(57)【要約】検体を感知するセンサーであって、媒体、及び、媒体全体に配置されたホログラムを含むホログラフィック素子を含み、前記ホログラムの光学特性は前記媒体全体で起こる物理的特性の変化の結果として変化し、前記媒体はｉｎ  ｓｉｔｕにおいて孔形成剤の存在下での形成により得ることができるものであり、前記孔形成剤はセンサー中には含まれない、又は、検体及びセンサーと反応しないことを特徴とするセンサー。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を感知するセンサーであって、
媒体、及び、媒体全体に配置されたホログラムを含むホログラフィック素子を含み、
前記ホログラムの光学特性は前記媒体全体で起こる物理的特性の変化の結果として変化し、
前記媒体はｉｎ  ｓｉｔｕにおいて孔形成剤の存在下での形成により得ることができるものであり、
前記孔形成剤はセンサー中には含まれない、かつ／又は、検体若しくはセンサーと反応しない
ことを特徴とするセンサー。
【請求項２】
前記物理的特性は媒体の大きさである
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記光学特性は、ホログラフィック素子の反射率、屈折率又は吸光度である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサー。
【請求項４】
前記孔形成剤は気体である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項５】
前記孔形成剤は液体である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項６】
前記孔形成剤は水である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項７】
前記孔形成剤は、重合後に取り出すことが可能な固体である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項８】
前記媒体は、ｉｎ  ｓｉｔｕにおいてモノマーの重合により得ることができるポリマーである
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項９】
前記モノマーはヒドロキシエチルメタクリレートを含む
ことを特徴とする請求項８に記載のセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光素子ホログラムに基づくセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、体積ホログラムに基づくホログラフィックセンサーについて開示している。このセンサーは、その全体に光変換構造を有する検体感受性マトリックスを含む。この変換構造の物理的配列のために、上記センサーが発する光信号は、検体と相互作用又は反応した結果起こる検体感受性マトリックス中での体積変化又は構造配列変化に対して非常に感度が高い。
【０００３】
ホログラフィックセンサーを製造する別の方法が、特許文献２中に開示されている。まずポリマーフィルムをつくり、その後感光性ハロゲン化銀粒子を添加して連続的に処理する方法である。この粒子を、可溶性の塩を分散させることによりポリマーマトリックス中に導入して反応させ、不溶性で感光性の沈殿物を形成する。
【０００４】
こうしてホログラフィック画像を記録する。
【特許文献１】ＰＣＴ特許ＷＯ−Ａ−９５２６４９９
【特許文献２】ＰＣＴ特許ＷＯ−Ａ−９９６３４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の要約
本発明の態様は、ホログラフィック素子を含む、検体を感知するセンサーである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記素子は支持媒体全体に配置されたホログラムを含み、上記ホログラムの光学特性は上記媒体全体で起こる物理的特性の変化の結果として変化する。上記媒体はｉｎ  ｓｉｔｕにおいて形成され、好ましくは孔形成剤の存在下におけるモノマーの重合によって得ることができる。上記孔形成剤は、重合の際に存在して反応性を有するが、センサー中には含まれない、かつ／又は、検体若しくはセンサーと反応しない。上記孔形成剤は、気体、液体又は固体であってよい。固体の場合は、孔をつくるためにこれを取り出してよい。
【０００７】
マトリックス中で多くのかつ／又は大きな孔が形成されると、検体が支持媒体全体により良好に分散し、センサーの検体濃度に対する感受性が高くなる。
【０００８】
好ましい実施形態の記載
ホログラムセンサーは一般的に、ホログラフィック支持媒体を含み、上記媒体全体に配置されたホログラムを含む。支持媒体と検体とが相互作用して、媒体の物理的特性が変化する。このように変化すると、ホログラフィック素子の光学特性（分極性、反射率、屈折率又は吸光度等）が変化する。ホログラムを広帯域入射光である非電離電磁放射線により再生する際に何らかの変化が起こると、例えば色又は強度の変化が観察される。
【０００９】
物理的特性を変化させ、これにより光学特性を変化させる基本的な方法はたくさんある。変化させる物理的特性は、ホログラフィック素子の大きさが好ましい。これは、特定の基を支持マトリックス中に組み込み、検体との相互作用によりこれらの基の立体配座を変化させ、支持媒体を拡大又は縮小させることにより変化させることができる。基としては、検体種と特異的に結合する共役基であることが好ましい。その他には、支持媒体中の反応性のある水分の含有量を変化させる方法もあるであろう。
【００１０】
ホログラフィックセンサーは、支持体の組成を変えるだけで様々な検体の感知に使用してよい。媒体はポリマーマトリックスを含むことが好ましく、その組成は、高品質のフィルム（すなわち、ホログラフィック縞を形成できる均一なマトリックスを有するフィルム）を得るのに適していなければならない。上記マトリックスは、（メタ）アクリルアミド及び／又は（メタ）アクリレート由来のモノマーの共重合から形成されることが好ましく、架橋していてもよい。特にＨＥＭＡ（ヒドロキシエチルメタクリレート）モノマーは、重合及び架橋が容易である。ＨＥＭＡポリマーは、膨張し、親水性で、生体適合性が広いため、支持体原料として広く用いられる。
【００１１】
ホログラフィック支持媒体の別の例としては、ゼラチン、Ｋ−カラギーナン、寒天、アガロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、（大まかに分類した）ゾル−ゲル、（大まかに分類した）ヒドロゲル及びアクリレートがある。また、原料としては、多糖、タンパク質及びタンパク質性原料、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ＤＮＡ、セルロース、酢酸セルロース、シロキサン、ポリアミド、ポリイミド並びにポリアクリルアミドがある。ゼラチンは、銀ハライド粒子等の感光性物質を支持するマトリックス原料として一般的である。また、ゼラチンにおいては、クロム（ＩＩＩ）イオンにより、ゲル鎖構造中のカルボキシル基同志を光学的に架橋させることもできる。
【００１２】
検体がポリマーマトリックス中の孔の大きさと比較して大きい場合、及び／又は、ポリマー中に孔がほとんど若しくは全くない場合、検体はマトリックス中に広く分散できない。従って、センサーが検体の濃度変化を感知するのが遅くなる場合がある。
【００１３】
本発明のセンサーは、多孔質ポリマーマトリックスをつくる孔形成剤の存在下におけるモノマー又はコモノマーの重合により形成されてよいホログラフィック支持媒体を含む。上記孔形成剤は、特定の大きさの孔を形成するために任意に選択してよい。このことは特に、検体が非常に大きな立体配座を有する場合に、例えばヘモグロビン等の大きな生体素子である場合に該当する。
【００１４】
孔形成剤又はポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）は、例えば重炭酸塩、炭酸塩又はＰＶＣ等の粒子の、液体、気体又は固体であってよい。固体粒子を使用する場合、重合混合物中に不溶性であって、重合後もマトリックス中に残り、後に反応（例えば酸）、溶解又は洗浄させて除去できることが好ましい。上記孔形成剤が気体である場合、重合混合物から気泡として出てきてもよい。
【００１５】
孔形成剤の例としては水が挙げられる。ＨＥＭＡモノマー等のモノマー混合物中に水を組み込むと、重合中に小さなポケットができ、ポリマーマトリックスの多孔性が増大する場合がある。
【００１６】
上記孔形成剤は例えば、ポリマーに対する溶剤効果がなくてもよい。また、例えば、重合中に高濃度で存在する可能性のある塩であってもよい。アルギン酸金属塩が使用できる。この場合、ＥＤＴＡ／酸で洗浄して（金属を除去するために）これを除去し、その後溶解することができる。タンパク質又は液体であれば、酵素を用いて除去してもよい。また、上記孔形成剤は、物理的な方法、例えばレーザー照射又はアブレーションによって除去してもよい。紫外線吸収剤を、場所により異なる温度を利用して部分的に加熱し、孔の形成を誘導してもよい。
【００１７】
上記孔形成剤は、ｉｎ  ｓｉｔｕにおいて生成する可能性のある気体であってよい。電気分解又は物理的変化により、適切な系において気体生成が促進される場合がある。マトリックスが気体で飽和した溶媒を組み込んでいる場合、溶媒を除去すると気泡が発生するであろう。気泡の発生は、プルロニック等の界面活性剤により安定化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施例により本発明を説明する。
【実施例１】
【００１９】
ＨＥＭＡモノマーを水及び４％メタノール（ｗ／ｖ）中で重合してポリマーマトリックスを形成した。対照として、ＨＥＭＡモノマーをイソプロパノール中で重合してポリマーをつくった。形成時に各ポリマーをヘモグロビン５０ｍｇ／ｍＬ中に２時間浸漬し、それぞれの吸収スペクトルを測定したものを図１に示す。ヘモグロビン０．２５ｍｇ／ｍＬを含むコントロール溶液の吸収スペクトルも、比較のために示す。
【００２０】
重合混合物中に水を存在させると、ポリマーマトリックスの多孔性が増大した。吸収スペクトルから分かるように、マトリックスの多孔性が増したことにより、比較的大きなヘモグロビン粒子の分散が良好になり、吸収値がヘモグロビン溶液の吸収値に近づく。
【実施例２】
【００２１】
モノマー組成をそれぞれ７０％ＨＥＭＡ、２０％エチレンジメタクリレート（ＥＤＭＡ）及び１０％メタクリル酸（ＭＡＡ）として、ホログラフィックポリマーマトリックスを一組つくった。上記ポリマーの一方は、モノマーをプロパノール中で重合させてつくり、もう一方は、水及び８％メタノール（ｗ／ｖ）中でつくった。次にホログラフィック記録原料を各支持体上に配置してホログラムを記録した。
【００２２】
つくったホログラムを検体試料中に浸漬した。検体濃度の増加を感知した時間を図２中に示す。重合混合物中に水を存在させると微細孔ポリマー構造が形成され、より感受性の高いホログラフィックセンサーが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】重合混合物中に水が存在する場合のポリマーの吸収スペクトル。
【図２】検体濃度の増加を感知する時間。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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