(57)【要約】      （修正有）【課題】溶液を有するコンテナにおいてパラメータを測定するためのシステムを提供する。【解決手段】少なくとも１つのセンサ１０３、およびコンテナ１０１の少なくとも１つの壁の上に保護層を堆積する。保護層をコンテナの壁に接着し、コンテナとセンサとの間に封止を形成する。センサは、コンテナおよび保護層の厚さに基づいて、動作可能な電磁場を有するように構成される。センサは、タグ１０２とともに、測定デバイス１１１を構成するインピーダンス分析器１０８およびリーダ１０６に近接する。センサは、溶液の少なくとも１つのパラメータを決定するように構成される。タグは、センサに付随するディジタルＩＤを提供するように構成され、コンテナはリーダおよびインピーダンス分析器に近接する。インピーダンス分析器は、所与の周波数範囲において測定した複素インピーダンスに基づいて、センサから所与の範囲の周波数を受信するように構成される。【選択図】図１
2014132273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のパラメータを測定するためのシステムであって、
溶液を有するコンテナと、
少なくとも１つのセンサであって当該センサに一体化されたアンテナを伴うセンサおよび前記コンテナの少なくとも１つの壁上に堆積した保護層であって、該保護層は、前記コンテナと前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサとの間に封止を形成するために、前記コンテナの壁に取り付けられ、当該保護層が、バリア層であり、センサの構成要素が、コンテナの環境内に放出する(discharge)のを防止し、溶液がセンサを腐食させずに、センサの適正な化学的または生物的認識を可能にするために用いられ、当該保護層が、溶液を、センサの中にあるあらゆる侵出物または抽出物から保護するもの、
を備えており、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、前記コンテナおよび前記保護層の厚さに基づいて変化し得る電磁場を生成するように構成されており、当該変化し得る電磁場は、センサ部分によって生成され、
前記保護層は、その厚みによって、前記電磁場が、前記センサの面を越えて、前記溶液の中に延在するようになることによって、前記溶液の多数のパラメータを測定することを可能とし、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、タグと共に、測定デバイスを構成するインピーダンス分析器およびリーダに近接しており、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、前記溶液の少なくとも１つのパラメータを決定するように構成されており、
前記タグは、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサに付随するディジタルＩＤを提供するように構成されており、前記コンテナは、前記リーダおよびインピーダンス分析器に近接しており、
前記インピーダンス分析器は、前記パラメータに基づいて前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサから所与の範囲の周波数を受信し、前記所与の範囲の周波数において測定した複素インピーダンスに基づいて、パラメータ変化を計算するように構成されている、
システム。
【請求項２】
前記インピーダンス分析器が、コンピュータに接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定デバイスが、前記少なくとも１つのセンサから、前記少なくとも１つのパラメータを読み出すように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コンピュータが、前記少なくとも１つのセンサからの、前記パラメータを表示するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンテナが、使い捨てコンテナである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナはプラスチック・コンテナである、システム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは、プラスチック微小タイター・プレート・コンテナである、システム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、前記溶液は、流体、血液、および気体から成る一群から選択される、システム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は、以下の物質、クレアチニン、尿素、乳酸脱水素酵素、およびアルカリ性カリウムを含む血液である、システム。
【請求項１０】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯｘを含む気体または溶解気体である、システム。
【請求項１１】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は、アンモニア、アセトン・シアンヒドリンを含有する有毒な工業剤を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記リーダは無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダである、システム。
【請求項１３】
請求項１記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのセンサは、アレイ状の複数のセンサである、システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、前記アレイ状の複数のセンサは、アレイ状の複数のＲＦＩＤセンサである、システム。
【請求項１５】
請求項１記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのパラメータは、導電性測定値、ｐＨレベル、温度、血液関連測定値、生体測定値、イオン測定値、圧力測定値、非イオン測定値、および非導電性測定値を含む、システム。
【請求項１６】
請求項１記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのセンサと前記保護層との間において、前記少なくとも１つのセンサ上にセンサ・コーティングを堆積し、該センサ・コーティングが前記溶液の少なくとも１つのパラメータを決定する、システム。
【請求項１７】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記センサ・コーティングは、ポリマ・フィルム、有機フィルム、無機フィルム、生物複合フィルム、またはナノ複合フィルムから成る一群からである、システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記センサ・コーティングは、ヒドロゲル・フィルム、ゾル−ゲル・フィルム、カーボン・ブラック−ポリマ・フィルム、カーボン・ナノチューブ−ポリマ・フィルム、金属ナノ粒子−ポリマ・フィルム、エレクトロスパン・ナノファイバ・フィルムから成る一群から選択される、システム。
【請求項１９】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は原核細胞を含有する、システム。
【請求項２０】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は真核細胞を含有する、システム。
【請求項２１】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は、ＣＯ２およびＯ２を含む気体である、システム。
【請求項２２】
請求項８記載のシステムにおいて、前記溶液は、ＣＯ２およびＯ２を含む溶解気体である、システム。
【請求項２３】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは、ポリマ材で作られている、システム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記コンテナは、濾過デバイス、および該濾過デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項２５】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記コンテナは、クロマトグラフ・デバイス、および該クロマトグラフ・デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項２６】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記コンテナは、遠心デバイス、および該遠心デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項２７】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは、予め殺菌してあるポリマ材で作られている、システム。
【請求項２８】
請求項２７記載のシステムにおいて、前記コンテナは、濾過デバイス、および該濾過デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項２９】
請求項２７記載のシステムにおいて、前記コンテナは、クロマトグラフ・デバイス、および該クロマトグラフ・デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項３０】
請求項２７記載のシステムにおいて、前記コンテナは、遠心デバイス、および該遠心デバイスに付随するあらゆる付随移送導管である、システム。
【請求項３１】
請求項１記載のシステムにおいて、前記溶液は、バクテリア、再結合蛋白質、ウイルス、ワクチン、生体組織、または生物流体からの断片が含まれる一群からの生物物質を含む、システム。
【請求項３２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記保護層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および複合フィルムが含まれる一群からである、システム。
【請求項３３】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは、ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、およびエラストマ材が含まれる一群から作られている、システム。
【請求項３４】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは微小タイター・プレートであり、該微小タイター・プレートの個々のウェルが前記アレイ状の複数のＲＦＩＤセンサを収容する、システム。
【請求項３５】
請求項２８記載のシステムにおいて、前記微小タイター・プレートの個々のウェルの中にある、前記アレイ状の複数のＲＦＩＤセンサは、前記溶液の物理的特性、前記溶液の化学的特性、および前記溶液の生物的特性を測定する、システム。
【請求項３６】
請求項２８記載のシステムにおいて、前記微小タイター・プレートの個々のウェルの中にある、前記アレイ状の複数のＲＦＩＤセンサは、溶液の物理的、化学的、または生物的特性を時間の関数として測定する、システム。
【請求項３７】
請求項２８記載のシステムにおいて、前記微小タイター・プレートの個々のウェルの中にある、前記アレイ状の複数のＲＦＩＤセンサは、溶液の物理的、化学的、または生物的特性を、試薬付加、溶剤付加、成分付加、加熱、撹拌、冷却、電磁放射線への露出というような、個々の溶液と共に実行する実験ステップの関数として測定する、システム。
【請求項３８】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは、濾過デバイスに組み込んだポリマ材である、システム。
【請求項３９】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナはクロマトグラフ・マトリクスを収容する、システム。
【請求項４０】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは蓄積のためである、システム。
【請求項４１】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは移送のためである、システム。
【請求項４２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは混合のためである、システム。
【請求項４３】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コンテナは分離のためである、システム。
【請求項４４】
多数のパラメータを測定するためのシステムであって、
少なくとも１つの溶液を有する微小タイター・ウェル・プレート・コンテナと、
前記微小タイター・ウェル・プレート・コンテナの個々のウェルにある、一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサ上に堆積されている保護層であって、当該保護層が、バリア層であり、センサの構成要素が、コンテナの環境内に放出する(discharge)のを防止し、溶液がセンサを腐食させずに、センサの適正な化学的または生物的認識を可能にするために用いられ、当該保護層が、溶液を、センサの中にあるあらゆる侵出物または抽出物から保護するもの、
を備えており、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサは、前記コンテナと前記保護層の厚さに基づいて、変化し得る電磁場を生成するように構成されており、当該変化し得る電磁場は、センサ部分によって生成され、
前記保護層は、その厚みによって、前記電磁場が、前記センサの面を越えて、前記溶液の中に延在するようになることによって、前記溶液の多数のパラメータを測定することを可能とし、
前記少なくとも１つのセンサは、タグと共に、測定デバイスを構成するインピーダンス分析器およびリーダに近接しており、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、前記溶液の少なくとも１つのパラメータを決定するように構成されており、
前記タグは、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサに付随するディジタルＩＤを提供するように構成されており、前記コンテナは、前記リーダおよびインピーダンス分析器に近接しており、
前記インピーダンス分析器は、パラメータに基づいて前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサから所与の範囲の周波数を受信し、前記所与の範囲の周波数に基づいてパラメータ変化を計算するように構成されている、
システム。
【請求項４５】
多数のパラメータを測定するためのシステムであって、
少なくとも１つの溶液を有する微小タイター・ウェル・プレート・コンテナと、
微小タイター・ウェル・プレート・コンテナの個々のウェルにある、一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサ上に堆積されている検知コーティングであって、当該検知コーティングは、バリア層であり、センサの構成要素が、コンテナの環境内に放出する(discharge)のを防止し、溶液がセンサを腐食させずに、センサの適正な化学的または生物的認識を可能にするために用いられ、当該保護層が、溶液を、センサの中にあるあらゆる侵出物または抽出物から保護するもの、
を備えており、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサは、前記コンテナと前記検知コーティングの厚さに基づいて、変化し得る電磁場を生成するように構成されており、当該変化し得る電磁場は、センサ部分によって生成され、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、タグと共に、測定デバイスを構成するインピーダンス分析器およびリーダに近接しており、
前記保護層は、その厚みによって、前記電磁場が、前記センサの面を越えて、前記溶液の中に延在するようになることによって、前記溶液の多数のパラメータを測定することを可能とし、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサは、前記溶液の少なくとも１つのパラメータを決定するように構成されており、
前記タグは、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサに付随するディジタルＩＤを提供するように構成されており、前記コンテナは、前記リーダおよびインピーダンス分析器に近接しており、
前記インピーダンス分析器は、前記パラメータに基づいて前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサから所与の範囲の周波数を受信し、前記所与の範囲の周波数に基づいてパラメータ変化を計算するように構成されている、
システム。 
【請求項４６】
請求項４５記載のシステムにおいて、前記ＲＦＩＤセンサは生物パラメータを測定する、システム。
【請求項４７】
請求項４５記載のシステムにおいて、前記ＲＦＩＤセンサは化学パラメータを測定する、システム。
【請求項４８】
請求項４５記載のシステムにおいて、前記ＲＦＩＤセンサは物理パラメータを測定する、システム。
【請求項４９】
パラメータ測定システムの組み立て方法であって、
一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサを用意し、該少なくとも１つのＲＦＩＤセンサをコンテナの中に配置するステップと、
前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサ上にフィルム層を堆積するステップであって、前記フィルム層は前記コンテナ内にある溶液と接触され、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのセンサが変化し得る電磁場を生成するように構成され、当該変化し得る電磁場は、センサ部分によって生成されるものと、
所与の周波数範囲において測定した複素インピーダンスに基づいて、前記溶液の少なくとも１つのパラメータを測定するように、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサを構成するステップと、
前記溶液の少なくとも１つのパラメータと、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサのディジタルＩＤとを測定するために、前記一体化されたアンテナを伴う少なくとも１つのＲＦＩＤセンサに近接してピックアップ・アンテナを設けるステップと、
を備え、
前記フィルム層は、バリア層であり、センサの構成要素が、コンテナの環境内に放出する(discharge)のを防止し、溶液がセンサを腐食させずに、センサの適正な化学的または生物的認識を可能にするために用いられ、当該保護層が、溶液を、センサの中にあるあらゆる侵出物または抽出物から保護するものであり、
前記保護層は、その厚みによって、前記電磁場が、前記センサの面を越えて、前記溶液の中に延在するようになることによって、前記溶液の多数のパラメータを測定することを可能とする、
方法。
【請求項５０】
請求項４９記載の方法において、前記フィルム層は保護層である、方法。
【請求項５１】
請求項４９記載の方法において、前記フィルム層は検知層である、方法。
【請求項５２】
請求項４９記載の方法において、前記センサとは電気的に接触させずに、前記ピックアップ・アンテナを前記コンテナに取り付ける、方法。
【請求項５３】
請求項４９記載の方法において、前記ピックアップ・アンテナを前記コンテナに機械的に取り付ける、方法。
【請求項５４】
請求項４９記載の方法において、前記ピックアップ・アンテナを前記コンテナに化学的に取り付ける、方法。
【請求項５５】
請求項４９記載の方法において、前記ピックアップ・アンテナを前記コンテナに物理的に取り付ける、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
本願は、２００６年１１月２１に出願した米国仮特許出願第６０／８６６，７１４号の
優先権を主張する。この出願の開示全体は、ここで引用したことにより本願にも全て含ま
れるものとする。
発明の分野
本発明は、コンテナにおいてセンサを組み立て利用するためのシステムに関する。
【従来技術】
【０００２】
人に対して有毒または有害であり得る液体のような溶液、気体、および固体から人を安
全に保つために、異なるデバイスを用いて溶液を検査して、これらが有害か否か判定する
。これらのデバイスは、抗体で識別マーカを接着した化学または生物センサを含む。例え
ば、一部の化学／生物センサは、抗体に取り付けたチップを含み、チップは特定の抗体を
識別する蛍光マーカを含む。
【０００３】
米国特許第６，３５９，４４４号に示されているように、特定の分析物に選択的に応答
する材料で形成した構造的要素を含む化学または生物センサが知られている。米国特許第
６，０２５，７２５号に示されているように、他の既知の化学または生物センサには、電
磁活性材料を含むものがあり、これをセンサ上の特定の場所に配置すると、外的条件によ
って変化させることができる。米国特許第６，５８６，９４６号に示されているように、
既知の化学または生物センサ・システムの中には、１つよりも多い電気的パラメータを測
定するための構成機器を含むものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，３５９，４４４号
【特許文献２】米国特許第６，０２５，７２５号
【特許文献３】米国特許第６，５８６，９４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のセンサは電気的パラメータを測定するために用いることができるが、これらのセ
ンサを利用する単用使い捨て生物処理システムは開発されていない。使い捨て生物処理シ
ステムおよび技術は容易に用いることができるが、有効な１回使用、非侵襲的監視技術が
ないため、それらの受入が阻害されている。主要なプロセス・パラメータの監視は、安全
性、プロセスの文書化、および生産した化合物の効力を確保するため、ならびにプロセス
を統御するためには極めて重大である。使い捨て生物処理アセンブリにおける多重パラメ
ータ・インライン読み取りのために、インライン非侵襲的使い捨てセンサ技術を利用する
と、安全で迅速な生産物の展開が可能になる。何故なら、これによって使い捨て浄化方針
(strategy)の完璧な取り込みが可能となり、高価で時間を浪費するオフライン分析が不要
となるからである。したがって、ユーザが使い捨て生物処理システムにおいて溶液中にあ
る化学および／または生物物質を簡単にそして非侵襲的に検査することを可能にし、ユー
ザが物質の測定値を安全に得ることができ、続いて生物処理システムを廃棄することがで
きるシステムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した技術的背景に鑑みて遂行されたのであり、本発明の目的は、コンテ
ナにおいてセンサを組み立てて利用するためのシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の好適な実施形態では、多数のパラメータを測定するためのシステムがある。コ
ンテナは溶液を有する。少なくとも１つのセンサ、およびコンテナの少なくとも１つの壁
の上に保護層を堆積する。保護層をコンテナの壁に接着して、コンテナと少なくとも１つ
のセンサとの間に封止を形成する。少なくとも１つのセンサは、コンテナおよび保護層の
厚さに基づいて、動作可能な電磁場を有するように構成されている。少なくとも１つのセ
ンサは、ディジタル識別タグとともに、測定デバイスを構成するインピーダンス分析器お
よびリーダに近接する。少なくとも１つのセンサは、溶液の少なくとも１つのパラメータ
を決定するように構成されている。タグは、少なくとも１つのセンサに付随するディジタ
ルＩＤを提供するように構成されており、コンテナはリーダおよびインピーダンス分析器
に近接している。インピーダンス分析器は、パラメータに基づいて少なくとも１つのセン
サから所与の範囲の周波数を受信し、所与の周波数範囲において測定した複素インピーダ
ンスに基づいて、パラメータの変化を計算するように構成されている。
【０００８】
本発明の別の好適な実施形態では、パラメータ測定システムを組み立てる方法を開示す
る。少なくとも１つのセンサを用意し、第１フィルム層と第２フィルム層との間に、少な
くとも１つのセンサを配置する。第１フィルム層および第２フィルム層にはある厚さが設
けられ、少なくとも１つのセンサは、動作可能な電磁場を有するように構成される。少な
くとも１つのセンサ上において、第１層内に第２層を形成する。第２層は、少なくとも１
つのセンサを第１層内に埋め込むように、少なくとも１つのセンサ上において、第１層内
に形成する。第３フィルム層を用意し、第３フィルム層と共にコンテナを形成するように
構成されている第１フィルム層内に、第３フィルム層を形成する。コンテナ内に溶液を供
給し、第１フィルム層および少なくとも１つのセンサが、溶液の少なくとも１つのパラメ
ータを測定するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のこれらおよびその他の利点は、添付図面と合わせて以下の説明を読むに連れて
、一層明らかになろう。
【図１】図１は、本発明の一実施形態にしたがって、センサを組み立てコンテナにおいて利用するためのシステムのブロック図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、コンテナに埋め込んだセンサを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、コンテナに埋め込んだセンサを示す。
【図３】図３は、本発明による、図１の無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグの分解図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明にしたがって構成したＲＦＩＤシステムの回路の模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明にしたがって構成したＲＦＩＤシステムの回路の模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明にしたがって構成したＲＦＩＤシステムの回路の模式図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明にしたがって構成したＲＦＩＤシステムの回路の模式図である。
【図５】図５は、本発明にしたがって、超音波溶接を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。
【図６】図６は、本発明にしたがって、無線周波数溶接を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。
【図７】図７は、本発明にしたがって、熱積層を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。
【図８】図８は、本発明にしたがって、板溶接(plate welding)を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。
【図９】図９は、本発明にしたがって、射出成型熱可塑性樹脂を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明によるシリコン管組織におけるセンサを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明によるシリコン管組織におけるセンサを示す。
【図１１】図１１は、本発明によるセンサの一例を示す。
【図１２】図１２は、本発明にしたがってセンサを測定する一例を示す。
【図１３】図１３は、本発明による、図１２からの動的応答および応答強度を表すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明による、図１２の較正曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、本発明の現時点における好適な実施形態について説明する。図面
においては、同様の構成要素は同じ番号で識別することとする。好適な実施形態の説明は
、例示であり、本発明の範囲を限定することは意図していない。
【００１１】
図１は、コンテナにおいてパラメータを測定するシステムのブロック図を示す。システ
ム１００は、コンテナ１０１、タグ１０２およびタグ１０２上にあるセンサ１０３、リー
ダ１０６、インピーダンス分析器１０８、標準的コンピュータ１０９、ならびに測定デバ
イス１１１を含む。測定デバイス１１１は、リーダ１０６およびインピーダンス分析器１
０８を含む。インピーダンス分析器１０８は、ピックアップ・アンテナ１０８ａを含む。
ピックアップ・アンテナ１０８ａは、アレイ１０３の中にある複数のＲＦＩＤセンサを励
起し、ピックアップ・アンテナ１０８ａは、アレイ１０３の中にある複数のＲＦＩＤセン
サからの反射無線周波数信号を収集する。タグ１０２およびセンサ１０３は、コンテナ１
０１の中に組み込まれている、即ち、一体化されている。タグ１０２上に数個のセンサ１
０３または複数のセンサ１０３を、アレイ・フォーマットで形成することができる。セン
サ１０３またはセンサ・アレイ１０３をコンテナ１０１に組み込み、ワイヤレス接続また
は電気ワイヤ接続によって、コンテナ１０１がインピーダンス分析器１０８およびコンピ
ュータ１０９に接続されている。センサ１０３またはセンサ・アレイ１０３、タグ１０２
は、ワイヤレス接続または電気ワイヤによって測定デバイス１１１およびコンピュータ１
０９に接続されている。インピーダンス分析器１０８は、ワイヤレス接続または電気ワイ
ヤ接続によってコンピュータ１０９に接続されている。
【００１２】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、コンテナ１０１は、使い捨て生物処理コンテナ、ス
テンレス鋼コンテナ、プラスチック・コンテナ、ポリマ材コンテナ、クロマトグラフィ・
コンテナ、濾過デバイス、なんらかの転送導管が付随するクロマトグラフィ・デバイス、
何らかの転送導管が付随する濾過デバイス、遠心分離デバイス、何らかの転送導管が付随
する遠心分離デバイス、予め殺菌してあるポリマ材コンテナ、あるいは当業者には既知の
あらゆる種類のコンテナとすることができる。一実施形態では、生物コンテナ１０１は、
単独フィルムまたは多層フィルムのようないずれの組み合わせとした、以下の材料で作る
ことが好ましいが、これらに限定するのではない。エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）低また
は極低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥまたはＶＬＤＰＥ）エチレン・ビニル・アルコール（
ＥＶＯＨ）ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリ
エチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、当技術分野において全て周知
であるエラストマ材。ＲＦＩＤタグは、通例、フロント・アンテナと、プラスチック（例
えば、ポリエステル、ポリイミド等）の裏張りをしたマイクロチップとを備えている。
【００１３】
また、コンテナ１０１は、１つの製造業者が製造する多層生物処理フィルムで作られて
いてもよい。例えば、この製造業者は、ユタ州、Loganに所在するHyclone社とするとよく
、例えば、ＨｙＱ（登録商標）ＣＸ５−１４フィルムおよびＨＹＱ（登録商標）ＣＸ３−
９フィルムである。ＣＸ５−１４フィルムは、５層の１４ミル・キャスト・フィルムであ
る。このフィルムの外層は、ＥＶＯＨバリア層および超低密度ポリエチレン製接触層(pol
yethylene product contact layer)と共に同時押し出し成型したポリエステル・エラスト
マで作られている。ＣＸ３−９フィルムは、３層の９ミル・キャスト・フィルムである。
このフィルムの外層は、超低密度ポリエチレン製接触層と共に同時押し出し形成したポリ
エステル・エラストマである。前述のフィルムを、更に、種々の幾何学的形状および構成
の使い捨て生物処理用構成要素に変換することができ、これらの全てが溶液１０１ａを保
持することができる。本発明の更に別の実施形態では、コンテナ１０１は、濾過デバイス
に組み込まれたポリマ材でもよい。更に、コンテナ１０１は、クロマトグラフ・マトリク
ス(chromatographic matrix)を含むか、または内蔵してもよい。
【００１４】
コンテナの材料に応じて、センサ１０３またはセンサ・アレイ１０３、タグ１０２は、
ワイヤレス接続または電気ワイヤによって、測定デバイス１１１およびコンピュータ１０
９に接続される。また、コンテナ１０１は、液体または気体のような流体を収容するベッ
セルであってもよく、この場合、ベッセルは入力および出力を有することができる。更に
、コンテナ１０１は、流体流を有すること、または流体流を有しないことも可能である。
更に、コンテナ１０１は、バッグまたは管、あるいはパイプ、あるいはホースとすること
もできる。
【００１５】
溶液１０１ａは、生物処理流体と呼んでもよい。コンテナ１０１の内部には、溶液１０
１ａがある。コンテナ１０１の中にある溶液１０１ａは、貯蔵してもよく、または転送の
ためであってもよい。溶液１０１ａは、液体、流体または気体、固体、ペースト、液体お
よび固体の組み合わせでもよい。例えば、溶液１０１ａは、血液、水、生物的緩衝剤(buf
fer)または気体であってもよい。溶液１０１ａは、有毒な工業用材料、呼気(exhaled bre
ath)における化学戦剤(chemical warfare agent)、気体、蒸気、または爆発性病患マーカ
(explosives disease marker)、水中の生物病原体、ウイルス、バクテリア、およびその
他の病原体を収容することができる。溶液１０１ａが血液である場合、クレアチニン、尿
素、乳酸脱水素酵素、アルカリ性ホスフェート(alkaline phosphate)、カリウム、総合蛋
白質、ナトリウム、尿酸、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯｘのような溶解気体および蒸気、エタノー
ル、メタノール、ハロタン、ベンゼン、クロロフォルム、トルエン、化学戦剤、蒸気、生
物流体ワクチン、または火薬から分割した生物組織等のような種々の材料を収容すること
もできる。一方、溶液１０１ａは、気体または蒸気であり、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯｘ、エタ
ノール、メタノール、ハロタン、ベンゼン、クロロホルム・トルエン、または化学戦剤で
あってもよい。溶液１０１ａが、血液中に吸入され溶解する可能性がある有毒工業用化学
薬品である場合、アンモニア、アセトン・シアンヒドリン、三塩化砒素、塩素、硫化カル
ボニル等であってもよい。溶液１０１ａが化学戦剤である場合、タブン、サリン、ソマン
、Ｖｘ、ブリスタ剤、マスタード・ガス、窒息剤、または血液剤であってもよい。溶液１
０１ａが呼気における病患マーカである場合、アセトアルデヒド、アセトン、一酸化炭素
等であってもよい。溶液１０１ａが生物病原体を含む場合、炭疸、ブルセラ病(brucellos
is)、赤痢菌、ツラレミア等であってもよい。更に、コンテナ中の溶液１０１ａは、蛋白
質、再結合蛋白質、ウイルス、プラスミド、ワクチン、バクテリア、ウイルス、生体組織
等を表す原核および真核細胞を含むこともできる。コンテナ１０１は、多くの構造、例え
ば、単一生物セル、微小流体チャネル、微小タイター・プレート、ペトリ皿、グローブ・
ボックス、フード、ウオークイン・フード、建物内の部屋、または建物を有することもで
きる。つまり、コンテナ１０１は、センサ１０３およびタグ１０２をコンテナ１０１に組
み込むのであればいずれのサイズでも可能であり、これらは、コンテナ１０１内の環境ま
たはコンテナ１０１内の溶液１０１ａを測定するように位置付けられる。
【００１６】
溶液１０１ａに密接して、または溶液１０１ａ内には、複数のセンサがアレイ１０３の
中にある。センサ・アレイ１０３は、超音波溶接、誘電体溶接（高周波（ＨＦ）溶接また
は無線周波数（ＲＦ）溶接としても知られている）、レーザ溶接、熱板溶接、ホット・ナ
イフ溶接、誘導／インパルス、インサート成型、金型内装飾、ならびに当業者には知られ
ているその他の標準的な形式の材料溶接および接合方法というような、図５から図９にお
いて説明する種々のプロセスのいずれかによって、コンテナ１０１の壁１０１ｂに埋め込
まれる、一体化される、または組み込まれる。
【００１７】
前述のプロセスは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、センサ１０３上に保護層１０５
を堆積するためにも利用される。保護層１０５は、バリア層、半浸透層、または浸透選択
層(perm-selective layer)とするとよい。この保護層１０５は、センサ１０３、および保
護層１０５とセンサ１０３（図２Ｂ）との間に位置する任意のセンサ・コーティング１０
６の成分がコンテナ１０１の環境内に放出する(discharge)のを防止し、溶液１０１Ａが
センサ１０３を腐食させずに、埋め込みセンサ１０３の適正な化学的または生物的認識を
可能にするために用いられる。また、保護層１０５は、生物処理流体（溶液１０１ａ）を
、ＲＦＩＤセンサ１０３の中にあるあらゆる侵出物または抽出物から保護する。センサ・
コーティング１０７は、適正な化学的または生物的認識を可能にするように選択する。典
型的なセンサ・コーティング即ちフィルム１９７は、ポリマ、有機物、無機物、生物、複
合、またはナノ複合フィルムであり、これらが内部に置かれている溶液１０１ａに基づい
て、電気的特性を変化させる。センサ・フィルム（またはセンサ・コーティング）１０７
は、（ポリ−（２−ヒドロキシエチル）メタクリレートのようなヒドロゲル、ＤＥ、Wilm
ingtonにあるDupont社の登録商標であるＮａｆｉｏｎ（登録商標）のような硫化ポリマ、
シリコーン接着剤のような接着性ポリマ、  ゾル−ゲル・フィルムのような無機フィルム
、カーボン・ブラック−ポリイソブチレン・フィルムのような複合フィルム、カーボン・
ナノチューブ−Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）フィルムのようなナノ複合フィルム、金ナノ粒
子−ヒドロゲル・フィルム、エレクトロスパン(electrospun)ポリマ・ナノファイバ、金
属ナノ粒子水素フィルム・エレクトロスパン無機ナノファイバ、エレクトロスパン複合ナ
ノファイバ、および他のいずれのセンサ材料でもよい。前述のセンサ・フィルム１０７に
向くこれら前述の材料は、インク・ジェット印刷、スクリーン印刷、化学的堆積、蒸着、
噴霧、ドロー・コーティング(draw coating)、湿性溶剤コーティング(wet solvent coati
ng)、ロールツーロール・コーティング、スロット・ダイ (slot die)、グラビア・コーテ
ィング、ロール・コーティング、ディップ・コーディング等によって、センサ１０３上に
堆積すればよい。センサ・フィルム１０７内の材料がコンテナ１０１内に放出するのを防
止するために、イオン対生成、価電子接合、静電接合、および当業者には周知のその他の
標準的な技法というような標準的な技法を用いて、センサ材料を複数のセンサ・アレイ１
０３の表面に接着する。保護層１０５の厚さは、１ナノメートルから３００ｍｍの範囲で
ある。壁１０１ｂの厚さは、５ナノメートルから５０ｃｍの範囲である。好ましくは、壁
１０１ｂの厚さは１０ｃｍである。更に好ましくは、壁１１０ｂの厚さは５ｃｍであり、
更に一層好ましくは、壁１０１ｂの厚さは１ｃｍである。しかしながら、金型内装飾／射
出成型を用いて、３−Ｄコンテナを作成しセンサを埋め込む場合、壁の厚さは、遥かに厚
くなり、例えば、１０ｃｍに及ぶこともあり得る。
【００１８】
この保護層１０５および壁１０１ｂの厚さは、センサ１０３を取り巻く電磁場を動作可
能とし、センサ１０３がコンテナ１０１の中にある電磁場を保持するために必要となる。
センサ１０３のインピーダンス分析器１０８とのワイヤレス一体化が発生するのは、イン
ピーダンス分析器１０８がセンサ１０３に近接して、センサ１０３の周囲で電磁場が発生
するときである。具体的には、電磁場は、センサ１０３の面から壁１０１ｂおよび保護層
１０５の方向に広がる。ピックアップ・アンテナ１０８ａはＲＦＩＤセンサ１０３を励起
する。一実施形態では、ピックアップ・アンテナ１０８ａは、センサ１０３からは逆側と
なる壁１０１ｂに配置されている。別の実施形態では、センサ１０３に近接するピックア
ップ・アンテナ１０８ａが、センサ１０３からは逆側となる保護層１０５上に配置されて
いる。
【００１９】
ピックアップ・アンテナ１０８ａがセンサ１０３からの信号を受信するためには、保護
層１０５、壁１０１ｂ，およびピックアップ・アンテナ１０８ａとセンサ１０３との間に
ある任意の検知コーティング１０７の厚さおよび誘電体特性が適切でなければならない。
本発明の別の実施形態では、ピックアップ・アンテナ１０８ａは、いくつかの方法でコン
テナ１０１に取り付けるまたは接続することができる。１．ピックアップ・アンテナを機
械的にコンテナ１０１に取り付ける。２．ピックアップ・アンテナを、接着剤のような典
型的な化学的手段によって、化学的にコンテナに取り付ける。３．ピックアップ・アンテ
ナ１０８ａを重力によってコンテナ１０１に取り付ける。本発明の別の実施形態では、ピ
ックアップ・アンテナ１０８ａをコンテナ１０１に取り付け、センサ１０３との電気的な
接触はない。センサ１０３からの信号は、センサ１０３とピックアップ・アンテナ１０８
ａとの間の距離が長くなるに連れて減衰する。
【００２０】
センサ１０３からの信号は、センサ１０３とピックアップ・アンテナ１０８ａとの間に
位置する物質の導電性が高い程、変化し、一般には減衰する。つまり、一般に、壁１０１
bまたは保護層１０５の実誘電体特性が一定である場合、壁１０１ｂまたは保護層１０５
の厚さが小さい程、センサ１０３からの信号は大きくなる。
【００２１】
ピックアップ・アンテナ１０８ａをセンサ１０３に近接して位置付ける便利な方法を提
供するために、ピックアップ・アンテナ１０８aをコンテナ１０１に取り付ける。一実施
形態では、コンテナ１０１の外面において、ＲＦＩＤセンサ１０３を埋め込む領域にあた
る部分を修正し、センサ１０３に対するピックアップ・アンテナ１０８ａの安定性制御（
位置、傾き等）を改良している。別の実施形態では、コンテナ１０１の外面の、ＲＦＩＤ
センサ１０３を埋め込む領域の部分を修正し、角、側面等、ピックアップ・アンテナ１０
８ａをそのしかるべき位置に留めるまたは他の方法で接続するところに、機械的接続（プ
ラスチック・ニップル、クランプ等）を用いることによって、センサ１０３に対するピッ
クアップ・アンテナ１０８ａの安定性制御を改良する。
【００２２】
更に別の実施形態では、コンテナ１０１の外面において、ＲＦＩＤセンサ１０３を埋め
込む領域にあたる部分を修正し、接着剤を用いることによってピックアップ・アンテナ１
０８ａがコンテナ１０１上におけるそのしかるべき位置に接続するようにして、センサ１
０３に対するピックアップ・アンテナ１０８ａの安定性制御を改良する。別の実施形態で
は、コンテナ１０１の外面において、ＲＦＩＤセンサ１０３を埋め込む領域にあたる部分
を修正し、ピックアップ・アンテナ１０８ａの重力を用いることによって、ピックアップ
・アンテナ１０８ａがコンテナ１０１上におけるそのしかるべき位置により良く接続する
ようにして、センサ１０３に対するピックアップ・アンテナ１０８ａの安定性制御を改良
する。ピックアップ１０８ａとセンサ１０３との間においてワイヤの電気的または直接的
な接続を用いない他の接続方法も、当業者によって用いることができる。
【００２３】
センサ１０３は、保護層１０５およびセンサ・コーティング１０７によって覆われてい
る。前述の厚さの保護層１０５および壁１０１ｂが接着されていない場合、センサ１０３
を取り巻く電磁場は衰弱し、センサ１０３は溶液１０１のパラメータを測定することがで
きなくなる。
【００２４】
保護層１０５の縁端は、例えば、溶接によって、または密封を形成するためのコンテナ
１０１の壁１０１ｂへの積層によって、永続的に取り付ける。また、コンテナ１０１は、
使い捨て生物処理システムとしても知られており、埋め込まれたセンサまたはセンサ・ア
レイ１０３は、生体適合性、滅菌性、機械的頑強性、柔軟性、および低侵出性の要件を満
たす。また、この保護層は、高密度のプラスチック・フィルム、メンブレーン、微小多孔
性層、膨張ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ（ｅ−ＰＴＦＥ）のような中間細孔層、
ナノ濾過および超濾過メンブレーンも含むことができ、保護層または侵出選択層として用
いて、生体汚損を低減し、検出すべき種を集中させ、センサ１０３の構成要素に耐腐食性
を備える。本発明の別の実施形態では、保護層１０５は導電性ポリマ・フィルムである。
本発明の更に別の実施形態では、保護層１０５は、充填ポリマ、ポリマ配合物、および合
金を含むことができる複合フィルムでもよい。この複合フィルムは、所望の電気定数、導
電性、熱伝導性、酸素およびＣＯ２のような溶解気体の浸透性を有する。
【００２５】
リーダ１０６は、コンテナ１０１外部の測定デバイス１１１の中に位置する。タグ１０
２のアンテナ３０１（図３）は、無機ポリマ、複合またはその他の種類のフィルム・ナノ
ファイバ・メッシュ、あるいはナノ構造コーティングによって覆われているときは、セン
サ１０３またはセンサ・アレイ１０３になる。アレイ１０３における複数のセンサは、当
業者には周知の典型的なセンサまたは典型的なセンサ・アレイとすることができ、あるい
はアレイ内にける複数のセンサは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）センサ・アレイ１０３と
してもよい。アレイ１０３におけるＲＦＩＤセンサは、溶液１０１ａからのパラメータに
基づいて有用な信号を作成することを責務とする。パラメータには、導電性測定値、ｐＨ
レベル、温度、血液関連測定値、圧力測定値、イオン測定値、非イオン測定値、非導電性
、生体堆積物、蛋白質堆積物、バクテリア堆積物、細胞堆積物、ウイルス堆積物のような
成分堆積物、カルシウム堆積物のような無機堆積物、電磁放射レベル測定値、圧力、およ
び典型的な溶液から取り込むことができるその他の種類の測定値が含まれる。また、パラ
メータは、時間の関数としての溶液の物理的、化学的、または生物的特性の測定値も含み
、種々の用途には重要である。これらの測定値は、反作用動力学、結合動力学、侵出効果
、経年効果、抽出物効果、拡散効果、再現効果、およびその他の動力学的効果に関する有
用な情報を提供する。アレイ１０３における複数のセンサは、先に論じた典型的なセンサ
・フィルム１０７によって覆われているまたは包まれており、これによって溶液１０１ａ
のパラメータを得ることが可能になる。アレイ１０３における複数のＲＦＩＤセンサの各
々は、個々にパラメータを測定することができ、あるいは各センサ１０３が溶液１０１ａ
におけるパラメータの全てを測定することもできる。例えば、ＲＦＩＤセンサ・アレイ１
０３のセンサ・アレイは溶液１０１ａの温度だけを測定してもよく、複数のＲＦＩＤセン
サ・アレイ１０３のセンサ・アレイは溶液１０１ａの導電性、ｐＨ、および温度を測定し
てもよい。加えて、アレイ１０３における複数のＲＦＩＤセンサは、信号を受信する受信
機と信号を送信する送信機とを含むトランスポンダである。センサ１０３は、受動的、半
受動的、または能動的な典型的なＲＦＩＤセンサとして作動することができる。本発明の
別の実施形態では、センサ１０３は標準的なガンマ放射プロセスによって、ガンマ放射す
ることもできる。
【００２６】
図３は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを示す。ＲＦＩＤタグ１０２は、ワイヤレス
・センサと呼ぶこともできる。ＲＦＩＤタグ１０２は、基板３０３を含み、その上にアン
テナ３０１および識別チップ３０５が配置されている。多種多様な市販のタグを、センサ
構造の配置に適用することができる。これらのタグは、約１２５ｋＨｚから約２．４ＧＨ
ｚまでの範囲を取る異なる周波数で動作する。適したタグが、Texas Instrument社、Tags
ys社、Digi Key社、Amtel社、日立、およびその他のような異なる供給および流通業者か
ら入手可能である。また、タグは、次のセンサ技術部類、センサ単一パラメータ無線周波
数（ＳＳＰＲＦ）およびセンサ多重パラメータ無線周波数（ＳＭＰＲＦ）の内の１つでも
よい。適したタグは、受動、半受動、および能動モードで動作することができる。受動Ｒ
ＦＩＤタグは、動作のために電源を必要とせず、一方半受動および能動ＲＦＩＤタグは、
その動作のために、オンボード電力の使用を拠り所とする。ＲＦＩＤタグ１０２は、ディ
ジタルＩＤをチップ３０５に格納してあり、ＲＦＩＤタグ１０２のアンテナ回路の周波数
応答は、複素インピーダンスとして測定することができる。複素インピーダンスには、実
部および虚部がある。また、ＲＦＩＤタグ１０２は、トランスポンダとしてもよい。これ
は、異なる周波数で信号を受信し増幅し、再送信する自動デバイスである。更に、ＲＦＩ
Ｄタグ１０２は、既定の受信信号に応答して所定のメッセージを送信する、別の種類のト
ランスポンダとしてもよい。このＲＦＩＤタグ１０２は、２００５年１０月２６日に出願
した米国特許出願第１１／２５９，７１０号"Chemical and Biological Sensors, System
s and Methods Based on Radio Frequency Identification"（無線周波数識別に基づく、
化学および生物センサ、システム、ならびに方法）、そして２００６年９月２８日に出願
した特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３８１９８および米国特許出願第１１／５３６，
０３０号"Systems and Methods for Monitoring Parameters in Containers"（コンテナ
においてパラメータを監視するシステムおよび方法）に開示されている種々のＲＦＩＤタ
グに相当する。特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３８１９８および米国特許出願第１１
／５３６，０３０号は、双方共、２００６年５月２６日に出願した米国仮特許出願第６０
／８０３，２６５号の優先権を主張し、その内容はここで引用したことにより本願にも含
まれるものとする。
【００２７】
アンテナ３０１は、センサ１０３の一体部分である。複数のＲＦＩＤセンサ１０３が、
リーダ１０５およびインピーダンス分析器１０７から約０．１〜１００ｃｍの距離のとこ
ろに位置している。本発明の別の実施形態では、ＲＦＩＤアンテナ３０１は、アンテナ特
性を変調するためにアンテナ材料の一部として用いられる、化学または生物感応物質３０
７を含む。これらの化学および生物物質は、無機、ポリマ、複合センサ材料等のような、
導電性感応物質である。複合センサ材料は、基本材料を含み、これに導電性、可溶性また
は非可溶性添加物が配合されている。この添加物は、粒子、繊維、フレークの形態、およ
び導電性を与えるその他の形態となっている。本発明の更に別の実施形態では、ＲＦＩＤ
アンテナ３０１は、アンテナの電気的特性を変調するためにアンテナ材料の一部として用
いられる化学または生物感応物質を含む。この化学または生物感応物質は、配列、インク
・ジェット印刷、スクリーン印刷、蒸着、噴霧、ドロー・コーティング、および当業者に
は既知のその他の典型的な堆積方法によって、ＲＦＩＤアンテナ３０１上に堆積する。溶
液１０１ａ（図１）の温度を測定する本発明の更に別の実施形態では、アンテナ３０１を
覆う化学または生物物質は、温度変化に応じて収縮および膨潤するように選択した物質と
するとよい。この種のセンサ物質は、導電性のある添加物を含有するとよい。添加物は、
微小粒子またはナノ粒子、例えば、カーボン・ブラック粉体、またはカーボン・ナノチュ
ーブ、または金属ナノ粒子の形態とするとよい。センサ・フィルム３０７の温度が変化す
ると、これら添加物の個々の粒子も変化して、センサ・フィルム３０７における全体的な
導電性に影響を及ぼす。
【００２８】
検知フィルム３０７または検知フィルム１０７でセンサ１０３を覆うことに加えて、溶
液の温度、圧力、導電性のような物理的パラメータの一部、およびその他は、センサ１０
３を検知フィルム３０７で覆わずに測定する。これらの測定は、検知フィルム３０７をセ
ンサ１０３に被着させずに、物理パラメータの関数としてのアンテナ・特性の変化を拠り
所とする。ワイヤレス・センサ１０３の実施形態をいくつか示したが、センサ１０３のそ
の他の実施形態も本発明の範囲に該当することは認められてしかるべきである。例えば、
ワイヤレス・センサに内蔵する回路は、図４Ａに示す容量に基づくセンサ４０１の中にあ
る回路４０３のような、高Ｑ共振回路を駆動するための照明ＲＦエネルギからの電力を利
用することができる。高Ｑ共振回路４０３は、センサ４０１またはセンサ１０３によって
決定される発振の周波数を有し、組み込まれるキャパシタの容量は、検知量にしたがって
変化する。照明ＲＦエネルギは、周波数を可変とすることができ、センサの反射エネルギ
を観察する。反射エネルギが最大となったときに、回路４０３の共振周波数が決まる。次
いで、共振周波数を、先に論じた、センサ４０１または１０３のパラメータに変換するこ
とができる。
【００２９】
別の実施形態では、高Ｑ発振器の共振周波数に近いある反復周波数で、照明ＲＦエネル
ギをパルス状にする。例えば、図４Ｂに示すように、パルス状エネルギをワイヤレス・セ
ンサ４０１または１０３（図１）において整流し、接続されているセンサ４０５によって
決定される発振の共振周波数を有する高Ｑ共振回路４０７を駆動するために用いる。ある
時間期間の後、パルス状ＲＦエネルギを停止し、定常レベルの照明ＲＦエネルギを送信す
る。高Ｑ共振回路４０７は、高Ｑ共振回路４０７の中に蓄積されるエネルギを用いて、ア
ンテナ４０９のインピーダンスを変調するために用いられる。反射ＲＦ信号を受信し、側
波帯について調べる。側波帯と照明周波数との間の周波数差が、回路４０１の共振周波数
となる。図４Ｃは、高Ｑ共振回路を駆動するために用いられるワイヤレス・センサの別の
実施形態を示す。図４Ｄは、共振アンテナ回路およびセンサ共振回路の双方を含むことが
できるワイヤレス・センサを示す。センサ共振回路は、ＬＣタンク回路を含むことができ
る。アンテナ回路の共振周波数は、センサ回路の共振周波数よりも、例えば、４倍から１
０００倍高い周波数である。共振回路の共振周波数は、何らかの検知環境条件によって変
動する場合もある。２つの共振回路は、交流（ＡＣ）エネルギがアンテナ共振回路によっ
て受信されると、直流エネルギをセンサ共振回路に供給するように接続することができる
。ＡＣエネルギは、ダイオードおよびキャパシタの使用によって供給することができ、Ａ
Ｃエネルギは、ＬＣタンク回路によって、ＬＣタンク回路のＬの中にあるタップ、または
ＬＣタンク回路のＣの中にあるタップのいずれかを通じてセンサ共振回路に送信すること
ができる。更に、２つの共振回路は、センサ共振回路からの電圧が、アンテナ共振回路の
インピーダンスを変化させることができるように接続することもできる。アンテナ回路の
インピーダンスの変調は、トランジスタ、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の使
用によって遂行することができる。
【００３０】
あるいは、照明無線周波数（ＲＦ）エネルギは、ある繰り返し周波数でパルス状とする
。パルス状のエネルギは、ワイヤレス・センサ (図４Ａ〜図４Ｄ）において整流され、接
続されているセンサによって決定される発振の共振周波数を有する高Ｑ共振回路を駆動す
るために用いられる。ある時間期間の後、パルス状ＲＦエネルギを停止し、定常レベルの
照明ＲＦエネルギを送信する。
【００３１】
共振回路は、高Ｑ共振回路に蓄積されているエネルギを用いて、アンテナのインピーダ
ンスを変調するために用いられる。反射ＲＦ信号は、受信され、側波帯について調べられ
る。多数の異なるパルス反復周波数に対して、このプロセスを繰り返す。返送信号の側波
帯の振幅を最大にするパルス反復周波数が、共振回路の共振周波数であると判断される。
次いで、共振周波数を共振回路に関するパラメータまたは測定値に変換する。
【００３２】
図１を参照すると、ＲＦＩＤタグ１０２の下に、ＲＦＩＤリーダ１０６およびインピー
ダンス分析器１０８（測定デバイス１１１）がある。インピーダンス分析器１０８は、Ｒ
ＦＩＤアンテナ３０１からの情報読み取りに基づいて、ＲＦＩＤタグ１０２の実インピー
ダンスおよび複素インピーダンスについての情報を提供する。ＲＦＩＤリーダ１０６は、
Skyetec社のＭｏｄｅｌ  Ｍ−１とするとよい。これは、ＬａｂＶＩＥＷというソフトウ
ェアを用いてコンピュータ制御の下で動作する。また、リーダ１０６はＲＦＩＤタグ１０
２からディジタルＩＤを読み取る。リーダ１０６は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダ
と呼ぶこともできる。ＲＦＩＤタグ１０２は、ワイヤレス接続または電気ワイヤによって
、ＲＦＩＤリーダ１０６およびインピーダンス分析器１０８に接続されている。ＲＦＩＤ
リーダ１０６およびインピーダンス分析器１０８（測定デバイス１１１）は、ワイヤレス
または電気ワイヤ接続によって、標準的コンピュータ１０９に接続されている。このシス
テムは、以下を含む３通りの方法で動作することができる。１．ＲＦＩＤリーダ１０６の
読み取りシステムにおいて、ＲＦＩＤリーダ１０６が複数のＲＦＩＤセンサ・アレイ１０
３から情報を読み取って化学または生物情報を入手し、ＲＦＩＤリーダ１０６がＲＦＩＤ
タグ１０２のディジタルＩＤを読み取る。２．ＲＦＩＤリーダ１０６がＲＦＩＤタグ１０
２のディジタルＩＤを読み取り、インピーダンス分析器１０８がアンテナ３０１を読み取
って複素インピーダンスを入手する。３．センサ・フィルムを有するまたは有さない複数
のＲＦＩＤセンサ１０３がある場合、ＲＦＩＤリーダ１０６は複数のＲＦＩＤセンサ・ア
レイ１０３から情報を読み取って化学／または生物情報を入手し、ＲＦＩＤリーダ１０６
はＲＦＩＤタグ１０２のディジタルＩＤを読み取り、インピーダンス分析器１０８はアン
テナ３０１を読み取り複素インピーダンスを入手する。
【００３３】
測定デバイス１１１またはコンピュータ１０９は、パターン認識副構成機器（図示せず
）を含む。パターン認識技法が、パターン認識副構成機器に含まれている。センサ１０３
またはアレイ１０３内にある複数のＲＦＩＤセンサの各々から収集した信号に対して、こ
れらのパターン認識技法を利用すると、測定データ点間における類似性および相違を発見
することができる。この手法によって、測定データにおける異常発生を警告する技法が得
られる。これらの技法は、大きなデータ集合における相関パターンを明らかにすることが
でき、選抜該当物 (screening hits)間における構造的関係を判定することができ、更に
データ次元(data dimensionality)を大幅に減らして、データベースにおいて管理し易く
することができる。パターン認識方法には、主要成分分析（ＰＣＡ）、階層クラスタ分析
（ＨＣＡ）、等級類似性のソフト独立モデリング（ＳＩＭＣＡ）、ニューラル・ネットワ
ーク、および当業者には既知のその他のパターン認識方法が含まれる。リーダ１０６とア
レイ１０３内にある複数のＲＦＩＤセンサまたはセンサ１０３との間の距離は、一定に維
持するか、または可変とすることもできる。インピーダンス分析器１０８即ち測定デバイ
ス１１１は、周期的に、アレイ１０３における複数のＲＦＩＤセンサからの反射無線周波
数信号（ＲＦ）信号を測定する。同じセンサ１０３またはアレイ１０３における複数のＲ
ＦＩＤセンサからの周期的な測定によって、センサ信号の変化率に関する情報を提供する
。これは、アレイ１０３における複数のＲＦＩＤセンサを取り巻く化学的／生物的／物理
的環境のステータスに関係する。この実施形態では、測定デバイス１１１は、アレイ１０
３における複数のＲＦＩＤセンサからの信号の強度を読み取り定量化することができる。
【００３４】
ＲＦＩＤリーダ１０６に近接して、インピーダンス分析器１０８がある。これは、電気
ネットワークの周波数依存特性、特に、電気信号の反射および伝送に伴う特性を分析する
ために用いられる計器である。また、インピーダンス分析器１０８は、所与の周波数範囲
全域を走査ＲＦＩＤタグ１０２の共振アンテナ３０１の回路の複素インピーダンスの実部
および虚部双方を測定する実験室機器または携帯用特殊製造デバイスであってもよい。加
えて、このインピーダンス分析装置１０８は、前述の溶液１０１ａと関連のある種々の材
料についての周波数のデータベースを含む。更に、このインピーダンス・分析器１０８は
、ネットワーク分析器（例えば、Hewlett Packard社の８７５１ＡまたはAgilent社のＥ５
０６２Ａ）または精密インピーダンス分析器（Agilent社の４２４９Ａ）とすることもで
きる。
【００３５】
コンピュータ１０９は、典型的なコンピュータであり、プロセッサ、入力／出力（Ｉ／
Ｏ）コントローラ、大容量ストレージ、メモリ、ビデオ・アダプタ、接続インターフェー
ス、およびシステム・バスを含む。システム・バスは、動作的、電気的、またはワイヤレ
スで、前述のシステム構成機器をプロセッサに結合する。また、システム・バスは、電気
的にまたはワイヤレスで、典型的なコンピュータ・システム構成機器をプロセッサに動作
的に結合する。プロセッサは、演算装置、中央演算装置（ＣＰＵ）、複数の演算装置、ま
たは並列演算装置と呼ぶこともできる。システム・バスは、従来のコンピュータに付随す
る典型的なバスとすればよい。メモリは、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）およびラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含む。ＲＯＭは、基本ルーチンを含む典型的な入力
／出力システムを含む。基本ルーチンは、起動中にコンピュータの構成機器間において情
報を転送するのを補助する。
【００３６】
メモリの上には大容量ストレージがあり、以下を含む。１．ハード・ディスクおよびハ
ード・ディスク・ドライブ・インターフェースとの間で読み取りおよび書き込みを行うた
めのハード・ディスク・ドライブ構成機器、２．磁気ディスク・ドライブおよびハード・
ディスク・ドライブ・インターフェース、ならびに３．ＣＤ−ＲＯＭまたはその他の光媒
体のようなリムーバブル光ディスクおよび光ディスク・ドライブ・インターフェース（図
示せず）との間で読み取りおよび書き込みを行うための光ディスク・ドライブ。前述のド
ライブおよびそれらに付随するコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ１０９の
コンピュータ読み取り可能命令、データ構造、プログラム・モジュール、およびその他の
データの不揮発性格納を行う。また、前述のドライブは、溶液１０１Ａのパラメータを入
手する技術的革新を有するアルゴリズム、ソフトウェア、または数式も含むことができる
。これについては、コンピュータ１０９のプロセッサによって動作する図５から図９のフ
ロー・チャートにおいて説明する。また、コンピュータ１０９は、ＬａｂＶＩＥＷソフト
ウェアも含む。これは、タグ１０２からの複素インピーダンス応答からデータを収集する
。また、コンピュータ１０９は、受信データを分析するために、Synergy Software社から
のKaliedaGraphソフトウェアも含む。このソフトウェアは、ＷＡ、MansonにあるEigenvec
tor research, Inc.,からのReading PA and PLS_Toolboxソフトウェアにおいて、ＭＡ、N
atickのMathworks Inc.,からのＭａｔｌａｂソフトウェアと共に動作する。別の実施形態
では、溶液１０１ａのアルゴリズム、ソフトウェア、または数式の入手したパラメータを
プロセッサ、メモリ、または当業者には既知のコンピュータ１０９のいずれのその他の部
分にでも格納することもできる。
【００３７】
図５は、超音波溶接方法を採用することによって、センサをどのようにコンテナに組み
込むかを示すフロー・チャートである。ブロック５０１において、コンテナ１０１（図１
）の層またはフィルムを所望の寸法に切断する。前述のようなコンテナ１０１の層、フィ
ルム、または壁１０１ｂ（図２）は、多層を有し、様々な種類の材料で作ることができる
。壁１０１ｂは、フィルム１０１ｂの第１層と呼ぶこともできる。コンテナ１０１のフィ
ルム１０１ｂは、ナイフ、１対の鋏、またはいずれかの標準的な切断デバイス、あるいは
当業者には既知の自動切断デバイスのような、いずれの種類の切断デバイスでも切断する
ことができる。コンテナ１０１は、前述のように、ペトリ皿または微小タイター・プレー
トまたはその他のいずれの種類の構造というような、多くの種々の構造を有することがで
きる。この例では、コンテナのこの切断フィルム１０１ｂの寸法は、センサ１０３（図１
）の用途およびサイズに応じて、１×１ｍｍから６×６インチ以上の範囲の長さおよび幅
を有する。この切断フィルム１０１ｂの寸法のサイズは、ほぼコンテナ１０１の１つの壁
のサイズとなる。次に、ブロック５０３において、前述の典型的な切断デバイスによって
、保護層フィルム１０５（図２）を切断する。前述のように、保護層フィルム１０５は、
ＰＴＦＥのような異なる種類の材料で作ることができる。保護層フィルム１０５は、コン
テナ１０１の切断フィルムよりも小さい寸法に、そして好ましくはセンサ１０３よりは大
きな寸法に切断する。例えば、保護層フィルム１０５の寸法は、センサ１０３または壁１
０１ｂのサイズに応じて、０．０８×０．０８ｍｍから３×３インチの範囲を有するとよ
い。保護層フィルム１０５は、フィルム１０５の第２層と呼ぶこともできる。
【００３８】
ブロック５０５において、壁１０１ｂおよび保護層フィルム１０５の間にセンサ１０３
を配置または積層する。好ましくは、センサ１０３は、壁１０１ｂの中間部と保護層フィ
ルム１０５との間に配置する。本発明の別の実施形態では、センサ上に任意のセンサ・コ
ーティング１０７を予め堆積させておくか、または前述の切断方法によって切断する。こ
の場合、寸法は保護層フィルム１０５よりも小さくする。次いで、センサ１０３と保護層
フィルム１０５との間に任意のセンサ・コーティング１０７を配置する。任意のセンサ・
コーティング１０７は、フィルムの第４層と見なすことができる。本発明の別の実施形態
では、フィルム１０５の保護層またはセンサ・コーティング１０７は、センサ１０３上に
堆積する唯一の層フィルムであってもよい。
【００３９】
次に、ブロック５０７において、超音波溶接プロセスを利用して、センサ１０３上の保
護層１０５、任意の検知コーティング１０７を壁１０１ｂに圧入する。典型的な超音波溶
接プロセスは、ホーンまたはソノトロード(sonotrode)と呼ばれる、典型的なチタンまた
はアルミニウム構成部品を利用し、これを保護層１０５と接触させる。典型的なホーンか
らの圧力を制御して、センサ１０３上の保護層１０５、任意検知コーティング１０７、お
よび壁１０１ｂに加えて、これらの構成要素を一緒に締結する。ホーンは、通例溶接時間
と呼ばれる所定の時間量の間、千分の１インチ（ミクロン）の単位で測定した距離におい
て、毎秒２０，０００Ｈｚ（２０ｋＨｚ）または４０，０００Ｈｚ（４０ｋＨｚ）のレー
トで垂直に振動する。機械的振動は、保護層１０５を通じて、保護層１０５、任意の検知
コーティング１０７、センサ１０３、および壁１０１ｂ間の接合面に伝わり、摩擦熱を生
ずる。接合面における温度が保護層１０５および壁１０１ｂのプラスチックの融点に達し
たときに振動を停止し、これらの構成要素の溶融したプラスチックの冷却を開始させる。
典型的なホーンの締結値からは、所定の時間量、例えば、３０秒から３時間維持して、保
護層１０５および壁１０１ｂの溶融プラスチックが冷却し固化するに連れて、これらの部
分を融着させる。これは、保持時間として知られている。本発明の別の実施形態では、こ
の保持時間の間に更に高い圧力を加えて、構成要素を更に強く一緒に保持することもでき
る。保持時間の後、合体した保護層１０５、検知コーティング１０７、センサ１０３、お
よび壁１０１ｂから、典型的なホーンを取り外す。
【００４０】
次に、ブロック５０９において、別の壁１０１ｃ、または多層フィルム、またはフィル
ムの第３層を、ホーン・プロセスによって超音波溶接して、前述のように、合体保護層１
０５、任意の検知コーティング１０７、センサ１０３、および壁１０１ｂ上にコンテナ１
０１を形成する。好ましくは、壁１０１ｃの周縁が壁１０１ｂの周縁上に密閉封止される
ように、この壁１０１ｃは壁１０１ｂと同じ寸法を有する。壁１０１ｂおよび１０１ｃの
間に１本の管または複数の管を挿入し、前述の典型的なホーン・プロセスを用いることに
よって、超音波溶接し、複数の管を壁１０１ｂおよび１０１ｃ内に合体し、次いでこのプ
ロセスを終了する。これらの管は、溶液１０１ａをコンテナ１０１に挿入しここから除去
する手段を表す。周縁と複数の管との溶接は、別個のステップまたは同じプロセス・ステ
ップのいずれか行うこともできる。
【００４１】
図６は、無線周波数（ＲＦ）溶接方法を採用することによって、どのようにセンサをコ
ンテナに組み込むかを示すフロー・チャートである。ブロック６０１、６０３、および６
０５におけるプロセスは、それぞれ、ブロック５０１、５０３、および５０５におけると
同一であるので、これらのプロセスの説明はここでは開示しない。ブロック６０７におい
て、典型的なプラスチック溶接機を利用して、保護層１０５、任意のセンサ・コーティン
グ１０７、およびセンサ１０３を壁１０１ｂ（図２）上に溶融する。典型的なプラスチッ
ク溶接機は、無線周波数発生器（無線周波数電流を生成する）、空気式プレス、無線周波
数電流を保護層１０５に転送する電極、任意のセンサ・コーティング１０７、溶接しよう
とするセンサ１０３および壁１０１ｂ、ならびに前述の構成要素を適所に保持する溶接ベ
ンチを含む。また、ターポリン・マシン(tarpaulin machine)、ガーメント・マシン(garm
ent machine)、および自動化マシンというような、無線周波数溶接に用いることができる
、異なる種類のプラスチック溶接機もある。前述の機械の調整は、その磁力を溶接する物
質に合わせて調節するように管理することができる。
【００４２】
ブロック６０９において、別の壁１０１ｃ即ち多層フィルムを無線周波数溶接して、ブ
ロック６０７におけるように、合体保護層１０５、任意の検知コーティング１０７、セン
サ１０３、および壁１０１ｂ上にコンテナ１０１を形成する。好ましくは、壁１０１ｃの
周縁が壁１０１ｂの周縁上に密閉封止されるように、この壁１０１ｃは壁１０１ｂと同じ
寸法を有する。壁１０１ｂおよび１０１ｃの間に１本の管または複数の管を挿入し、ＲＦ
溶接して複数の管を壁１０１ｂおよび１０１ｃ内に合体し、次いでこのプロセスを終了す
る。これらの管は、溶液１０１ａをコンテナ１０１に挿入しここから除去する手段を表す
。周縁と複数の管との溶接は、別個のステップまたは同じプロセス・ステップのいずれか
行うこともできる。
【００４３】
図７は、熱積層方法を採用することによって、どのようにセンサをコンテナに組み込む
かを示すフロー・チャートである。ブロック７０１、７０３、および７０５におけるプロ
セスは、それぞれ、ブロック５０１、５０３、および５０５におけると同一であるので、
これらのプロセスの説明はここでは開示しない。ブロック７０７において、ユーザは、Ｉ
Ｎ、WabashにあるCarver Inc. が製造するCarver Lamination Press（カーバー積層プレ
ス）、ＡＺ、ScottsdaleにあるK-Sun社が製造するMaxiLam Heat Laminator（熱ラミネー
タ）のような典型的な積層デバイス、またはＣＴ、BenthanyにあるＰＳＡ社が提供する熱
かしめ機械(heat staking machine)を利用して、保護層１０５、任意のセンサ・コーティ
ング１０７、およびセンサ１０３を壁１０１ｂ（図２）上に溶融する。例えば、センサ１
０３の公称周波数が１３．５ＭＨｚであるＲＦＩＤタグ１０２を、HyClone社が製造しAld
rich社から購入する、5-L Labtainer（商標）Bioprocess Container、ＨｙＱ（登録商標
）ＣＸ５−１４フィルムのＵＬＤＰＥ層のような、コンテナ１０１の多層壁１０１ｂの内
部に積層する。このＣＸ５−１４フィルムは、５層、１４ミルのキャスト・フィルムであ
る。壁１０１ｂの外層は、ＥＶＯＨバリア層および超低密度ポリエチレン層と共に同時押
し出ししたポリエステル・エラストマを含む。保護層１０５は、茶色で厚さが４ミルの超
低密度ポリエチレン単層フィルム（HyClone社が製造しAldrich社から購入する、ＨｙＱ（
登録商標）ＢＭ１フィルム）である。
【００４４】
実際の積層または埋め込みプロセスを行うには、典型的なカーバー積層プレスにおいて
、コンテナの壁フィルム１０１ｂと保護フィルム１０５との間にＲＦＩＤセンサ１０３を
挟持して、保護層１０５、任意のセンサ・コーティング１０７、および壁１０１ｂを積層
する。カーバー・プレスは、ＲＦＩＤセンサ１０３よりも多少大きなフレームを利用して
、カーバー・プレスがセンサ１０３に直接圧力を供給するのを防止している。フレームは
、アルミニウムで作られ、解放を容易にするためにＴｅｆｒｏｎが塗布されている。フレ
ームは、いずれの形状でもよいが、この例では、矩形フレームを有し、寸法はいずれの形
式でもよく、例えば、５０×７０ｍｍの寸法で、中空の内側の寸法が４０×５０ｍｍ、厚
さが０．７ｍｍである。この積層プロセスの間、カーバー・プレスは、摂氏１４０度の定
常温度を維持した。次いで、フレームによる挟持構造をカーバー・プレスの内部に移動さ
せ、最低圧力で１分間維持し、そして２０００ｌｂｓ力で３０秒間維持した。保護層１０
５、任意のセンサ・コーティング１０７、および壁１０１ｂの積層構造を、冷間プレスに
移送する。
【００４５】
ブロック７０９において、別の壁１０１ｃ即ち多層フィルムを積層し、ブロック７０７
におけるように冷間プレスして、合体した保護層１０５、検知コーティング１０７、セン
サ１０３、および壁１０１ｂ上にコンテナ１０１を形成する。好ましくは、壁１０１ｃの
周縁が壁１０１ｂの周縁上に密閉封止されるように、この壁１０１ｃは壁１０１ｂと同じ
寸法を有する。ブロック７０７におけるような前述の積層デバイスを利用することによっ
て、少なくとも１本のプラスチック管または複数のプラスチック管を壁１０１ｂおよび１
０１ｃに積層する。これらのプラスチック管は、溶液１０１ａをコンテナ１０１に挿入す
るためのインサートとして、そしてコンテナ１０１から溶液１０１ａを放出するための出
口としての役割を果たす。図１１は、３つの積層ＲＦＩＤセンサおよび積層しないＲＦＩ
Ｄセンサの一例を示す。３つのＲＦＩＤセンサ１１１１、１１１３、および１１１５は、
センサ１０３に相当するので、センサ１１１１、１１１３、および１１１５の説明は、こ
こでは開示しない。コンテナ１０１のポリプロピレンで作った壁１０１ｂに、ＲＦＩＤセ
ンサ１１１１、１１１３、および１１１５を積層する。ＲＦＩＤセンサ１１１７は、コン
テナ１０１に積層しない。
【００４６】
図８は、熱板溶接方法を採用することによって、どのようにしてセンサをコンテナに組
み込むのかを示すフロー・チャートである。ブロック８０１、８０３、および８０５にお
けるプロセスは、それぞれ、ブロック５０１、５０３、および５０５におけると同一であ
るので、これらのプロセスの説明はここでは開示しない。ブロック８０７において、ユー
ザは、典型的な熱板溶接デバイスを利用する。熱板溶接デバイスは、保護層１０５、任意
のセンサ・コーティング１０７、センサ１０３の接合面を壁１０１ｂ（図２）上に溶融す
る加熱プラテンを有する。保護層１０５、任意のセンサ・コーティング１０７、センサ１
０３、および壁１０１ｂの半分の部分を、正確に加熱したプラテンに、所定期間、例えば
、保護層１０５、任意のセンサ・コーティング１０７、センサ１０３、および壁１０１ｂ
の厚さに応じて５秒から１時間接触させる。保護層１０５、センサ・コーティング１０７
、センサ１０３、および壁１０１ｂのプラスチック界面が溶融した後、これらの部分を一
緒に合わせて、分子(molecular)、永続的、そして多くの場合密閉した結合(bond)を形成
する。適正に設計し、精密なプロセス制御の下で溶接した接合は、他のいずれの部分領域
の力とも等しいかこれを上回る場合が多い。
【００４７】
ブロック８０９において、別の壁１０１ｃ即ち多層フィルムを熱板溶接して、ブロック
８０７におけるように、合体保護層１０５、任意の検知コーティング１０７、センサ１０
３、および壁１０１ｂ上にコンテナ１０１を形成する。好ましくは、壁１０１ｃの周縁が
壁１０１ｂの周縁上に密閉封止されるように、この壁１０１ｃは壁１０１ｂと同じ寸法を
有する。ブロック８０７におけるような前述の加熱プラテンを利用することによって、少
なくとも１本のプラスチック管または複数のプラスチック管を壁１０１ｂおよび１０１ｃ
の間に挿入し、壁１０１ｂおよび１０１ｃに熱板溶接し、次いでこのプロセスを終了する
。これらのプラスチック管は、溶液１０１ａをコンテナ１０１に挿入するためのインサー
トとして、そしてコンテナ１０１から溶液１０１ａを放出するための出口としての役割を
果たす。
【００４８】
図９は、射出成型／金型内装飾方法を採用することによって、どのようにセンサをコン
テナに組み込むかを示すフロー・チャートである。ブロック９０１および９０３における
プロセスは、それぞれ、ブロック５０３および５０５におけるものと同一であるので、こ
れらのプロセスの説明はここでは開示しない。しかしながら、ブロック９０３において、
保護層１０５、任意の検知コーティング１０７、センサ１０３は、単に積み重ねるのでは
なく、典型的な金型の内部に積み重ねる。ブロック９０５において、ユーザは、典型的な
射出成型製造技法を利用して、保護層１０５を任意のセンサ・コーティング１０７および
壁１０１ｂと合体させる。通例、射出成型は、熱可塑性材料から部品を作るための製造技
法である。壁１０１ｂの材料を高圧で金型に注入する。金型は所望の形状の逆になってい
る。通例、金型は金型メーカまたはツールメーカによって、金属、通常は鉄またはアルミ
ニウムで作り、精密加工して所望の部品の機構を形成する。固化の後、保護層１０５、任
意の検知コーティング１０７、センサ１０３、および比較的厚い射出成型壁１０１ｂの構
造体が作られる。
【００４９】
ブロック９０７において、別の壁１０１ｃ、ならびに、前述のように、溶液１０１ａの
入口および出口として作用する複数の管を、保護層１０５、任意のセンサ・コーティング
１０７、センサ１０３、および壁１０１ｂ上に配置し、熱を加えて、複数の管および壁１
０１ｃを壁１０１ｂ上で溶融して、コンテナ１０１を形成する。好ましくは、壁１０１ｃ
は壁１０１ｂの周縁上で溶融して密閉封止を設け、コンテナ１０１または生物コンテナ１
０１を形成し、次いでこのプロセスを終了する。本発明の別の実施形態では、当業者には
既知の標準的な誘導加熱方法を、伝導加熱の代わりに用いて、複数の管を保護層１０５、
任意のセンサ・コーティング１０７、センサ１０３、および壁１０１ｂ上で溶融してもよ
い。図９に示すプロセスは、壁が比較的厚い三次元生物処理コンテナを作るのに有用であ
る。
【００５０】
別の実施形態では、センサを埋め込んだコンテナを作る際に、図５から図９に示したプ
ロセスの種々の変形が用いられる。１つよりも多い物質溶接および接合方法を、コンテナ
製作プロセスの種々の段階において用いることができる。例えば、センサを埋め込んだコ
ンテナを作るプロセスの別の実施形態では、センサのコンテナへの取付は、センサの熱封
止(sealing)によって行い、一方コンテナ材および管の封止は、ＲＦ溶接によって行う。
加えて、図５から図９に示したコンテナ製造プロセス・ステップの種々の変形も用いるこ
とができる。例えば、センサを埋め込んだコンテナを作るプロセスの更に別の実施形態で
は、最初にセンサを埋め込んだコンテナを作る際に、大きな連続織物を用いることができ
、プロセス・ステップの最後に、作ったコンテナを分離する切断を行う。
【００５１】
図１０ａは、流体が内部を流れるに連れて差圧を生成するように、直径を異ならせたシ
リコーン管組織１０００を示す。図１０ｂは、ＲＦＩＤ圧力センサ１００１および１００
３を埋め込んだ、図１０ａのシリコーン管組織の分解図を示す。ＲＦＩＤ圧力センサ１０
０１および１００３は、前述のＲＦＩＤセンサと同じ容量(capacity)で動作するので、セ
ンサ１００１および１００３の説明はここでは開示しない。しかしながら、圧力ＲＦＩＤ
圧力センサ１００１および１００３は、ＲＦＩＤ圧力センサ１００１および１００３に近
接して位置するネットワーク・インピーダンス分析器１０８（図１）に、圧力関係情報を
提供する。例えば、Ｐａは、１０ｐｓｉの圧力レベルを示し、Ｐｂは８ｐｓｉの圧力レベ
ルを示す。つまり、Ｐａ−Ｐｂ＝１０ｐｓｉ−８ｐｓｉ＝２ｐｓｉ、即ち、圧力変化とな
る。標準的なベルヌーイの原理に基づき、そしてＲＦＩＤ圧力センサ１００１および１０
０３を利用すると、シリコーン管組織１０００を通過して流れる液体の質量流量(flow ra
te)を計算することができる。
【００５２】
シリコーン管組織１０００の滑らかに変化する構造体を通過する流体には、速度および
圧力の変化が生ずる。これらの変化を用いると、流体の流量を測定することができる。流
体速度が十分に音速以下である（Ｖ＜マッハ０．３）限り、非圧縮ベルヌーイの式は、こ
の式を水平管の軸に沿って降下する流体の流線に適用することによって、流れを記述し、
以下の式が得られる。
【００５３】
ａはパイプに沿った第１地点である。
【００５４】
ｂはパイプに沿った第２地点である。
【００５５】
Ｐは平方メートル当たりのニュートンを単位とする静圧力である。
【００５６】
ρは立方メートル当たりのキログラムを単位とする密度である。
【００５７】
ｖは秒当たりのメートルを単位とする速度である。
【００５８】
ｇは、秒の二乗毎のメートルを単位とする重力加速度である。
【００５９】
ｈはメートルを単位とする高さである。
【００６０】
Ｐａ−Ｐｂ＝ΔＰ＝１／２ρＶｂ２−１／２ρＶａ２                  （式１）
連続性から、上述の式から速度Ｖｂを消去すると、次の式が得られる。
【００６１】
ΔＰ＝１／２ρＶａ２［（Ａａ／Ａｂ）２−１］                      （式２）
上流速度Ｖａについて解き、断面積Ａａを乗算すると、体積流量Ｑが求められる。
【００６２】
【数１】
2014132273.tif 000003
【００６３】
理想的には、粘性流体では、上の式に従う。粘性境界層内部で熱に変換される少量のエ
ネルギは、実流体の実際の速度をいくらか低下させる傾向がある。排出係数(discharge c
oefficient)Ｃは、通例、流体の粘度を考慮するために導入する。
【００６４】
【数２】
2014132273.tif 000004
【００６５】
Ｃは、流体のレイノルズ数に依存することがわかっており、滑らかに漸減するベンチュ
リでは通常０．９０および０．９８の間にある。
【００６６】
質量流量は、Ｑを流体密度と乗算することによって求めることができる。
【００６７】
Ｑｍａｓｓ＝ρＱ  （式５）
例えば、管組織Ｄａの上流および下流区間Ｄｂのシリコーン管１００１の直径は、それ
ぞれ、２０ｃｍおよび４ｃｍである。管組織内部における流体流の流体密度は、１ｋｇ／
ｍ３である。また、シリコン管組織１０００の上流部分の直径、即ち、Ｄａ＝２０ｃｍ、
シリコーン管組織１０００のネックの直径、即ち、Ｄｂ＝４ｃｍ，流体密度、即ち、ρ＝
１ｋｇ／ｃｍ３、排出係数Ｃ＝０．９８、そして速度ＡまたはＶは２．３５ｍ／ｓである
。Ｐａは、１０ｐｓｉの圧力レベルを示し、Ｐｂは８ｐｓｉの圧力レベルを示す。つまり
、Ｄρ  Ｐａ−Ｐｂ＝１０ｐｓｉ−８ｐｓｉ＝２ｐｓｉ、即ち、圧力変化となる。標準的
なベルヌーイの原理に基づき、ＲＦＩＤ圧力センサ１００１および１００３を利用すると
、シリコーン管組織１０００を通過して流れる流体の体積流量および質量流量は、式４お
よび式５から、それぞれ、０．０７ｍ３／ｓおよび０．０７ｋｇ／ｓと計算される。
【００６８】
図１２は、センサから取り込んだ導電性測定値の一例を示す。ＲＦＩＤセンサ１０３は
、流体検査チェンバを内蔵する表面１２０１に取り付けられているように示されており、
一方この表面は右スタンド１２０５によって保持されている。左スタンド１２０３は、Ｒ
ＦＩＤセンサからの信号を拾い上げるピックアップ・アンテナを保持する。２つの管組織
１２０７および１２０９が、水または溶液を検査チェンバに流入させるためまたは検査チ
ェンバから流出させるために用いられている。ピックアップ・アンテナは、インピーダン
ス分析器１０７ａまたは測定デバイス１１１（図１）に接続されている。
【００６９】
図１３は、時間に関して複素インピーダンスを測定する場合における、図１２に示した
ＲＦＩＤセンサ１０３のグラフ表現である。このグラフは、導電性が異なる水サンプルに
反復して露出した場合の、フロー・セルにおける積層ＲＦＩＤセンサ１０３の動的応答お
よび応答強度の再現性のグラフを示す。５つの異なる水サンプルは、０．４９、７．７８
、１４．３４、２０．２８、４４．０６ｍＳ／ｃｍの導電性レベルを有する。ここで、こ
れらの水サンプルにそれぞれ１から５までの数字を付ける。センサ応答（一例は図１２に
おける応答Ｚｐである）は、反復露出の間非常に再現性が高かった。図１４は、時間に関
して複素インピーダンスを測定した場合（図１３）の、図１２に示したＲＦＩＤセンサ応
答を示すグラフである。また、この図は、較正曲線を、導電性が０．４９、７．７８、１
４．３４、２０．２８、４４．０６ｍＳ／ｃｍである異なる水サンプルに対するＲＦＩＤ
センサ１０３の応答から組み上げた導電性応答として示す。図１４は、センサ応答を水の
導電性の関数として示す。ＲＦＩＤセンサを組み込むための別の実施形態では、接着層を
利用して物理的、化学的、または生物的測定を行う表面にセンサを取り付ける。
【００７０】
別の実施形態では、コンテナ（使い捨てまたは再利用可能）１０１は、微小タイター・
プレートとすることができる。微小タイター・プレートまたは微小タイター・ウェル・プ
レートの個々のウェルが、ＲＦＩＤセンサを有する。これらのセンサは、先に論じた方法
のいずれによってでも、微小タイター・プレートに組み込まれる。ＲＦＩＤセンサは、小
分け(dispensing)によって個々のウェルに配置することもできる。多くの場合、化学的、
物理的、または生物的摂動によるサンプル摂動の効果を観察、検出、および検知すること
は欠くことができない。非限定的な例には、試薬付加、溶剤付加、成分付加、加熱、撹拌
、冷却、電磁放射線への露出、およびその他多くが含まれる。これらの観察値は、微小タ
イター・プレート内に配したＲＦＩＤセンサ１０３のアレイによって、リアル・タイムで
監視する。
【００７１】
本発明は、使い捨て生物処理システムを組み立てるシステムを提供し、ユーザは生物処
理システムを採用して溶液におけるパラメータを別個に測定し、次いでユーザは使い捨て
生物処理システムを廃棄することができる。
【００７２】
尚、前述した本発明の詳細な説明は、限定ではなく例示と見なされることを意図してお
り、全ての均等物を含む、以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定めることを意図して
いることは言うまでもない。
【図１】
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【図２Ａ】
2014132273.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１１】
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【図１２】
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