に達成され、そしてより広範囲なテンプレートに適用される。
【０００７】
非共有結合性ＭＩＰにおいて、ポリマー内に含まれるモノマーは、テンプレートと、非共有結合性相互作用、例えば、水素結合、静電相互作用、配位結合形成等を通して相互作用する。図１は、モノマー出発材料から、テンプレート、すなわち、ターゲット検体または、それらの構造的な類似体に特異性を有する結合部位を有するポリマーを生成し、そして続くテンプレートの溶出または抽出の、ＭＩＰの自己組織化の略図を示す。
【０００８】
この技術は、小さい有機分子（例えば、グルコース）および薬物等の（１２００Ｄａまでの）小さい分子から、大きいタンパク質および細胞にわたる広範な化合物のために、ＭＩＰを成功裏に作り出すために用いられてきた。生じたポリマーは、堅牢、安価であり、そして、多くの場合、診断用途に好適である親和性および特異性を有する。ＭＩＰのこの高い特異性および安定性は、ＭＩＰに、センサー技術で使用するための酵素、抗体、および天然受容体に、期待できる代替手段を提供する。ＭＩＰおよび他の合成ポリマーに関するさらなる詳細については、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットを参照のこと。
【０００９】
ターゲットに特異的であるが、選択的な化学的受容体はまた、ある程度、血液等の複雑なサンプル混合物中に存在する他の化合物と相互作用する。例えば、尿酸およびアスコルビン酸は、電気化学的に所与の化合物を検出しようとする場合、非常に多くの場合、強い相互作用として挙げられ；１つの具体的な例は、人間の血液サンプル中のグルコース測定である。測定への干渉の影響を低下させるために、妨害物（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔｓ）を撥ね付けることができる保護材料で認識素子を被覆し、したがって電気化学的変換器に到達することを妨げることが示唆されてきた（Ｍ．Ｆ．Ｊａｋｅｗａｙら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９９４、Ｎｏｖ１５、６６（２２）、３８８２〜８）。したがって、このアプローチは、妨害物によって電気化学的信号の低下を防ぎ、そして検出され、測定される所望の信号が、検体の存在から生じことを可能にするが、しかし、センサーの感度を大幅に低下させ、そしてセンサーの応答時間を増加させる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、必要以上に感度を低下させることなく、選択性を高めるためことへの技術的な要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明は、変換器および変換器と連通した受容体層を有するセンサーを用意する工程（この受容体層は、検体を吸収するための材料を含む）；サンプルに受容体層を曝す工程；受容体層を処理して、少なくとも１種の干渉物を選択的に除去する工程；そして変換器からの信号を測定する工程、の各工程を含む、サンプルにおいて、少なくとも１種の妨害物の存在下で、検体を検出するための方法を提供する。
【００１２】
これは、保護被膜の使用およびマイクロセンサー上に固定化された高い結合親和性合成受容体を使用した感度の損失なしに、複雑な混合物中に存在する１種の化合物の特異的な測定を可能にする検出方法を提供する。
【００１３】
センサーが電気化学的センサーであり、そして受容体層が、本質的に良好な導電体である場合、導電性材料は、受容体層中に分散できる。これは、受容体層中の結合部位中の検体と大半の受容体層との間の電気伝導を促進でき、そしてそれ故に、検体と、変換器それ自身との間の電気伝導を促進できる。好適な導電性材料は、例えば、金属（例えば、金、銀、銅または白金）の導電性粒状固体、炭素（例えば、カーボンブラック、フラーレン、ナノチューブまたは球）の導電性粒状固体、および／または導電性有機材料の導電性粒状固体である。粒状固体は、粉末、ナノ粒子およびワイヤーを含むことができる。受容体層が、前駆体ポリマー組成物から生成されるポリマーを含む場合、導電性材料は、重合してポリマーを生成する前に、この組成物中で分散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明は、ここで、以下の添付図面を参照して記載される：
【図１】図１は、ＭＩＰの自己組織化の略図を示し、そして最先端のものを参照して上記で説明され；
【図２】図２は、（図２Ａ中の）ＭＩＰを組み込んだ本発明の方法を行うためのセンサーを示し、検体に加えて多くの障害物を含む複雑なサンプル（図２Ｂ）、続く洗浄工程（図２Ｃ）を示す；
【図３】図３は、３つのグラフ（Ａ〜Ｃ）に、本発明の方法を使用した結果を示す；および
【図４】図４は、静脈内監視システムに組み込まれた本発明の方法を行うためのセンサーを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２Ａに示すように、センサー１は、サンプル２を提供されている。サンプル２は、典型的には流体サンプル、好ましくは液体、そして最も好ましくは、血液等の体液である。サンプルは、（図２において、正三角形で表わされた）検出される検体、および検体の特異的検出を妨げる場合がある１種または２種以上の（正方形、丸および直角三角形で表わされた）妨害物を含む点で、「複雑なサンプル」である。例えば、妨害物は、検体に比較して、センサー中でより高い信号レベルを生成する場合があり、そして／または著しく高いレベルで存在する場合があり、そして／または検体の活性を抑える場合がある。したがって、サンプル中のターゲット検体の存在を決定し、そして量を測定することが可能でない場合難しい。
【００１６】
例は、患者の血液および妨害物として、アスコルビン酸および尿酸等の他の電気活性化合物を含有する複雑なサンプルにおける、麻酔薬物プロポフォールの電気化学的検出である。
【００１７】
図２Ａにおいて、センサー１は、閉じ込め構造３、受容体層４、基材５および変換器６を含む。そうしたセンサーは、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレット中に、さらに詳細が記載されている。この閉じ込め構造３は、基材５の上に配置されている。閉じ込め構造３は、第１の内部空間を画定する第１の限定構造を含む。図２Ａに示すように、変換器６および受容体層４が、第１の内部空間中に配置されている。この受容体層４は、変換器と連通するように、変換器６の上または近傍にある。好ましくは、第１の限定構造は連続的な構造であり、すなわち、壁が連続しており、そして第１の内部空間を充分に取り囲み、そして最も好ましくは、環状、すなわち「井戸」である。第１の限定構造を取り囲む、第２の内部空間を画定する第２の限定構造をまた、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレット中に記載されたように提供できる。第１の限定構造および第２の限定構造は、好ましくはポリイミドからなる。センサー１は、サンプルを含み、そして、受容体層４にサンプルを向かわせる流路を画定する、チャネルをさらに含むことができる。
【００１８】
検体に高い結合親和性および選択性を有し、そしてマイクロセンサーチップ上に固定化できる材料は、受容体層４として使用できる。例えば、受容体層４は、合成ポリマー、生体分子またはそれらの組み合わせを含むことができる、さらに好ましくは、受容体層は、イオノフェア、分子インプリントポリマー、酵素、抗原、インプリントされたシリカゲル、２次元の表面集成体（グラフト化された単層）またはそれらの組み合わせを含み、さらに好ましくは、受容体層４は、合成ポリマー、および最も好ましくは、ＭＩＰを含む。
【００１９】
好適なＭＩＰは、本明細書中で上記に記載され、そしてこれらのＭＩＰのいずれかは、受容体層４に組み込まれることができる。検出される検体がプロポフォールである例として、ＭＩＰは、好ましくはＮ、Ｎ−ジエチルアミノメタクリル酸エチル（ＤＥＡＥＭ）、アクリルアミド、２−（トリフルオロメチル）アクリル酸（ＴＦＭＡＡ）、イタコン酸およびエチレングリコールメタクリレートホスフェート（ＥＧＭＰ）の１種または２種以上のモノマーに基づくポリマーである。架橋剤は、好ましくは、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＤＭＡ）、グリセロールジメタクリレート（ＧＤＭＡ）、トリアクリル酸メチル（ＴＲＩＭ）、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）、（アシルアミドを架橋結合させるのに特に好適である）メチレンビスアクリルアミドおよびピペラジンビスアクリルアミド、フェニレンジアミン、ジブロモブタン、エピクロルヒドリン、トリメチロールプロパントリメタクリレートおよびＮ、Ｎ'−メチレンビスアクリルアミドから選択される。モノマー：架橋剤の比率は、好ましくは、１：１〜１：１５である。プロポフォール受容体のさらなる詳細については、国際公開第０２/００７３７号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットを参照のこと。
【００２０】
受容体層４は、変換器６と連通する。変換器６は、電流測定変換器、電位差測定変換器、伝導度測定変換器、（蛍光を含む）光学変換器、重量測定変換器、弾性表面波変換器、共鳴変換器、容量変換器または熱変換器であることができる。受容体層４は、検体および妨害物と結びつき、そしてこれらの材料の存在が、変換器によって検出される。検出のメカニズムは、変換器の性質によって変化するであろう。しかし、受容体層４は、変換器と連通して、検体および妨害物が、変換器によって検出できることが好ましい。例えば、変換器６が、電流測定変換器または伝導度測定変換器である場合、受容体層４は、変換器６と電子連通していることが好ましい。受容体層４は、変換器６の上に直接配置されていることができ、または受容体層４は、変換器６の近傍にあることができ、そして電子連通が、受容体層４と、変換器６との間の電解質または他の導電性材料の存在によって確立されている。変換器６が熱変換器である場合、受容体層４は、変換器６と熱連通する。これは、再び直接接触によることができ、または受容体層４は、変換器６の近傍にあることができ、そして熱伝達は、受容体層４と変換器６との間の熱伝導性材料の存在によって確立されている。
【００２１】
変換器６それ自身は、好ましくは基材５の上に配置されている。変換器６は、基材５の表面上に配置でき、または変換器６は、基材５の中に配置できる。変換器６および受容体層４はまた、単一の実体を構成できる。例えば、電極材料は、好適な基材５の上にスクリーン印刷できる。（受容体の材料を形成する）ポリマーおよび（受容体層４内の変換器６および分散した導電性材料の両者を形成する）グラファイトを次に組み合わせることができ、そして電極材料上にスクリーン印刷できる。センサー１はまた、検体をさらに検出するための変換器および受容体層をさらに含むことができる。基材５は、好ましくは、平面基材である。基材５は、ケイ素（例えば、ケイ素ウェハー）、セラミック、ガラス、金属、プラスチック等からなることができる。あるいは、受容体層４それ自身は、基材として働くのに充分弾性的であることができ、そして別個の基材５は、必要でない。
【００２２】
図２Ａは、ＭＩＰとしての受容体層を示す。白抜きの三角は、検体の結合部位を表わす。結合部位は、検出される検体、または検体に近い構造的な類似体の存在下で、周知技術を使用して、ＭＩＰを合成することによって提供される（国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットを参照のこと）。
【００２３】
ＭＩＰは検体または類似体でインプリントされたので、ＭＩＰは、妨害物よりさらに強くターゲット検体と相互作用するであろう。例えば、インプリント工程により、検体は、非特異的結合を介してＭＩＰと相互作用だけをできる妨害物と比較して、ＭＩＰとさらに多い数の相互作用点を有することができる。
【００２４】
図２Ｂに示すように、サンプル２は、受容体層４と接触させられる。この時に変換器６を作動させる場合、検体および妨害物の両方は、記録された信号に寄与するであろう。この信号の大きさは、（特異的および非特異的結合の両方を通した）ターゲット検体および妨害物の非特異的結合の存在によって生成された信号の合計に、典型的には等しい。
【００２５】
次の工程において、受容体層４（例えばＭＩＰ）は、洗浄される。洗浄は、弱く結合した妨害物および非特異的結合によって弱く結合したターゲット検体の両者から受容体を急速に除去し（図２Ｃを参照のこと）；特異的結合によって受容体に結合しているさらに強く結合した検体は、受容体材料から、さらにゆっくりと解放される。この洗浄工程は、受容体層４からの妨害物の除去で生じる変換器によって記録される信号のレベルの急速な落ち込みとなり、続いて受容体層４からの検体の遅い解放によって主に生じる、より長いテールを伴う。結合した検体が受容体層４から洗浄され続けるにつれて、このテールは続く。典型的なセンサーのトレースは、図３を参照して以下検討される。
【００２６】
本発明のセンサーは、センサーチップを微細加工すること、そして国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットに記載した方法を使用して、変換器の上に受容体層を堆積させることによって、調製できる。少なくとも１つの干渉物の存在下で、興味のある検体を潜在的に含有するサンプルは、次に受容体層に導入でき、そして検体および妨害物は、受容体層に結合できる。結合した検体および妨害物を有する受容体層は、次に処理されて、少なくとも１つの干渉物を選択的に除去され。測定が異なる回数で変換器から得られ、そして結果が好適な検量線を参照して分析されて、サンプルに存在する検体の量を決定する。
【００２７】
処理工程の開始に続くある時点の信号が記録される。この信号は、次に、サンプル中の検体の濃度の測定がされる。
【００２８】
サンプル中における検体の濃度が分析されることは、処理工程が開始された後のある時点で、変換器を用いて記録された信号を測定することによって決定できる。図２Ｃ中に図式的に示したようにこの時点で記録された信号は、サンプルにおける検体濃度の指標となる。弱く結合した材料の当初の除去の後で、変換された信号は、サンプル中に存在する検体の濃度と関係する。
【００２９】
したがって、このアプローチは、１種または２種以上の干渉物を含有する複雑なサンプル中における妨害物から検体の区別ならびに、検体の検出および濃度測定を可能にする。洗浄工程の開始と、信号の記録との間の時間の遅れは、例えば、使用されるセンサーのタイプ、受容体層の材料、受容体層の厚さおよびセンサーの形状による。したがって、特別な用途に適合するように設計できる。
【００３０】
処理工程は、検体、妨害物および受容体層それ自身の性質によるであろう。好適な技術は、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、受容体層に適用すること、受容体層を洗浄すること、受容体層を照射すること、またはそれらの組み合わせを適用することを含む。好ましくは、妨害物は、受容体層を洗浄することによって選択的に除去される。
【００３１】
洗浄工程において使用される流体はまた、もちろん、検体、妨害物および受容体層の性質によるであろう。例えば、好ましい態様では、受容体層は、分子インプリントポリマーから生成でき、検体は、麻酔プロポフォールであり、そして妨害物は、尿酸およびアスコルビン酸である。この場合は、水性洗浄液体は、簡便なことに、このタイプのセンサーで使用される水性洗い流しまたは較正流体の１種、例えば、ホスフェートバッファー溶液であることができる。好適な検量流体の説明では、国際公開第９９/６２３９８号パンフレットを参照のこと。
【００３２】
別の態様では、検体は、ＴＨＦ、アセトニトリルまたはアルコール等の有機溶媒を用いて洗浄することによって除去できる。同様に、結合した検体および存在する妨害物は、酸性または塩基性の洗浄液体で洗浄することによって区別できる。
【００３３】
洗浄工程は、別個の洗浄液体を、受容体層に適用することによって、または受容体層と既に接触している流体の化学的組成を単に変更することによって、行うことができる。同様に、ｐＨの変化は、異なるｐＨを有する洗浄液体を用いて洗浄すること、または酸または塩基を、受容体層と既に接触している流体に導入することによって達成できる。
【００３４】
したがって、本発明の１つの特定の例において、この方法は、弱く結合した妨害物が除去された後で、受容体層の上の保護層の必要なしで、層中または層上に結合した検体の結合の存在を測定することによって、測定される検体からなる複雑な混合物におけるセンサーを作動させるために提供される。
【００３５】
好ましくは、受容体層は、センサーの複数のまたは連続的な使用を可能にする検体のための充分な容量を有する。
【００３６】
本発明の別の態様では、この方法は、処理工程の後に、受容体層から検体を解放させる工程をさらに含む。従って、受容体層４から妨害物を解放する初期の処理工程に、（すなわち、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、受容体層に適用することによる、受容体層を洗浄することによる、受容体層を照射することによる、またはそれらの組み合わせをすること、および好ましくは、洗浄することによる）上記で説明したタイプの外部刺激を使用した再生工程が続く。この再生工程は、次により高い速度で受容体材料から検体を解放させ、検体によるより強い信号を生じさせる。このアプローチは、信号対ノイズ比、したがって測定の感度を改善させるために使用できる。第一工程における解放速度または解放された量のいずれかが低い状態で、受容体層から解放される検体の量の（突然の）増加を提供するのに特に使用される。上記に記載したプロポフォールセンサーの例において、プロポフォールのこの続く除去は、電位変化を使用して達成できる。
【００３７】
プロポフォールはまた、同じ洗浄流体を用いて洗浄を続けることによって除去できる。
【００３８】
本発明の特に好ましい態様において、センサー１は、受容体層としてＭＩＰを用いた血液サンプル中におけるプロポフォールの測定に使用される。さらに好ましくは、ＭＩＰは、電流測定変換器上に固定化される。
【００３９】
好ましくは、センサー１は、ＭＩＰによって解放されるプロポフォールを酸化させるために使用される。これは、例えば、変換器を電流測定変換器として作動させることによって、および電極と参照電極との間に０．３５Ｖ以上の電圧を適用することによって、達成できる。この電圧を注意深く選択することによって、すなわち、プロポフォールを酸化できるレベルより丁度わずかに上で、より高い酸化電位を有する他の種の酸化を抑制できる。
【００４０】
使用する場合、センサー１は、典型的にはサンプリング装置に組み込まれている。このサンプリング装置は、サンプリングポートに連結し、そして本明細書中に記載されたセンサーを組み込むハウジング、およびセンサーと電子連通する信号処理ユニットを含む。そうしたシステムの例が、図４に示されている。システムは、センサー１より上の血管内ライン９において、サンプリングポート８に連結したセンサー１を組み込んだハウジング７を備えている。サンプリング装置１０、例えば、シリンジは、サンプリングポート８に連結している。使用者は、サンプリング装置１０を使用して測定するために、センサー１にかけて流れる血液を引き抜くであろう。測定が完了した後で、血液は、患者に戻されて流れることができるか、または血液は、捨てるために流されることができる。別の態様では、センサーは、例えば、圧力センサー等の１種または２種以上の他のセンサーと共に、血管内の流れラインに組み込まれることができる。サンプルは、周期的に、規則正しく、要求に応じて、ユーザーの介入後に、のいずれかで、取ることができる。
【００４１】
センサー１は、患者監視装置１２に接続できる局所的なディスプレイおよび信号処理ユニット１１に接続されている。センサー１はまた、当該技術分野で知られている技術を使用して、ハウジング７に電気的に接続されている。
【００４２】
上記のシステムに加えて、センサーを、当業者に公知の様々な他の検出システムにおいて用いることができる。例えば、患者に直接接続されるよりむしろ、サンプルは、患者から取ることができ、そしてセンサーが統合されている分析機に、サンプル分析のために輸送できる。
【００４３】
マーカー、物質または薬物の検出および測定を提供することに加えて、本発明のセンサーは、なされた分析の結果に基づく患者の治療のためのフィードバックを提供する。このフィードバックは、使用者に直接提供できるか、または患者への治療を管理する装置を含む閉ループ制御システムの一部であることができる。ある特定の例は、１種もしくは２種以上の体液または体の区画、例えば、血液または血液プラズマにおける麻酔薬の濃度を測定する、プロポフォール等の麻酔薬のためのセンサーであり、そしてこれらの測定に基づいて、直接に、または使用者へのいずれかで、麻酔薬の次の送達を、例えば、シリンジポンプを介した患者の送達速度を制御することによって、指示する。
【００４４】
センサーはまた、患者の健康を特徴付ける他のパラメーターを監視する、病気の状態を示す特別なマーカーを監視するか、または患者の治療、例えば、血液のガス、ｐＨ、温度等を指示するシステムを用いて使用できる。
【実施例】
【００４５】
本発明は、ここで、限定することを目的としない以下の例を参照して記載される。
【００４６】
例１−センサーの調製
国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットに記載された方法を使用して、センサーチップを微細加工し、そして変換器上にＭＩＰを固定化することによって、センサーを調製した。
【００４７】
特に、ＭＩＰ層の電極表面への堅牢な結合を確かにするために、そしてポリマー形成への制御を得るために、最初に電極に重合開始剤をしっかりと固定した。センサー表面にアミノ官能基を導入するために、きれいな酸化された白金電極を、乾燥トルエン中３％の３−アミノプロピルトリエトキシシランに３時間曝した。重合開始剤４、４'−アゾビス（シアノ吉草酸）を、２０ｍＭの４、４'−アゾビス（シアノ吉草酸）、１７ｍＭのＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミドおよび２８ｍＭの１−ヒドロキシベンゾトリアゾールの混合物に誘導体化されたセンサーを曝すことによって、次にカルボジイミドカップリングを介してアミノ層に共有結合させた。この反応を暗所室温で５時間生じさせた。誘導体化された電極を、アセトンで充分にリンスして、あらゆる非共有結合開始剤を除去し、そして最終的に窒素流の中で乾燥させた。誘導体化されたセンサーを暗所に保ち、そして同日に使用した。
【００４８】
１.５５ｇのジメチルホルムアミドに溶解した、５０ｍｇのプロポフォール、２１０ｍｇのＤＥＡＥＭ（モノマー）、１.３ｇのエチレングリコールジメタクリレート（架橋剤）からなる２００μＬの酸素のないＭＩＰ前重合混合物中に、誘導体化されたセンサーを浸けた。この容器を窒素で洗い流し、そして石英ガラスのスライドで最終的に密閉した。ＵＶ源に接続されたＵＶ光ガイドを、次に石英スライドの上に置き、そして５分間作動させた。最終的に容器からセンサーを出し、そしてメタノールで洗浄し、５ｍＬの０.１Ｍ ＨＣｌ/２０％メタノールで洗浄し、水でリンスし、そして５ｍＬの０.１Ｍ ＮａＯＨ/２０％メタノールで洗浄し、水でリンスし、そして最終的に、圧縮空気の流れの中で風乾させた。原子間力顕微鏡で特徴付けられた典型的には４５ｎｍ厚のインプリントポリマーフィルムが、得られた。
【００４９】
例２−センサーの評価
妨害物である尿酸およびアスコルビン酸の存在下で、麻酔プロポフォールを含有するホスフェートで緩衝させた生理食塩水のサンプルを、ＭＩＰに導入し、そしてＭＩＰと検体および妨害物を結合させた。結合した検体および妨害物を有するＭＩＰを次に、ホスフェートで緩衝させた生理食塩水（１４０ｍＭ ＮａＣｌ、１０ｎｉＭホスフェート）で洗浄した。時間を変えて電流測定変換器を使用して測定を行い、そして結果を図３に示す。
【００５０】
図３Ａは、（「０ｕＭ」とラベルした）プロポフォールのない単独の妨害物の信号、および（「１３５ｕＭ」とラベルした）１３５μＭのプロポフォールの存在下の、妨害物を示す。図３Ｂは、弱く結合した妨害物の急速な除去による急激な信号の落ち込み、およびプロポフォールの存在下でのゆっくりとした信号の低下より詳細に示すグラフ（Ａ）の領域を示す。この例では、洗浄工程の開始に続く３０秒の信号を取って、サンプル中における検体、プロポフォールの濃度の測定をした。図３Ｃは、一定レベルの尿酸およびアスコルビン酸の存在下で、４.２、８.４、１６.９、３３.５、６７.５および１３５μＭのプロポフォール濃度のための直線の検量線を示す。従って、不明サンプル中のプロポフォールの濃度は、検量線を参照して決定される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーおよび特に、生物学的に重要な種の検出のためのセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の健康管理は、種々の体液への化学的および生化学的分析試験の範囲に依存し、病気の診断および管理を可能にする。医療の進歩および技術的進歩は、過去数十年にかけて診断試験の範囲を大幅に拡大してきた。さらに、マイクロシステム技術およびナノ技術等の開発技術の出現とともに、人体への理解の深まりは、診断技術に大きな影響を与えることが期待される。
【０００３】
ますます、病院における診断試験は、ポイントオブケアー（ＰｏＣ）で行われ、特に、急速な応答が、最も重要な評価であり、そして治療上決定が素早くされなければならない状況において行われる。ＰｏＣ試験における最近の進歩にも関わらず、幾つかのやむを得ないニーズがかなえられていない。現在入手可能な診断試験の多くは、酵素、抗体およびＤＮＡ等の高度な生物学的受容体の使用に依存する。それらの生物学的由来により、これらの生体分子は、典型的には、検出用途において使用される場合、多くの限界、例えば、乏しい再現性、製造の間の不安定性、ｐＨ、イオン強度、温度等の環境因子への感度、および殺菌工程に関係した問題に苦しむ。
【０００４】
これらの問題を解決するための約束されたルートは、分子インプリントポリマー（ＭＩＰ）等の合成ポリマー系受容体によって提供される。合成受容体は、生物学的受容体に関係する多くの不利益を回避する。例えば、分子インプリンティングは、一般的であり、そして高い親和性および高い特異性と、堅牢性および低い製造コストとを組み合わせた合成受容体を調製するための費用効率が高い技術である。さらに、ＭＩＰ受容体材料は、広範な臨床関連化合物および診断マーカーのために、既に示されてきた。生物学的受容体と対照的に、合成受容体、そして特に、ＭＩＰは、典型的には、低いおよび高い、ｐＨ、圧力および温度において安定であり、安価であり、そして調製が容易であり、有機溶媒を受け入れ、実際に任意の検体ために調製でき、そして、マイクロ機械加工およびマイクロ製造技術と適合する。
【０００５】
分子インプリンティングは、材料における（結合または触媒の）特異的な認識部位のテンプレート誘起形成方法として規定でき、テンプレートは、自己集成化メカニズムによって材料の構造的な構成部分の位置決めおよび方向付けを指示する。材料それ自身は、オリゴマー、ポリマー（例えば、有機ＭＩＰおよび無機をインプリントしたシリカゲル）または２次元の表面集成体（グラフト化された単層）であることができるであろう。
【０００６】
例えば、受容体が用途の間の大幅な再生なしに使用される多くの用途において、いわゆる非共有結合性ＭＩＰの使用が一般的に、特に、検出用途において、好ましい。テンプレート/検体は、非共有結合性相互作用によって、これらの受容体材料に緩く結合しているだけなので、合成受容体から比較的容易に除去でき、そしてセンサーは新たな測定のために再生できる。一般的に、非共有結合性インプリントは、より容易に達成され、そしてより広範囲なテンプレートに適用される。
【０００７】
非共有結合性ＭＩＰにおいて、ポリマー内に含まれるモノマーは、テンプレートと、非共有結合性相互作用、例えば、水素結合、静電相互作用、配位結合形成等を通して相互作用する。図１は、モノマー出発材料から、テンプレート、すなわち、ターゲット検体または、それらの構造的な類似体に特異性を有する結合部位を有するポリマーを生成し、そして続くテンプレートの溶出または抽出の、ＭＩＰの自己組織化の略図を示す。
【０００８】
この技術は、小さい有機分子（例えば、グルコース）および薬物等の（１２００Ｄａまでの）小さい分子から、大きいタンパク質および細胞にわたる広範な化合物のために、ＭＩＰを成功裏に作り出すために用いられてきた。生じたポリマーは、堅牢、安価であり、そして、多くの場合、診断用途に好適である親和性および特異性を有する。ＭＩＰのこの高い特異性および安定性は、ＭＩＰに、センサー技術で使用するための酵素、抗体、および天然受容体に、期待できる代替手段を提供する。ＭＩＰおよび他の合成ポリマーに関するさらなる詳細については、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットを参照のこと。
【０００９】
ターゲットに特異的であるが、選択的な化学的受容体はまた、ある程度、血液等の複雑なサンプル混合物中に存在する他の化合物と相互作用する。例えば、尿酸およびアスコルビン酸は、電気化学的に所与の化合物を検出しようとする場合、非常に多くの場合、強い相互作用として挙げられ；１つの具体的な例は、人間の血液サンプル中のグルコース測定である。測定への干渉の影響を低下させるために、妨害物（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔｓ）を撥ね付けることができる保護材料で認識素子を被覆し、したがって電気化学的変換器に到達することを妨げることが示唆されてきた（Ｍ．Ｆ．Ｊａｋｅｗａｙら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９９４、Ｎｏｖ１５、６６（２２）、３８８２〜８）。したがって、このアプローチは、妨害物によって電気化学的信号の低下を防ぎ、そして検出され、測定される所望の信号が、検体の存在から生じことを可能にするが、しかし、センサーの感度を大幅に低下させ、そしてセンサーの応答時間を増加させる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、必要以上に感度を低下させることなく、選択性を高めるためことへの技術的な要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明は、変換器および変換器と連通した受容体層を有するセンサーを用意する工程（この受容体層は、検体を吸収するための材料を含む）；サンプルに受容体層を曝す工程；受容体層を処理して、少なくとも１種の干渉物を選択的に除去する工程；そして変換器からの信号を測定する工程、の各工程を含む、サンプルにおいて、少なくとも１種の妨害物の存在下で、検体を検出するための方法を提供する。
【００１２】
これは、保護被膜の使用およびマイクロセンサー上に固定化された高い結合親和性合成受容体を使用した感度の損失なしに、複雑な混合物中に存在する１種の化合物の特異的な測定を可能にする検出方法を提供する。
【００１３】
センサーが電気化学的センサーであり、そして受容体層が、本質的に良好な導電体である場合、導電性材料は、受容体層中に分散できる。これは、受容体層中の結合部位中の検体と大半の受容体層との間の電気伝導を促進でき、そしてそれ故に、検体と、変換器それ自身との間の電気伝導を促進できる。好適な導電性材料は、例えば、金属（例えば、金、銀、銅または白金）の導電性粒状固体、炭素（例えば、カーボンブラック、フラーレン、ナノチューブまたは球）の導電性粒状固体、および／または導電性有機材料の導電性粒状固体である。粒状固体は、粉末、ナノ粒子およびワイヤーを含むことができる。受容体層が、前駆体ポリマー組成物から生成されるポリマーを含む場合、導電性材料は、重合してポリマーを生成する前に、この組成物中で分散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明は、ここで、以下の添付図面を参照して記載される：
【図１】図１は、ＭＩＰの自己組織化の略図を示し、そして最先端のものを参照して上記で説明され；
【図２】図２は、（図２Ａ中の）ＭＩＰを組み込んだ本発明の方法を行うためのセンサーを示し、検体に加えて多くの障害物を含む複雑なサンプル（図２Ｂ）、続く洗浄工程（図２Ｃ）を示す；
【図３】図３は、３つのグラフ（Ａ〜Ｃ）に、本発明の方法を使用した結果を示す；および
【図４】図４は、静脈内監視システムに組み込まれた本発明の方法を行うためのセンサーを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２Ａに示すように、センサー１は、サンプル２を提供されている。サンプル２は、典型的には流体サンプル、好ましくは液体、そして最も好ましくは、血液等の体液である。サンプルは、（図２において、正三角形で表わされた）検出される検体、および検体の特異的検出を妨げる場合がある１種または２種以上の（正方形、丸および直角三角形で表わされた）妨害物を含む点で、「複雑なサンプル」である。例えば、妨害物は、検体に比較して、センサー中でより高い信号レベルを生成する場合があり、そして／または著しく高いレベルで存在する場合があり、そして／または検体の活性を抑える場合がある。したがって、サンプル中のターゲット検体の存在を決定し、そして量を測定することが可能でない場合難しい。
【００１６】
例は、患者の血液および妨害物として、アスコルビン酸および尿酸等の他の電気活性化合物を含有する複雑なサンプルにおける、麻酔薬物プロポフォールの電気化学的検出である。
【００１７】
図２Ａにおいて、センサー１は、閉じ込め構造３、受容体層４、基材５および変換器６を含む。そうしたセンサーは、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレット中に、さらに詳細が記載されている。この閉じ込め構造３は、基材５の上に配置されている。閉じ込め構造３は、第１の内部空間を画定する第１の限定構造を含む。図２Ａに示すように、変換器６および受容体層４が、第１の内部空間中に配置されている。この受容体層４は、変換器と連通するように、変換器６の上または近傍にある。好ましくは、第１の限定構造は連続的な構造であり、すなわち、壁が連続しており、そして第１の内部空間を充分に取り囲み、そして最も好ましくは、環状、すなわち「井戸」である。第１の限定構造を取り囲む、第２の内部空間を画定する第２の限定構造をまた、国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレット中に記載されたように提供できる。第１の限定構造および第２の限定構造は、好ましくはポリイミドからなる。センサー１は、サンプルを含み、そして、受容体層４にサンプルを向かわせる流路を画定する、チャネルをさらに含むことができる。
【００１８】
検体に高い結合親和性および選択性を有し、そしてマイクロセンサーチップ上に固定化できる材料は、受容体層４として使用できる。例えば、受容体層４は、合成ポリマー、生体分子またはそれらの組み合わせを含むことができる、さらに好ましくは、受容体層は、イオノフェア、分子インプリントポリマー、酵素、抗原、インプリントされたシリカゲル、２次元の表面集成体（グラフト化された単層）またはそれらの組み合わせを含み、さらに好ましくは、受容体層４は、合成ポリマー、および最も好ましくは、ＭＩＰを含む。
【００１９】
好適なＭＩＰは、本明細書中で上記に記載され、そしてこれらのＭＩＰのいずれかは、受容体層４に組み込まれることができる。検出される検体がプロポフォールである例として、ＭＩＰは、好ましくはＮ、Ｎ−ジエチルアミノメタクリル酸エチル（ＤＥＡＥＭ）、アクリルアミド、２−（トリフルオロメチル）アクリル酸（ＴＦＭＡＡ）、イタコン酸およびエチレングリコールメタクリレートホスフェート（ＥＧＭＰ）の１種または２種以上のモノマーに基づくポリマーである。架橋剤は、好ましくは、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＤＭＡ）、グリセロールジメタクリレート（ＧＤＭＡ）、トリアクリル酸メチル（ＴＲＩＭ）、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）、（アシルアミドを架橋結合させるのに特に好適である）メチレンビスアクリルアミドおよびピペラジンビスアクリルアミド、フェニレンジアミン、ジブロモブタン、エピクロルヒドリン、トリメチロールプロパントリメタクリレートおよびＮ、Ｎ'−メチレンビスアクリルアミドから選択される。モノマー：架橋剤の比率は、好ましくは、１：１〜１：１５である。プロポフォール受容体のさらなる詳細については、国際公開第０２/００７３７号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットを参照のこと。
【００２０】
受容体層４は、変換器６と連通する。変換器６は、電流測定変換器、電位差測定変換器、伝導度測定変換器、（蛍光を含む）光学変換器、重量測定変換器、弾性表面波変換器、共鳴変換器、容量変換器または熱変換器であることができる。受容体層４は、検体および妨害物と結びつき、そしてこれらの材料の存在が、変換器によって検出される。検出のメカニズムは、変換器の性質によって変化するであろう。しかし、受容体層４は、変換器と連通して、検体および妨害物が、変換器によって検出できることが好ましい。例えば、変換器６が、電流測定変換器または伝導度測定変換器である場合、受容体層４は、変換器６と電子連通していることが好ましい。受容体層４は、変換器６の上に直接配置されていることができ、または受容体層４は、変換器６の近傍にあることができ、そして電子連通が、受容体層４と、変換器６との間の電解質または他の導電性材料の存在によって確立されている。変換器６が熱変換器である場合、受容体層４は、変換器６と熱連通する。これは、再び直接接触によることができ、または受容体層４は、変換器６の近傍にあることができ、そして熱伝達は、受容体層４と変換器６との間の熱伝導性材料の存在によって確立されている。
【００２１】
変換器６それ自身は、好ましくは基材５の上に配置されている。変換器６は、基材５の表面上に配置でき、または変換器６は、基材５の中に配置できる。変換器６および受容体層４はまた、単一の実体を構成できる。例えば、電極材料は、好適な基材５の上にスクリーン印刷できる。（受容体の材料を形成する）ポリマーおよび（受容体層４内の変換器６および分散した導電性材料の両者を形成する）グラファイトを次に組み合わせることができ、そして電極材料上にスクリーン印刷できる。センサー１はまた、検体をさらに検出するための変換器および受容体層をさらに含むことができる。基材５は、好ましくは、平面基材である。基材５は、ケイ素（例えば、ケイ素ウェハー）、セラミック、ガラス、金属、プラスチック等からなることができる。あるいは、受容体層４それ自身は、基材として働くのに充分弾性的であることができ、そして別個の基材５は、必要でない。
【００２２】
図２Ａは、ＭＩＰとしての受容体層を示す。白抜きの三角は、検体の結合部位を表わす。結合部位は、検出される検体、または検体に近い構造的な類似体の存在下で、周知技術を使用して、ＭＩＰを合成することによって提供される（国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットを参照のこと）。
【００２３】
ＭＩＰは検体または類似体でインプリントされたので、ＭＩＰは、妨害物よりさらに強くターゲット検体と相互作用するであろう。例えば、インプリント工程により、検体は、非特異的結合を介してＭＩＰと相互作用だけをできる妨害物と比較して、ＭＩＰとさらに多い数の相互作用点を有することができる。
【００２４】
図２Ｂに示すように、サンプル２は、受容体層４と接触させられる。この時に変換器６を作動させる場合、検体および妨害物の両方は、記録された信号に寄与するであろう。この信号の大きさは、（特異的および非特異的結合の両方を通した）ターゲット検体および妨害物の非特異的結合の存在によって生成された信号の合計に、典型的には等しい。
【００２５】
次の工程において、受容体層４（例えばＭＩＰ）は、洗浄される。洗浄は、弱く結合した妨害物および非特異的結合によって弱く結合したターゲット検体の両者から受容体を急速に除去し（図２Ｃを参照のこと）；特異的結合によって受容体に結合しているさらに強く結合した検体は、受容体材料から、さらにゆっくりと解放される。この洗浄工程は、受容体層４からの妨害物の除去で生じる変換器によって記録される信号のレベルの急速な落ち込みとなり、続いて受容体層４からの検体の遅い解放によって主に生じる、より長いテールを伴う。結合した検体が受容体層４から洗浄され続けるにつれて、このテールは続く。典型的なセンサーのトレースは、図３を参照して以下検討される。
【００２６】
本発明のセンサーは、センサーチップを微細加工すること、そして国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットに記載した方法を使用して、変換器の上に受容体層を堆積させることによって、調製できる。少なくとも１つの干渉物の存在下で、興味のある検体を潜在的に含有するサンプルは、次に受容体層に導入でき、そして検体および妨害物は、受容体層に結合できる。結合した検体および妨害物を有する受容体層は、次に処理されて、少なくとも１つの干渉物を選択的に除去され。測定が異なる回数で変換器から得られ、そして結果が好適な検量線を参照して分析されて、サンプルに存在する検体の量を決定する。
【００２７】
処理工程の開始に続くある時点の信号が記録される。この信号は、次に、サンプル中の検体の濃度の測定がされる。
【００２８】
サンプル中における検体の濃度が分析されることは、処理工程が開始された後のある時点で、変換器を用いて記録された信号を測定することによって決定できる。図２Ｃ中に図式的に示したようにこの時点で記録された信号は、サンプルにおける検体濃度の指標となる。弱く結合した材料の当初の除去の後で、変換された信号は、サンプル中に存在する検体の濃度と関係する。
【００２９】
したがって、このアプローチは、１種または２種以上の干渉物を含有する複雑なサンプル中における妨害物から検体の区別ならびに、検体の検出および濃度測定を可能にする。洗浄工程の開始と、信号の記録との間の時間の遅れは、例えば、使用されるセンサーのタイプ、受容体層の材料、受容体層の厚さおよびセンサーの形状による。したがって、特別な用途に適合するように設計できる。
【００３０】
処理工程は、検体、妨害物および受容体層それ自身の性質によるであろう。好適な技術は、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、受容体層に適用すること、受容体層を洗浄すること、受容体層を照射すること、またはそれらの組み合わせを適用することを含む。好ましくは、妨害物は、受容体層を洗浄することによって選択的に除去される。
【００３１】
洗浄工程において使用される流体はまた、もちろん、検体、妨害物および受容体層の性質によるであろう。例えば、好ましい態様では、受容体層は、分子インプリントポリマーから生成でき、検体は、麻酔プロポフォールであり、そして妨害物は、尿酸およびアスコルビン酸である。この場合は、水性洗浄液体は、簡便なことに、このタイプのセンサーで使用される水性洗い流しまたは較正流体の１種、例えば、ホスフェートバッファー溶液であることができる。好適な検量流体の説明では、国際公開第９９/６２３９８号パンフレットを参照のこと。
【００３２】
別の態様では、検体は、ＴＨＦ、アセトニトリルまたはアルコール等の有機溶媒を用いて洗浄することによって除去できる。同様に、結合した検体および存在する妨害物は、酸性または塩基性の洗浄液体で洗浄することによって区別できる。
【００３３】
洗浄工程は、別個の洗浄液体を、受容体層に適用することによって、または受容体層と既に接触している流体の化学的組成を単に変更することによって、行うことができる。同様に、ｐＨの変化は、異なるｐＨを有する洗浄液体を用いて洗浄すること、または酸または塩基を、受容体層と既に接触している流体に導入することによって達成できる。
【００３４】
したがって、本発明の１つの特定の例において、この方法は、弱く結合した妨害物が除去された後で、受容体層の上の保護層の必要なしで、層中または層上に結合した検体の結合の存在を測定することによって、測定される検体からなる複雑な混合物におけるセンサーを作動させるために提供される。
【００３５】
好ましくは、受容体層は、センサーの複数のまたは連続的な使用を可能にする検体のための充分な容量を有する。
【００３６】
本発明の別の態様では、この方法は、処理工程の後に、受容体層から検体を解放させる工程をさらに含む。従って、受容体層４から妨害物を解放する初期の処理工程に、（すなわち、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、受容体層に適用することによる、受容体層を洗浄することによる、受容体層を照射することによる、またはそれらの組み合わせをすること、および好ましくは、洗浄することによる）上記で説明したタイプの外部刺激を使用した再生工程が続く。この再生工程は、次により高い速度で受容体材料から検体を解放させ、検体によるより強い信号を生じさせる。このアプローチは、信号対ノイズ比、したがって測定の感度を改善させるために使用できる。第一工程における解放速度または解放された量のいずれかが低い状態で、受容体層から解放される検体の量の（突然の）増加を提供するのに特に使用される。上記に記載したプロポフォールセンサーの例において、プロポフォールのこの続く除去は、電位変化を使用して達成できる。
【００３７】
プロポフォールはまた、同じ洗浄流体を用いて洗浄を続けることによって除去できる。
【００３８】
本発明の特に好ましい態様において、センサー１は、受容体層としてＭＩＰを用いた血液サンプル中におけるプロポフォールの測定に使用される。さらに好ましくは、ＭＩＰは、電流測定変換器上に固定化される。
【００３９】
好ましくは、センサー１は、ＭＩＰによって解放されるプロポフォールを酸化させるために使用される。これは、例えば、変換器を電流測定変換器として作動させることによって、および電極と参照電極との間に０．３５Ｖ以上の電圧を適用することによって、達成できる。この電圧を注意深く選択することによって、すなわち、プロポフォールを酸化できるレベルより丁度わずかに上で、より高い酸化電位を有する他の種の酸化を抑制できる。
【００４０】
使用する場合、センサー１は、典型的にはサンプリング装置に組み込まれている。このサンプリング装置は、サンプリングポートに連結し、そして本明細書中に記載されたセンサーを組み込むハウジング、およびセンサーと電子連通する信号処理ユニットを含む。そうしたシステムの例が、図４に示されている。システムは、センサー１より上の血管内ライン９において、サンプリングポート８に連結したセンサー１を組み込んだハウジング７を備えている。サンプリング装置１０、例えば、シリンジは、サンプリングポート８に連結している。使用者は、サンプリング装置１０を使用して測定するために、センサー１にかけて流れる血液を引き抜くであろう。測定が完了した後で、血液は、患者に戻されて流れることができるか、または血液は、捨てるために流されることができる。別の態様では、センサーは、例えば、圧力センサー等の１種または２種以上の他のセンサーと共に、血管内の流れラインに組み込まれることができる。サンプルは、周期的に、規則正しく、要求に応じて、ユーザーの介入後に、のいずれかで、取ることができる。
【００４１】
センサー１は、患者監視装置１２に接続できる局所的なディスプレイおよび信号処理ユニット１１に接続されている。センサー１はまた、当該技術分野で知られている技術を使用して、ハウジング７に電気的に接続されている。
【００４２】
上記のシステムに加えて、センサーを、当業者に公知の様々な他の検出システムにおいて用いることができる。例えば、患者に直接接続されるよりむしろ、サンプルは、患者から取ることができ、そしてセンサーが統合されている分析機に、サンプル分析のために輸送できる。
【００４３】
マーカー、物質または薬物の検出および測定を提供することに加えて、本発明のセンサーは、なされた分析の結果に基づく患者の治療のためのフィードバックを提供する。このフィードバックは、使用者に直接提供できるか、または患者への治療を管理する装置を含む閉ループ制御システムの一部であることができる。ある特定の例は、１種もしくは２種以上の体液または体の区画、例えば、血液または血液プラズマにおける麻酔薬の濃度を測定する、プロポフォール等の麻酔薬のためのセンサーであり、そしてこれらの測定に基づいて、直接に、または使用者へのいずれかで、麻酔薬の次の送達を、例えば、シリンジポンプを介した患者の送達速度を制御することによって、指示する。
【００４４】
センサーはまた、患者の健康を特徴付ける他のパラメーターを監視する、病気の状態を示す特別なマーカーを監視するか、または患者の治療、例えば、血液のガス、ｐＨ、温度等を指示するシステムを用いて使用できる。
【実施例】
【００４５】
本発明は、ここで、限定することを目的としない以下の例を参照して記載される。
【００４６】
例１−センサーの調製
国際公開第２００５/０７５９９５号パンフレットおよび国際公開第２００６/１２０３８１号パンフレットに記載された方法を使用して、センサーチップを微細加工し、そして変換器上にＭＩＰを固定化することによって、センサーを調製した。
【００４７】
特に、ＭＩＰ層の電極表面への堅牢な結合を確かにするために、そしてポリマー形成への制御を得るために、最初に電極に重合開始剤をしっかりと固定した。センサー表面にアミノ官能基を導入するために、きれいな酸化された白金電極を、乾燥トルエン中３％の３−アミノプロピルトリエトキシシランに３時間曝した。重合開始剤４、４'−アゾビス（シアノ吉草酸）を、２０ｍＭの４、４'−アゾビス（シアノ吉草酸）、１７ｍＭのＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ−エチルカルボジイミドおよび２８ｍＭの１−ヒドロキシベンゾトリアゾールの混合物に誘導体化されたセンサーを曝すことによって、次にカルボジイミドカップリングを介してアミノ層に共有結合させた。この反応を暗所室温で５時間生じさせた。誘導体化された電極を、アセトンで充分にリンスして、あらゆる非共有結合開始剤を除去し、そして最終的に窒素流の中で乾燥させた。誘導体化されたセンサーを暗所に保ち、そして同日に使用した。
【００４８】
１.５５ｇのジメチルホルムアミドに溶解した、５０ｍｇのプロポフォール、２１０ｍｇのＤＥＡＥＭ（モノマー）、１.３ｇのエチレングリコールジメタクリレート（架橋剤）からなる２００μＬの酸素のないＭＩＰ前重合混合物中に、誘導体化されたセンサーを浸けた。この容器を窒素で洗い流し、そして石英ガラスのスライドで最終的に密閉した。ＵＶ源に接続されたＵＶ光ガイドを、次に石英スライドの上に置き、そして５分間作動させた。最終的に容器からセンサーを出し、そしてメタノールで洗浄し、５ｍＬの０.１Ｍ ＨＣｌ/２０％メタノールで洗浄し、水でリンスし、そして５ｍＬの０.１Ｍ ＮａＯＨ/２０％メタノールで洗浄し、水でリンスし、そして最終的に、圧縮空気の流れの中で風乾させた。原子間力顕微鏡で特徴付けられた典型的には４５ｎｍ厚のインプリントポリマーフィルムが、得られた。
【００４９】
例２−センサーの評価
妨害物である尿酸およびアスコルビン酸の存在下で、麻酔プロポフォールを含有するホスフェートで緩衝させた生理食塩水のサンプルを、ＭＩＰに導入し、そしてＭＩＰと検体および妨害物を結合させた。結合した検体および妨害物を有するＭＩＰを次に、ホスフェートで緩衝させた生理食塩水（１４０ｍＭ ＮａＣｌ、１０ｎｉＭホスフェート）で洗浄した。時間を変えて電流測定変換器を使用して測定を行い、そして結果を図３に示す。
【００５０】
図３Ａは、（「０ｕＭ」とラベルした）プロポフォールのない単独の妨害物の信号、および（「１３５ｕＭ」とラベルした）１３５μＭのプロポフォールの存在下の、妨害物を示す。図３Ｂは、弱く結合した妨害物の急速な除去による急激な信号の落ち込み、およびプロポフォールの存在下でのゆっくりとした信号の低下より詳細に示すグラフ（Ａ）の領域を示す。この例では、洗浄工程の開始に続く３０秒の信号を取って、サンプル中における検体、プロポフォールの濃度の測定をした。図３Ｃは、一定レベルの尿酸およびアスコルビン酸の存在下で、４.２、８.４、１６.９、３３.５、６７.５および１３５μＭのプロポフォール濃度のための直線の検量線を示す。従って、不明サンプル中のプロポフォールの濃度は、検量線を参照して決定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル中において、少なくとも１種の干渉物の存在下で、検体を検出するための方法であって、
変換器および該変換器と連通した受容体層を有するセンサーを用意する工程、
該受容体層は、該検体を吸収するための材料を含む；
該サンプルに該受容体層を曝す工程；
該受容体層を処理して、該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去する工程；そして、
該変換器からの該信号を測定する工程
の各工程を含んで成る、方法。
【請求項２】
該センサーが、基材をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該変換器が、該基材上に配置されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該センサーが閉じ込め構造をさらに含み、該閉じ込め構造が、第１の内部空間を画定する第１の限定構造を含んでおり、そして該変換器および該受容体層が該第１の内部空間中に配置されている、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
該第１の限定構造が、連続的な構造である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該第１の限定構造が、環状である、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
該センサーが、該サンプルを含むためのチャネルをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
該サンプルが、流体サンプルである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該流体サンプルが、体液である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該受容体層が、合成ポリマーを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
該受容体層が、分子インプリントポリマーを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該変換器が、電流測定変換器、電位差測定変換器、伝導度測定変換器、光学変換器、重量測定変換器、弾性表面波変換器、共鳴変換器、容量変換器または熱変換器である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
該検体が、プロポフォールであり、該サンプルが、体液であり、そして該洗浄工程が、水性液体を用いて行われる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
該受容体層が、該センサーの複数のまたは連続的な使用を可能にするための、該検体のための充分な容量を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
該受容体層を処理して、該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去することが、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、該受容体層に適用することによって、該受容体層を洗浄することによって、該受容体層を照射することによって、またはそれらの組み合わせをすることによって行われる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
該受容体層を処理することが、該受容体層を洗浄することによる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該方法が、該受容体層を処理した後で、選択的に該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去するために、該受容体層から該検体を解放する工程をさらに含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
該検体が、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、該受容体層に適用することによって、該受容体層を洗浄することによって、該受容体層を照射することによって、またはそれらの組み合わせをすることによって、解放される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該検体が、該受容体層を洗浄することによって、解放される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該検体が、プロポフォールであり、該サンプルが、体液であり、そして該検体が、電圧における変化を適用することによって解放される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該受容体層が、受容体材料および分散した導電性材料を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
サンプル中において、少なくとも１種の干渉物の存在下で、検体を検出するための方法であって、
変換器および該変換器と連通した受容体層を有するセンサーを用意する工程、
該受容体層は、該検体を吸収するための材料を含む；
該サンプルに該受容体層を曝す工程；
該受容体層を処理して、該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去する工程；そして、
該変換器からの該信号を測定する工程
の各工程を含んで成る、方法。
【請求項２】
該センサーが、基材をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該変換器が、該基材上に配置されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該センサーが閉じ込め構造をさらに含み、該閉じ込め構造が、第１の内部空間を画定する第１の限定構造を含んでおり、そして該変換器および該受容体層が該第１の内部空間中に配置されている、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
該第１の限定構造が、連続的な構造である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該第１の限定構造が、環状である、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
該センサーが、該サンプルを含むためのチャネルをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
該サンプルが、流体サンプルである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該流体サンプルが、体液である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該受容体層が、合成ポリマーを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
該受容体層が、分子インプリントポリマーを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該変換器が、電流測定変換器、電位差測定変換器、伝導度測定変換器、光学変換器、重量測定変換器、弾性表面波変換器、共鳴変換器、容量変換器または熱変換器である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
該検体が、プロポフォールであり、該サンプルが、体液であり、そして該洗浄工程が、水性液体を用いて行われる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
該受容体層が、該センサーの複数のまたは連続的な使用を可能にするための、該検体のための充分な容量を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
該受容体層を処理して、該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去することが、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、該受容体層に適用することによって、該受容体層を洗浄することによって、該受容体層を照射することによって、またはそれらの組み合わせをすることによって行われる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
該受容体層を処理することが、該受容体層を洗浄することによる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該方法が、該受容体層を処理した後で、選択的に該少なくとも１種の干渉物を選択的に除去するために、該受容体層から該検体を解放する工程をさらに含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
該検体が、電位における変化、ｐＨにおける変化または温度における変化を、該受容体層に適用することによって、該受容体層を洗浄することによって、該受容体層を照射することによって、またはそれらの組み合わせをすることによって、解放される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該検体が、該受容体層を洗浄することによって、解放される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該検体が、プロポフォールであり、該サンプルが、体液であり、そして該検体が、電圧における変化を適用することによって解放される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該受容体層が、受容体材料および分散した導電性材料を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１０−５２０４７６（Ｐ２０１０−５２０４７６Ａ）
【公表日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５２２６３（Ｐ２００９−５５２２６３）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００８／０００６９７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０７６４９
【国際公開日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（５０７１８４０６３）クランフィールド ユニバーシティ (7)
【出願人】（５０７３６５８１３）スフィア メディカル リミティド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００８／０００６９７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０７６４９
【国際公開日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（５０７１８４０６３）クランフィールド ユニバーシティ (7)
【出願人】（５０７３６５８１３）スフィア メディカル リミティド (4)
【Ｆターム（参考）】
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