(57)【要約】      （修正有）【課題】熱反応性重合体を用いるスイッチを提供する。【解決手段】バルブ、モータあるいは光学スイッチのようなスイッチ構造１００またはその他の同種の構造が熱反応性重合体１１２に基づいて構成される。第１の温度で、熱反応性重合体１１２は第１の体積状態に、第２の温度で、熱反応性重合体１１２は第２の体積状態になる。熱反応性重合体１１２の体積変化は、スイッチ、バルブ、モータ、光学スイッチなどの機械的な構造を押したり引いたりするように作用し、その構造における動作を有効にする。【選択図】図１
2010196710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置において、
その上にウェルを形成した基板と、
前記ウェル内に配置された熱反応性重合体であって、前記熱反応性重合体は、チューブを通る流体の流れを圧迫するためにその上に配置されたフロー圧迫器を有する、熱反応性重合体と、を含み、
前記熱反応性重合体は低温で拡張した体積を有し、かつ前記フロー圧迫器は前記チューブを通る前記流体の流れを少なくとも部分的に圧迫するための第１の位置に配置され、また、前記熱反応性重合体は高温で収縮した体積を有し、かつ前記フロー圧迫器は前記フロー圧迫器が前記第１の位置に配置されるときより小さい率に前記チューブを通る前記流体の流れを圧迫させる第２の位置に配置される、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記熱反応性重合体は、ゲル状にあることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記熱反応性重合体は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド：N-isopropylacrylamide）およびポリ（Ｎ−ビニールカプロラクタム：N-vinylcaprolactam）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記低温は、前記熱反応性重合体の下部臨界完溶温度より低く、前記高温は、前記熱反応性重合体の前記下部臨界完溶温度より高いことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
装置において、
その上にウェルを形成した基板と、
前記ウェル内に配置された熱反応性重合体であって、前記熱反応性重合体は、片持ち梁のピボットから遠位の点で前記片持ち梁に結合される、前記熱反応性重合体と、を含み、
前記熱反応性重合体は低温で拡張した体積を有し、かつ前記片持ち梁は前記ピボットのまわりに第１の角度位置に配置され、また、前記熱反応性重合体は高温で収縮した体積を有し、かつ前記片持ち梁は前記ピボットのまわりに第２の角度位置に配置される、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
前記熱反応性重合体は、ゲル状にあることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記熱反応性重合体は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド：N-isopropylacrylamide）およびポリ（Ｎ−ビニールカプロラクタム：N-vinylcaprolactam）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記低温は、前記熱反応性重合体の下部臨界完溶温度より低く、前記高温は、前記熱反応性重合体の前記下部臨界完溶温度より高いことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項９】
装置において、
その上にウェルを形成した基板と、
前記ウェル内に配置された熱反応性重合体であって、前記熱反応性重合体はその上に配置されたミラーを有する、熱反応性重合体と、
前記熱反応性重合体は低温で拡張した体積を有し、かつ前記ミラーは光学信号を反射する第１の位置に配置され、また、前記熱反応性重合体は高温で収縮した体積を有し、かつ前記ミラーは前記光学信号を反射しない第２の位置に配置される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記熱反応性重合体は、ゲル状にあることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記熱反応性重合体は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド：N-isopropylacrylamide）およびポリ（Ｎ−ビニールカプロラクタム：N-vinylcaprolactam）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９記載の装置スイッチ。
【請求項１２】
前記低温は、前記熱反応性重合体の下部臨界完溶温度より低く、前記高温は、前記熱反応性重合体の前記下部臨界完溶温度より高いことを特徴とする請求項９記載の装置スイッチ。
【請求項１３】
哺乳動物に投与される流体を含む流体供給源と、
カテーテルを前記哺乳動物に結合するバルブであって、前記バルブは、前記流体供給源から前記哺乳動物への流体の流れを制御するために動作する、バルブと、からなり、前記バルブは、
ウェルがその上に形成された基板、および
前記ウェル内に配置された熱反応性重合体であって、チューブを通る流体の流れを圧迫するためにその上に配置されたフロー圧迫器を有する熱反応性重合体、からなり、
前記熱反応性重合体は低温で拡張した体積を有し、かつ前記フロー圧迫器は前記チューブを通る前記流体の流れを少なくとも部分的に圧迫するための第１の位置に配置され、また、前記熱反応性重合体は高温で収縮した体積を有し、かつ前記フロー圧迫器は前記フロー圧迫器が前記第１の位置に配置されるときより小さい率に前記チューブを通る前記流体の流れを圧迫させる第２の位置に配置される、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記熱反応性重合体は、ゲル状にあることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記熱反応性重合体は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド：N-isopropylacrylamide）およびポリ（Ｎ−ビニールカプロラクタム：N-vinylcaprolactam）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記低温は、前記熱反応性重合体の下部臨界完溶温度より低く、前記高温は、前記熱反応性重合体の前記下部臨界完溶温度より高いことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
前記哺乳動物の温度は、前記カテーテルを通って前記動物への前記流体の流れの制御を有効にするために、フィードバック信号として前記バルブに提供されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１８】
前記哺乳動物の生物学的栄養価は、前記カテーテルを通って前記動物への前記流体の流れの制御を有効にするために、温度刺激に変換されたフィードバック信号として前記バルブに提供されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１９】
前記バルブは、前記哺乳動物の体上に配置されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２０】
前記バルブは、前記哺乳動物の体内に配置されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱反応性重合体（Thermoresponsive Polymer）に基づくスイッチの構造または同種の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ: Microelectromechanical system）は、機械的・電気的な機能を結合する微小な規模の装置である。ＭＥＭＳのような装置には、例えば、スイッチ、フィルタ、共振器、移動可能なミラーまたは同種のものが通信装置およびシステムに代表されるアプリケーション中に含まれるが、ＭＥＭＳ装置および構造は、携帯電話および他の無線システム、あるいはネットワーク・システムに使用されるスイッチやルータのような電子装置中で利用されてもよい。ＭＥＭＳ技術は、一般にＢｉｏＭＥＭＳと呼ばれる技術分野のバイオ・システムにますます適用されつつあるが、ＭＥＭＳ装置および技術は、生物学、医学、生物学研究、マイクロ流体またはその他同種の多種多様なアプリケーションに利用される。
【０００３】
本発明と考えられる主題は、明細書の結論部分で特に指摘され明確に特許が請求される。しかしながら、本発明は、動作の構成および方法の両方に関し、その目的、特徴および利点に加え、添付図面とともに次の詳細な説明を参照することによって理解されるであろう。
【０００４】
図示することの単純性および明瞭性のために、図中に示される要素は、必ずしも実寸どおりに描かれていないことを認識するであろう。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭性のために他の要素に比べて誇張される。さらに、適切であると考えられる場合、参照番号は、対応または類似する要素を示すために図面間で繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３２２１９号公報
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体の動作に基づくスイッチの概要図である。
【図２】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、温度刺激に応答して熱反応性重合体によって引き起こされる物理変化の概要図である。
【図３】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体が温度の関数として示す体積の変化を図示するグラフである。
【図４】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、スイッチ構造または同種の構造の利用に適している熱反応性重合体例の概要である。
【図５】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、スイッチ構造または同種の構造中の利用に適している熱反応性高分子ゲルの合成例の概要である。
【図６】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体に基づくスイッチ構造または同種の構造を形成する方法の概要例である。
【図７】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体を制御する加熱アクチュエータの概要図である。
【図８】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体に基づいて起動あるいは制御される別の構造を図示する概要図である。
【図９】本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、哺乳動物への物質の送出しを制御するためのシステムを図示する概要図であり、そのシステムは、熱反応性重合体ベースのバルブを含む。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の詳細な説明では、多くの特定の詳細事項が本発明についての完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細事項を越えて実施されることを当業者は理解するであろう。他の実施例では、周知の方法、手順、コンポーネントおよび回路は、詳細には記載されていない。
【０００８】
以下の記載および請求項で、「結合された」および「接続された」の用語が、それらの派生語と共に、使用される。特定の実施例中では、「接続された」は、２またはそれ以上の要素が互いに直接の物理的または電気的な接触にあることを示すために使用される。「結合された」は、２またはそれ以上の要素が直接の物理的または電気的な接触中にあることを意味する。しかしながら、「結合された」は、２またはそれ以上の要素が互い直接的な接触がなくてもよいが、互いに協力または相互に作用していることを意味してもよい。
【０００９】
さて、図１を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体の動作に基づいたスイッチの概要が議論されるであろう。図１に示されるように、スイッチ１００は、基板１１０上または内に配置された熱反応性重合体１１２を使用して構成される。本発明の一実施例において、基板１１０は、シリコン（Ｓｉ）のような半導体材料であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。スイッチ１００は、以下のように開放状態１３０内にある。電圧源１１４は負荷１１８に電圧を印加する。開放状態１３０内で、熱反応性重合体１３０は導体１１６の表面上に配置された導体１１６を有する。例えば、低値である温度Ｔが温度熱反応性重合体１１２、例えば周囲温度、または、加えられまたは検出された温度刺激に加えられる場合、熱反応性重合体１１２は拡張した体積状態となり、導体１１６は負荷１１８に結合された導体１２０と接触しなくなる。そのような配置では、回路１２２は、電流が電圧源１１４から負荷１１８を通って流れない開放回路状態となる。回路１２２が開放回路状態であるとき、電流Ｉは０またはほぼ０の値となる。
【００１０】
温度Ｔの値が増加し、Ｔが十分に高い値を有すると、熱反応性重合体１２２は、収縮した体積状態に変化し、導体１１６は回路を形成するために導体１２０に接触し、その結果回路１２２は閉路回路状態となる。結果として、スイッチ１３０は、スイッチ１００を起動させるために動作する温度値Ｔに応じて図１に示されるような開放状態１３０から閉路状態１３２に変化したと考えられる。閉路状態１３２で、電流は回路１２２を流れ、電流Ｉの値は、電圧源１１４によって与えられる電圧Ｖの値を負荷１８８のインピーダンスＺの値で割った値であるが（Ｉ＝Ｖ／Ｚ）、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。同様に、温度Ｔが十分に低値に減少すると、熱反応性重合体１１２は、拡張した体積状態に拡大し、導体１１６はもはや導体１２０と接触せず、回路１２２は開放回路となる。このような配置では、スイッチ１００は、温度刺激に応じて起動するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１１】
さて図２を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、温度刺激に応じて熱反応性重合体によって生じた物理的変化の概要が議論される。熱反応性重合体１１２は、温度刺激に応じて反応することのできる一種のスマートな重合体と考えられる。このような特性を備える重合体は、ポリ（N-isopropylacrylamide：Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）およびポリ（N-vinylcaprolactam：Ｎ−ビニールカプロラクタム）を含むが、これらに制限されることはない。このような重合体は、極性・無極性のペンダント・グループを含んでいてもよい重合体である。図４にこのような重合体例の化学構造が示される。重合体は、ギブズ自由エネルギー（ΔＧ）方程式に基づいた溶液中において熱力学的に安定していないので、これらの重合体の溶解度は溶液の温度に依存する。
【００１２】
ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳ
ここで、ΔＨがエンタルピーの変化であり、Ｔは温度であり、また、ΔＳはエントロピーの変化である。このような重合体溶液では、ΔＨは、ΔＳが低く評価されかつ負の値の両方であってもよい。低温（より低いＴ値）で、エンタルピーは、大きさにおいてエントロピーより大きく、従って、ΔＧは負であり、それは反応が実現可能で、かつ重合体が溶解性であることを意味する。他方、高温（より高いＴ値）で、エントロピー部分は、正のΔＧ値となるエンタルピーより大きい。従って、高温では、反応は実現可能ではなく、重合体の溶解性が減少することを意味する。重合体が温度刺激に反応し始める温度は、下部臨界完溶温度（ＬＣＳＴ：lower critical solution temperature）と呼ばれる。温度に基づく溶解度現象は、可逆過程であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１３】
図２で示されるように、物理変化の点から見ると、熱反応性重合体１１２は、低温（ＬＣＳＴより低い温度値）でより高い溶解度を有している溶解性のある柔軟な乱巻状のコイル２１０から、高温（ＬＣＳＴより高い温度値）でより低い溶解度を有している、よりしっかりと巻かれた球状の構造２１２へ、ＬＣＳＴ点でその形態を変化させる。熱反応性重合体１１２がゲルの形を採っている場合には、そのゲルは低温でより大きい体積の状態に拡大し、その温度がそのＬＣＳＴより高い場合、その高温でより低い体積の状態に収縮するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。このように、重合体の熱反応性の振る舞いは、異なる温度の水中でその重合体の熱力学的安定性における分散による。低温で、熱反応性重合体１１２は、溶液中において熱力学的に安定しており、拡張したコイル構造２１０となる。高温に熱されたとき、熱反応性重合体１１２は、溶液中において熱力学的に安定せず、安定した構造は収縮した巻回構造２１２である。
【００１４】
さて図３を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、温度の関数として熱反応性重合体が示す体積の変化を図示するグラフが議論されるであろう。図３のグラフは、温度に関して熱反応性重合体１１２のゲル状のような熱反応性重合体１１２の体積プロット３１０を示す。温度は横座標軸上に表わされ、また、体積は縦座標軸上に表わされる。ＬＣＳＴ値がポイント３１２で生じる。温度がＬＣＳＴより低いとき、熱反応性ゲル１１２の体積は、１．０の体積単位に正規化された拡張体積レベルで比較的一定のままである。温度が上昇しＬＣＳＴ値を越えると、熱反応性重合体１１２の体積は、３１８で示されるような傾斜を有する比較的急峻な率で降下する。ポイント３１６のＬＣＳＴ値よりわずかに高い温度で、熱反応性重合体１１２の体積は、最大体積よりはるかに小さい値に降下し、温度がＬＣＳＴ値より高いところで、熱反応性重合体の体積は相対的に一定を維持する。このように、図３で示されるように、熱反応性重合体１１２の熱反応性の振る舞いは、スイッチやアクチュエータのような振る舞いと類似しており、低温状態から高温状態への移行する際に不連続な体積変化があり、同様に高温状態から低温状態への移行はある状態から別の状態への比較的急峻な変化を含むが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１５】
さて図４を参照して、スイッチ構造または同種の構造の利用に適している熱反応性重合体例の概要図が、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って議論されるであろう。本発明の一実施例において、熱反応性重合体１１２は、図示される化学構造を有するポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）重合体４１０（ポリＮＩＰＡＭ）である。本発明の他の実施例では、熱反応性重合体は、図示される化学構造を有するポリ（Ｎ−ビニールカプロラクタム）重合体４１２（ポリＮＶＣａｐ）である。
【００１６】
さて図５を参照して、スイッチ構造または同種の構造の利用に適している熱反応性高分子ゲルの合成物の概要図の実施例が、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って議論されるであろう。ゲル・ネットワークは、図５に示されるようなＮ−イソプロピルアクリルアミド・モノマー５１０を重合するためにビスアクリルアミド（bisacrylamide）５１２または代替的にジビニル（divinyl）（図示せず）のような架橋結合剤を利用することにより得られる。架橋結合したポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）４１０を含む生成された架橋重合体ゲル・ネットワークは、収縮または膨張下に、一部分の引っ張り、圧縮、あるいは他の作用に対して機械的に十分強い。
【００１７】
さて図６を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性重合体に基づくスイッチ構造または同種の構造を構成する方法の概要図が議論されるであろう。図６に示されるように、方法６００は一般に次のものを含む。ウェルまたはトレンチ６１４は金属でめっきされ、ウェル６１４中に基板６１２を形成する。基板６１２を形成するために使用される金属は、例えば金（Ａｕ）であるが、基板６１２に容易に結合させるためのメルカプト官能基（ＳＨ）を可能にするが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。同様に、金属上板６１０は、金のような金属で形成される。基板６１２および上板６１０は、ボックス６１８中に示されるようなメルカプト酢酸６１６でグラフトされる。ボックス６２０に示されるように、ＮＩＰＡＭ５１０のようなＮＩＰＡＭまたはＮＶＣａｐモノマー、およびビスアクリルアミド５１２のような架橋接合剤がウェル６１４中に載置され、その後上板６１０がウェル６１４を密閉するために配置されてもよい。例えば、ラジカル重合が熱または光化学的に実行される。メルカプト基（ＳＨ）は、基板６１２または上板６１０の金属と直接結合し、その金属表面を重合中にＮＩＰＡＭモノマー５１０のようなＮＩＰＡＭ４１０またはＮＶＣａｐ４１２モノマーと反応するビニル基と機能するようにし、ゲル状の熱反応性重合体１１２を形成し、ボックス６２２に示されるように、それは熱反応性重合体１１２ゲルを上板６１０または基板６１２の金属表面と強い粘着性をもって共有結合することを可能にする。ウェル６１４中の重合された熱反応性重合体１１２ゲルは、その後本発明に従うスイッチ構造または同種の装置で利用することができるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１８】
さて図７を参照すると、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って熱反応性重合体を制御する加熱アクチュエータの概要図が議論される。本発明の一実施例において、加熱アクチュエータ７００は、熱反応性重合体１１２と共に構成される。電圧源１１４は、回路７１６中で電圧源１１４に対する負荷として発熱体７１４に結合される。スイッチ７１０は、選択的に回路７１６を開閉するために回路７１６に結合される。スイッチ７１０は、例えば機械的スイッチまたは電子的スイッチであってよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。スイッチ７１０の起動は、制御信号７１２によって制御され、制御信号７１２に応答してスイッチ７１０を開閉させる。開状態７１８では、スイッチ７１０は開放され、回路７１６は開路回路となる。このような状態では、電圧源１１４から発熱体７１４への電流は、ほとんど流れないかあるいは全く流れない。その結果、熱反応性重合体１１２は低温であり、結果としてより大きい体積状態にある。閉状態７２０では、スイッチ７１０は閉じ、回路７１６は閉路回路となる。このような状態では、電流は、電圧源１１４から発熱体７１４を通って流れ、熱反応性重合体１１２の温度を上昇させる。熱反応性重合体１１２がＬＣＳＴまたはＬＣＳＴを越えた温度に加熱されると、熱反応性重合体１１２はより小さい体積状態に収縮する。同様に、スイッチ７１０が閉状態から開状態に移動すると、電流は発熱体７１４を通ってほとんど流れないかあるいは全く流れなくなり、熱反応性重合体の温度がＬＣＳＴ以下に下がると、熱反応性重合体１１２はより小さい体積状態からより大きい体積状態へ移行する。このような加熱アクチュエータ７００では、スイッチ構造または同種の構造が、加熱アクチュエータ７００を介して熱反応性重合体１１２を加熱および冷却するという制御された温度に基づいて構成されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１９】
さて図８を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って熱反応性重合体に基づいて、起動または制御される代替の構造を図示する概要図が議論される。図８に示されるように、本発明に従う熱反応性重合体１１２ゲルは機械的に十分強く、温度制御された収縮と拡張を介して一部分および他の構造を移動させるために利用される。熱反応性重合体１１２が収縮すると、引張行為が提供され、また、熱反応性重合体が拡張すると、圧縮行為が提供される。本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、拡張または圧縮が低温で生じ、また、収縮または引張がＬＣＳＴより高い高温で生じる。このように、図８に示される構造は、流体の流れを制御するバルブ８１０として、片持ち梁または回転子を移動させるモータ８１２として、またはミラーを移動させる光学スイッチ８１４として構成される。熱反応性なので、このような構造はその動作を制御するための温度センサまたはスイッチとして動作するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２０】
図８に示されるように、バルブ８１０は、くさび８１６を含み、または、同様の機能を有する構造がチューブ８１８を通る流体フロー８２０を制御するバルブとして動作するためのチューブ８１８に結合される。流体８２０は、例えば液体またはガスであり、またチューブ８１８中に流れることのできる流動性のあるサイズを有する固体微粒子の混合物であってもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。一実施例において、チューブ８１８は、可撓性材料から形成される、熱反応性重合体１１２はその温度がＬＣＳＴより低い場合、拡張した体積状態８３４となり、それによって、くさびはチューブ８１８を締付け、そこを通す流体８２０の流れを制限させるか、停止させる。熱反応性重合体１１２がＬＣＳＴより高い温度に加熱されると、熱反応性重合体１１２はより小さい体積状態８２６となり、それによってくさびはチューブ８１８から退き、流体８２０はチューブ８１８を通って流れることができるようになるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２１】
モータ８１２は、ピボット８２４に結合された片持ち梁８２２を含み、片持ち梁８２２は、ピボット８２４から遠位のポイント８４６で熱反応性重合体１１２に結合される。熱反応性重合体１１２の温度がＬＣＳＴより低いとき、熱反応性重合体１１２は、より大きい体積状態８３８にあり、また、片持ち梁メンバ８２２は、基板１１２に関して第１の角度に配置される。熱反応性重合体１１２の温度がＬＣＳＴより大きくなると、熱反応性重合体１１２は、より小さい体積状態８４０になり、それによって、片持ち梁８２２を基板１１２に関して第２の角度で配置されるように移動させる。同様に、ＬＣＳＴより低く降下した温度で、熱反応性重合体１１２はより小さい体積状態８４０からより大きい体積状態８３８へ移行し、片持ち梁の位置を変化させるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２２】
光学スイッチ８１４は、ミラー８２８または熱反応性重合体１１２に配置された同様の反射面を含む。熱反応性重合体の温度がＬＣＳＴより低いとき、熱反応性重合体１１２は拡張した体積状態８４２となり、そのためにミラーを第１の位置に配置する。第１の位置では、レーザー光源または垂直共振器表面発光ダイオードレーザー（ＶＣＳＥＬ）のような光源８２６は、光線８３２を放射し、それはミラー８２８に突き当たり、反射し、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器、ｐ型固有ｎ型（ＰＩＮ）ダイオード、または同種のデバイスである光検出器８３０によって検出される。熱反応性重合体の温度がＬＣＳＴより高くなると、熱反応性重合体１１２は、より小さい体積状態８４４になり、ミラー８２８を第２の位置に配置する。第２の位置では、光源８２６から放射された光線８３２は、ミラー８２８に突き当たらず、それによって反射されずまた検出器８３０によっても検出されないが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２３】
さて図９を参照して、本発明の１またはそれ以上の実施例に従って、熱反応性ベースの注射器を含む、哺乳動物へ物質の配送を制御するためのシステムを示す概要図が議論される。図９に示されるように、配送システム９００は、哺乳動物９１８に投与することを所望する流体を含む流体供給源９１０を含む。本発明の一実施例において、哺乳動物９１８はイヌ科またはネコ科の動物であり、本発明の他の実施例では、哺乳動物９１８は人間であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。流体供給源９１０からの流体は液体またはガスであり、あるいは粒子状物質または粉末から構成されてもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。本発明の一実施例において、流体は血液または血漿のような液体であり、あるいは、その流体は、例えばグルコース、カリウムまたは他の無機質または栄養素を含む静脈注射溶液であってもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。本発明の特定の一実施例では、その流体は、哺乳動物９１８に投与される薬または同様の化学薬品、例えばインシュリン、ポタシン（potossin）であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２４】
配送システム９００の動作中に、流体供給源９１０からの流体は、例えば図８のバルブ８１０であるバルブ９１２を通って配送され、投与導管９１６を経由して哺乳動物９１８に配送される。投与導管９１６は、例えば可撓性チューブまたは注射器であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。フィードバック信号９２０は、哺乳動物９１８からバルブ９１２に提供され、流体供給源９１０から哺乳動物９１８への流体の投与を制御するか規制する。本発明の一実施例において、フィードバック信号９２０は、哺乳動物９１８の体温によって生成された温度刺激を含み、熱反応性重合体の作用に基づいて動作するバルブ９１２の動作を調整し、それによって温度刺激の値に応じて流体供給源９１０から哺乳動物９１８への流体の流れを調整する。本発明の一実施例では、バルブは、哺乳動物９１８の体温を検出するために、哺乳動物９１８の体上に、あるいは哺乳動物９１８の体内へ配置される。本発明の他の実施例では、フィードバック信号９２０は、温度、酸素濃度または他の化学レベルあるいは濃度のような哺乳動物９１８の状態に反応するセンサ（図示せず）によって生成された電気信号であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。このような実施例で、電気信号は、制御信号７１２として動作し、図７に示されまた図７に関して記載されるように、ヒーティング・システム７００に基づいてバルブ９１２を動作するためにバルブ９１２の発熱体７１４を制御するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２５】
図９の配送システム９００を備える実施例によって示されるように、熱反応性バルブ９１２は、本発明に従って熱反応性重合体に基づいて形成され、熱反応性重合体が選択されたＬＣＳＴ温度で動作するように設計されるので、温度スイッチまたは温度センサとして動作する。例えば、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）４１０の名目上のＬＣＳＴが正常な人体温度である３７°Ｃに十分に近接している３２°Ｃまたはその温度に近いので、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）４１０は、配送システム９００のような生物に基づくシステムに特に適している。さらに、所望のアプリケーションに適するようにＬＣＳＴをより高くまたはより低く修正することができる。熱反応性重合体１１２であるＬＣＳＴの修正は、例えば、ＬＣＳＴをより低いレベルへシフトさせるためにベース重合体を備えた疎水性化合物の共重合によって、あるいはＬＣＳＴをより高いレベル、例えば３２°Ｃから３７°Ｃへシフトさせるためにベース重合体を備えた親水性化合物の重合によって行なうことができるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２６】
本発明はある程度の特殊性をもって記述されたが、それらの要素は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、当業者によって変更され得ることを認識すべきである。本発明の熱反応性重合体に基づくスイッチ構造または同種の構造、およびその付随する利点の多くは、見合わせた記載によって理解され、本発明の範囲および精神を逸脱せずに、あるいはその材料の利点すべてを犠牲にすることなく、そのコンポーネントの形式、構造および配置における様々な変更が行なわれることは明らかであろう、その形式は単にその実施例の説明を記載するためのもので、本質的な変更を与えるものではない。そのような変更を包含しかつ含めることが請求項の目的である。
【符号の説明】
【００２７】
１００  スイッチ
１１０  基板
１１２  熱反応性重合体
１１４  電圧源
１１８  負荷
１２０  導体
６１０  上板
６１２  基板
６１４  ウェルまたはトレンチ
６１８，６２２  ボックス
８１０  バルブ
８１２  モータ
８１６  くさび
８１８  チューブ
８２０  流体
８２２  片持ち梁
８２４  ピボット
８２６  光源
８２８  ミラー
９００  配送システム
９１０  流体供給源
９１２  バルブ
９１６  投与導管
９１８  哺乳動物
９２０  フィードバック信号
【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７】
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【図８】
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【図９】
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