(57)【要約】埋め込み型生体適合性バイオセンサが本明細書に記載される。このバイオセンサは、チップ層を通して垂直に製作された複数の空孔を含むチップ層と、電力源と、チップ層上にあり、かつ電力源に連結された１つ以上のセンサと、チップ層と接触する１つ以上の血管新生刺激因子を含むヒドロゲルマトリックスとを含む。刺激因子は、バイオセンサが対象に埋め込まれると、複数の空孔を通して有機材料の成長を刺激する。2015527117.tif 000003
2015527117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み型生体適合性バイオセンサであって、
チップ層を通して垂直に製作された複数の空孔を含むチップ層と、
電力源と、
前記チップ層上にあり、かつ前記電力源に連結された１つ以上のセンサと、
前記チップ層と接触する１つ以上の血管新生刺激因子を含むヒドロゲルマトリックスであって、前記バイオセンサが対象に埋め込まれると、前記刺激因子が、前記複数の空孔を通して有機材料の成長を引き起こす、ヒドロゲルマトリックスと、を備える、埋め込み型生体適合性バイオセンサ。
【請求項２】
前記センサと通信するトランスミッタをさらに備え、前記センサが、前記成長した有機材料の感知特性を表す信号を発し、前記トランスミッタが、前記センサからの前記信号を、感知特性を表すデジタル信号に変換する、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記電力源が、光電池である、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記センサが、フォトダイオードと、前記成長した有機材料を通して前記フォトダイオードに光を発するレーザダイオードと、を含む、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記レーザダイオードが、ダブルヘテロ構造レーザ、量子井戸レーザ、量子カスケードレーザ、分離閉じ込めヘテロ構造レーザ、分布帰還型レーザ、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、垂直外部キャビティ面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ）、または外部キャビティダイオードレーザのうちのいずれか１つ以上である、請求項４に記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記空孔の各々が、直径２０〜５０μｍである、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記空孔の各々の間の間隔が、前記空孔の前記直径と同一である、請求項６に記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記ヒドロゲルマトリックスが、ウシ血清アルブミン系、アガロース系、ＰＥＧ系、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）系、ポリプロピレンフマレート−コ−エチレングリコール（Ｐ（ＰＦ−コ−ＥＧ））系、アルギン酸塩系、キトサン系、コラーゲン系、フィブリン系、ゼラチン系、ヒアルロン酸（ＨＡ）系、ポリ２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）系、ポリカルボキシベタインメタクリレート（ＰＣＢＭＡ）系、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項９】
前記１つ以上のセンサが、電極、ナノ電気機械センサ、光共振器、マイクロ／ナノスケール電界効果トランジスタ、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
第２のチップ層を通して垂直に製作された第２の複数の空孔を含む前記第２のチップ層であって、前記第２のチップ層が、前記チップ層上に位置し、前記第２の複数の空孔が、前記複数の空孔と整列する、第２のチップ層と、
前記第２のチップ層上にあり、かつ前記電力源に連結された１つ以上のセンサと、をさらに備え、前記ヒドロゲルマトリックスが、前記チップ層と前記第２のチップ層との間に延在する、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１１】
前記ヒドロゲルマトリックスが、前記第１および第２の複数の空孔を充填する、請求項１０に記載のバイオセンサ。
【請求項１２】
前記１つ以上の血管新生刺激因子が、前記対象に埋め込まれると、細動脈および毛細血管の形成を誘発する、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１３】
前記細動脈および毛細血管が、前記マトリックスを通って前記チップの前記空孔内に形成される、請求項１２に記載のバイオセンサ。
【請求項１４】
分析物が、前記細動脈および毛細血管内を流れる血液から前記マトリックス中に拡散する、請求項１２に記載のバイオセンサ。
【請求項１５】
前記分析物が、前記血液中に存在するタンパク質、イオン、代謝物、ガス、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項１４に記載のバイオセンサ。
【請求項１６】
前記血管新生刺激因子が、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）−１、ＦＧＦ−２、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ）−β、アンジオポエチン、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、またはこれらの変異型、変異体、もしくはペプチド模倣物、あるいはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項１７】
前記マトリックスが、前記細動脈および毛細血管を通って拡散する分析物を吸収する、請求項１３に記載のバイオセンサ。
【請求項１８】
前記マトリックス内に吸収された前記分析物が、前記１つ以上のセンサによって検出される、請求項１５に記載のバイオセンサ。
【請求項１９】
前記マトリックスが、前記細動脈および毛細血管から前記マトリックス内に吸収された前記分析物と反応する薬剤をさらに含む、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項２０】
前記マトリックス内に吸収された前記分析物が、前記マトリックスによって吸収された分子を検出するように、前記マトリックス内で薬剤と反応する、請求項１９に記載のバイオセンサ。
【請求項２１】
前記バイオセンサが、耳たぶ、皮膚の疎性結合組織層、または爪床の真皮層内に埋め込まれる、請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項２２】
埋め込み型生体適合性バイオセンサであって、
上面と底面との間に垂直空孔を有する第１のチップ層と、
電力源と、
前記上面上に製作された１つ以上のセンサと、
前記底面上の前記垂直空孔に垂直に製作されたチャネルと、
前記空孔および前記チャネルを充填する１つ以上の血管新生刺激因子を有するヒドロゲルマトリックスであって、前記バイオセンサが対象に埋め込まれると、有機材料の成長を刺激する、ヒドロゲルマトリックスと、を備える、埋め込み型生体適合性バイオセンサ。
【請求項２３】
前記第１のチップ層の前記空孔と整列する空孔を有する第２のチップ層をさらに備え、前記センサが、前記第２のチップ層上にレーザおよび光検出器を含み、前記第２のチップ層が、前記第１のチップ層の下に位置し、前記ヒドロゲルマトリックスが、前記第１のチップ層と前記第２のチップ層との間の空間を充填する、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項２４】
前記センサと通信するトランスミッタをさらに備え、前記センサが、前記成長した有機材料の感知特性を表す信号を発し、前記トランスミッタが、前記センサからの前記信号を、感知特性を表すデジタル信号に変換する、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項２５】
前記電力源が、光電池である、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項２６】
前記レーザダイオードが、ダブルヘテロ構造レーザ、量子井戸レーザ、量子カスケードレーザ、分離閉じ込めヘテロ構造レーザ、分布帰還型レーザ、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、垂直外部キャビティ面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ）、または外部キャビティダイオードレーザのうちのいずれか１つ以上である、請求項２３に記載のバイオセンサ。
【請求項２７】
前記ヒドロゲルマトリックスが、ウシ血清アルブミン系、アガロース系、ＰＥＧ系、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）系、ポリプロピレンフマレート−コ−エチレングリコール（Ｐ（ＰＦ−コ−ＥＧ））系、アルギン酸塩系、キトサン系、コラーゲン系、フィブリン系、ゼラチン系、ヒアルロン酸（ＨＡ）系、ポリ２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）系、ポリカルボキシベタインメタクリレート（ＰＣＢＭＡ）系、またはこれらの組み合わせである、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項２８】
前記１つ以上のセンサが、電極、ナノ電気機械センサ、光共振器、マイクロ／ナノスケール電界効果トランジスタ、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項２９】
前記１つ以上の血管新生刺激因子が、前記対象に埋め込まれると、細動脈および毛細血管の形成を誘発する、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項３０】
前記細動脈および毛細血管が、前記マトリックスを通って前記チップの前記空孔および前記チャネル内に形成される、請求項２９に記載のバイオセンサ。
【請求項３１】
分析物が、前記細動脈および毛細血管内を流れる血液から前記マトリックス中に拡散する、請求項２９に記載のバイオセンサ。
【請求項３２】
前記分析物が、前記血液中に存在するタンパク質、イオン、代謝物、ガス、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項３１に記載のバイオセンサ。
【請求項３３】
前記分析物のオンチップ分析用のマイクロ分光器をさらに備える、請求項３２に記載のバイオセンサ。
【請求項３４】
前記血管新生刺激因子が、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）−１、ＦＧＦ−２、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ）−β、アンジオポエチン、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、またはこれらの変異型、変異体、もしくはペプチド模倣物、あるいはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上である、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項３５】
前記マトリックスが、前記細動脈および毛細血管を通って拡散する分析物を吸収する、請求項３０に記載のバイオセンサ。
【請求項３６】
前記マトリックス内に吸収された前記分析物が、前記１つ以上のセンサによって検出される、請求項３２に記載のバイオセンサ。
【請求項３７】
前記マトリックスが、前記細動脈および毛細血管から前記マトリックス内に吸収された前記分析物と反応する薬剤をさらに含む、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項３８】
前記マトリックス内に吸収された前記分析物が、前記マトリックスによって吸収された分子を検出するように、前記マトリックス内で薬剤と反応する、請求項３７に記載のバイオセンサ。
【請求項３９】
前記バイオセンサが、耳たぶ、皮膚の疎性結合組織層、または爪床の真皮層内に埋め込まれる、請求項２２に記載のバイオセンサ。
【請求項４０】
前記血液中のタンパク質、代謝物、およびイオンの濃度をアッセイするためのシステムであって、
光電池と、
１つ以上のセンサと、
前記センサからの前記信号をデジタル信号に変換するための前記センサと通信するトランスミッタと、
前記チップ全体に垂直に製作された微細加工された空孔と、
を備えるチップを備える、埋め込み型生体適合性バイオセンサ；および
前記空孔を充填する１つ以上の血管新生刺激因子を有するヒドロゲルマトリックスであって、前記バイオセンサが対象に埋め込まれると、有機材料の成長を刺激する、ヒドロゲルマトリックス
を備える、システム。
【請求項４１】
埋め込み型生体適合性バイオセンサを、それを必要とする対象の前記血管系とインターフェースさせる方法であって、
複数の空孔およびヒドロゲルマトリックスを含むバイオセンサを、前記対象に埋め込むことと、
前記バイオセンサに近接して、前記複数の空孔に毛細血管床を成長させることと、
前記センサを介して、前記毛細血管床から前記分析物を検出することと、を含む、方法。
【請求項４２】
分析物の検出を必要とする対象において分析物を検出するための方法であって、
複数の空孔およびヒドロゲルマトリックスを含むバイオセンサを、前記対象に埋め込むことと、
前記バイオセンサに近接して、前記複数の空孔に毛細血管床を成長させることであって、前記バイオセンサが、前記成長した毛細血管床において１つ以上の分析物のレベルを検出することと、
前記センサからの前記１つ以上の分析物の前記検出されたレベルを電気信号に変換することと、
前記信号を外部検出器に伝送して、前記検出された分析物レベルに関するデータを提供することと、を含む、方法。
【請求項４３】
埋め込み型バイオセンサであって、
１つ以上のチップ層と、
前記チップ層を通る空孔およびチャネルの三次元網目構造と、
１つ以上の血管新生刺激因子を有するヒドロゲルマトリックスであって、前記空孔およびチャネルの三次元網目構造を充填し、前記バイオセンサが対象に埋め込まれると、有機材料の成長を刺激する、ヒドロゲルマトリックスと、を備える、埋め込み型バイオセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の権利
本発明は、陸軍研究事務所（ｔｈｅ  Ａｒｍｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｏｆｆｉｃｅ）によって授与されたＷ９１１ＮＦ−０７−１−０２７７の下で、政府の支援を受けて成された。政府は、本発明においてある権利を有する。
【０００２】
本発明は、バイオセンサを通して毛細血管床の成長を刺激し、例えば血液中の分析物を検出するために、血管新生刺激因子を有するマトリックスを含む埋め込み型生体適合性バイオセンサに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
本明細書に引用される全ての出版物は、個々の出版物または特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個別に示されるのと同一の程度に、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。以下の説明は、本発明を理解するのに有用であり得る情報を含む。本明細書に提供される情報のいずれかが先行技術であるか、または現在特許請求される発明に関連すると認めるものではなく、具体的または暗黙的に参照されるいずれの出版物も先行技術であると認めるものでもない。
【０００４】
リアルタイムで、血液中の様々なタンパク質、代謝物、およびイオンの濃度を検出することができるワイヤレスの埋め込み型センサが必要とされている。組織内へのバイオセンサの直接埋め込みは、検出が血液から間質液、そしてセンサへの分子の拡散に依存するため、そのような検出を容易にしない。この拡散プロセスは、血液とセンサとの間の距離により、かなりの時間がかかる。よって、血液中の標的分析物の濃度の変動とセンサによって検出されたものとの間に数十分から数時間の遅れがある。さらに、組織反応による線維組織の厚い層内への埋め込まれたデバイスの最終的な封入は、そのような分子の内蔵センサへの拡散をさらに妨げる。
【０００５】
本明細書に記載される発明は、チップ内への毛細血管床の形成を通して血液中の種のリアルタイム検出を可能にするために、センサチップを直接血管系とインターフェースさせるための技術を提示する。結果として、センサへの血液中の標的分子の拡散は、毛細血管の血液からそれらが身体において供給する組織までと同じ生理学的長さ尺度で生じる。
【発明の概要】
【０００６】
概要
ゼラチン質のマトリックス内に微小電極および／または他のマイクロ／ナノセンサ（ナノ電気機械システム、光共振器など）を包理する多層チップが開示される。直径が２０〜５０μｍの微細加工された毛細血管空孔がチップ全体に垂直に製作され、また毛細血管床の成長を促進するマトリックスで充填する。空孔は、空孔の直径の寸法と類似して離間される。毛細血管床とセンサとの間の交換領域は、チップのセンサマトリックス層の数、およびチップの毛細血管空孔の数によって決定される。あるいは、チップは、センサ電子機器を組み込む１層、電力源、および通信システムからなり得る。毛細血管空孔の数は、分子との拡散交換を増大するために増加される。リアルタイム検出は、バイオセンサマトリックス全体が毛細血管の１０〜２０μｍ以内にある限り保証される。横断チャネルは、チップ層間に食刻され得、これは、垂直な貫通孔から分岐する。チャネルは、毛細血管成長を２つのチップ層間に誘導し、オンチップ分光血液測定の実施を可能にする。１つのチップ層は、発光ダイオード（ＬＥＤ）または垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含み得る。第２の層は、スペクトルフィルタを備える一連の集積光検出器を含む。血流内の吸収または蛍光は、ＶＣＳＥＬまたはＬＥＤが血管を照射するため、光検出器によって検出される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
例示的な実施形態は、参照される図面に図示される。本明細書に開示される実施形態および図は、制限するものではなく、図示的なものと見なされるよう意図される。
【０００８】
【図１】成長した血管とインターフェースした多層を有するバイオセンサの断面図である。
【図２】層に電子機器、通信、および電力源を組み込む単層バイオセンサの斜視図である。
【図３】血液分光測定を実施する例示的な血管新生センサの拡大斜視図である。
【図４】図３の単層バイオセンサチップの電子機器の回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発明の詳細な説明
本明細書に引用される全ての参考文献は、完全に記載されているかのように、その全体が参照により組み込まれる。別途定義されない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本発明が属する当業者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ３ｒｄ  ｅｄ．，Ｊ．Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ  ２００１）、Ｍａｒｃｈ，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ５ｔｈ  ｅｄ．，Ｊ．Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ  ２００１）、およびＳａｍｂｒｏｏｋ  ａｎｄ  Ｒｕｓｓｅｌ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ  ３ｒｄ  ｅｄ．，Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｐｒｅｓｓ（Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ，ＮＹ  ２００１）は、本明細書に使用される多くの用語に対する一般的な手引きを当業者に提供する。
【００１０】
当業者は、記載される例に使用することができる、本明細書に記載されるものに類似するまたは等価の多くの方法および材料を認識するだろう。実際に、例は、記載される方法および材料に決して制限されない。
【００１１】
血液からの感知の問題を克服するために、組織自体が脈管構造とインターフェースする様式と同一の様式で脈管構造とインターフェースするデバイスが本明細書に記載される。血栓症を誘発するであろう、血管の管腔を介してセンサを血液内に適切に設置する代わりに、本明細書に記載されるデバイスは、身体が血管新生を介した毛細血管床の形成を通して脈管構造をチップに導くのを誘発する。
【００１２】
循環器系は、心臓、肺、および毛細血管床を介して酸素を含む血液を組織に供給する動脈および細動脈の系からなる。毛細血管の管腔は、直径わずか約１０μｍであり、毛細血管は、身体において全細胞の数十ミクロン内に存在する。これは、血液中の酸素および栄養素が、たった１細胞直径厚である毛細血管壁を通して細胞に迅速に拡散できることを確実にする。同様に、二酸化炭素および老廃物は、毛細血管床を介して除去するために、組織から血液中に拡散する。次いで、毛細血管は、細静脈および静脈の系を介して心臓に血液を戻す。血液自体は、全ての血管の管腔を補強し、毛細血管が唯一構成される特殊な内皮細胞を除き、身体のいずれの組織とも決して接触することがない。
【００１３】
血流とのインターフェースは、マイクロ／ナノ構造バイオセンサの周囲に毛細血管床を構築し、センサと種の拡散交換を可能にすることによって達成され得る。
【００１４】
埋め込み型生体適合性バイオセンサは以下に記載される。一実施形態では、バイオセンサは、チップ層と、ヒドロゲルマトリックス層とを有する単一層チップを有する。別の実施形態では、バイオセンサは、２つ以上のチップ層と、２つ以上のヒドロゲルマトリックス層とを有する多層チップを含む。各チップ層は、チップを通して垂直に製作された複数の微細加工された空孔を含む。多層バイオセンサでは、複数の空孔は、チップ層の各々の間に整列される。ヒドロゲルマトリックスは、１つ以上の血管新生刺激因子を含み、バイオセンサが対象に埋め込まれると、チップの複数の空孔を通して有機材料（例えば毛細血管床）の成長を引き起こす。チップ層は、電力源および１つ以上のセンサをさらに含む。チップ層上のセンサは、電力源に連結される。チップ層は、センサと通信する１つ以上のトランスミッタをさらに含む。センサは、成長した有機材料（毛細血管床など）に存在する感知特性（例えば、分析物）を表す信号を伝送する。トランスミッタは、センサからの信号を、感知分析物を表すデジタル信号に変換し、身体の外部の受信器にデジタル信号を伝送する。受信器によって受信された信号は、プロセッサまたは分析器によって処理され得る。
【００１５】
別の例は、上面と底面との間に垂直空孔を有する第１のチップ層と、電力源と、上面上に製作された１つ以上のセンサと、底面上の垂直空孔に実質的に垂直に製作されたチャネルと、空孔およびチャネルを充填する１つ以上の血管新生刺激因子を有するヒドロゲルマトリックスとを有する埋め込み型生体適合性バイオセンサである。ヒドロゲルマトリックスは、バイオセンサが対象に埋め込まれると、有機材料の成長を刺激する。センサは、第１のチップ層の空孔と整列する空孔を有する第２のチップ層をさらに含み得、センサは、第２のチップ層上にレーザおよびフォトダイオードを含み、第２のチップ層は、第１のチップ層の下に位置し、ヒドロゲルマトリックスは、第１のチップ層と第２のチップ層との間の空間を充填する。チップ層は、センサと通信する１つ以上のトランスミッタをさらに含む。センサは、成長した有機材料（毛細血管床など）に存在する感知特性（例えば、分析物）を表す信号を伝送する。トランスミッタは、センサからの信号を、感知分析物を表すデジタル信号に変換し、身体の外部の受信器にデジタル信号を伝送する。受信器によって受信された信号は、プロセッサまたは分析器によって処理され得る。
【００１６】
別の例は、血液中のタンパク質、代謝物、およびイオンの濃度をアッセイするためのシステムである。本システムは、バイオセンサ用の電力源と、１つ以上のセンサと、センサからの信号をデジタル信号に変換するためのセンサと通信するトランスミッタと、チップ全体に垂直に製作された微細加工された空孔と、空孔を充填する１つ以上の血管新生刺激因子を有するヒドロゲルマトリックスとを備えるチップを有する埋め込み型生体適合性バイオセンサを含む。ヒドロゲルマトリックスは、バイオセンサが対象に埋め込まれると、有機材料の成長を刺激する。システムは、外部励起光源（例えば、ＬＥＤ）を含み得る。システムは、トランスミッタにより伝送されるデジタル信号を受信するための外部受信器、および受信器により受信される信号を処理するためのプロセッサまたは分析器も含み得る。
【００１７】
埋め込み型生体適合性バイオセンサを対象の血管系とインターフェースさせる方法も、本明細書に記載される。本方法は、本明細書に記載されるバイオセンサを提供することと、センサに近接する複数の空孔およびチャネルを通して毛細血管床を生成するために、対象にバイオセンサを埋め込むこととを含む。本方法は、センサを介して毛細血管床から分析物を検出することをさらに含む。
【００１８】
分析物の検出を必要とする対象において分析物を検出するための方法も、本明細書に記載する。本方法は、本明細書に記載されるバイオセンサを提供することと、マトリックス内に有機材料（例えば、毛細血管床）を成長させるためにバイオセンサを埋め込むこととを含み、バイオセンサは、成長した有機材料中の１つ以上の分析物のレベルを検出し、センサからの１つ以上の分析物の検出されたレベルを電気信号に変換し、信号を外部検出器に伝送して、検出された分析物レベルに関するデータを提供する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるバイオセンサは、耳たぶ、手首、腕、または他の付属器官上の皮膚の疎性結合組織層、爪床の真皮層内などの領域に埋め込むことができる。
【００２０】
図１は、成長した血管とインターフェースした多層を有するバイオセンサ１００の断面図である。バイオセンサ１００は、血液からリアルタイムで物理的パラメータを測定する目的のために対象に埋め込まれる。バイオセンサ１００は、対象の細動脈１０２および細静脈１０４が存在する領域に埋め込まれる。血液は、細動脈１０２と細静脈１０４との間を上に説明される通りに流れる。毛細血管床１０６は、細動脈１０２と細静脈１０４との間に成長する。
【００２１】
バイオセンサ１００は、細動脈１０２に近接する上面１２２と、反対側の底面１２４とを有する第１のチップ層１２０を含む。第１の層１２０は、第１の層を通して穴を開けられた複数の空孔１２６を含む。底面１２４は、センサアレイを構成する複数の電極１２８を含む。電極１２８は、複数の空孔１２６に近接する。
【００２２】
バイオセンサ１００は、第１のチップ層１２０の底面１２４に近接する上面１４２と、反対側の底面１４４とを有する第２のチップ層１４０を含む。第２の層１４０は、第２の層を通して穴を開けられた複数の空孔１４６を含む。底面１４４は、センサアレイを構成する複数の電極１４８を含む。電極１４８は、複数の空孔１４６に近接する。
【００２３】
バイオセンサ１００は、第２のチップ層１４０の底面１４４に近接する上面１６２と、反対側の底面１６４とを有する第３のチップ層１６０を含む。第３の層１６０は、第３の層を通して穴を開けられた複数の空孔１６６を含む。底面１６４は、センサアレイを構成する複数の電極１６８を含む。電極１６８は、複数の空孔１６６に近接する。底面１６４は、既存の細静脈１０４に近接する。
【００２４】
ヒドロゲルマトリックス１８０は、チップ層１２０、１４０、および１６０の間、およびそれぞれの複数の空孔１２６、１４６、および１６６に形成される。それぞれのチップ層１２０、１４０、および１６０の複数の空孔１２６、１４６、および１６６の各々は、実質的に互いに整列する。この例では空孔１２６、１４６、および１６６は、１０〜１００μｍ、２０〜８０μｍ、３０〜７０μｍ、４０〜６０μｍ、３０〜４０μｍ、３０〜５０μｍ、３０〜６０μｍ、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上の範囲の直径を有し得る。チップ層１２０、１４０、および１６０の各々の上にある空孔１２６、１４６、および１６６の各々の間の間隔は、各空孔の直径と同一であってよい。
【００２５】
ヒドロゲルマトリックス１８０は、複数の空孔１２６、１４６、および１６６を通して毛細血管床１０６の成長を促進する１つ以上の血管新生刺激因子を含む。この例では、ヒドロゲルマトリックス１８０は、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）を組み込む。バイオセンサ１００が組織内に埋め込まれると、拡散によるヒドロゲルマトリックス１８０の外へのＶＥＧＦ濃度勾配は、細動脈１０２などの細動脈および毛細血管が既存の脈管構造から分岐するのを誘発し、毛細血管がチップ層１２０、１４０、および１６０の間に成長するのを誘導する。ヒドロゲルマトリックス１８０は、バイオセンサ１００全体にわたって組み込む毛細血管から拡散する種を吸収する組織のようにも作用する。毛細血管床１０６が成長したら、ヒドロゲルマトリックス１８０を介して毛細血管とバイオセンサ内の電極１２８、１４８、および１６８のセンサアレイとの間で拡散交換が生じる。この緩衝は、電極１２８、１４８、および１６８からの信号の過渡のノイズを緩和する。ヒドロゲルマトリックス１８０は、関心の一次種に結合すると、電極１２８、１４８、および１６８などのオンチップセンサによって検出することができる二次種を生成するバイオセンシング分子／タンパク質を組み込むこともできる。
【００２６】
複数の空孔１２６、１４６、および１６６を通した毛細血管床１０６の成長は、対象の血流を電極１２８、１４８、および１６８に近接させ、血液のリアルタイム感知を提供する。分析物と電極１２８、１４８、および１６８の接触時に、電極１２８、１４８、および１６８によって検出された物理的パラメータにおける測定可能な変化を引き起こすために、酵素触媒反応、または抗原−抗体反応、またはリガンド−受容体反応が使用され得る。物理的パラメータは、濃度測定、屈折率測定、熱量測定、電気、または化学パラメータであってよい。
【００２７】
電極１２８、１４８、および１６８の各々は、コントローラ１９０に連結される。コントローラ１９０は、光電池または高周波コイル１９２などの電力源に連結される。電力源は、電極１２８、１４８、および１６８ならびにコントローラ１９０に電力を提供する。コントローラ１９０は、電極１２８、１４８、および１６８からの信号をデジタル化する。コントローラ１９０は、外部受信器に信号を送信するトランスミッタも含む。このトランスミッタは、ＶＣＳＥＬもしくは他のマイクロレーザなどの光学であるか、またはマイクロ波伝送コイルなどの高周波であってよい。
【００２８】
勿論、図１に示されるバイオセンサのチップ層１２０、１４０、および１６０などより少ない、または多い層が存在してもよいことを理解する。チップ層の数は、設計選好である。
【００２９】
図２は、対象への埋め込みおよび循環器系インターフェースのための電子機器、光学通信、および光電力を組み込む単層バイオセンサ２００の斜視図である。バイオセンサ２００は、対象に埋め込まれ、対象の血液中の特性または分析物のリアルタイム測定のために、バイオセンサ２００を通して毛細血管床の成長を可能にする。バイオセンサ２００は、上部円形チップ２０２および底部円形チップ２０４を含む。ヒドロゲルマトリックス２０６は、円形チップ２０２と２０４との間に適用される。
【００３０】
上部円形チップ２０２は、チップ２０２を通して穴を開けられた複数の空孔２１２を含む上面２１０を有する。複数の空孔２１２は、上面２１０の周縁に位置する。複数の空孔２１２は、底部チップ２０４を通して穴を開けられた対応する空孔（図示せず）を有する。
【００３１】
上面２１０は、回路領域２２２上のセンサ回路に電力を提供する光電池アレイ２２０を含む。回路領域２２２は、コントローラ、トランスミッタ、およびセンサ回路を含む。センサは、空孔周辺に位置する。回路２２２内のトランスミッタは、光学データ伝送のための垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）２２４に連結される。ＶＣＳＥＬ２２４は、ダブルヘテロ構造レーザ、量子井戸レーザ、量子カスケードレーザ、分離閉じ込めヘテロ構造レーザ、分布帰還型レーザ、垂直外部キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、または外部キャビティダイオードレーザなどのいずれのレーザダイオードに置き換えることができる。
【００３２】
ヒドロゲルマトリックス２０６は、空孔２１２を通して毛細血管床の成長を可能にする。
【００３３】
図３は、血液分光測定を実施する血管新生センサ３００の拡大斜視図である。バイオセンサ３００は、血液からリアルタイムで特性を測定する目的のため、対象に埋め込まれる。バイオセンサ３００は、血液からリアルタイムで物理的パラメータを測定する目的のために対象に埋め込まれる。バイオセンサ３００は、対象の細動脈３０２および細静脈３０４が存在する領域に埋め込まれる。血液は、細動脈３０２と細静脈３０４との間を上に説明される通りに流れる。毛細血管床３０６は、細動脈３０２と細静脈３０４との間に成長する。
【００３４】
バイオセンサ３００は、細動脈１０２に近接する上面３２２と、反対側の底面３２４とを有する細動脈側チップ層３２０を含む。第１の層３２０は、第１の層を通して穴を開けられた空孔３２６などの複数の空孔を含む。底面３２４は、空孔３２６の配向に実質的に垂直に形成される横方向のチャネル３２８を含む。
【００３５】
バイオセンサ３００は、チップ層３２０の底面３２４に近接し、それに面する上面３４２と、反対側の底面３４４とを有する細静脈側チップ層３４０を含む。チップ層３４０は、チップ層を通して穴を開けられた空孔３４６などの複数の空孔を含む。図３に示されるように、チップ層３２０および３４０の空孔は、互いに整列する。上面３４２は、空孔３４６の配向に実質的に垂直に形成される横方向のチャネル３４８を含む。
【００３６】
ヒドロゲルマトリックス３６０は、チップ層３２０と３４０との間、空孔３２６および３４６、ならびにチャネル３２８および３４８に形成される。ヒドロゲルマトリックス３６０は、空孔３２６および３４６を通して成長した毛細血管３６２の形態で毛細血管床３０６の成長を促進する１つ以上の血管新生刺激因子を含む。別の毛細血管３６４は、チャネル３２８および３４８を通して成長する。毛細血管３６２および３６４などの毛細血管の間空は、センサ３００による血液の特性のリアルタイム感知を可能にする。
【００３７】
ＶＣＳＥＬ３７０は、チップ３２０の上面３２２に製作される。ＶＣＳＥＬ３７０は、チャネル３２８および３４８内の毛細血管３６４によって吸収される光を放射する。ＶＣＳＥＬ３７０は、ダブルヘテロ構造レーザ、量子井戸レーザ、量子カスケードレーザ、分離閉じ込めヘテロ構造レーザ、分布帰還型レーザ、垂直外部キャビティ面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ）、または外部キャビティダイオードレーザなどのいずれのレーザダイオードに置き換えることができる。吸収された光は、チップ層３４０の上層３４２に位置する光検出器３７２によって検出される。この例における光検出器３７２は、血液中の分析物を表す検出された光を示す電気信号を放射するフォトダイオードである。以下に説明するように、スペクトルフィルタは、異なる分析物を測定する目的のため、特定の波長からの光を検出するために、光検出器３７２で製作され得る。
【００３８】
図４は、図３のバイオセンサ３００のセンサ回路の回路図である。類似する回路が、図１のバイオセンサ１００または図２のバイオセンサ２００の電極センサに使用され得る。図４に示される構成要素は、図３のチップ層３２０または３４０のいずれかに製作され得る。上記に説明される、ＶＣＳＥＬ３７０は、光検出器３７２周辺のヒドロゲルマトリックス内に成長する毛細血管床３０６によって保有される血液を通して光を放射する。
【００３９】
図３のバイオセンサ３００は、センサのアレイのうちの１つであるか、またはコントローラ４００に連結された単一のセンサであってよいことを理解する。光検出器３７２の出力は、ＶＣＳＥＬ３７０の出力から血液を通して検出される光のレベルを表すアナログ信号である。非再充電可能な電池、高周波コイル、または光電池などの電力源４０２は、ＶＣＳＥＬ３７０およびコントローラ４００に電力を供給する。コントローラ４００は、光検出器３７２からの受信信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を含む。コントローラ４００は、コントローラ４００、初期パラメータ、および検出値の中間記憶装置のプログラム指示を含み得る内部メモリ４０４に連結される。コントローラ４００は、トランスミッタ４０６に連結される。コントローラ４００は、光検出器３７２によって検出された光を表すデジタル信号をトランスミッタ４０６に出力する。トランスミッタ４０６は、ワイヤレス信号を外部受信器４０８に送信する。この信号は、ＶＣＳＥＬもしくは他のマイクロレーザなどからの光学的なものであるか、またはマイクロ波伝送コイルなどからの高周波であってよい。外部受信器４０８は、対象の外部にあり、バイオセンサ３００からの測定を分析するために、追加の電子機器に連結され得る。
【００４０】
ヒドロゲルマトリックスは、チップ層の各々の複数の空孔の各々を充填する。いくつかの実施形態では、ヒドロゲルマトリックスは、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）系、アガロース系、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）系、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）系、ポリプロピレンフマレート−コ−エチレングリコール（Ｐ（ＰＦ−コ−ＥＧ））系、アルギン酸塩系、キトサン系、コラーゲン系、フィブリン系、ゼラチン系、ヒアルロン酸（ＨＡ）系、ポリ２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）系、ポリカルボキシベタインメタクリレート（ＰＣＢＭＡ）系、またはこれらの組み合わせである。適切な生体適合性ヒドロゲルマトリックスの使用は、当業者には明らかであろう。ヒドロゲルマトリックスは、１つ以上の血管新生刺激因子を組み込む。チップが組織内に埋め込まれると、血管新生刺激因子濃度勾配は、ヒドロゲルの外に拡散し、例えば、細動脈および毛細血管が既存の脈管構造から分岐するのを誘発し、毛細血管がチップ内に成長するのを誘導する。ヒドロゲルマトリックスは、チップ全体にわたって組み込む毛細血管から拡散する種を吸収する緩衝体という意味では、組織のようにも作用する。毛細血管床が確立されたら、毛細血管とゲルマトリックスを介したチップ内のセンサアレイとの間で拡散交換が生じる。この緩衝は、信号の過渡のノイズを緩和する。ヒドロゲルマトリックスは、関心の一次分析物に結合すると、オンチップ電子センサによって検出することができる二次種を生成するバイオセンシング分子／タンパク質（酵素、抗体、抗原、および触媒を含むが、これらに限定されない）を組み込むこともできる。
【００４１】
本明細書に記載される、ヒドロゲルマトリックスは、チップ層の各々のチャネルおよび複数の空孔を充填し、チップ層の各々の間に層を形成する。マトリックス中の血管新生刺激因子は、空孔およびチャネルを通して細動脈および毛細血管の形成を刺激する。血液が新しく形成された細動脈および毛細血管を通って流れると、血液からの分析物は、マトリックスの中に拡散、および吸収され、センサによって検出される。血管新生刺激因子に加えて、ヒドロゲルマトリックスは、細動脈および毛細血管を通って流れる血液からマトリックス中に拡散した分析物と反応する薬剤も含み得る。センサは、薬剤に結合した分析物も検出することができる。
【００４２】
血管新生刺激因子は、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）−１、ＦＧＦ−２、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ）−β、アンジオポエチン、マトリックスメタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）、またはこれらの変異型、変異体、もしくはペプチド模倣物、あるいはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上を含むが、これらに限定されない。
【００４３】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される様々なバイオセンサのセンサは、電極、ナノ電気機械センサ、マイクロ／ナノスケール電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、光共振器、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つである。いくつかの実施形態では、センサは、ＤＮＡ／ＲＮＡアプタマー、特定のタンパク質の抗体、酵素、リガンド、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか１つ以上によりさらに機能化され得る。
【００４４】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、代謝障害を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の代謝物レベルを検出する。代謝障害の例としては、糖尿病、フェニルケトン尿症（ＰＫＵ）、酸リパーゼ疾患、バース症候群（ＢＴＨＳ）、橋中心髄鞘崩壊症、アミノ酸代謝障害、炭水化物代謝障害、脂質代謝障害、ファーバー病、Ｇ６ＰＤ欠乏（グルコース−６−リン酸デヒドロゲナーゼ）、ガングリオシドーシス、ハンター症候群、トリメチルアミン尿症、レッシュ・ナイハン症候群、脂質蓄積症、筋肉の代謝疾患、代謝性筋症、ミトコンドリア脳筋症、ムコリピドーシス、ムコ多糖症、ポンペ病、糖原病Ｉ型、尿素サイクル疾患、尿素サイクル障害、高シュウ酸尿症、およびシュウ酸症が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４５】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、ウイルス感染症、細菌感染症、および真菌感染症などの感染疾患を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の抗原を検出する。
【００４６】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、中毒または生物化学兵器による攻撃を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の化学物質を検出する。
【００４７】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、炎症障害、自己免疫疾患、関節炎、多発性硬化症、炎症性腸疾患、およびクローン病を診断、予後判定、または監視するための１つ以上の自己抗体または炎症分子を検出する。
【００４８】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、神経障害、うつ病（不十分なセロトニン）、パーキンソン病（不十分なドーパミン）、精神病（過剰なドーパミン）、および癲癇を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の神経伝達物質を検出する。
【００４９】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、脳腫瘍、前立腺癌、ならびに腫瘍の成長および攻撃性を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の酸素レベルまたは腫瘍バイオマーカーを検出する。
【００５０】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、ホルモンの障害もしくは失調、妊娠および妊娠期間、多嚢胞性卵巣症候群（ＰＣＯＳ）、甲状腺機能障害、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、および副腎疲労を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上のホルモンレベルを検出する。
【００５１】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、循環器疾患を診断、予後判定、または監視するために、１つ以上の酸素レベル、血流速度、および血流量を検出する。
【００５２】
様々な実施形態では、１つ以上のセンサは、循環器疾患を診断、予後判定、または監視するために、心臓型脂肪酸結合タンパク質（Ｈ−ＦＡＢＰ）およびトロポニンＩ（ＴｎＩ）を含むがこれらに限定されない１つ以上の血液タンパク質を検出する。
【００５３】
本明細書に記載されるバイオセンサによって検出することができる血液中の分析物は、ヘモグロビン、アルブミン、グロブリン補体タンパク質、フィブリノーゲン、脂質、脂肪酸、リン脂質、コレステロール、トリヨードサイロニン（Ｔｒｉｏｄｏｔｈｙｒｏｎｉｎｅ）、トリグリセリド、グルコース、非タンパク質窒素、セルロプラスミン、プロトポルフィリン、グルタチオン、プレアルブミン、サリチル酸塩、尿素窒素、乳酸塩（乳酸）、塩基、ナトリウム、塩化物、二酸化炭素、酸素、炭酸水素、カリウム、αアミノ酸窒素、アミノ酸、リン、カルシウムを含むが、これらに限定されない。組織および臓器中の他の分析物は、ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ、クレアチン、およびクレアチニンを含む。
【００５４】
分析物は、図１の電極１２８、１４８、および１６８などのセンサとのそれらの接触に基づき、例示的なデバイスのセンサによって検出され得る。酵素−化学、電気化学、圧電、熱電、表面プラズモン共鳴、表面音響波、光学的吸光、および／または偏光センサの旋光が、接触物、よって分析物を検出するために使用され得る。例えば、分析物とセンサの接触時に、センサによって検出された物理的パラメータにおける測定可能な変化を引き起こすために、酵素触媒反応、または抗原−抗体反応、またはリガンド−受容体反応が使用され得る。物理的パラメータは、濃度測定、屈折率測定、熱量測定、電気、または化学パラメータであってよい。例えば、グルコースが分析物である場合、本発明のバイオセンサは、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、ヘキソキナーゼ、グルコース−６−リン酸デヒドロゲナーゼ（Ｇ−６−ＰＤ）、またはグルコースデヒドロゲナーゼなどのグルコースと選択的に反応する酵素を組み込むことができる。同様に、他の分析物特異的酵素電極システムは、ある特定の十分に定義された条件下で、乳酸塩、尿素、尿酸、様々なアルコール、およびいくつかのアミノ酸を検出することができる。例えば、過酸化水素を検出するバイオセンサ電極は、アルコールオキシダーゼ酵素系、アルコールデヒドロゲナーゼ酵素を含むアルコール、または尿酸オキシダーゼ系を含む類似する尿酸、コレステロールオキシダーゼ系を含むコレステロール、キサンチンオキシダーゼ系を含むテオフィリン、およびβ−ヒドロキシブチレート−デヒドロゲナーゼ酵素系を含む糖尿病性ケトアシドーシス（ＤＫＡ）を使用して、エタノールを検出するために使用され得る。
【００５５】
分析物は、それらの物理化学特性（スペクトル、光学、熱、電磁気など）に基づき、記載されるデバイスのバイオセンサのセンサによって検出され得る。赤外分光法は、様々な波長で分析物によって吸収された赤外光（０．７〜２５μｍ）を測定する。光の吸収は、特定の分子／分析物に固有の特性である。例えば、グルコースは、中赤外および近赤外両方の範囲の多重周波数で吸収される。必要に応じて、良好な感度、正確性、精度、および信頼度を達成するために、広スペクトル範囲にわたって２つ以上のスペクトルピークまたは強度が評価され得る。試料中の分析物を分析する場合、測定は、試料を通して伝送される光を測定する、または試料から反射もしくは伝播した光を測定する、少なくとも２つの異なる方法で行われ得る。光は、図３のＶＣＳＥＬ３７０および光検出器３７２を介して伝送され得る。様々な実施形態では、センサは、赤外分光測定を行うことができる。分光測定に好適な他の分析物は、総ビリルビン、ｐＨ、血中ガス、例えば、ＰＯ２およびＰＣＯ２、ならびに電解質および代謝物を含む他の血中分析物を含むが、これらに限定されない。総ヘモグロビン濃度（ｔＨｂ）およびヘモグロビン画分、例えば、オキシヘモグロビン（Ｏ２Ｈｂ）、メトヘモグロビン（ＭｅｔＨｂ）、カルボキシヘモグロビン（ＣＯＨｂ）、スルフヘモグロビン（ＳＨｂ）、およびデオキシヘモグロビン（ＨＨｂ）。血中ヘモグロビンおよびヘモグロビン画分は、４５０〜７００ｎｍの波長範囲内の可視光を吸収する。正常な酸素を含む血液スペクトルは、５４２および５７８ｎｍの２つの主ピーク波長を有し、吸光度は、６１０ｎｍより大きい波長でゼロ付近に急速に減少する。
【００５６】
上述の様々な方法および技法は、本用途を実行するためのいくつかの方法を提供する。勿論、記載される全ての目的または利点が本明細書に記載されるいずれかの特定の実施形態に従い必ずしも達成され得る必要はないことを理解する。よって、例えば、当業者は、本方法が本明細書に教示される１つの利点または一群の利点を、本明細書に教示もしくは示唆される他の目的または利点を必ずしも達成することなく達成または最適化される様式で行うことができることを認識するだろう。様々な代替が本明細書に記述される。いくつかの好ましい実施形態は、具体的に、１つ、別の、またはいくつかの特徴を含むが、他は、具体的に、１つ、別の、またはいくつかの特徴を除外し、さらに他は、１つ、別の、またはいくつかの有利な特徴を含むことによって、特定の特徴を軽減することを理解する。
【００５７】
さらに、当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴の適用性を認識するだろう。同様に、上述の様々な要素、特徴、およびステップ、ならびに各々のそのような要素、特徴またはステップの他の既知の等価物は、本明細書に記載される原理に従う方法を行うために、当業者によって、様々な組み合わせで採用され得る。様々な要素、特徴、およびステップの中でも、いくつかは、広範な実施形態において、具体的に含まれ、他は具体的に除外される。
【００５８】
本出願は、ある特定の実施形態および実施例に関連して開示されてきたが、本出願の実施形態は、具体的に開示された実施形態を超えて、他の代替の実施形態および／またはこれらの使用および修正ならびにこれらの等価物まで拡大解釈されることが当業者によって理解される。
【００５９】
いくつかの実施形態では、本明細書の特定の実施形態を記載する文脈において使用される（特に、以下の請求項を確実にする文脈において）用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに類似する言及は、単数形および複数形の両方を網羅するように解釈され得る。本明細書中の値の範囲の列挙は、その範囲に入る各別々の値を個々に言及する省略法として働くと単に意図される。特に記載のない限り、各個々の値は、それが本明細書に個々に列挙されているかのように本明細書中に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書中に特に記載されない限り、または文脈により明らかに矛盾しない限り、いかなる好適な順序でも行われ得る。本明細書のある特定の実施形態に関して提供されるいずれのおよび全ての例または例示的な言語（例えば、「〜など」）の使用は、単に本出願をより良く説明することが意図され、本出願の範囲に制限を課すものではない。本明細書における言語は、本用途の実践に不可欠な任意の特許請求されない要素を示すものとして解釈されるべきではない。
【００６０】
本出願を実行するために発明者に既知の最良の態様を含む本出願の好ましい実施形態が本明細書に記載される。これらの好ましい実施形態の変形は、先の説明を読むことにより当業者には明らかとなるだろう。当業者は必要に応じてそのような変形を採用することができ、本出願は本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実践されることが想定される。したがって、本出願の多くの実施形態は、準拠法に認められているように、それに付属する請求項に記述される主題の全ての修正および等価物を含む。さらに、上記に示される要素の、それらの全ての可能な変形の、どんな組み合わせも、本明細書に明らかに示されない限り、または文脈により明らかに矛盾しない限り、本出願に含まれる。
【００６１】
本明細書に参照される全ての特許、特許出願、特許出願の出版物、ならびに文献、本、明細書、出版物、資料、物事、および／または同等物などの他の材料は、これらに関連するいずれの審査ファイル履歴、本明細書と一致しない、もしくは矛盾するこれらのうちのいずれか、または現在もしくは後に本明細書に関連する請求項の最も広い範囲に関して影響の制限を有し得るこれらのうちのいずれかを除き、本明細書において、全ての目的に関してその全体がこの参照により本明細書に組み込まれる。例として、組み込まれた材料のいずれかと関連する用語の説明、定義、および／または使用と本明細書に関連するものとの間にいずれの不一致または矛盾がある場合、本明細書における用語の説明、定義、および／または使用が優先されるべきである。
【００６２】
本明細書に開示される実施形態が本出願の実施形態の原理を例示することを理解する。採用され得る他の修正は、本出願の範囲内であり得る。よって、例として、本出願の実施形態の代替構成が本明細書の教示により利用され得るが、これに限定されない。したがって、本出願の実施形態は示され、説明される通りの正確なものに限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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