(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の胴体の端面の一部であり、該端面に配された突出部の反射面に面している出射面をもつ、光ガイドを有する長尺の胴体と、
前記光ガイドの前記出射面から反射された、当該光ガイド内の光、及び前記突出部から反射された、当該光ガイド内の光から構成されている光の特性を検出する光検出器と、
環境物質と接触するとき、及び/又は環境の変化を検出するときに特性が変化し、前記長尺の胴体の前記端面及び前記突出部の間に供されているヒドロゲル材料と、
を有し、前記突出部は可撓性があり、前記ヒドロゲル材料が、環境物質と接触するとき、及び/又は環境の変化を検出するときに、前記ヒドロゲル材料の体積を変えるよう適応されており、これにより、前記可撓性のある突出部を変形させる、体腔内で環境状態を検出するためのセンサプローブ。
【請求項２】
前記突出部の少なくとも一方の端部が、前記長尺の胴体の前記端面に取り付けられ、前記ヒドロゲル材料で少なくとも部分的に支持されている、請求項１に記載のセンサプローブ。
【請求項３】
前記突出部が円板である、請求項１に記載のセンサプローブ。
【請求項４】
前記突出部の少なくとも一つの端部が、前記長尺の胴体の端面の、前記出射面の外側に取り付けられた剛性がある支持部によって支持されている、請求項１に記載のセンサプローブ。
【請求項５】
前記光検出器の出力信号から環境状態を計算するための処理ロジックを他に有する、請求項１に記載のセンサプローブ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサプローブを有する、医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境状態を検出するために、刺激に敏感なヒドロゲル材料を有するセンサプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
刺激に敏感な複数のヒドロゲルが、アクチュエータ、センサ、薬の運搬、及びバイオ分離のアプリケーションを見いだした。これらの材料は、当該材料の物性上に明瞭な測定可能な効果を生じる外部の刺激に、可逆的に反応することができる。ヒドロゲルは、pH、イオン濃度、温度、溶媒組成物、及び電位に敏感なことが知られている。ヒドロゲルは、ターゲット分子が存在すると、膨張するよう設計されることもできる。ヒドロゲルは、膨張の大きさが、存在する配位子の濃度と比例することができる態様にて構成されることができる。
【０００３】
最小の侵襲的技法は、本来の開腹によるか、又は人間の胴体若しくは動物の胴体の内部の小さな切開検査によるかの何れかによって、内視鏡及びカテーテルなどの装置を伴って実行されるという点を特徴とする。人間の胴体又は動物の胴体において測定されるべき重要なパラメータは温度レベル及びpHレベルであり、これらは病気にかかった組織に対する有力なインジケータである。更に、酵素、タンパク質、サイトカイン、（例えばブドウ糖などの）砂糖の派生物、及び他の小分子などのバイオ標識は、組織の状態を特徴づけるのを更に手助けすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
M. Lei等による「自動整合し、乾燥パターン化された環境に敏感なヒドロゲルに基づく超高感度な化学マイクロ・センサ」、固体センサ、アクチュエータ、及びマイクロ・システムに関する国際会議、韓国、2005、会報第13、頁1824-1827、において、環境に敏感なヒドロゲルで作動される片持ち梁に基づいた、超高感度な化学マイクロ・センサが開示されている。ヒドロゲルは、pHの増大、又はグルコース濃度の増大に反応して膨張し、カンチレバーを持ち上げ、撓ませる。撓み量は、光学技術、ピエゾ抵抗技術、又は圧電技術などの様々な検知技術によって検出されることができる。既知のセンサの欠点は、当該センサは生物学的に適合性がなく、シリコン基板上に供され、及びカンチレバーの撓み量を検出するための別個のシステムを必要とするという点で、体腔内でのアプリケーションに適していないということである。
【０００５】
本発明の目的は、体腔内の環境状態を検出するためのコンパクトなセンサプローブを供することである。本発明は、独立請求項によって規定されている。好都合な実施例が、従属請求項によって規定されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、本発明による体腔内の環境状態を検出するためのセンサプローブによって実現され、当該センサプローブは、突出部の反射面に面していて、長尺の胴体の第１の端部で光を出射する面をもつ、光ガイドから成る長尺の胴体と、当該光ガイドの出射面から反射された、光ガイド内にある光、及び突出部から反射された、光ガイド内にある光から構成されていて、光の特性を検出する光検出器と、環境物質と接触したとき、及び/又は環境の変化を検出したときに特性が変化し、長尺の胴体の第1の端部と突出部との間に備えられたヒドロゲル材料と、を有する。この態様にて、人間の胴体又は動物の胴体の状態に対するバイタルなインジケータであるパラメータを検出し、特徴づけるための、そのコンパクトさの故に体腔内部で使用されることができ、ヒドロゲル材料が例えば温度又はpHなどに対して反応する、センサプローブが供される。別の例として、体腔内のバイオ標識の存在、欠如、又は濃度が、ヒドロゲル材料を使用することによって測定されることができ、この例は、バイオ標識結合部位を有し、これ故、専用のバイオ標識に対して敏感である。別の長所は、光導波路と光検出器とを有する光学検出システムがセンサプローブと一体化される点であり、従ってセンサプローブをいっそうコンパクトな装置にする。光検出器は、例えば、受信した光の強度及び/又は光の位相を検出することができる。光ガイドの出射面から反射された光と、光-機械力変換器の可撓部から反射された光とから構成されている干渉パターンを有する位相の測定は、光の波長が測定のベースであり、光の強度よりも正確な測定結果を生じるパラメータであるので、結果として、より正確な測定になる。
【０００７】
本発明によるセンサプローブの実施例において、突出部は可撓性があり、ヒドロゲル材料が環境物質と接触したとき、及び/又は環境の変化を検出したときは、当該ヒドロゲル材料はその体積を変えるよう適応されており、これによって、可撓性がある突出部を変形させる。ヒドロゲル材料の体積の変化は、可撓性がある突出部を移動又は変形させ、結果として光検出器によって検出された光の特性の変化を生じさせる。例えば、体積が温度又はpHに敏感であるヒドロゲル材料が使われることができ、これによって、体腔内部で温度又はpHを測定することができるセンサプローブを供する。
【０００８】
本発明によるセンサプローブの実施例において、突出部の少なくとも一方の端は長尺の胴体の第1の端部に取り付けられ、少なくとも部分的にヒドロゲル材料によって支持されている。この態様にてヒドロゲル材料は、長尺の胴体上にある突出部に対する取付け手段として、及び膨張があると、ヒドロゲル材料の支持機能により突出部を撓ませて、突出部の一端を移動させることによって環境状態の変化を検出するための検出手段として、の両方で都合よく機能する。
【０００９】
本発明によるセンサプローブの実施例において、突出部は円板である。この事は、突出部を製造するために、単純で安価な、例えばシリコンMEMS（微細電気機械システム）製造技術などの、バッチ処理の使用を可能にする。更にまた、円板の形状は、例えば、比較的鋭い刃を有する橋状の構造の使用と比べて、人間の胴体又は動物の胴体の内部に損傷を与える危険を減らす。更に好都合な実施例では、ヒドロゲル材料は、環境物質と接触したとき、及び/又は環境の変化を検出したときに、その体積を変化させるよう適応されており、円板は、ヒドロゲル材料を有するリング状の支持部によって支持された長尺の胴体の第1の端部に支持されて取り付けられ、これにより、閉じたスペース領域を形成する。この態様にて、ヒドロゲル材料は、長尺の胴体への円板の取付手段として、及びヒドロゲル材料の膨張があると、円板を持ち上げ又は移動させることによって、環境状態の変化を検出するための検出手段として、の両方で機能する。
【００１０】
本発明によるセンサプローブの実施例では、ヒドロゲル材料は、環境物質と接触したとき、及び/又は環境の変化を検出したときに、その光学特性を変化させるよう適応されており、当該ヒドロゲル材料は、突出部から反射された光の経路に供されている。ヒドロゲル材料の光学特性の変化は、光の一部がヒドロゲル材料を透過したので、光検出器によって検出される光の特性の変化を生じる。この態様では、変形又は変位がセンサプローブに生じず、これはセンサプローブをより強固にする。
【００１１】
本発明によるセンサプローブの実施例において、突出部の少なくとも一方の端部は、出射面の外側にあって、長尺の胴体の第1の端部に取り付けられた、剛性がある支持体によって支持されている。出射面から距離をおいて配置され、可撓性がある接続部の一端上に置かれた剛性がある支持体は、長尺の胴体上にある突出部の強固な取り付けと、出射され反射された光に影響することなく、光ガイドの出射面に対する突出部の明確な相対的な位置と、を都合よく備えている。
【００１２】
本発明によるセンサプローブの実施例において、突出部は、当該突出部の下面又は上面が、少なくとも部分的に反射材料で被覆されているファイバ材を有する。この実施例は、例えば、光ガイド及び突出部に光ファイバ材などの同一材料を使用することにより、センサプローブの簡略化された製造を可能にする。突出部の表面の一つに反射コーティングを加えることによって、反射光の強度は増し、結果として、光検出器による、より正確な反射光の測定になる。反射材料の例としては、Pt、Ag、及びAuが挙げられる。
【００１３】
本発明によるセンサプローブの実施例において、センサプローブは、光検出器の出力信号から環境状態を計算するための処理ロジックを他に有する。当該処理ロジックは、センサプローブの外部に存在することもでき、センサプローブと何らかの外部装置との間の接続は、センサプローブが何らかの外部装置に無線で接続されるよう適応された無線接続を介して行われることができる。
【００１４】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、図を参照して更に解明され、説明されることであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜視図を示す。
【図２】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の断面図を示す。
【図３】本発明の一実施例による、ヒドロゲル材料が膨張したときの、センサプローブの端部の断面図を示す。
【図４】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜視図を示す。
【図５】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜視図を示す。
【図６】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の断面図を示す。
【図７ａ】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の断面図を示す。
【図７ｂ】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜めから見た断面図を示す。
【図８】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜めから見た断面図を示す。
【図９ａ】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜視図を示す。
【図９ｂ】本発明の一実施例によるセンサプローブの端部の斜めから見た断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図は、縮尺通りに描画されてはいない。概して、図中の同一の部品は同一の引用番号を意味する。
【００１７】
刺激に敏感な複数のヒドロゲル材料が、アクチュエータ、センサ、薬の運搬、バイオ分離、及び生物医学のアプリケーションをもっている。これらのヒドロゲル材料は、明瞭な測定可能な作用が材料の特性に生じる外部刺激に対して、可逆的に反応することが可能である。ヒドロゲル材料は、pH、イオン濃度、温度、溶媒組成物、及び電位に敏感なことが知られている。これらのパラメータは、ヒドロゲル材料を、その最初の状態に戻すために後で逆行することができる、位相、形状、メカニズム、屈折率、認識率又は浸透率の変化を引き起こす。刺激に敏感なヒドロゲル材料は、制御可能なアクチュエータを設計するために、酵素、タンパク質模倣物、及び抗体と一体化もされた。これらのヒドロゲル材料は、ターゲット分子の追加によって膨張することが示された。これらのヒドロゲル材料が腫脹する量は、ポリマー・ネットワーク内での非共有結合性相互作用における変化に依存すると考えられた。ヒドロゲル材料は、ターゲット分子の存在があると膨張するよう設計されることもできる。ヒドロゲル材料は、腫脹の大きさが、存在するターゲット分子の濃度と比例することが可能な態様で構成されることさえできる。大きな膨張比率が得られることができ、材料は、例えばpHの小さい変化にさえ非常に敏感である。pHに敏感な典型的なヒドロゲル材料はポリアクリル酸（PAA）であり、熱に敏感な典型的なヒドロゲル材料はN-イソ・プロピル・アクリルアミド（NPA）である。加えて、幾つかの刺激に反応するヒドロゲル材料は、温度などの外部の刺激に反応して、光学特性に非常に急な変化を受ける。この効果の例が、より低い臨界溶解温度として知られている。実際、幾つかのヒドロゲル材料は、温度が増すと非常に急激な相転移を受け、光学的に透明材料から散乱材料へと変化する。これらのヒドロゲル材料の、より低い臨界溶解温度が共重合によって人体温度（37度C）の近傍に調整されることができるという事実、及び添加物を使用することが、更に、生体内でのアプリケーションに対して、ヒドロゲル材料を現実的にするという事実がある。更にまた、水性のヒドロゲル材料の使用は、人間の免疫システムによる異物の被包プロセスを遅くさせ、これは、ヒドロゲル材料を、移植可能な持続性のある化学-物理センサのためのベースとして、極めて魅力的にする。これ故、ヒドロゲル・ベースのトランスデューサは、人間の／動物の胴体内及び/又は胴体外の生理的なパラメータの正確なモニタリングを可能にする、持続性のある移植可能な検知システムになることであろう。提案されたトランスデューサ装置は、環境の変化（例えばpH、温度）、又は特定の分子に対するヒドロゲル材料の反応を利用する。特定の分子（検体）の存在に対して敏感になるために、ヒドロゲルは、特定の「検体- 検体結合分子 」の複合体、例えば検体としての抗原、及び検体結合分子としての検体、又は検体としての炭水化物、及び検体結合分子としてのレクチンによって、「調整」されねばならない。
【００１８】
図1は、本発明の一実施例によるセンサプローブ100の端部の斜視図を示す。センサプローブ100は、例えば、カテーテルの一部、若しくは内視鏡の一部であり、又は体腔内の診断、若しくは処置に対して使われる何らかの装置の一部である。図1に示されるセンサプローブ100の端部は、端面3を備え、レーザ源（図示せず）から生じた光30を案内するために、中央に光導波路1を備えた、例えば円筒などの長尺の胴体9を有する。当該光導波路は、例えば、ファイバ材から作られることができ、光導波路1の屈折率とは異なる屈折率を有する材料によって包まれることができる。センサプローブ100は更に、一方は剛性がある支持体21によって支持され、反対側は、刺激に反応するヒドロゲル材料2によって支持された、可撓性部分22を備えた突出構造を有し、この場合、当該ヒドロゲル材料2による部分は、例えば、温度又はpHの変化に反応して、自身の体積を増すよう適応されている。剛性がある支持体21及びヒドロゲル材料2は、長尺の胴体9の端面3に取り付けられている。可撓性がある部分22は、光導波路1から出る光の経路中にある。
【００１９】
センサプローブ100及び可撓性がある部分22は、例えば、焦束されたイオンビーム・ミリングによって、又はリソグラフィー技術とファイバの反応性イオン・エッチングとの組合せによって、光ファイバから直接作られることができ、ヒドロゲル材料2のパターン化が後続する。
【００２０】
図2及び図3は、本発明の一実施例によるセンサプローブ100の端部の断面図であり、センサプローブ100の動作を、より詳細に説明している。可撓性がある部分22は、光の出射面11に面している下面23、及び当該下面23の反対側にある上面24を有する。光導波路1の、レーザ源（図示せず）から生じている光30の第1の部分31は出射面11で光導波路1から出、当該出射面11は、長尺の胴体9の端面3の一部である。第1の反射光32は、出射面11で反射され、光導波路1内で光30とは反対の方向に案内された、光30の第2の部分を有する。第2の反射光33は、可撓性のある部分22の下面23で反射され、出射面11から光導波路1に入り、光30の第1の部分31の一部を有する。これ故、光導波路1は、光30の方向の反対方向に、2本の光線を案内する。即ち、出射面11で反射された第1の反射光32と、可撓性のある部分22の下部表面23で反射され、出射面11から光導波路1に入った第2の反射光33である。これら2本の反射された光線32及び光線33は、光導波路内で組み合わせられ、例えば、組み合わせられた光の強度及び/又は位相に依存する電圧信号又は電流信号を生成するであろう光検出器を介して、センサプローブ100の出射面11の反対側にある、光導波路1の端部で検出される。光の強度の測定に比べて、より正確な測定結果を生じるパラメータである光の波長がこの測定の根拠であるので、第1の反射光32と第2の反射光33とから構成された干渉パターンを有する位相の測定は、結果としてより正確な測定となる。
【００２１】
図3は、ヒドロゲル材料2が腫脹した後の、センサプローブ100を示す。ヒドロゲル材料2の腫脹は、可撓性がある部分22を変形又は撓ませることを強い、結果として底面23が変形した底面25へ、及び上面24が変形し上面26へと、変位又は変形を生じる。可撓性がある部分22の変位の結果、出射面11と可撓性のある部分22との間の距離は、底面23から変形した底面25へと変化する。これ故、第2の反射光33の経路長が変化し、これは結果として第1の反射光32及び第2の反射光33の組合せ特性の変化を生じる。例えば光の強度の変化及び/又は位相の変化が、次に光検出器で測定され、可撓性がある部分22の変位に対する値に変換される。可撓性がある部分22の特性、例えば、温度又はpHの変化に対するヒドロゲル材料2の例えば剛性及び感度などが知られているので、温度の値又はpHの値が、この態様にて、例えば処理ロジック回路によって計算される。可撓性がある部分22の特性は、ヒドロゲル材料2の腫脹が、可撓性がある部分22の変形を生じるよう、設計される。例えば、可撓性がある部分は、40マイクロメートルの長さ、25マイクロメートルの幅、及び20マイクロメートルの厚さをもつ。可撓性がある部分22の実施例は、例えばシリコン酸化物を有し、当該可撓性がある部分22の上面24は、光を反射する材料で被覆されている。斯様な材料は、例えばPt又はAuであり、少なくとも出射面11の上部に位置し、出射面11に面している上面24のエリアに使用される。この場合、光30の第1の部分31の一部が、可撓性がある部分22に入り、その後、上面24から反射し、光導波路1に入る。更にまた、この場合、第2の反射光33は、可撓性がある部分22に入る光30の第1の部分31の一部に過ぎず、例えば、可撓性がある部分22の表面23で、4％が反射するに過ぎない。代替的には、可撓性がある部分22の下部表面23の一部が、反射材料で被覆されてもよい。
【００２２】
図4は、本発明の一実施例によるセンサプローブ110の端部の斜視図を示す。可撓性がある部分22を有する突出構造は、本実施例では、長尺の胴体9の端面3に取り付けられた剛性支持体21によって、二つの側で支持されている。刺激に反応するヒドロゲル材料2は、可撓性がある部分22と長尺の胴体9との間で、これらに隣接して供され、及び光導波路1から出る光の経路の外側に供される。また、この場合、ヒドロゲル材料2は、例えば温度の変化又はpHの変化などの環境の変化に反応して、自身の体積を増すよう適応されている。
【００２３】
図5は、本発明の一実施例によるセンサプローブ120の端部の斜視図を示す。本実施例では、突出構造は必ずしも可撓性である必要はなく、長尺の胴体9の端面3に取り付けられた剛性支持体21によって、二つの側で支持された剛体52を有する。刺激に反応するヒドロゲル材料2は、剛体52と長尺の胴体9の端面3との間に、これらに隣接して、光導波路1から出る光の経路内に供される。本実施例においては、ヒドロゲル材料2の光学特性が、例えば温度の変化又はpHの変化などの環境の変化に反応して変化することであろう。
【００２４】
図6は、センサプローブ120の端部の断面図であり、センサプローブ120の動作を、より詳細に説明している。レーザ源から生じている光導波路1の光30の第1の部分31は、出射面11で光導波路1から出、ヒドロゲル材料2を通過する。また、剛体52の底面53で反射された第2の反射光33は、出射面11を介して光導波路1に入る前に、ヒドロゲル材料2を通過する。これ故、ヒドロゲル材料2の変化した光学特性は、光30の第1の部分31及び第2の反射光33の特性に影響し、これ故、光検出器によって検出された光の結果として生じた強度及び/又は位相は、ヒドロゲル材料2の変化した光学特性によって影響を受けることであろう。ヒドロゲル材料2によって検出されるように、この変化が、環境変化、例えば温度の変化又はpHの変化に対する測度である。
【００２５】
図7aは、本発明の別の実施例によるセンサプローブ130の斜視図を示し、図7bは、本発明の別の実施例によるセンサプローブ130の、斜めから見た断面図を示す。この事例では、センサプローブ130の可撓性がある部分は、端面3の上に位置し、上面44をもつ、可撓性がある円板42である。可撓性がある円板42は、例えば接着層46などの補助材料を介して、長尺の胴体9の端面3に、剛性があり、部分的にリング状である支持部41によって支持され、取り付けられている。刺激に反応するヒドロゲル材料2は、可撓性がある円板42と長尺の胴体9の端面3との間に、両者に隣接して供され、光導波路1から出る光の経路の外側に供されている。この事例では、ヒドロゲル材料2は、例えば温度変化又はpHの変化などの環境の変化に反応してその体積を増すよう適応されている。ヒドロゲル材料2の腫脹は、光検出器によって検出される、例えば光の強度及び/又は光の位相の変化を結果として生じる、可撓性がある円板の変形を誘起する。センサプローブ130は、赤血球などの粒子の特性が流路で光学的に検査される生体内流動血球計算器に使用されてもよい。
【００２６】
可撓性がある円板42は、微細電気機械システム（MEMS）技術を使用して、例えばシリコンから、ヒドロゲル材料2上に作られ、供されることができる。製造プロセスの第2フェイズにおいて、ヒドロゲル材料2と剛性があるリング状の支持体41とを含むMEMS装置が、例えばエポキシ樹脂と共に、長尺の胴体9の端部上へ位置合わせされ、取り付けられる。バッチ処理が適用されることができるので、この製造は比較的安価である。
【００２７】
図8は、本発明の一実施例によるセンサプローブ140の端部の斜めから見た断面図を示す。本実施例における突出構造は、必ずしも可撓性の必要があるというわけではなく、長尺の胴体9の端面3に取り付けられたヒドロゲル材料2を有するリング状の支持部63で支持され、これにより、空所61を形成している、固定円板62を有する。ヒドロゲル材料2の腫脹は、この場合、長尺の胴体9に対して固定円板62を変位させ、従って、光検出器のパターンによって検出される、例えば光の強度又は光の位相の変化を結果として生じる。
【００２８】
図9aは、本発明の別の実施例によるセンサプローブ150の斜視図を示し、図9bは、本発明の別の実施例によるセンサプローブ150の斜めから見た断面図を示す。本実施例では、突出構造は必ずしも可撓性の必要があるというわけではなく、当該突出構造は、長尺の胴体9の端面3に、接着層46を介して取り付けられた、剛性があり部分的にリング状をしている支持部41によって支持されている剛体円板62を有する。刺激に反応するヒドロゲル材料2は、剛体円板42と長尺の胴体9の端面3との間に、両者に隣接して供され、光導波路1から出る光の経路内に供されている。この事例では、ヒドロゲル材料2の光学特性は、例えば温度変化又はpHの変化などの環境の変化に反応して変化することであろう。
【００２９】
可撓性がある部分22の撓みを測定するのに必要な光学パワーは、0.05mw乃至0.3mWの範囲であり、この範囲は、血球に損傷を与えないよう十分低く、測定の良い精度を確実にするのには十分高い。円筒形をした長尺の胴体9内の光ファイバ1の直径は、50マイクロメートル程度の細さであることができる。
【００３０】
少なくともヒドロゲル材料の一部は、水中で、水膨張したネットワークを形成する、及び/又は水溶性であるポリマー連鎖のネットワークを形成する、ポリマーを有してもよい。好ましくは、ヒドロゲル材料は、膨張した状態では50％以上、より好ましくは70％以上、最も好ましくは90％以上の水及び/又は溶媒を有し、好ましい溶媒には、有機溶剤、好ましくは極性有機溶媒、最も好ましくは、エタノール、メタノール、及び/又は（イソ）プロパノールなどのアルカノールを含む。
【００３１】
ヒドロゲル材料は、体液と直接接触する装置に非常に有り得る生理的条件下で充電されるペンダント部分をもつことができる。これは、浸透圧の変化を許容し、これによって、腫脹を許容する。
【００３２】
ヒドロゲル材料は、ポリ（メタ）アクリル材、置換ビニル材、又は両者の混合を含む群から選択された材料を有してもよい。
【００３３】
ヒドロゲル材料は、置換ビニル材、好ましくはビニル・カプロラクタム、及び/又は置換ビニル・カプロラクタムを有してもよい。
【００３４】
ヒドロゲル材料は、少なくとも一つの（メタ）アクリル・モノマーと、少なくとも一つの多官能（メタ）アクリル・モノマーとの重合から作られたポリ（メタ）アクリル材を有してもよい。好ましくは、（メタ）アクリル・モノマーは、（メタ）アクリルアミド、アクリル酸エステル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸塩（hydroxyethyl(meth)acrylate）、エトキシ・エトキシ・エチル（メタ）アクリル酸塩（ethoxyethoxyethyl(meth)acrylate）、又はこれらの混合物を有する群から選択される。多官能（メタ）アクリル・モノマーは、代替的にはビス（メタ）アクリル・モノマー、及び/又はトリ（メタ）アクリル・モノマー、及び/又はテトラ（メタ）アクリル・モノマー、及び/又はペンタ（メタ）アクリル・モノマーでもよい。別の代替例においては、多官能（メタ）アクリル・モノマーは、ビス（メタ）アクリルアミド、テトラエチレン・グリコール・ジ（メタ）アクリル酸塩（tetraethylene glycol di(meth)acrylate）、トリエチレン・グリコール・ジ（メタ）アクリル酸塩（triethylene glycol di(meth)acrylate）、ジエチレングリコール・ジ（メタ）アクリル酸塩（diethylene glycol di(meth)acrylate）、トリポリエチレングリコール・ジ（メタ）アクリル酸塩（tripropyleneglycol di(meth)acrylates）、ペンタ・エリトリトール・トリ（メタ）アクリル酸塩（pentaerythritol tri(meth)acrylate）、ポリエチレングリコール・ジ（メタ）アクリル酸塩（polyethyleneglycoldi(meth)acrylate）、エトキシル化ビスフェノール-A-ジ（メタ）アクリル酸塩（ethoxylated bisphenol-A-di(meth)acrylate）、ヘキサンジオール・ジ（メタ）アクリル酸塩（hexanedioldi(meth)acrylate）、又はこれらの混合物を有する群から選択される。
【００３５】
ヒドロゲル材料は、（メタ）アクリル酸（(meth)acrylic acids）、アリール・スルホン酸（arylsulfonic acids）、特にスチレン・スルホン酸（styrenesulfonic acid）、イタコン酸（itaconic acid）、クロトン酸（crotonic acid）、スルホンアミド（sulfonamides）、又はこれらの混合物を有している群から好ましくは選択された陰イオン・ポリ（メタ）アクリル材、及び/又はビニル・ピリジン（vinyl pyridine）、ビニル・イミダゾール（vinyl imidazole）、アミノエチル（メタ）アクリル酸塩（aminoethyl (meth)acrylates）、又はこれらの混合物を有している群から好ましくは選択され、酢酸ビニル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸塩（メタ）アクリルアミド（hydroxyethyl (meth)acrylate (meth)acrylamide）、エトキシ・エトキシ・エチル（メタ）アクリル酸塩（ethoxyethoxyethyl(meth)acrylate）、又はこれら混合物の群から好ましくは選択された、中性のモノマーの群から選択された少なくとも一つのモノマーによって共重合された陽イオン・ポリ（メタ）アクリル材、又はこれらの混合物を有してもよい。これらのコポリマーは、pHの関数として、自身の形状を変え、印加された電界及び/又は電流に反応することができる。これ故、これらの材料は、本発明内での広範囲にわたるアプリケーションのために使われてもよい。
【００３６】
温度指示材のうちの少なくとも一つは、ポリ-N-イソ・プロピル・アミド（PNIPAAm）と、ポリオキシエチレン（polyoxyethylene）、トリメチロールプロパン・ジステアリン酸（trimethylol-propane distearate）、ポリ−カプロラクタム、又はこれらの混合物から選択されるモノマーを有するコポリマーと、を有する群から選択された複数のモノマーを有するヒドロゲル性の材料を有してもよい。
【００３７】
ヒドロゲル性の材料は、N-イソ・プロピル・アクリルアミド（N-isopropylacrylamide）、ジ（メチル又は）エチル・アクリルアミド（di(m)ethylacrylamide）、カルボキシ・イソ・プロピル・アクリルアミド（carboxyisopropylacrylamide）、ヒドロキシ・メチル・プロピル・メタクリルアミド（hydroxymethylpropylmethacrylamide）、アクリロイル・アルキル・ピペラジン（acryloylalkylpiperazine）、N-ビニル・カプロラクタムを有する群から選択された温度反応型のモノマーと、ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸塩（hydroxyethyl(meth)acrylate）、（メタ）アクリル酸、アクリルアミド、ポリ・エチレングリコール（メタ）アクリル酸塩（polyethyleneglycol(meth)acrylate）、N-ビニル・ピロリドン（N-vinyl pyrolidone）、ジメチルアミノ・プロピル・メタクリルアミド（dimethylaminopropylmethacrylamide）、ジメチル・アミノ・エチルアクリレート（dimethylaminoethylacrylate）、N-ヒドロキシ・メチル・アクリルアミド（N-hydroxymethylacrylamide）、又はそれらの混合物を有する親水性モノマーの群から選択されたモノマーを伴った上記のコポリマーとを主成分としてもよく、及び/又は、（イソ）ブチル（メタ）アクリレート（(iso)butyl(meth)acrylate）、メチル・メタアクリレート（methylmethacrylate）、イソボルニル（メタ）アクリル酸塩（isobornyl(meth)acrylate）、メタクリル酸グリシジル（glycidyl methacrylate）、又はこれらの混合物を有する疎水性モノマーの群から選択されたモノマーと共重合されてもよい。これらの共重合ポリマーは温度反応性があることが知られており、これ故、本発明内での広範囲にわたるアプリケーションのために使われる。
【００３８】
ヒドロゲル材料は、生体反応性の架橋部分を有してもよい。選択された架橋の対は、（ストレプト）アビジン-（免疫）ビオチン、ビオチン-反ビオチン（国際応用化学学会誌、2006年版、45章、頁1446-1449）、ビオクチン（biocytin）-反ビオチン（国際応用化学学会誌、2006年版、45章、頁1446―1449）、ウサギ免疫グロブリンG-ヤギ反ウサギ（Nature誌、巻399、頁767）、DNA-アンチセンスDNA片、 である。選択された対の両方の部分が、ヒドロゲル材料に共有結合的に固着され、バイオ架橋（biocrosslink）を形成することができる。架橋は、二つの対の部分の間の束縛が、検出されるべき検体を伴う、二つの部分のうちの一つの束縛と競合するよう選択される。バイオ反応性の架橋部分は、ヒドロゲル鎖に組み込まれた、アクリル酸、アクリロイル・オキシ-NHS、及びメタクリル酸グリシジル）の群から選択される、官能基と共有結合的に固着される。代替的には、バイオ架橋部分は、自然な化学結紮、急速なタンパク質結紮、静止結紮、ハイスゲン（Huisgen）2+3付加環化の群から選択された結紮-化学ルートを介して、ヒドロゲル材料に付着されることができる。
【００３９】
要約すると、センサプローブが、体腔の中で環境状態を検出するために、供される。センサプローブは、突出部の反射面に面していて、長尺の胴体の端面の一部で、光の出射面をもつ光ガイドと、光ガイドの出射面から反射された、光ガイド内にある光、及び突出部から反射された、光ガイド内にある光から構成されていて、光の特性を検出する光検出器と、環境物質と接触したとき、及び/又は環境の変化を検出したときに特性が変化し、長尺の胴体の端面と突出部との間に供されたヒドロゲル材料と、を有する長尺の胴体をもっている。この態様にて、人間の胴体又は動物の胴体の状態に対するバイタルなインジケータであるパラメータを検出し、特徴づけるために、その小型性により、体腔内部で使用されることができて、ヒドロゲル材料が反応する、センサプローブが供される。
【００４０】
上述の実施例が本発明を限定するよりはむしろ例示する点に留意する必要があり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替実施例を設計することが可能であろう点に留意する必要がある。請求項において、括弧の間に配置されたいかなる引用符号も、請求項を限定するものとして解釈されてはならない。単語「有する」は、請求項に記載されたものとは別の要素又はステップの存在を排除することはない。要素に先行する単語「a」又は「an」は、斯様な要素の複数の存在を排除することはない。
【図１】
0005576269.tif 000002
【図２】
0005576269.tif 000003
【図３】
0005576269.tif 000004
【図４】
0005576269.tif 000005
【図５】
0005576269.tif 000006
【図６】
0005576269.tif 000007
【図７ａ】
0005576269.tif 000008
【図７ｂ】
0005576269.tif 000009
【図８】
0005576269.tif 000010
【図９ａ】
0005576269.tif 000011
【図９ｂ】
0005576269.tif 000012