JP2010048807A5 - 流体内検体濃度検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体内検体に関する情報を取得する流体内検体濃度検知方法に関する。

本発明に係る方法に用いられる体内埋込デバイス構成素子の光学的流体的動作原理を示す図である。 図１に示した素子を用いるシステムを示す模式図である。 図２に示したシステムの駆動回路例を示す模式図である。 感度及び特定性についてのデータを示すグラフである。 図２に示したシステムとは別の本発明に係る方法に用いられるシステムを示す図である。 更に別のシステムを示す図である。 更に別のシステムを示す図である。 更に別のシステムを示す図である。 本発明に係る方法に用いられる多室型体内埋込デバイス、特にその反射機構を示す模式図である。 本発明に係る方法に用いられる別の多室型体内埋込デバイス、特にその光源及び反射機構を示す模式図である。 本発明に係る方法に用いられる更に別の多室型体内埋込デバイス、特にその光源及び反射機構を示す模式図である。 図２に示したシステムとは別のシステムを示す図である。

図１に、本発明に係る方法に用いられる体内埋込デバイスを構成する素子１０の一例構成を示す。この素子１０は図中の破線１６を挟んで２個の要素１２，１４を有している。それらの要素１２，１４は当初から一体のものとして製造してもよいし、個別部品として製造した要素１２，１４を事後的に破線１６沿いにつなぎ合わせてもよい。

図２に、本発明に係る方法に用いられるシステム２００を示す。このシステム２００は検体検知用の光共振部材２０２、光源部２０４及び検知部２０６から構成されており、光共振部材２０２は体内埋込型の素子として構成されている。これを含め複数個の光共振部材を体内に埋め込み検体検知を行うようにしてもよい。光源部２０４は例えば１個又は複数個の照明光源から構成されており、それらは光ファイバ等を介し光共振部材２０２と光学的に結合されている。検知部２０６は例えばフォトセンサを１個又は複数個用いた光検知部材であり、それらのフォトセンサも光ファイバ等を介し光共振部材２０２と光学的に結合されている。こうした構成に代え、ＲＦ（無線周波数）信号を検知部２０６たるＲＦ受信機で受信する構成にしてもよい。

図５に、別のシステム５００を示す。このシステム５００では、検体検知用の光共振部材２０２ａを形成する特定用室２２０ａの内部に、ラメラ構造５０２によってリザーバエリアが形成されている。この構造５０２は、複数枚のラメラ（薄い膜状の板）を書棚状に配した構造であり、それらのラメラには官能化デキストランが被覆等の手段で付着させてある。官能化デキストランは、ＣｏｎＡ分子５０６と結合しうるレセプタである。従って、室２２０ａ内にグルコースが進入し、そのグルコースがリザーバエリア内の官能化デキストランと競いつつＣｏｎＡ分子５０６に結合すると、ＣｏｎＡ・官能化デキストラン間結合はその分解消される。そして、ＣｏｎＡ・グルコース間結合で生じたＣｏｎＡグルコース錯体［ＣｏｎＡ＋Ｇｌｕ］が検知エリア２４８内に移動すると、光共振器たるそのエリア２４８から出射される光に変化が生じる。検知部２０６ではその変化を検知する。なお、グルコース濃度が変化するとそれに応じＣｏｎＡグルコース錯体の濃度が変化する。例えば、グルコース濃度が低下するとＣｏｎＡグルコース錯体濃度が低下し、ＣｏｎＡグルコース錯体が逆方向に拡散してラメラ構造５０２に戻り、そのラメラ構造５０２にてＣｏｎＡ分子５０６とデキストランが再結合する。

図６に、更に別のシステム６００を示す。このシステム６００では、検体検知用の光共振部材２０２ｂを形成する特定用室２２０ｂの内部に、デキストランで官能化された発泡質乃至ヒドロゲル質部材６０２によってリザーバエリアが形成されている。この部材６０２は、ＣｏｎＡ分子６０４向けの結合サイトが形成されるよう、デキストランを被覆等の手段で素の発泡体乃至ヒドロゲル材に付着させたものである。従って、拡散等により室２２０ｂ内にグルコースが進入し、そのグルコースがデキストランと競いつつＣｏｎＡ分子６０４に結合すると、ＣｏｎＡ・デキストラン間結合はその分解消される。そして、ＣｏｎＡ・グルコース間結合で生じたＣｏｎＡグルコース錯体が、拡散によって検知エリア２４８内に移動していく。なお、ヒドロゲルとしては、化学的又は物理的に架橋させたヒドロゲル、例えば架橋デキストランを用いるとよい。デキストランはヒドロゲル素材への物理的な架橋乃至グラフティング（枝状結合形成）で得ることができる。

図７に、更に別のシステム７００を示す。このシステム７００では、検体検知用の光共振部材２０２ｃを形成する特定用室２２０ｃの内部に、デキストランで官能化された織り込み繊維７０２によってリザーバエリアが形成されている。この繊維７０２は、被覆等の手段で繊維状の素材にデキストランを付着させたものである。このデキストランにどの程度のＣｏｎＡ分子７０４が結合するかは室２２０内グルコース濃度で決まってくる。従って、グルコースの進入で生じる現象は上記同様となる。

図８に、更に別のシステム８００を示す。このシステム８００では、検体検知用の光共振部材２０２ｄを形成する特定用室２２０ｄ、特にその内部でリザーバエリアを形成している面８０２，８０４又はその双方に、デキストランを付着させてある。面８０２はＭＷＣＯ膜たるフィルタ２２４の内面であり、面８０４は壁状部２１４の内面８０４である。デキストランは、面８０２，８０４又はその双方に、被覆等の手段で付着させることができる。ＣｏｎＡ分子８０６はそのデキストランとの結合に適する親和力を有している。

図９に、本発明に係る方法に用いられる多室型体内埋込デバイス９２０を示す。このデバイス９２０は室９２２、９２４及び９２６を有しており、そのうち少なくとも１個が特定性提供室として、他の少なくとも１個が非特定性提供室として、それぞれ構成及び使用されている。特定性提供室には、対象とする検体に対しある程度の特定性を呈する光学特性調整剤が入っており、その検体の濃度変化に応じその調整剤が移動して光学特性が変化する。他方、非特定性提供室には、少なくともその光学特性に有意な程度の変化が見られるほどには、光学特性調整剤は入っていない。また、このデバイス９２０は、図中矢印で示されている入射光９３０をその入射面９２８から取り込む反射機構を備えている。

図１０に、本発明に係る方法に用いられる別の多室型体内埋込デバイス９６０を示す。このデバイス９６０には可調ＶＣＳＥＬ等の狭ビーム光源９６２が内蔵されている。その光源９６２に発する狭ビーム光９６４は、レンズ９６６等相応の平行光化部材によって平行光化（コリメート）される。こうして生じた平行ビーム光９６８は、ミラー９３６等々により図９と同様に処理される。なお、光源９６２を制御するため体外から制御信号９７０を供給することも可能である。その場合、何らかの光源９６２用電源を本デバイス９６０に内蔵させた方がよい。

図１１に、本発明に係る方法に用いられる更に別の多室型体内埋込デバイス９８０を示す。このデバイス９８０には可調ＶＣＳＥＬ等の狭ビーム光源９８２が内蔵されている。その光源９８２に発する狭ビーム光９８４は、平行光化後に分岐される図１０の段取りと違い、分岐後に平行光化されることとなる。なお、図１０の段取りと図１１の段取りとを併用して平行光化を行うことも原理上可能である。

また、本発明に係る方法に用いられるシステムは、光共振部材を体内に埋め込むが光源及び検知部は体外に残す形態、光源及び光共振部材を体内に埋め込むが検知部は体外に残す形態、光共振部材及び検知部を体内に埋め込むが光源は体外に残す形態、更には光源、光共振部材及び検知部を単一ユニット化して体内に埋め込む形態のいずれでも、実現することができる。例えば、体外式光源を身体外面に十分近づけて配置し、その面越しに光共振部材を照明する構成を採ればよいので、光源を体内に埋め込む必要はない。体外式検知部を身体のすぐ近くに配置し、体外に出てくる出射光をその検知部で検知する構成を採ればよいので、検知部を体内に埋め込む必要もない。更に、光源及び検知部と室との間を光ファイバ経由で光学的に結合させる構成を採ればよいので、それら光源及び検知部を共に体外に配置することもできる。体内に埋め込んだ光源によって検知用光共振器を照明する際には、その光源を、外部から与える電磁信号等の制御信号に応じて、或いはタイミング信号や内蔵電源からの給電状態といった内部トリガに応じて、作動させればよい。受動型でなくて励振（例えば給電）が必要な検知部を用いる際には、光源に倣い、そのための外部励振源も設けるようにする。更に、励振が必要な部材に対しては、蓄電池、燃料電池等の方式による小型電源で励振（例えば給電）を行うことができる。

図１２に、本発明に係る方法に用いられる別のシステム１２００を示す。このシステム１２００は検体検知用の光共振部材１２０２、光源部１２０４及び検知部１２０６から構成されており、光共振部材１２０２は体内埋込型の素子として構成されている。これを含め複数個の光共振部材を体内に埋め込み検体検知を行うようにしてもよい。光源部１２０４は例えば１個又は複数個の照明光源から構成されており、それらは光ファイバ等を介し光共振部材１２０２と光学的に結合されている。検知部１２０６は例えばフォトセンサを１個又は複数個用いた光検知部材であり、それらのフォトセンサも光ファイバ等を介し光共振部材１２０２と光学的に結合されている。こうした構成に代え、ＲＦ信号を検知部１２０６たるＲＦ受信機で受信する構成にしてもよい。