(57)【要約】本願は、人工皮膚（１０３）の少なくとも一部と人工皮膚（１０３）の少なくとも一部内に分散された複数のセンサー（１０５）とを備える装置に関する。複数のセンサー（１０５）は、物理的特性の変化が外部検出器（２１１）で検出され得るように、複数のセンサー（１０５）がパラメータに暴露されると変化させられるように構成された少なくとも１つの物理的特性を有する。本願は、こうした装置を備える検出システムにも関する。【選択図】図３
2021524338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工皮膚の少なくとも一部と、
人工皮膚の前記少なくとも一部内に分散された複数のセンサーと、
を備える装置であって、前記複数のセンサーは、パラメータに暴露されると変化させられるように構成された少なくとも１つの物理的特性を有し、前記変化は外部検出器で検出され得る、装置。
【請求項２】
人工皮膚の前記少なくとも一部を覆うように設けられた保護面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記保護面が前記複数のセンサーと前記外部検出器の間のインターフェースを提供する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
人工皮膚の前記少なくとも一部が、対象の皮膚と一体化するように構成される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
人工皮膚の前記少なくとも一部が、対象の創傷を覆うように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
人工皮膚の前記少なくとも一部が、対象の損傷皮膚の形状に適合するように構成される、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
人工皮膚の前記少なくとも一部が、前記複数のセンサーを支持するように構成された皮膚組織のマトリックスを含む、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記複数のセンサーが機能粒子を含む、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記機能粒子の少なくとも１個は化学物質に結合するように構成され、ここで前記結合は、前記機能粒子の物理的特性を変化させる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記機能粒子の直径が１００マイクロメートル未満である、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が複数の異なるタイプのセンサーを備え、前記異なるタイプのセンサーが異なるパラメータを検出するように構成される、及び／又は前記異なるタイプのセンサーが異なる形状を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のセンサーで検出される前記パラメータが、グルコースレベル、細菌、温度、ｐＨレベル、化学物質、水分、酸素化レベルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
変化させられる前記複数のセンサーの物理的特性が、光学的性質、前記センサーのサイズのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記外部検出器が光干渉断層法検出器を含む、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の装置と前記センサーの物理的特性の変化を検出するように構成された検出器とを備える、検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例は、人工皮膚に関する。一部は、対象の生物学的パラメータを感知するのに使用することができる人工皮膚に関する。
【背景】
【０００２】
人工皮膚は、創傷又は対象の皮膚の他の損傷を覆うために使用することができる。人工皮膚を対象の皮膚に適用すると、適用された人工皮膚の表面下の状態を判断することが困難である。これは、創傷がどのように治癒しているかの判断を困難にし得る。
【概要】
【０００３】
本開示の必ずしもすべてではないが一部の例によれば、人工皮膚の少なくとも一部と人工皮膚の少なくとも一部内に分散された複数のセンサーとを備える装置を提供することができ、前記複数のセンサーは、パラメータに暴露されると変化させられるように構成された少なくとも１つの物理的特性を有する。前記変化は外部検出器で検出され得る。
【０００４】
前記装置は、人工皮膚の少なくとも一部を覆うように設けられた保護面を備えることができる。保護面は、複数のセンサーと外部検出器の間のインターフェースを提供する。
【０００５】
人工皮膚の少なくとも一部は、対象の皮膚と一体化するように構成することができる。
【０００６】
人工皮膚の少なくとも一部は、対象の創傷を覆うように構成することができる。
【０００７】
人工皮膚の少なくとも一部は、対象の損傷皮膚の形状に適合するように構成することができる。
【０００８】
人工皮膚の少なくとも一部は、複数のセンサーを支持するように構成された皮膚組織のマトリックスを含むことができる。
【０００９】
前記複数のセンサーは、機能粒子を含むことができる。
【００１０】
前記機能粒子の少なくとも１個は化学物質に結合するように構成される。前記結合は、機能粒子の物理的特性を変化させる。
【００１１】
機能粒子は、直径が１００マイクロメートル未満とすることができる。
【００１２】
前記装置は複数の異なるタイプのセンサーを備えることができ、これら異なるタイプのセンサーは異なるパラメータを検出するように構成されてもよい。前記装置は、複数の異なるタイプのセンサーを備えることができ、これら異なるタイプのセンサーは異なる形状を有してもよい。
【００１３】
複数のセンサーで検出されるパラメータは、グルコースレベル、細菌、温度、ｐＨレベル、化学物質、水分、酸素化レベルのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
変化する複数のセンサーの物理的特性は、光学的性質、センサーのサイズのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１５】
前記外部検出器は、光干渉断層法検出器を含むことができる。
【００１６】
本開示の必ずしもすべてではないが一部の例によれば、前記装置と、センサーの物理的特性の変化を検出するように構成された検出器とを備える検出システムを提供することができる。
【００１７】
以下、幾つかの例示的実施形態を添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】装置例を示す図である。
【図２Ａ】装置例の成分を示す図である。
【図２Ｂ】装置例の成分を示す図である。
【図２Ｃ】装置例の  成分を示す図である。
【図２Ｄ】装置例の成分を示す図である。
【図３】装置例を備えるシステムを示す図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、センサー例を示す図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、センサー例を示す図である。
【図６】図６Ａ、図６Ｂは、センサー例を示す図である。
【詳細説明】
【００１９】
図は、人工皮膚１０３の少なくとも一部と人工皮膚１０３の少なくとも一部内に分散された複数のセンサー１０５とを備える装置１０１を示す。複数のセンサー１０５は、複数のセンサー１０５がパラメータに暴露されると変化するように構成された少なくとも１つの物理的特性を有する。物理的特性は、センサー１０５の光学的性質とすることができる。例えば、それは、センサー１０５が光と相互作用する仕方とすることができる。別の実施例においては、物理的特性は、センサー１０５のサイズ及び／又は形状とすることができる。
【００２０】
パラメータへの暴露に起因する物理的特性の変化は外部検出器で検出することができる。外部検出器は、装置１０１とは分離した装置とすることができる。例えば、外部検出器は、異なるセンサー１０５の性質を検出することができるように、対象の体の異なる部分の周囲を移動させることができる走査装置とすることができる。
【００２１】
これは、人工皮膚１０３の一部を使用してパラメータを検出及びモニター可能にする技術的効果を提供する。パラメータのこの検出によって、皮膚内の状態を内部でモニターすることができる。
【００２２】
装置１０１は、皮膚移植片として使用することができる。
【００２３】
図１は、本開示の実施例に係る装置例１０１を示す。装置１０１は、人工皮膚１０３の一部と人工皮膚１０３内に分散された複数のセンサー１０５とを備える。装置１０１は、図１に示されていない追加の成分を備え得ることを理解されたい。例えば、一部の実施例においては、装置１０１は、人工皮膚１０３を覆う保護面又は任意の他の適切な追加の成分を備えることができる。
【００２４】
人工皮膚１０３は、対象の皮膚の置換部分として使用することができる任意の適切な材料を含む。人工皮膚１０３は、対象の創傷又は損傷皮膚の他の領域を覆うように構成することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、例えば生検又は他のプロセスの一部として、対象の皮膚に挿入されるように構成することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、一部の健康な皮膚を人工皮膚１０３で置換するように対象の皮膚に挿入されるように構成することができる。
【００２５】
人工皮膚１０３は、可撓性材料を含むことができる。人工皮膚１０３は、装置１０１が対象に取り付けられたときに、人工皮膚１０３が対象の既存の皮膚に適合するように可撓性とすることができる。人工皮膚１０３は、対象の皮膚の一部を形成するときに、人工皮膚が必要に応じて屈曲及び／又は伸長できるように可撓性とすることができる。
【００２６】
人工皮膚１０３は、軟質材料を含むことができる。人工皮膚１０３は、機械的な力が対象によって人工皮膚１０３に加えられたときに変形するように柔軟にすることができる。例えば、人工皮膚１０３は、対象が動いて人工皮膚１０３を屈曲又は収縮させることによって機械的応力が加えられたときに変形するように十分柔軟にすることができる。この変形は、任意の損傷皮膚を保護するのに役立つことができ、人工皮膚１０３の下にある、又は人工皮膚１０３と接触した、任意の損傷皮膚に機械的応力が加えられるのを防止することができる。
【００２７】
図１の実施例では、示した人工皮膚１０３の部分はほぼ矩形である。人工皮膚１０３は、本開示の実施例では任意の適切な形状を有し得ることを理解されたい。例えば、人工皮膚１０３の部分は、装置１０１を使用して覆われる皮膚の損傷域に対応する形状を有するように形成することができる。こうした実施例では、人工皮膚１０３は、３次元プリンタ又は他の適切な手段を用いて、皮膚の損傷域に対応する形状を有するように印刷することができる。皮膚の損傷域に対応する形状は、損傷皮膚の任意の欠損部を埋める又はほぼ埋める形状とすることができる。皮膚の損傷域に対応する形状は、皮膚の損傷域の全て又はほぼ全てを覆う形状とすることができる。
【００２８】
人工皮膚１０３の部分は、対象の皮膚と一体化するように構成することができる。装置の使用時には、人工皮膚が対象の既存の皮膚に直接接触するように、人工皮膚１０３を対象の皮膚に適用することができる。人工皮膚１０３の部分は、対象の皮膚上に残り、対象の皮膚と一体化して対象の皮膚の一部を形成するように構成することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３の部分は、対象の皮膚と細胞レベルで一体化することができる。例えば、装置１０１が損失又は損傷皮膚を置換するために使用される場合、人工皮膚１０３は、損傷皮膚が治癒した後でも、対象の皮膚の一部を形成するように残ることができる。人工皮膚１０３は、対象の皮膚から除去される必要はない。
【００２９】
人工皮膚１０３は、対象の皮膚の一部を置換する保護層を与えるように構成することができる。保護層は、創傷の治癒に影響を及ぼし得る細菌及び他の因子に対して不透過性又は少なくとも部分的に不透過性とすることができる。保護層は、細菌などの因子が人工皮膚１０３の下の対象の体と接触するのを防止することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、損傷皮膚の回復を促進するように、損傷皮膚の領域内の水分バランスを可能にするように構成することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、損傷皮膚の回復を最適化又は実質的に最適化するように、損傷皮膚の領域内の水分バランスを可能にするように構成することができる。
【００３０】
人工皮膚１０３は、合成材料及び／又は生物学的材料を含むことができる。合成材料は、ポリマー材料を含むことができる。合成材料は、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（ラクチド−コ−グリコール酸）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（３−ヒドロキシブチラート−コ−３−ヒドロキシバレラート）又は任意の他の適切な材料若しくは材料の組合せを含むことができる。
【００３１】
生物学的材料は、一部の生物において天然に存在する任意の材料を含むことができる。一部の実施例においては、生物学的材料は、キトサン、コラーゲン、アルギナート、デキストラン、ゼラチン、フィブリン、アルブミン、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、ヒアルロナン、線維芽細胞、幹細胞などの生体細胞、又は任意の他の適切な材料若しくは材料の組合せを含むことができる。
【００３２】
人工皮膚１０３を形成するために使用される材料は、複数のセンサー１０５を支持するために使用することができる皮膚組織のマトリックスを含むことができる。マトリックスは、人工皮膚１０３に使用される材料のポリマーフィルム、ヒドロゲル又は繊維ストランドから形成することができる。
【００３３】
複数のセンサー１０５は、人工皮膚１０３全体に分散される。複数のセンサー１０５は、人工皮膚１０３によって形成されるマトリックスによって支持することができる。一部の実施例においては、複数のセンサー１０５は、人工皮膚１０３全体に均一に分布することができる。一部の実施例においては、センサー１０５の少なくとも一部は、人工皮膚１０３内に完全に包埋される。センサー１０５は、人工皮膚１０３内に完全に包埋されると、センサー１０５の一部が露出しないように、人工皮膚１０３の材料で完全に包囲される。センサー１０５は、人工皮膚１０３内に完全に包埋されると、装置１０１の外面の一部を形成しない。これにより、センサー１０５は、外部パラメータではなく、対象の皮膚内のパラメータを確実に検出することができる。
【００３４】
複数のセンサー１０５は、物理的特性の変化が遠隔検出器で検出できるように、センサー１０５がパラメータに暴露されたときに変化する物理的特性を有し得る任意の手段を含むことができる。変化する物理的特性は、光学的性質を含むことができる。光学的性質は、センサー１０５が光又は他の電磁放射と相互作用する方法を規定する性質とすることができる。例えば、光学的性質は、センサー１０５の屈折率、スペクトル応答、又は任意の他の適切な性質とすることができる。
【００３５】
センサー１０５の光学的性質は、適切な波長の光で装置１０１を探索することによって検出することができる性質とすることができる。例えば、センサー１０５の屈折率の変化は、光を装置１０１に誘導することによって測定することができる。一部の実施例においては、センサー１０５のスペクトル又は分光学的変化は、光を装置１０１に誘導することによって測定することができる。装置１０１を探索するために使用される光は、可視光、赤外線又は任意の他の適切な波長の光とすることができる。
【００３６】
一部の実施例においては、検出されるセンサー１０５の物理的特性は、センサー１０５のサイズ及び／又は形状とすることができる。センサー１０５のサイズ及び／又は形状は、装置１０１を適切な波長の光で探索することによって検出することができる。これにより、センサー１０５の画像を得ることができ、それを使用してセンサー１０５のサイズ及び／又は形状の変化を検出することができる。
【００３７】
一部の実施例においては、センサー１０５は、機能粒子を含むことができる。センサー１０５は、粒子の物理的特性がパラメータに応じて変化するように機能化することができる。粒子の機能化は、パラメータが検出されると化学物質が物理的特性の変化を引き起こすように、化学物質の添加を含むことができる。
【００３８】
機能粒子は、任意の適切なサイズとすることができる。機能粒子は、それらを人工皮膚１０３の一部全体に分布可能にするサイズを有することができる。機能粒子は、それらが光干渉断層法又は他の適切な画像化技術を用いて得られた画像で見ることができるようなサイズを有することができる。一部の実施例においては、機能粒子は直径が１００マイクロメートル未満とすることができる。一部の実施例においては、機能粒子は５００ナノメートルを超える直径を有することができる。
【００３９】
図１に示す実施例では、複数のセンサー１０５は、すべて同じタイプ又は類似タイプである。すなわち、複数のセンサー１０５の各々は類似のサイズ及び形状であり、複数のセンサー１０５の各々は、１個又は複数の同じパラメータを検出するように構成される。本開示の他の実施例においては、装置１０１が複数の異なるタイプのセンサー１０５を含むことができることを理解されたい。異なるタイプのセンサー１０５は、異なるサイズ又は形状を有することができる。一部の実施例においては、異なるタイプのセンサー１０５は、異なるパラメータを検出するように構成することができる。一部の実施例においては、異なるタイプのセンサー１０５は、同じパラメータに対して異なるレベルの感度を有するように構成することができる。
【００４０】
センサー１０５は、任意の適切なパラメータを検出するように構成することができる。センサー１０５で検出されるパラメータは、内部パラメータとすることができる。内部パラメータは、対象の皮膚内に見られるパラメータとすることができる。複数のセンサーで検出されるパラメータは、グルコースレベル、細菌、温度、ｐＨレベル、化学分子、水分、酸素化レベル、又は任意の他の適切なパラメータのうちの少なくとも１つを含む。化学物質は、タンパク質、薬物代謝産物、又は任意の他の適切なパラメータを含むことができる。パラメータは、創傷又は他の損傷皮膚がどのように治癒しているかの指標を与えることができる。一部の実施例においては、パラメータは、対象のより長期の状態の指標を与えることができる。例えば、血糖値の測定は、創傷治癒過程とは無関係に対象の健康の指標を与えることができる。
【００４１】
センサー１０５は、任意の適切な材料を含むことができる。例えば、センサー１０５は、金、銀、シリカ、チタニア、シリコーン、セラミック、ガラス、酸化鉄、任意の他の適切な材料などの無機材料を含むことができる。一部の実施例においては、センサー１０５は、キトサン、コラーゲン、アルギナート、デキストラン、ゼラチン、フィブリン、アルブミン、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、ヒアルロナン、線維芽細胞、幹細胞などの生体細胞、任意の他の適切な材料又は材料の組合せなどの生物学的材料を含むことができる。一部の実施例においては、センサー１０５は、合成材料であるポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（ラクチド−コ−グリコール酸）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（３−ヒドロキシブチラート−コ−３−ヒドロキシバレラート）又は任意の他の適切な材料若しくは材料の組合せを含むことができる。センサー１０５に使用される材料は、パラメータに対するセンサー１０５の親和性を高めるように機能化することができる。
【００４２】
外部検出器は、センサー１０５の物理的特性の変化を検出するように構成することができる任意の手段を含むことができる。一部の実施例においては、外部検出器は、光干渉断層法検出器などの光学検出器、又は他の適切な検出器を含むことができる。光学検出器は、装置１０１を光信号で探索し、物理的特性に依存する出力を検出するように構成することができる任意の手段を備えることができる。光学検出器は、可視光、赤外光又は任意の他の適切な波長の光を使用することができる。
【００４３】
外部検出器は、装置１０１又は使用者と物理的に連結されないように、装置１０１から離隔することができる。例えば、外部検出器は、装置１０１を対象の任意の適切な部分上で走査するために移動することができる可動スキャナを備えることができる。別の実施例では、検出器は病院又は他の適切な場所に設置することができ、対象は、検出器の近くに位置して装置１０１の探索を可能にすることができる。
【００４４】
図２Ａ〜２Ｄは、本開示の実施例に係る装置例１０１の成分を示す。
【００４５】
図２Ａは、使用することができるセンサー例１０５を示す。図２Ａの実施例では、センサー１０５は機能粒子２０３を含む。図２Ａの実施例では、機能粒子２０３は球状粒子を含む。別の形状の粒子を別の実施例に使用できることを理解されたい。例えば、粒子は、細長い形状又は任意の適切な形状の繊維を含むことができる。
【００４６】
機能粒子２０３は、選択されたサイズ及び／又は形状を有するように製造することができる。機能粒子２０３のサイズ及び／又は形状は、特定のパラメータの検出を容易にするように選択することができる。機能粒子２０３のサイズ及び／又は形状は、機能粒子２０３が特定のパラメータを検出することができる効率を向上させるように選択することができる。機能粒子２０３は、ボトムアップ化学合成、均質化、マイクロ流体工学及び／又は任意の他の適切なプロセスなどの任意の適切なプロセスを用いて製造することができる。
【００４７】
機能粒子２０３は、特定の化学物質又は構造に対する機能粒子２０３の親和性を増加させるように機能化することができる。これにより、機能粒子２０３が別の化学物質に結合するのを容易にすることができる。一部の実施例においては、機能粒子２０３は、特定の化学物質に選択的に結合するように機能化することができる。これにより、センサー１０５の物理的特性の任意の変化を、選択された化学物質の存在に確実に帰することができる。一例として、センサー１０５は、グルコースレベルを検出するように意図することができる。こうした実施例においては、機能粒子２０３は、グルコースに可逆的に結合することができるフェニルボロン酸誘導体を含むように構成することができる。一部の実施例においては、機能粒子２０３は、標的核酸、タンパク質、ペプチド又は任意の他の適切なパラメータに可逆的に結合することができるアプタマーを含むように構成することができる。
【００４８】
機能粒子２０３は、マイクロ粒子、ナノ粒子又は任意の他の適切なサイズの粒子を含むことができる。
【００４９】
図２Ａの実施例では、機能粒子２０３は、矢印２０１で示されるように、パラメータの存在下でサイズが増大するように構成される。このサイズの増大は、パラメータを増幅するものとして働き、パラメータの存在の定量化を可能にし得る。
【００５０】
一部の実施例においては、機能粒子２０３のサイズの増大は、機能粒子２０３がパラメータに結合することに起因し得る。例えば、機能粒子２０３の化学物質は、機能粒子２０３のサイズを増大させる対応する化学物質を含むパラメータに結合することができる。一部の実施例においては、結合は、機能粒子２０３の形状も変化させ得る。
【００５１】
一部の実施例においては、パラメータは、創傷治癒プロセスの進行の指標を提供することができる。例えば、パラメータは、細菌、温度、ｐＨレベル、化学物質、水分、酸素化レベル、又は創傷の治癒につれて変化する任意の他のパラメータを含むことができる。一部の実施例においては、パラメータは、対象の全般的健康状態の指標とすることができる。例えば、グルコースレベル又は温度は、創傷治癒過程とは無関係に対象の健康状態の指標を与えることができる。
【００５２】
図２Ｂは、複数のセンサー１０５が添加される前のある人工皮膚例１０３を示す。人工皮膚１０３は、複数のセンサー１０５を支持するために使用することができる皮膚組織のマトリックス２０５を含む。マトリックス２０５は、人工皮膚１０３に使用される材料の繊維ストランドから形成することができる。
【００５３】
人工皮膚１０３は、対象の皮膚に適合するように構成することができる可撓性材料とすることができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、対象の皮膚に塗布することができるゲルとして提供することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、対象の皮膚の特定の部分に適合するように、３次元印刷などのプロセスによって形成することができる。
【００５４】
図２Ｃは、図２Ａに示されるような複数のセンサー１０５と図２Ｂに示されるような人工皮膚１０３とから形成された装置例１０１を示す。装置１０１は、センサー１０５を人工皮膚１０３と組み合わせることによって形成することができる。任意の適切な方法を使用して、センサー１０５を人工皮膚１０３と組み合わせることができる。例えば、人工皮膚１０３がゲル又は液体から形成される場合、複数のセンサー１０５を人工皮膚１０３に混合することができる。
【００５５】
皮膚１０３内に選択された密度のセンサー１０５が存在するように、複数のセンサー１０５を人工皮膚１０３と組み合わせることができる。センサー１０５の密度は、パラメータを適切に検出できるように選択することができる。一部の実施例においては、センサー１０５の密度は、検出されたパラメータを定量化できるように選択することができる。
【００５６】
一部の実施例においては、複数のセンサー１０５は、人工皮膚１０３全体に均一に分布することができる。複数のセンサー１０５の均一な分布により、検出されたパラメータを定量化可能にすることができる。一部の実施例においては、複数のセンサー１０５の均一な分布によって、創傷の治癒についてのより詳細な情報又は他のバイオメトリックパラメータを入手可能にすることができる。
【００５７】
図２Ｄは、使用時の装置例１０１を示す。この実施例では、装置１０１は、人工皮膚１０３の部分を覆うように設けられた保護面２０７も備える。保護面２０７は、装置１０１の外面を与えることができる。保護面２０７は、一部の粒子の保護面２０７通過を可能にするが、一部の他の粒子の通過を防止する部分透過膜を含むことができる。例えば、保護面２０７は、一部のガスの通過を可能にし得るが、膜を通した水分損失を防止するように構成することができる。
【００５８】
図２Ｄの実施例では、保護面２０７は、装置１０１内の複数のセンサー１０５と外部検出器２１１の間のインターフェースを提供する。保護面２０７は、検出器２１１によって使用される任意の光又は他の探索手段に対して透過性とすることができる。一部の実施例においては、保護面２０７は部分透過性とすることができる。
【００５９】
保護面２０７は、人工皮膚１０３を機械的に支持するように構成することもできる。保護面２０７は、保護面を含む装置１０１が対象の皮膚に適合可能になるように可撓性とすることができる。
【００６０】
保護面２０７は、任意の適切な材料を含むことができる。一部の実施例においては、保護面２０７は、シリコーン系フィルム又は任意の他の適切な材料を含むことができる。
【００６１】
図２Ｄの実施例では、装置１０１は、対象の腕２０９の皮膚に適用された。任意の適切な手段を使用して、装置１０１を対象の腕２０９に適用することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３は、ゲル内に懸濁されたセンサー１０５を含むゲルとして形成することができる。次いで、ゲルを対象の皮膚の一部に塗布することができる。例えば、ゲルを損傷皮膚の創傷又は他の部分に塗布することができる。一部の実施例においては、人工皮膚１０３の部分は、対象の皮膚の特定の部分に適合するようなサイズ及び形状とすることができる。例えば、３次元印刷又は任意の他の適切な方法を使用して、特定の創傷に適合するようなサイズ及び形状である人工皮膚１０３の一部を形成することができる。
【００６２】
図２Ｄの実施例では、検出器２１１を使用して、複数のセンサー１０５の物理的特性をモニターする。図２Ｄの実施例では、検出器２１１は、装置１０１及び／又は対象の体の他の部分を走査することができる手持ちのスキャナを備える。別の実施例では、検出器は、病院、研究室などの環境に配置することができる固定検出器とすることができる。次いで、対象は、検出器２１１の近くに位置して、センサー１０５の物理的特性をモニター可能にすることができる。
【００６３】
一部の実施例においては、検出器２１１を光学検出器とすることができる。これにより、センサー１０５の光学的性質を検出可能にすることができる。検出器２１１は、センサー１０５が入力光線と相互作用する方法で変化を検出することができる。一部の実施例においては、検出器は、後方散乱光及び／又は反射光を検出するように構成された光干渉断層法検出器とすることができる。これを使用して、センサー１０５のサイズ及び／又は形状の変化を検出することができる。例えば、光干渉断層法は、パラメータの存在に起因する機能粒子２０３のサイズ又は形状の変化を検出するように構成される。
【００６４】
検出器２１１が光学検出器を含む実施例では、これにより、光線又は別のタイプの電磁放射線を使用してセンサー１０５の物理的特性をモニターすることができる。これにより、センサー１０５への電気的接続を必要とせずに、又は電極や他の連結装置を対象の皮膚に付加する必要なく、センサー１０５の物理的特性をモニター可能にすることができる。
【００６５】
したがって、図２Ａ及び図２Ｄに示す実施例は、対象の皮膚内のパラメータをモニター可能にする人工皮膚１０３を含む装置１０１を提供する。
【００６６】
図２Ａ〜２Ｄに示す実施例では、センサー１０５の物理的特性の変化は、センサー１０５がパラメータに結合することによって生じる。他のプロセスが本開示の他の実施例における変化を引き起こし得ることを理解されたい。例えば、一部の実施例においては、機能粒子２０３の光学的性質又は他の物理的特性の変化を引き起こし得る機能粒子２０３内の化学物質の酸化又は還元が存在し得る。
【００６７】
さらに、図２Ａ〜２Ｄに示す実施例では、複数のセンサー１０５は、人工皮膚１０３を通して均一な分布を有する。他の実施例では、分布は均一である必要はない。例えば、装置１０１が３次元印刷などのプロセスによって形成された場合、選択された密度の選択されたタイプのセンサーが装置１０１内の異なる位置に設置されるようにプロセスを制御することができる。これにより、異なる密度の異なるタイプのセンサー１０５を同じ装置１０１内に設置可能にすることができる。
【００６８】
図３は、装置例１０１と検出器２１１とを含むシステム３０１を示す。装置例１０１は、人工皮膚１０３の少なくとも一部、人工皮膚１０３内に分散された複数のセンサー１０５、及び人工皮膚１０３を覆う保護層２０７を備える。検出器２１１は、手持ちの光学検出器又は任意の他の適切なタイプの検出器とすることができる。検出部２１１は、センサー１０５の物理的特性の変化を検出するように構成される。
【００６９】
図３の実施例では、装置１０１は、創傷３０５を覆うように設けられる。装置１０１は、創傷３０５を完全に覆うように配置される。図３の実施例では、装置１０１は、装置１０１の人工皮膚１０３が創傷３０５を囲む無傷の皮膚３０３と接触するように配置される。これにより、人工皮膚１０３を無傷の皮膚３０３と細胞一体化可能にすることができる。
【００７０】
図３の実施例では、センサー１０５は、センサー１０５の光学的性質の変化を生じるようにパラメータと相互作用する。図３の実施例では、変化は、センサーによって吸収される光の波長の変化とすることができる。次いで、光の吸収のこの変化は、検出器２１１で検出される光の相対強度の変化を生じる。プロット３１３は、センサー１０５の物理的特性が変化すると、検出器２１１で検出される光の強度がどのように変化し得るかを示す。検出される光の波長は、分光分析又は任意の他の適切な手段を用いて測定することができる。検出器２１１の出力は、したがって、創傷３０５内のパラメータの存在の指標を与えることができる。
【００７１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本開示の一部の実施例に使用することができるセンサー例１０５を示す。図４Ａは、パラメータに暴露される前のセンサー１０５を示し、図４Ｂは、パラメータに暴露された後のセンサー１０５を示す。
【００７２】
図４Ａ及び図４Ｂの実施例では、センサー１０５は、パラメータへの暴露によって劣化する。パラメータは、対象の皮膚に存在する化学物質とすることができる。パラメータは、創傷に存在する化学物質とすることができる。他のパラメータを本開示の他の実施例で使用することができる。
【００７３】
図４Ａ及び４Ｂの実施例においては、センサー１０５は、細長いマイクロ粒子４０１を含む。細長いマイクロ粒子４０１は、直径が１００マイクロメートルのオーダーである。一部の実施例においては、細長いマイクロ粒子４０１は、マイクロファイバーを与えることができる。
【００７４】
細長いマイクロ粒子４０１がパラメータに暴露される前には、細長いマイクロ粒子４０１は明確に画定された縁を有する。明確に画定された縁を図４Ａに示す。細長いマイクロ粒子４０１がパラメータに暴露された後では、縁は劣化してもはや明確に画定されない。この劣化した細長いマイクロ粒子４０１を図４Ｂに示す。細長いマイクロ粒子４０１の縁が劣化すると、細長いマイクロ粒子４０１の形状が変化する。この形状変化は、光干渉断層法検出器などの検出器２１１で検出することができる。
【００７５】
細長いマイクロ粒子４０１の縁の劣化は、細長いマイクロ粒子４０１によって吸収される波長の光の屈折率などのセンサー１０５の他の物理的特性の変化も引き起こし得る。これらの変化は、光学検出器又は任意の他の適切な手段で検出することができる。
【００７６】
図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の一部の実施例に使用することができる別のセンサー例１０５を示す。図５Ａは、パラメータに暴露される前のセンサー１０５を示し、図５Ｂは、パラメータに暴露された後のセンサー１０５を示す。
【００７７】
図５Ａ及び図５Ｂの実施例では、センサー１０５は、パラメータへの暴露によって劣化する。パラメータは、対象の皮膚に存在する化学物質とすることができる。パラメータは、創傷に存在する化学物質とすることができる。他のパラメータを本開示の他の実施例で使用することができる。
【００７８】
図５Ａ及び５Ｂの実施例においては、センサー１０５は、ほぼ球状のマイクロ粒子５０１を含む。図５Ａ及び図５Ｂは、ほぼ球状のマイクロ粒子５０１の断面を示す。ほぼ球状のマイクロ粒子５０１は、直径が２０マイクロメートルのオーダーである。
【００７９】
ほぼ球状のマイクロ粒子５０１がパラメータに暴露される前には、ほぼ球状のマイクロ粒子５０１は、明確に画定された縁を有する。明確に画定された縁を図５Ａに示す。ほぼ球状のマイクロ粒子５０１がパラメータに暴露された後では、縁は劣化してもはや明確に画定されない。この劣化したほぼ球状のマイクロ粒子５０１を図５Ｂに示す。ほぼ球状のマイクロ粒子５０１の縁が劣化すると、ほぼ球状のマイクロ粒子５０１の形状が変化する。この形状変化は、光干渉断層法検出器などの検出器２１１で検出することができる。
【００８０】
ほぼ球状のマイクロ粒子５０１の縁の劣化は、ほぼ球状のマイクロ粒子５０１によって吸収される波長の光の屈折率などのセンサー１０５の他の物理的特性の変化も引き起こし得る。これらの変化は、光学検出器又は任意の他の適切な手段で検出することができる。
【００８１】
図６Ａ及び図６Ｂは、本開示の一部の実施例に使用することができる別のセンサー例１０５を示す。図６Ａは、パラメータに暴露される前のセンサー１０５を示し、図６Ｂは、パラメータに暴露された後のセンサー１０５を示す。
【００８２】
図６Ａ及び６Ｂの実施例では、センサー１０５がパラメータへの暴露によって変化して、人工皮膚１０３に対するセンサー１０５のコントラストが変化する。パラメータは、対象の皮膚に存在する化学物質とすることができる。パラメータは、創傷に存在する化学物質とすることができる。他のパラメータを本開示の他の実施例で使用することができる。
【００８３】
図６Ａ及び６Ｂの実施例においては、センサー１０５は、ほぼ球状のマイクロ粒子６０１を含む。ほぼ球状のマイクロ粒子６０１は、任意の適切なサイズの直径を有することができる。
【００８４】
ほぼ球状のマイクロ粒子６０１がパラメータに暴露される前には、ほぼ球状のマイクロ粒子６０１は、図６Ａに示されるように、周囲の物質と強いコントラストを示す明確に画定された縁を有する。ほぼ球状のマイクロ粒子６０１がパラメータに暴露された後では、縁は変化して、もはや明確に画定されず、周囲の物質とのコントラストが弱くなる。この劣化したほぼ球状のマイクロ粒子６０１を図６Ｂに示す。ほぼ球状のマイクロ粒子６０１と周囲の物質のコントラストの変化は、光干渉断層法検出器などの検出器２１１又は任意の他の適切な手段で検出することができる。
【００８５】
本開示の実施例は、使用者の皮膚の内部モニタリングを可能にする人工皮膚１０３を含む装置１０１を提供する。バイオメトリックマーカー又は他のパラメータをモニターするセンサー１０５が人工皮膚１０３内に分散しているので、これにより、人工皮膚１０３を邪魔することなくパラメータを直接モニターすることができる。これにより、創傷を非侵襲的にモニターすることができる。例えば、装置１０１の下の創傷をモニターするために人工皮膚１０３を除去する必要がない。
【００８６】
一部の実施例においては、装置１０１を使用して、創傷治癒に関連しない対象の他のバイオメトリックマーカーをモニターすることができる。例えば、装置１０１を使用して、グルコースレベル又は任意の他の適切なパラメータをモニターすることができる。これにより、対象の健康状態を長期間モニターすることができる。長期モニタリングの側面は、数週間、数ヶ月又はそれ以上の期間を網羅するように構成することができる。
【００８７】
センサー１０５が人工皮膚１０３内に分布するので、これにより、使用者のパラメータをモニターする軽量でコンパクトな方法が提供される。装置例１０１は、パラメータをモニター可能にするために、使用者に接続される追加のコネクタや電極を必要としない。
【００８８】
「含む」又は「備える」という用語は、本文書では排他的意味ではなく包括的意味で使用される。すなわち、Ｙを含む又は備えるＸという表記は、Ｘがただ１つのＹを含み若しくは備え得る、又は１つを超えるＹを含み若しくは備え得ることを示す。排他的意味で「含む」又は「備える」を使用することが意図される場合には、文脈における「ただ１つの...を含む又は備える」という表記又は「からなる」の使用によって明確になるであろう。
【００８９】
本明細書では、様々な実施例を参照した。実施例に関連する特徴又は機能の説明は、それらの特徴又は機能が該実施例中に存在することを示している。本文における「例」又は「例えば」又は「することができる」又は「してもよい」という用語の使用は、明示的であろうとなかろうと、こうした特徴又は機能が、例として記述されていてもいなくても、少なくとも記述例中に存在することを示し、それらが一部又はすべての他の例に存在する可能性があるが、必ずしも存在するとは限らないことを示す。したがって、「例」、「例えば」、「することができる」又は「してもよい」とは、１つのクラスの例のうち特定の実例を指す。実例の性質は、該実例のみの性質、該クラスの性質、又は該クラスの実例の全部ではないが一部を含む該クラスのサブクラスの性質であり得る。したがって、ある実施例を参照し、別の実施例を参照せずに記述される特徴は、可能であれば、該別の実施例において実施組合せの一部として使用され得るが、必ずしも該別の実施例で使用される必要はないことが暗示される。
【００９０】
実施形態をこれまでの段落で様々な実施例を参照して記述したが、特許請求の範囲から逸脱することなく該実施例を改変できることが理解されるはずである。
【００９１】
前述の説明に記載の特徴は、上で明示した組合せ以外の組合せに使用することができる。
【００９２】
異なる実施形態からの特徴（例えば、異なるフローチャートを有する異なる方法）を組み合わせ得ることが明示される。
【００９３】
機能を特定の特徴を参照して記述したが、これらの機能を、記述の有無にかかわらず、他の特徴によって実施することができる。
【００９４】
特徴を特定の実施形態を参照して記述したが、これらの特徴は、記述の有無にかかわらず、他の実施形態にも存在し得る。
【００９５】
「ａ」又は「ｔｈｅ」という用語は、本文書では排他的意味ではなく包括的意味で使用される。すなわち、ａ／ｔｈｅ  Ｙを含むＸという表記は、文脈がそれに反することを明示しない限り、Ｘがただ１つのＹを含み得る、又は１つを超えるＹを含み得ることを示す。「ａ」又は「ｔｈｅ」を排他的意味で使用することが意図される場合には、その文脈で明確にされるであろう。状況によっては、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」の使用は、包括的意味を強調するために使用されることもあるが、これらの用語がないことをもって排他的意味を推論するものと解釈すべきではない。
【００９６】
特許請求の範囲における特徴（又は特徴の組合せ）の存在は、該特徴（又は特徴の組合せ）自体に言及するものであり、実質的に同じ技術的効果を達成する特徴（等価な特徴）にも言及するものである。等価な特徴としては、例えば、変形であって実質的に同じ方法で実質的に同じ結果を達成する特徴が挙げられる。等価な特徴としては、例えば、実質的に同じ機能を実質的に同じ方法で実行して実質的に同じ結果を達成する特徴が挙げられる。
【００９７】
本明細書では、様々な実施例を形容詞や形容詞句を用いて参照して、実施例の特性を記述した。実施例に関連する特性のこうした記述は、該特性が一部の実施例においてはまさに記述されたように存在し、他の実施例においては実質的に記述されたように存在することを示す。
【００９８】
本文における「例」又は「例えば」又は「することができる」又は「してもよい」という用語の使用は、明示的であろうとなかろうと、こうした特徴又は機能が、例として記述されていてもいなくても、少なくとも記述例中に存在することを示し、それらが一部又はすべての他の例に存在する可能性があるが、必ずしも存在するとは限らないことを示す。したがって、「例」、「例えば」、「することができる」又は「してもよい」とは、１つのクラスの例のうち特定の実例を指す。実例の性質は、該実例のみの性質、該クラスの性質、又は該クラスの実例の全部ではないが一部を含む該クラスのサブクラスの性質であり得る。したがって、ある実施例を参照し、別の実施例を参照せずに記述される特徴は、可能であれば、該別の実施例において実施組合せの一部として使用され得るが、必ずしも該別の実施例で使用される必要はないことが暗示される。
【００９９】
上記明細書においては重要であると考えられる特徴に注意を喚起しようと努力しているが、本出願人は、強調がなされたか否かにかかわらず、図面において上で参照された及び／又は示された任意の特許性がある特徴又は特徴の組合せに関して、特許請求の範囲による保護を求めることができることを理解すべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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