分析センサを含む反応パウチ
反応装置は、可撓性の流体不透過性パウチと、パウチ内の材料特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う分析センサとを含む。センサは、パウチに一体接続させたり、または接続しないようにすることができる。分析センサは、パウチ内またはパウチ上に配置することのできる応答要素と、パウチ外に配置することのできる処理要素と、応答要素と処理要素との間で情報を伝達する手段とを含むのが好ましい。伝達手段は、１つ以上の電気、光学、磁気、核および機械的手段を含むことができる。パウチは、単一で用いたり、または、材料のライブラリの作成に用いることのできる組み合わせ配列のパウチの構成材とすることができる。本方法は、パウチ内の材料の特性変化をモニターするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分析センサを含む可撓性パウチを有する反応装置である。パウチ内の材料の特性変化をモニターする方法である。本反応装置および方法は、化学、物理、生物合成を行いモニタリングするのに有用である。
【背景技術】
【０００２】
単一反応容器を用いるときや、ライブラリの構成材の組み合わせ配列を作成するのに多数の反応容器を用いるときに、物理または化学反応の結果を素早くスクリーニングすることは望ましい特徴である。リアルタイムスクリーニング、すなわち、反応容器内で生じる材料特性の変化を求めることが最終的な目標である。
【０００３】
化学化合物の１次元配列は知られており（国際公開第９９／４２６０５号パンフレット）、化合物は細長い支持体（ストリング）で合成されて、各成分が現れる周波数が識別のために用いられる。国際公開第９９／３２７０５号パンフレットには、異なる化合物を含有することを目的としたパウチのストリングが記載されている。パウチは、流体を透過可能なマイクロフィラメントポリプロピレンから構成されていて、ライブラリ要素をパウチ表面に取り付けることのできるよう放射線処理もされている。
【０００４】
化学組成物の配列を合成するのに特に魅力的なやり方は、モノマー化学種を、適切な光重合開始剤と共に封止パッケージに予めパックしておいて、モノマーを重合することである。例えば、米国特許第５，８０４，６１０号明細書には、予備粘弾性組成物をパッケージング材料と混合してから透過エネルギーにより重合する粘弾性組成物（例えば、ホットメルト接着剤のような接着剤）を調製する方法が教示されている。しかしながら、重合した組成物の化学および物理特性の決定は、合成が完了した後になされる。
【０００５】
センサを用いて、封止されたパウチ状システムの中にある材料の特性を求めることが知られている。例えば、国際公開第００／１０５０４号パンフレットには、血液貯留容器の壁に取り付けられるマイクロポーラス膜センサを用いることが記載されている。この膜には、容器内のｐＨの変化に応答する受食性物質で充填可能なポアがある。パウチ内の液体のｐＨが大幅に下がると、ポア内の物質が腐食して、ポアが広がって、血液製剤の一部がポアを通って、含まれる空間へと通過して、目視検出可能となる。国際公開第９２／１９７６４号パンフレットは、集めた輸血体液についての増殖監視装置に関するものである。特に、この装置には、可撓性の血液採取袋または微生物成長媒体を含む試料袋が含まれている。袋の内壁に取り付けられたセンサを用いて、袋の中の微生物汚染を非侵襲的に検出する。この発明はまた、輸血直前に血液採取袋内の微生物成長を検出する方法にも関する。センサを用いて、蛍光系染料の放出された蛍光を外部からモニタリングすることにより、患者に輸血される体液の採取袋における微生物の成長をモニターする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡潔に述べると、本発明は、可撓性の流体不透過性パウチと、さらにパウチ内の材料特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う分析センサとを含む反応装置を提供するものである。センサは、パウチに一体接続させたり、または接続しないようにすることができる。分析センサは、パウチ内またはパウチ上に配置することのできる応答要素と、パウチ外に配置することのできる処理要素と、応答要素と処理要素との間で情報を伝達する手段とを含むのが好ましい。伝達手段は、機械的要素、例えば、ワイヤまたは光ファイバケーブルとしたり、音波、化学放射線、核放射線または磁気のような放射線要素とすることができる。パウチは、単一で用いたり、または材料のライブラリの作成に用いることのできる組み合わせ配列のパウチの構成材とすることができる。パウチは自立形であるのが好ましい。反応装置は、化学、物理および生物合成物、ブレンドおよび処方中の成分、中間体および生成物の特性のリアルタイムでの連続測定に特に有用である。
【０００７】
より具体的には、各反応装置は、反応パウチと、パウチ内の１箇所以上の場所で変化が生じる際に、例えば、材料の物理または化学特性における変化をモニタリングする１つ以上の分析センサとを含んでいる。色、濁度、蛍光等といった化学または物理的性質である可逆生物学的特性のモニタリングが、本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。分析センサは、化学、物理または生物情報（出力）を電気または電磁信号に変換するパウチ内またはパウチ上にある応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する処理要素とを含む。応答要素と伝達要素は、パウチ内部に配置させたり（フリーフロートまたは取付）、またはパウチの内壁、あるいはパウチの壁の一部または全てとすることができる。あるいは、応答要素をパウチの端部で封止することもできる。応答要素は、１つ以上の外部電極によりアドレスしたり、または遠隔アドレスすることができる。応答要素は、可撓性、再使用可能性、非劣化性、廃棄性および低コストのうちの１つ以上の特性を有しているのが好ましい。
【０００８】
他の態様において、本発明は、
ａ）可撓性の封止された流体不透過性の１つ以上の反応成分を含むパウチを含む反応装置を提供する工程であって、反応装置はまた、パウチ内の材料の特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う測定プロトコルで操作する分析センサを含み、分析センサが、化学または物理情報（出力）を電気または電磁信号に変換するパウチ内またはパウチ上にある応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する処理要素と、応答要素と処理要素との間の情報を伝送する手段とを含む工程と、
ｂ）パウチを制御された環境に露出して、反応成分を相互作用させて、ブレンド、反応生成物および処方のうちの１つ以上を形成する工程と、
ｃ）センサの応答要素と処理要素にパウチ内で生じた材料特性の変化をモニターさせる工程と、
ｄ）任意で、処理情報を用いて制御された環境と測定プロトコルの一方または両方を修正する工程と
を含む反応装置に含まれるパウチの内容物の材料特性の変化をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで可逆的にモニタリングする方法を提供する。
【０００９】
分析センサを用いて、パウチ内の反応成分、中間体および生成物の物理、化学および生物学的特性のうちの１つまたは複数の特性をモニターすることができる。
【００１０】
本発明の反応装置は、従来の反応容器に比べて優れた特性を有しており、次のような利点を与える。時間のかかる抽出および精製手順なしでパウチ反応物質、中間体および生成物を素早く評価できる。反応進行のモニタリングをリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行えるため、例えば、ポリマー硬化の程度のモニタリングにおける等、反応最適化が促進される。プロセス条件下で基礎的な反応速度論を検討することができる。温度、結晶周波数等のような可逆特性をモニタリングすることができる。工程間評価を行って、例えば、製造プロセスを制御された状況下においたままとすることができる。
【００１１】
本明細書において、
「化学放射線」とは、電磁放射線のことを意味し、好ましくはＵＶ（紫外線）、マイクロ波およびＩＲ（赤外線）である。
「フィルム」とはパウチへと作成するのに好適なシート状材料のことを意味する。
「可撓性」とは、１０ｃｍ、好ましくは１ｃｍ、より好ましくは１または２ｍｍ、最も好ましくは０．２５ｍｍ以下の直径のロッド周囲で曲がることを意味する。
「フリーフロート」とは、少なくとも一方向に自由に動くことを意味する。
特性の「ｉｎ ｓｉｔｕ」測定とは、応答要素がパウチの中身と物理接触することを意味する。
「パウチ」とは、可撓性の封止または封止されていない、フィルムで作成された好ましくは自立形の袋、パッケージまたは反応容器のことを意味し、好ましくは中の材料に不活性で、封止すると、周囲環境において流体不透過性であり、相容性のある材料の組み合わせを用いることができるが、単体構造であるのが好ましい。
「リアルタイム」とは、事象そのものと実質的に同時に実施される測定のことを意味する。
「可逆」とは、パウチの材料の特性値の増減の両方をリアルタイムで測定可能なことを意味する。
「単体構造」とは、隔膜が存在していて、隔膜を異なる材料とすることができる場合を除いて１種類の材料から作成されていることを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、反応容器として可撓性パウチまたはパウチの配列を用いて反応、中間体および生成物特性のｉｎ ｓｉｔｕでのリアルタイムセンシングを行うものである。本発明は、当該の材料特性に応答する分析センサを各パウチに組み込むものである。
【００１３】
これらの材料特性は、これらに限られるものではないが、熱電対、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）、表面音波デバイス（ＳＡＷ）および水晶微量天秤（ＱＣＭ）を含む音響センサをはじめとする数多くの異なるセンサにより測定することができる。これらのデバイスは公知で利用可能であり、質量、密度、モジュラス、導電性、ｐＨ等といった広範囲の材料特性に応答可能である。
【００１４】
特に、安価な使い捨てセンサは、銅回路パターンをポリマーフィルム（マイクロフレックス（Ｍｉｃｒｏｆｌｅｘ）（商標）、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）に蒸着させることにより作成可能な応答要素を有するものである。これらのセンサを製造するのに有用な方法および材料については、米国特許第５，２２７，００８号明細書、同第６，０７１，５９７号明細書および同第６，１７７，３５７号明細書を参照のこと。
【００１５】
米国特許第５，２２７，００８号明細書は、レジストをラミネートする工程と、所望の画像が得られるまでレジストを希釈水溶液で現像する工程と、架橋レジストにより覆われていないポリマーフィルムの部分を約５０℃〜約１２０℃の温度で濃縮塩基によりエッチングする工程と、ポリマーフィルムからレジストをストリッピングオフする工程とを含む、ポリマーフィルムのエッチングが、マスクとして水性処理可能な架橋フォトレジストを用いて、一部を濃縮水性塩基により溶解することによりなされる可撓性回路の製造プロセスに関する。
【００１６】
米国特許第６，０７１，５９７号明細書は、ａ）少なくとも１層のポリマー誘電体材料と、ｂ）その上を覆う少なくとも１層の導電性材料と、ｃ）少なくとも１つの回路トレースとを含み、前記各誘電体層と前記各導電性層は２つの主面を有しており、少なくとも１層が少なくとも１つのアパーチャを有する誘電体層または導電層から選択され、少なくとも１層の前記誘電体層が、前記誘電体層の少なくとも一主面の少なくとも一部にコートされたダイヤモンド状カーボン、水素化ダイヤモンド状カーボン、機能性ダイヤモンド状カーボン、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素および三フッ化ホウ素からなる群より選択される材料を有しており、前記材料のヤング係数が約１００〜約２００Ｇｐａ、４５ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの誘電率が約８〜約１２であり、ビッカース硬さが約２００００〜約９０００ｋｇ／ｍｍ2である可撓性印刷回路に関する。
【００１７】
米国特許第６，１７７，３５７号明細書は、ａ）レジストを、ポリマーフィルム層と銅の薄層とを含む可撓性基材にラミネートする工程と、ｂ）前記レジストの少なくとも一部を露光して前記露光部分を架橋する工程と、ｃ）前記薄銅層の真上にある回路を所望の厚さまでめっきする工程と、ｄ）架橋レジストにより覆われていない前記ポリマーフィルムの部分を濃縮塩基により約７０℃〜約１２０℃の温度でエッチングする工程と、ｅ）前記ポリマーフィルムから希釈塩基溶液により前記レジストをストリップオフする工程と、ｆ）前記薄銅層をエッチングして回路を得る工程とを含む、ポリマーフィルムのエッチングが、マスクとしてＵＶ硬化性の１００％活性液体フォトレジストを用いて、濃縮水性塩基により部分を溶解することによりなされる、可撓性印刷回路を製造するプロセスに関する。
【００１８】
本発明の反応装置および方法は、化学放射線硬化、好ましくはＵＶ硬化と、熱硬化重合の両方に適用可能である。一実施形態において、コネクタの配列を、パウチの一端を通して、パウチの中身と直接接触させてＩＤＴにより封止することができる。コネクタは、図１ａ、２ａおよび３ａに図示する通り、外部に配置させることができる。本実施形態は、例えば、励磁波長でモノマーが大きな吸収断面を有することが予測されるＵＶ硬化重合反応において反応を進行可能なＵＶ開始重合に好適である。パウチの厚い部分にはあまりＵＶ光に露光せず、徐々に硬化する。これは、パウチの端部に近いポリマーが中心より硬いＵＶ硬化アクリレートで特に顕著である。
【００１９】
例えば、水を温度制御媒体として用いることのできる他の実施形態において、センサをパウチに透過させる必要がないよう、無線周波数アンテナを検出要素に組み込むことができる。かかるアンテナは、遠隔アドレスでき、これによって、図１ｂ、２ｂおよび３ｂに示すように、封止が問題となる状況ばかりでなく、外部コネクタを評価すべきパウチに取り付けるのが難しい、または時間がかかる場合にも有利である。
【００２０】
パウチは単体または組み合わせ配列で本発明に有用であり、２００１年２月２２日出願の譲渡人の同時係属特許出願ＵＳＳＮ第０９／７９３，６６６号明細書（弁護士名簿番号第５５９７ＵＳ００２）に記載されている。
【００２１】
より具体的には、可撓性パウチの形成は、様々なやり方、例えば、２つの長さの熱可塑性フィルムをデバイスの下部と各側端部に、液体形態充填封止機（例えば、テキサス州ヒューストンのジェネラルパッケージング（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，Ｈｏｕｓｔｏｎ ＴＸ）製型番７０Ａ２Ｃ）でヒートシールすることにより、または手動で開放端パウチを形成することにより行うことができる。また、単一長さのフィルムを折り畳み２つの端部で封止し、成分を充填し、残りの端部を封止することができる。あるいは、フィルムのチューブを一端で封止し、成分を充填し、対向端で封止することができる。パウチは有用な任意の形状とすることができるが、矩形または正方形表面を有するパウチが好ましい。特定のセンサでは、硬化性接着剤を用いて、コネクタまたはセンサ周囲でパウチを封止するのが望ましい。
【００２２】
通常、成分をパウチに入れた後、ヒートシールして成分を完全に囲む。封止温度は、通常、パウチを形成するのに用いるフィルムの軟化点より高く融点より低い。封止前にパウチから空気の大部分を除去するのが好ましい。これは、例えば、真空排気または機械的圧縮によりなされる。封止は、フィルムを横切るように、および長さ方向に多数のパウチを形成する数多くの異なる構成に影響される可能性がある。例えば、側端の封止に加えて、封止はまた、フィルム中心下に形成することもでき、上端および下端の封止に際してフィルムは２つのパッケージを形成する。パッケージは中央封止により互いに取り付けられたままとしたり、または個々のパウチへと切断することができる。他の実施形態において、追加の成分を加えるために、１つまたは複数のパウチを元のパウチの内側に含めることができ、これは係留パウチと呼ばれる。これは、初期成分の充填中に含めることのできる追加の成分を１つ以上の小さな分離係留パウチへと予備封止するか、あるいは、小さな内部パウチとして元のパウチ内側に組み込むことができる。係留パウチは、フリーフロートさせたり、または主たるパウチの１つ以上の端部に予備封止させることができる。追加の成分を含有した係留パウチは、主たるパウチより容易に破裂して、追加の成分を主たる成分と接触させる材料で作成することができる。主たるパウチより薄い材料の係留パウチを形成したり、低融点でラミネートされたパウチを用いると、係留パウチの破裂が促される。前者の場合、係留パウチは、混練または圧縮のような機械的攪拌により破裂させることができる。後者の場合、好ましくは機械的攪拌と高温を組み合わせて係留パウチを破裂させることができる。変形実施形態において、係留パウチは、化学エネルギー（またはその他の種類のエネルギー）で分解して、パウチを破裂させ中身を放出する材料で作成することができる。変形実施形態において、主たるパウチに隔膜を装着させると、保管のためにパウチの完全性を損なうことなく、追加の成分を充填するためにパウチへ再封止可能に入れることができる。
【００２３】
パウチは、特定の実施形態においてＵＶまたはＩＲ透過性の可撓性フィルムを含んでいるのが好ましい。熱可塑性フィルムは、例えば、イリノイ州ロックフォードのハンツマンパッケージング（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ ＩＬ）といった多くの商業源より入手可能である。用いる特定の熱可塑性フィルムは、パウチ内に含まれる成分および製品の組成および融点に大きく依存しており、フィルムの軟化点は、通常、１２５℃未満である。単一層または多層ラミネートパウチは、ポリオレフィン、ポリジエン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリエーテル、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミン、ポリシクロオレフィン、ポリホスファジン、ポリアセテートおよびポリアクリレートのホモ−およびコポリマーのような可撓性熱可塑性ポリマーフィルムで作成することができる。好ましい熱可塑性フィルム材料としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、エチレンおよび酢酸ビニルのコポリマー、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、テトラフルオロエチレンおよびプロピレンが挙げられる。フィルムのシートは、上述した通り市販されており、パッケージ構成材を作成するのに有用である。本発明の単一または組み合わせライブラリに用いることのできるかかるパウチは、例えば、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。予備粘弾性組成物（例えば、予備接着組成物）をパッケージング材料と混合してから透過エネルギーにより重合する粘弾性組成物（例えば、ホットメルト接着剤のような接着剤）を調製する方法は、米国特許第５，８０４，６１０号明細書および同第５，９３２，２９８号明細書に開示されている。オレフィンモノマーと、モノマーの重合を媒介する遷移金属種を含む触媒系のパッケージ重合を含むプロセスは、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。このプロセスは、様々な更なる処理なしで得られるポリマーを用いる方法を提供するものである。本発明に有用なその他のフィルムとしては、金属フィルム、例えば、銅とアルミニウムのホイルや、周期律表の２、３、４、５、６、７および８族の任意の金属、およびポリマーフィルム、金属ホイル、紙材料、綿、羊毛、ガラスファイバーおよびポリマーファイバーのような織および不織テキスタイル材料を組み合わせた複合体材料が挙げられる。
【００２４】
主たるパウチに用いるフィルムの厚さは、約５μｍ〜３ｍｍ、好ましくは２５〜２５０μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍである。フィルムの厚さもまた、パウチの成分が受ける温度または条件に応じて異なり、高温および低温用に用いるフィルムが厚いと機械的な操作が必要である。係留パウチは、同じまたは異なる材料から形成することができ、主たるパウチと同じ厚さ、またはそれより薄くすることができ、好ましくは約１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは５〜１５０μｍ、最も好ましくは１５〜５０μｍである。パウチのサイズは、任意の所望の寸法とすることができる。
【００２５】
しかしながら、当業者であれば、パウチの寸法により、パウチ内の反応条件を制御可能であることが分かるであろう。例えば、バルク反応だと、質量が集中するために、溶液または懸濁反応よりも小さな寸法のパウチが必要である。これは、反応種の濃度が高く、一般的な化学反応中に生成される熱エネルギーを除去するために広い表面積が必要であることによる。一方、溶液および懸濁反応には、低濃度の反応種が含有されており、熱エネルギーの除去に必要される表面積はそれより狭い。バルク反応の主たるパウチの寸法は異なるが、通常、約１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、好ましくは約２０ｃｍ×２０ｃｍ、より好ましくは約１３ｃｍ×７ｃｍ、さらには２ｃｍ×１ｃｍ以下である。このサイズの係留パウチは、同じ制約条件に接合し、主たるパウチ内で装着できれば任意のサイズとしてよい。当業者であれば、係留パウチから添加された追加の成分の種類によって主たるパウチのサイズが指示されることが分かるであろう。例えば、追加の成分が触媒の場合、必要とされる係留パウチのサイズは、例えば、１ｃｍ×１ｃｍと非常に小さいサイズであり、係留パウチが溶液重合用にコモノマーを含有している場合には、係留パウチは、例えば、５０ｃｍ×５０ｃｍ以下、好ましくは１０ｃｍ×１０ｃｍ以下と非常に大きくしてもよく、最も好ましくは約４ｃｍ×５ｃｍ〜約５ｍｍ×５ｍｍである。
【００２６】
成分を含有するパウチは、単体で用いたり、または互いに線状および／または水平に取り付けられたり、または互いに物理的に分離させることができる。封止後、反応ゾーンへと搬送して、各パウチに同じまたは異なる反応条件および休止時間を与える。これによって、個々のライブラリに包含できる反応の範囲および数が実質的に増大する。反応ゾーンは、恒温水浴のように単純なものとしたり、または制御された温度の超音波浴のように精密なものとすることができる。一般的に、各パウチの反応時間は、用いる反応ゾーンの長さにより制御することができる。長い反応時間には長い反応ゾーンが必要となる。パウチ内の成分の混合は、これらに限られるものではないが、機械的攪拌、例えば、混練ローラまたは封止浴内の制御された圧力勾配変化または超音波攪拌によりなされる。
【００２７】
より具体的には、反応ゾーンは、化学または物理反応を開始および促進し、かつ／または温度を制御するのに用いる液体、ガス状または固体浴とすることができる。化学または物理反応によるような本発明のライブラリ配列の形成は、これらに限られるものではないが、熱、機械または超音波エネルギーをはじめとする化学放射線を含む様々なエネルギー手段により促すことができる。反応ゾーン浴としては、水浴、対流オーブン、塩浴および流動床が例示されるがこれらに限られるものではない。反応ゾーン通過後、パウチは任意で分離して、様々な評価を行ったり、後の評価や分析のために保管しておくことができる。
【００２８】
本発明の一実施形態において、分離された自立形パウチは、１つ以上の反応ゾーンへ手動で配置したり取り出すことができる。本実施形態において、プロセスは機械的に連続していないが、個々のパウチに異なる反応ゾーン条件および休止時間を与えることができるという点で、得られた生成物に以降の実施形態と同じ制約条件を与えることができる。
【００２９】
好ましい変形実施形態において、主たるパウチは、互いに一時的に間隔のあいた、別個の自立形の自己指示形要素とすることができる。それらは、例えば、ピンまたはクランプにより別個に、反応ゾーンを通して搬送される可動ベルトまたはトラックのような搬送装置に支持または留められる。これは、反応ゾーンの条件（例えば、温度、放射エネルギー、機械エネルギー、超音波エネルギー等）を変更し、反応ゾーンで費やす時間を変えることにより連続プロセスとすることができ、反応条件は所望であれば個々のパウチのそれぞれで変えることができる。
【００３０】
最も好ましい実施形態において、パウチは、１つ以上の端部で線状および／または水平に互いに結合させることができる。上述した通り、それらを搬送装置に支持または留めることができる。本実施形態において、パウチはまた、互いに一時的に間隔をあけて、ローラ、ベルトをはじめとする様々な手段により、またはスプールへと巻き付けることにより、反応ゾーンを通して搬送させることができる。ここでもまた連続プロセスとすることができ、反応ゾーンの条件および費やす時間は、所望であれば個々のパウチでそれぞれ変えることができる。
【００３１】
本発明に有用な分析センサとしては、調査されている試料の化学、物理または生物学的特性を反映する分析情報を与える任意の測定デバイスが挙げられる。測定可能な機械的特性としては、密度、歪、力、トルク、圧力、粘度、表面張力、温度、熱流速、キャパシタンス、誘電率、複素インピーダンス、色、屈折率（ＲＩ）、波長、熱伝導性およびレオロジーおよびモルホロジー特性が例示されるがこれらに限られるものではない。
【００３２】
測定可能な化学的特性としては、濃度、反応速度、結合定数、種の有無、種の同一性、反応物質、中間体および生成物の定量、分子量、多分散性、ｐＨおよび含水量が例示されるがこれらに限られるものではない。
【００３３】
多くの応答要素が本発明において有用であり、例えば、圧電素子、電気化学デバイス、光学プローブ、熱量デバイス、サーミスタ／熱電対、インターデジタル変換器、抵抗素子、ホール抵抗（磁気能力）デバイス、熱導電性デバイス（例えば、１つのヒータと１つの温度センサが近くにある）および片持ちばりプローブが挙げられるがこれらに限られるものではない。様々な伝達手段が利用可能であり、例えば、電気、光学、磁気、核および機械的手段が挙げられる。より具体的には、ワイヤ、光ファイバケーブル、電波方式認識（ＲＦＩＤ）、音波、化学放射線、核放射線および磁気を用いて応答および処理要素間で情報を伝達することができる。
【００３４】
図１ａは、可撓性パウチ２０と分析センサ３０とを含む本発明の反応装置１０の透視図である。分析センサ３０は、応答要素１２と、処理要素１６と、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を物理的に伝達する（ワイヤ、光ファイバーケーブル等により）伝達手段１８とを含んでいる。パウチ２０は、端部２４またはその近傍にシール２２を有している。パウチ２０を使用する前に、材料を入れるためにシール２２の一方または両方を開けることができる。伝達手段１８のコネクタ１４はパウチ２０の外側に配置することができる。コネクタ１４は、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素１６と連通している。応答要素１２は、シール２２でのみパウチ２０に取り付けて、パウチ２０内でフリーフロートさせたり、あるいは、１つ以上のポイント（図示せず）でパウチ２０の内壁２６に取付けることもでき、この場合には、パウチ２０内部に部分的または完全に固定してもよい。
【００３５】
図１ｂは、可撓性パウチ２０と分析センサ３０とを含む本発明の反応装置１０の透視図である。分析センサ３０は、応答要素１２と、処理要素１６と、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ２０は、端部２４またはその近傍にシール２２を有している。パウチ２０を使用する前に、材料をパウチ２０に入れるためにシール２２の一方または両方を開けることができる。応答要素１２は、パウチ２４の端部近傍のシール２２でのみパウチ２０に取り付けて、パウチ２０内でフリーフロートさせたり、あるいは、１つ以上のポイントでパウチ２０の内壁２６に取付けることもでき、この場合には、パウチ２０内部に部分的または完全に固定してもよい。応答要素１２は、処理要素１６により遠隔アドレスすることができる。応答要素１２から処理要素１６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００３６】
図２ａは、可撓性パウチ５０と分析センサ６０とを含む本発明の反応装置４０の透視図である。分析センサ６０は、応答要素４２と、処理要素４６と、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達する伝達手段４８とを含んでいる。パウチ５０は、端部５４またはその近傍にシール５２を有している。パウチ５０を使用する前に、材料をパウチ５０に入れるためにシール５２の一方または両方を開けることができる。伝達手段４８のコネクタ４４は、外側、任意で、パウチ５０の内側に配置されており、シール５８を通過する。コネクタ４４は、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素４６と連通している。伝達手段４８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。応答要素４２は、シール５８でパウチ５０本体に取付けられており、そうでない場合はパウチ５０内でフリーフロートさせたり、または１つ以上のポイント（図示せず）でパウチ２０の内壁５６に取り付けることもできる。
【００３７】
図２ｂは、可撓性パウチ５０と分析センサ６０とを含む本発明の反応装置４０の透視図である。分析センサ６０は、応答要素４２と、処理要素４６と、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ５０は、端部５４またはその近傍にシール５２を有している。パウチ５０を使用する前に、材料をパウチ５０に入れるためにシール５２の一方または両方を開けることができる。応答要素４２はパウチ５０内側でフリーフロートである。応答要素４２は、処理要素４６により遠隔アドレスされる。応答要素４２から情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００３８】
図３ａは、可撓性パウチ８０と分析センサ９０とを含む本発明の反応装置７０の透視図である。分析センサ９０は、応答要素７２と、処理要素７６と、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達する伝達手段７８とを含んでいる。パウチ８０は、端部８４またはその近傍にシール８２を有している。パウチ８０を使用する前に、材料をパウチ８０に入れるためにシール８２の一方または両方を開けることができる。処理要素７２は、シール８８でパウチ８０およびコネクタ７４に取り付けることができる。伝達手段７８のコネクタ７４は、外側、任意で、パウチ８０の内側に配置されており、シール８８を通過する。コネクタ７４は、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素７６と連通している。伝達手段７８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。応答要素７２はシール８８でパウチ８０に取り付けられている。
【００３９】
図３ｂは、可撓性パウチ８０と分析センサ９０とを含む本発明の反応装置７０の透視図である。分析センサ９０は、応答要素７２と、処理要素７６と、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ８０は、端部８４またはその近傍にシール８２を有している。パウチ８０を使用する前に、材料をパウチ８０に入れるためにシール８２の一方または両方を開けることができる。応答要素７２はパウチ８０の内壁８６に取り付けられている。応答要素７２は、処理要素７６により遠隔アドレスされる。応答要素７２から処理要素７６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００４０】
図４ａは、可撓性パウチ１１０と分析センサ１２０とを含む本発明の反応装置１００の透視図である。分析センサ１２０は、応答要素１０２と、処理要素１０６と、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達する伝達手段１０８とを含んでいる。パウチ１１０は、端部１１４またはその近傍にシール１１２を有している。パウチ１１０を使用する前に、材料をパウチ１１０に入れるためにシール１１２の一方または両方を開けることができる。応答要素１０２は接在しており、パウチ１１０の本体の一部を形成している。コネクタ１０４は、パウチ１１０の外側に位置しており、任意で、応答要素１０２の内側に組み込むことができる。応答要素１０２は、周囲シール１１８の周りでパウチ１１０本体に封止されている。コネクタ１０４は、シール１１８で応答要素１０２に取り付けられており、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素１０６と連通している。伝達手段１０８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。
【００４１】
図４ａ１は、線４ａ’−４ａ’に沿った図４ａの断面図であり、パウチ１１０、応答要素１０２およびその周囲シール１１８、応答要素１０２のコネクタ１０４とを示している。
【００４２】
図４ｂは、可撓性パウチ１１０と分析センサ１２０とを含む本発明の反応装置１００の透視図である。分析センサ１２０は、応答要素１０２と、処理要素１０６と、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ１１０は、端部１１４またはその近傍にシール１１２を有している。パウチ１１０を使用する前に、材料をパウチ１１０に入れるためにシール１１２の一方または両方を開けることができる。応答要素１０２は接在しており、シール１１８でパウチ１１０の本体の一部を形成している。応答要素１０２は、処理要素１０６により遠隔アドレスされる。応答要素１０２から処理要素１０６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００４３】
本発明は、有機、無機および生物材料の合成、ブレンドまたは処方中に、成分、中間体および生成物の化学、物理および生物学的特性をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで可逆モニタリングするのに有用である。例えば、有機合成、光化学、ポリマー合成および生物学的生成物の合成において単一種またはライブラリの作成に用いることができる。鎖状または水平配列のライブラリ試料を、好ましくは０．５ｇの量から商業的に有用な量までで、可撓性の不透過性、封止可能または封止されたパウチに提供することができる。
【００４４】
本方法は、市販材料の大量生産に適用可能である。従って、この技術は、処方を含有する第１のパウチに続いて、異なる処方を含有する第２のパウチ等の手動による作成に用いることができる。各パウチへのモノマー等のような反応物質の充填が、自動分配システムを用いて変更可能であり、パウチを接続できる自動化プロセスを利用できるのが好ましい。成分を混合するかかる自動化方法は、例えば、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。
【００４５】
本発明の目的および利点を以下の実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。
【実施例】
【００４６】
本発明をさらに、以下の実施例によりさらに例証する。ただし、これは本発明の範囲を限定することを意図するものではない。実施例において、部、比率およびパーセンテージは全て、特に断らない限り、重量基準である。材料は全て、特に断らない限り、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカルカンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手可能である。
【００４７】
用語
ＩＤＴ−インターデジタル変換器
Ｍw−重量平均分子量
Ｍn−数平均分子量
ＰＤ−多分散性（＝Ｍn／Ｍw）
ＩＢＡ−イソボルニルアクリレート
ＴＨＦＡ−テトラヒドロフルフリルアクリレート
２−ＥＨＡ−２−エチルヘキシルアクリレート
ＩＯＴＧ−イソオクチルチオグリコレート
Ｆ−周波数
ＱＣＭ−水晶微量天秤
Ｔg−ガラス転移温度
Ｄ−電気消失
【００４８】
実施例１
米国特許第５，２２７，００８号明細書に従って、厚さ１８μｍの銅を厚さ１．５μｍのニッケルタイ層を覆うように厚さ０．０５ｍｍのポリイミドフィルムに蒸着し、金の薄層（０．７５μｍ）でカバーすることにより、４６対のフィンガーを７５μｍのピッチで含むインターデジタル変換器（ＩＤＴ）を作成した。これらの可撓性センサを、ＩＤＴが内側を指すようにし、チューブの外側に延びるよう電極を取り付けて、ポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．１５ｍｍ、カタログ番号２０６Ｔ２３、イリノイ州シカゴのマックマスターカー（ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ，Ｃｈｉｃａｇｏ ＩＬ））の１０ｃｍ部分の一端に挿入した（図１ａ参照）。米国特許第６，２９４，２７０号明細書に例証されたエポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーを含む熱硬化性接着剤で電極の下部を横切るようにチューブを熱封止し、同時に、パウチの下端を形成し、パウチ内に応答要素を埋め込んだ。パウチにＩＢＡ、ＴＨＦＡおよび２−ＥＨＡを下記の表１に示すように様々な比率で充填した。紫外線（ＵＶ）開始剤（ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３、ニューヨーク州テリータウンのチバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ ＮＹ））および電荷移動剤（イソオクチルチオグリコレート、マサチューセッツ州レキシントンのハンプシャーケミカルズ（Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ））をそれぞれ０．８ｖｏｌ％と０．２５ｖｏｌ％で添加した。Ｎ2を５分間流して開放パウチを脱気し、残りの開放端をヒートシールした。
【００４９】
パウチを氷水に浸漬してから、ＵＶ光（３５０ｎｍブラックライト、マサチューセッツ州ダンバースのオスラムシルバニア（Ｏｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ，Ｄａｎｖｅｒｓ ＭＡ））に約１０ｃｍの距離で２時間５０分露光して、重合を完了した。ＩＤＴの電極に、ＡＣ電位を与え、測定中、その周波数（Ｆ）を３０Ｈｚから１ＭＨｚに増大させた。得られた信号の消失（Ｄ）をモニターし、入力周波数Ｆの関数として記録した。各試料について、周波数が増大するにつれて、消失が増大し、最大に達してから下降した。この最大消失が生じた周波数（Ｆmax）は、各試料について著しく異なった。比較のために、パウチの内容物の小部分を取り出し、１０℃／分で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）トレースを記録することにより、各試料のガラス転移温度（Ｔg）をｅｘ ｓｉｔｕで評価した。表１に、各パウチからとった代表的な試料の特性を記録してある。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｔgとｌｏｇ（Ｆmax）の間の逆の関係は、消失測定からの近似熱化学データの能力を示すものである。このデータによれば、本発明の能力が示されており、異なるコポリマーの有用な化学および物理特性が評価される。
【００５２】
実施例２
インターデジテーティッド電極を含有するオープンポリエチレンパウチを実施例１と同様に調製し、ＩＢＡ、２−ＥＨＡおよびＴＨＦＡそれぞれ４ｍＬおよび０．０４ｖｏｌ％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３および０．０２５ｖｏｌ％のＩＯＴＧで充填し、ヒートシールした。モノマー混合物に３６５ｎｍ８Ｗ ＵＶ源（カリフォルニア州アップランドのＵＶＰ（ＵＶＰ，Ｕｐｌａｎｄ ＣＡ））を室温（２５℃）で２２分間照射した。様々な時間の間隔で、ＡＣ電位をＩＤＴ電極に印加することにより周波数依存キャパシタンスを測定した。異なる硬化時間について２８ＫＨｚでのキャパシタンスの値を表２に記録してある。表２のデータは、反応時間の増えた試料のキャパシタンスにおける変化を示している。キャパシタンスの減少は、ポリマー硬化の増大、分子量の増大、粘度の増大および硬化の完全性に関係している。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施例３
６列（ａ〜ｆと記す）×４列（１〜４と記す）の配列で構成された２４のＩＤＴを実施例１に記載した通りにしてポリイミドシートに蒸着した。センサの配列を含むポリイミドシートを、実施例１に記載した通りにして、同じ熱硬化性接着剤でヒートシールして、ＩＤＴをポリエチレンに向けるようにして約４．５ｃｍ×４．５ｃｍ×０．１５ｍｍ厚さ（実施例１のポリエチレン袋チューブから作成したもの）ポリエチレンシートと結合した。３つの端部をまず封止して、ＩＢＡ、ＴＨＦＡおよび２−ＥＨＡそれぞれ４ｍＬで充填された開放端パウチを形成した。開始剤（ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３）および電荷移動剤（ＩＯＴＧ）をそれぞれ０．４ｖｏｌ％で添加した。Ｎ2を５分間流して開放パウチを脱気し、パウチの開放端をヒートシールした。
【００５５】
パウチを氷水に浸漬してから、ＵＶ光（３５０ｎｍブラックライト、マサチューセッツのオスラムシルバニア（Ｏｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ，ＭＡ））に約１０ｃｍの距離で５分露光して、重合を行った。
【００５６】
実施例１に記載した通りに、各ＩＤＴの電気特性を測定した。結果を下記の表３に記録してある。位置３ｂは信号を生成しなかったことに注意されたい。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３のデータは、パウチ内の異なる空間位置について、２８ｋＨｚでのキャパシタンスの値に変化を示している。本実施例は、反応容器内でセンサの配列を用いて取り込まれた特性のスペクトル分布の独特な理解を示すものである。
【００５９】
実施例４
実施例１と同様に、１０ｃｍ片のポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）の開放端の一方に、テフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（ポリテトラフルオロエチレン）コートのｋタイプの熱電対（コネチカット州スタムフォードのオメガエンジニアリング（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ ＣＴ））を配置した。チューブの端部をヒートシールして、熱電対周囲の開口部を少量の５分エポキシ（マサチューセッツ州ダンバースのデブコン（Ｄｅｖｃｏｎ，Ｄａｎｖｅｒｓ ＭＡ））を用いて封止した。パウチを防湿箱（カリフォルニア州ホーソーンのバキュームアトモスフィア（Ｖａｃｕｕｍ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ，Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，ＣＡ））に入れ、熱電対を８７１Ａデジタル温度計（オメガエンジニアリング（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ））に取り付けた。パウチの開放端を通して、５．６１ｇ（５０．０ｍｍｏｌ）の１−オクテン、１００．０μＬ（１．００μｍｏｌ、トルエン中０．０１Ｍ）エチレン−ビス−インデニル二塩化ジルコニウム（マサチューセッツ州ニューベリーポートのストレムケミカル（Ｓｔｒｅｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒｔ ＭＡ））の後、０．５８ｍｌ（１．００ｍｍｏｌ、トルエン中１．７Ｍ）メチルアルモキサン（ルイジアナ州バトンルージュのエルベマーレ（Ａｌｂｅｍａｒｌｅ，Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ ＬＡ））を添加した。パウチの開放端を即時にヒートシールし、パウチの内容物の温度をモニターし時間の関数として記録した。下記の表４に、これらの試験について記録された時間対温度データを報告してある。
【００６０】
【表４】
【００６１】
表４のデータは、反応時間が長くなるに伴って、パウチの内容物の温度が増大し、反応完了に際して減少したことを示している。本実施例は、リアルタイムの可逆連続モニタリングを実証するものである。
【００６２】
実施例５
ポリエチレンチューブ内部に輪を保持する結晶を配置し、チューブ外に配置されたプローブに直接ねじ留めすることによって、水晶（ＳＣ−５０１−１）、プローブ（ＴＰＳ−５５０）およびモニター（ＰＭ−７１０、カリフォルニア州サンタフェスプリングスのマックステック（Ｍａｘｔｅｃ， Ｓａｎｔａ Ｆｅ Ｓｐｒｉｎｇｓ ＣＡ））を利用してＱＣＭ機器を１０ｃｍ×４．５ｃｍ×０．１５ｍｍ厚さのポリエチレン袋チューブ（実施例１と同様に）片の側壁の一つに封止した。結晶をカバーするチューブの片をメスを用いて慎重に切り離した。チューブの一端をヒートシールして閉じ、９９．８％の２−ＥＨＡおよび０．２％のエサキュア（Ｅｓａｃｕｒｅ）ＫＢ１光開始剤（ペンシルバニア州ウエストチェスターのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ ＰＡ））３０．０ｇの溶液を加えた。パウチの開放端に配置され溶液に入れられた１８ゲージのニードルを用いて、溶液をＮ2で２０分間ストリップした。ニードルを取り去り、チューブの開放端を即時にヒートシールして閉じた。ＱＣＭを周波数モニターに取り付け、パウチをＵＶ光源に露光した。ＱＣＭ共振振動数を様々な時間間隔で測定した。表５に示してある。
【００６３】
【表５】
【００６４】
表５のデータは、重合の初期熱からの密度の減少による初期増加後、モノマーからポリマーへの変換が増大するにつれて結晶の周波数が減少し、これは、周波数が連続的にモニターされ、連続的に応答性があったことを示している。
【００６５】
実施例６
実施例１に記載したポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）の１０ｃｍ片の開放端の１つに、拡散反応プローブ（カタログ番号Ｒ２００−ＲＥＦ−ＶＩＳ／ＮＩＲ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ））を入れた。インパルスヒートシーラを用いてチューブの端部をプローブ近傍でヒートシールし、８２５１８ＲＴＶシリコーンゴムシーラント（コネチカット州ロッキーヒルのロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ，Ｒｏｃｋｙ Ｈｉｌｌ ＣＴ））を用いてプローブを封止した。チューブの開放端に、３．２ｇ（３０ｍｍｏｌ）の２−イソプロピルアニリン、２．１８ｇ（１５ｍｍｏｌ水性４０％）のグリオキサール、３０ｍｌのエタノールおよび０．０５ｇのギ酸を添加した。チューブの開放端をヒートシールして閉じ、パウチを暗所にて容器に入れ迷光を防いだ。光源（ＬＳ−１タングステンハロゲンランプ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ）を拡散反射プローブの励起端に取り付け、分光計（ＳＤ２０００、１００マイクロメートルスリット、６００ライン／ｍｍ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ）を拡散反射プローブの測定端に取り付けた。パウチの内容物間の反応が進行するにつれて、混合物の可視光透過スペクトルを５時間にわたって様々な時間でモニターした。６１９ｎｍでの源補正相対透過率の値の形態のデータをコンピュータにより記録した。表６に表で示してある。
【００６６】
【表６】
【００６７】
表６のデータによれば、反応の間に、光学透過率の相対値は最大で開始され、平衡状態に達するまで反応が進行にするつれて減少し、袋内側の反応の光学特性は連続的にモニターされ連続的に応答したことを示している。
【００６８】
実施例７
中央周波数５ｋＨｚの電気ブザー（７０ｄＢ ＰＣピエゾ型番２７３−０７４、テキサス州フォートワースのラジオシャック（Ｒａｄｉｏ Ｓｈａｃｋ，Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ ＴＸ）を９ボルトの電池およびスイッチに接続した。この組立品をポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．１５ｍｍ、カタログ番号２０６２Ｔ２３、イリノイ州シカゴのマックマスターカー（ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ，Ｃｈｉｃａｇｏ ＩＬ））の一部の内側に入れ、ヒートシールした。このデバイスを同じポリエチレン袋チューブの他の片の内側に入れ、一端をヒートシールした。外側チューブに１００ｇの９９．８％の２−ＥＨＡと０．２％のエサキュア（Ｅｓａｃｕｒｅ）ＫＢ−１光開始剤を充填し、窒素を流して５分間脱気してから、残りの端部を封止した。
【００６９】
ブザーをオンにし、試料に３６５ｎｍ ８Ｗ ＵＶ源（ＵＶＰ、カリフォルニア州アップランド（Ｕｐｌａｎｄ ＣＡ））を３０秒間バーストで５分間照射した。各バースト後、ＵＶ源をオフにし、ブザーから可聴の信号を１０秒間、試料から２インチ離したところに保持されたマイクロホン（Ｄ６６０Ｓ、テネシー州ナッシュビルのＡＫＧアコースティックス（ＡＫＧ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ ＴＮ））を通して、ミキサー（ユーロラック（Ｅｕｒｏｒａｃｋ）型番ＭＸ８０２Ａ−ＵＬＮ、ワシントン州エドモンドのベーリンガー（Ｂｅｈｒｉｎｇｅｒ，Ｅｄｍｏｎｄｓ ＷＡ））を通して変換し、マイクロソフトサウンドレコーダ（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｏｕｎｄ Ｒｅｃｏｒｄｅr）ｖ５．０を用いてラップトップコンピュータにデジタル化した。データを高速フーリエ変換した。ブザー対時間の最大出力周波数を下記の表７に記録してある。
【００７０】
【表７】
【００７１】
データによれば、自由に流れる液体からゴム状ポリマー状態までの遷移が示されている。これは、外部の処理要素と遠隔通信し、パウチ内の材料特性に関してリアルタイムの情報を戻すフリーフロート応答要素を含むセンサを用いることを実証した。
【００７２】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１ａ】パウチの一端で封止された応答要素と、信号を有用な情報へと変換する処理要素と、応答要素と処理要素との間で情報を伝送する物理伝送手段とを有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図１ｂ】パウチの一端で封止された遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図２ａ】パウチの内側に取り付けられた応答要素の一端を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】パウチの内部でフリーフロートの遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図３ａ】パウチの壁の内側に取り付けられた応答要素を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図３ｂ】パウチの壁の内側に取り付けられた遠隔アドレス応答要素を含む分析センサを有する本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図４ａ】パウチ本体内に（パウチ本体のパッチ近傍に）組み込まれた応答要素を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図４ａ１】線４ａ’−４ａ’に沿った図４ａの断面図である。
【図４ｂ】パウチ本体内に（パウチ本体のパッチ近傍に）組み込まれた遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを有する本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
分析センサを含む可撓性パウチを有する反応装置である。パウチ内の材料の特性変化をモニターする方法である。本反応装置および方法は、化学、物理、生物合成を行いモニタリングするのに有用である。
【背景技術】
【０００２】
単一反応容器を用いるときや、ライブラリの構成材の組み合わせ配列を作成するのに多数の反応容器を用いるときに、物理または化学反応の結果を素早くスクリーニングすることは望ましい特徴である。リアルタイムスクリーニング、すなわち、反応容器内で生じる材料特性の変化を求めることが最終的な目標である。
【０００３】
化学化合物の１次元配列は知られており（国際公開第９９／４２６０５号パンフレット）、化合物は細長い支持体（ストリング）で合成されて、各成分が現れる周波数が識別のために用いられる。国際公開第９９／３２７０５号パンフレットには、異なる化合物を含有することを目的としたパウチのストリングが記載されている。パウチは、流体を透過可能なマイクロフィラメントポリプロピレンから構成されていて、ライブラリ要素をパウチ表面に取り付けることのできるよう放射線処理もされている。
【０００４】
化学組成物の配列を合成するのに特に魅力的なやり方は、モノマー化学種を、適切な光重合開始剤と共に封止パッケージに予めパックしておいて、モノマーを重合することである。例えば、米国特許第５，８０４，６１０号明細書には、予備粘弾性組成物をパッケージング材料と混合してから透過エネルギーにより重合する粘弾性組成物（例えば、ホットメルト接着剤のような接着剤）を調製する方法が教示されている。しかしながら、重合した組成物の化学および物理特性の決定は、合成が完了した後になされる。
【０００５】
センサを用いて、封止されたパウチ状システムの中にある材料の特性を求めることが知られている。例えば、国際公開第００／１０５０４号パンフレットには、血液貯留容器の壁に取り付けられるマイクロポーラス膜センサを用いることが記載されている。この膜には、容器内のｐＨの変化に応答する受食性物質で充填可能なポアがある。パウチ内の液体のｐＨが大幅に下がると、ポア内の物質が腐食して、ポアが広がって、血液製剤の一部がポアを通って、含まれる空間へと通過して、目視検出可能となる。国際公開第９２／１９７６４号パンフレットは、集めた輸血体液についての増殖監視装置に関するものである。特に、この装置には、可撓性の血液採取袋または微生物成長媒体を含む試料袋が含まれている。袋の内壁に取り付けられたセンサを用いて、袋の中の微生物汚染を非侵襲的に検出する。この発明はまた、輸血直前に血液採取袋内の微生物成長を検出する方法にも関する。センサを用いて、蛍光系染料の放出された蛍光を外部からモニタリングすることにより、患者に輸血される体液の採取袋における微生物の成長をモニターする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡潔に述べると、本発明は、可撓性の流体不透過性パウチと、さらにパウチ内の材料特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う分析センサとを含む反応装置を提供するものである。センサは、パウチに一体接続させたり、または接続しないようにすることができる。分析センサは、パウチ内またはパウチ上に配置することのできる応答要素と、パウチ外に配置することのできる処理要素と、応答要素と処理要素との間で情報を伝達する手段とを含むのが好ましい。伝達手段は、機械的要素、例えば、ワイヤまたは光ファイバケーブルとしたり、音波、化学放射線、核放射線または磁気のような放射線要素とすることができる。パウチは、単一で用いたり、または材料のライブラリの作成に用いることのできる組み合わせ配列のパウチの構成材とすることができる。パウチは自立形であるのが好ましい。反応装置は、化学、物理および生物合成物、ブレンドおよび処方中の成分、中間体および生成物の特性のリアルタイムでの連続測定に特に有用である。
【０００７】
より具体的には、各反応装置は、反応パウチと、パウチ内の１箇所以上の場所で変化が生じる際に、例えば、材料の物理または化学特性における変化をモニタリングする１つ以上の分析センサとを含んでいる。色、濁度、蛍光等といった化学または物理的性質である可逆生物学的特性のモニタリングが、本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。分析センサは、化学、物理または生物情報（出力）を電気または電磁信号に変換するパウチ内またはパウチ上にある応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する処理要素とを含む。応答要素と伝達要素は、パウチ内部に配置させたり（フリーフロートまたは取付）、またはパウチの内壁、あるいはパウチの壁の一部または全てとすることができる。あるいは、応答要素をパウチの端部で封止することもできる。応答要素は、１つ以上の外部電極によりアドレスしたり、または遠隔アドレスすることができる。応答要素は、可撓性、再使用可能性、非劣化性、廃棄性および低コストのうちの１つ以上の特性を有しているのが好ましい。
【０００８】
他の態様において、本発明は、
ａ）可撓性の封止された流体不透過性の１つ以上の反応成分を含むパウチを含む反応装置を提供する工程であって、反応装置はまた、パウチ内の材料の特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う測定プロトコルで操作する分析センサを含み、分析センサが、化学または物理情報（出力）を電気または電磁信号に変換するパウチ内またはパウチ上にある応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する処理要素と、応答要素と処理要素との間の情報を伝送する手段とを含む工程と、
ｂ）パウチを制御された環境に露出して、反応成分を相互作用させて、ブレンド、反応生成物および処方のうちの１つ以上を形成する工程と、
ｃ）センサの応答要素と処理要素にパウチ内で生じた材料特性の変化をモニターさせる工程と、
ｄ）任意で、処理情報を用いて制御された環境と測定プロトコルの一方または両方を修正する工程と
を含む反応装置に含まれるパウチの内容物の材料特性の変化をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで可逆的にモニタリングする方法を提供する。
【０００９】
分析センサを用いて、パウチ内の反応成分、中間体および生成物の物理、化学および生物学的特性のうちの１つまたは複数の特性をモニターすることができる。
【００１０】
本発明の反応装置は、従来の反応容器に比べて優れた特性を有しており、次のような利点を与える。時間のかかる抽出および精製手順なしでパウチ反応物質、中間体および生成物を素早く評価できる。反応進行のモニタリングをリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行えるため、例えば、ポリマー硬化の程度のモニタリングにおける等、反応最適化が促進される。プロセス条件下で基礎的な反応速度論を検討することができる。温度、結晶周波数等のような可逆特性をモニタリングすることができる。工程間評価を行って、例えば、製造プロセスを制御された状況下においたままとすることができる。
【００１１】
本明細書において、
「化学放射線」とは、電磁放射線のことを意味し、好ましくはＵＶ（紫外線）、マイクロ波およびＩＲ（赤外線）である。
「フィルム」とはパウチへと作成するのに好適なシート状材料のことを意味する。
「可撓性」とは、１０ｃｍ、好ましくは１ｃｍ、より好ましくは１または２ｍｍ、最も好ましくは０．２５ｍｍ以下の直径のロッド周囲で曲がることを意味する。
「フリーフロート」とは、少なくとも一方向に自由に動くことを意味する。
特性の「ｉｎ ｓｉｔｕ」測定とは、応答要素がパウチの中身と物理接触することを意味する。
「パウチ」とは、可撓性の封止または封止されていない、フィルムで作成された好ましくは自立形の袋、パッケージまたは反応容器のことを意味し、好ましくは中の材料に不活性で、封止すると、周囲環境において流体不透過性であり、相容性のある材料の組み合わせを用いることができるが、単体構造であるのが好ましい。
「リアルタイム」とは、事象そのものと実質的に同時に実施される測定のことを意味する。
「可逆」とは、パウチの材料の特性値の増減の両方をリアルタイムで測定可能なことを意味する。
「単体構造」とは、隔膜が存在していて、隔膜を異なる材料とすることができる場合を除いて１種類の材料から作成されていることを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、反応容器として可撓性パウチまたはパウチの配列を用いて反応、中間体および生成物特性のｉｎ ｓｉｔｕでのリアルタイムセンシングを行うものである。本発明は、当該の材料特性に応答する分析センサを各パウチに組み込むものである。
【００１３】
これらの材料特性は、これらに限られるものではないが、熱電対、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）、表面音波デバイス（ＳＡＷ）および水晶微量天秤（ＱＣＭ）を含む音響センサをはじめとする数多くの異なるセンサにより測定することができる。これらのデバイスは公知で利用可能であり、質量、密度、モジュラス、導電性、ｐＨ等といった広範囲の材料特性に応答可能である。
【００１４】
特に、安価な使い捨てセンサは、銅回路パターンをポリマーフィルム（マイクロフレックス（Ｍｉｃｒｏｆｌｅｘ）（商標）、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）に蒸着させることにより作成可能な応答要素を有するものである。これらのセンサを製造するのに有用な方法および材料については、米国特許第５，２２７，００８号明細書、同第６，０７１，５９７号明細書および同第６，１７７，３５７号明細書を参照のこと。
【００１５】
米国特許第５，２２７，００８号明細書は、レジストをラミネートする工程と、所望の画像が得られるまでレジストを希釈水溶液で現像する工程と、架橋レジストにより覆われていないポリマーフィルムの部分を約５０℃〜約１２０℃の温度で濃縮塩基によりエッチングする工程と、ポリマーフィルムからレジストをストリッピングオフする工程とを含む、ポリマーフィルムのエッチングが、マスクとして水性処理可能な架橋フォトレジストを用いて、一部を濃縮水性塩基により溶解することによりなされる可撓性回路の製造プロセスに関する。
【００１６】
米国特許第６，０７１，５９７号明細書は、ａ）少なくとも１層のポリマー誘電体材料と、ｂ）その上を覆う少なくとも１層の導電性材料と、ｃ）少なくとも１つの回路トレースとを含み、前記各誘電体層と前記各導電性層は２つの主面を有しており、少なくとも１層が少なくとも１つのアパーチャを有する誘電体層または導電層から選択され、少なくとも１層の前記誘電体層が、前記誘電体層の少なくとも一主面の少なくとも一部にコートされたダイヤモンド状カーボン、水素化ダイヤモンド状カーボン、機能性ダイヤモンド状カーボン、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素および三フッ化ホウ素からなる群より選択される材料を有しており、前記材料のヤング係数が約１００〜約２００Ｇｐａ、４５ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの誘電率が約８〜約１２であり、ビッカース硬さが約２００００〜約９０００ｋｇ／ｍｍ2である可撓性印刷回路に関する。
【００１７】
米国特許第６，１７７，３５７号明細書は、ａ）レジストを、ポリマーフィルム層と銅の薄層とを含む可撓性基材にラミネートする工程と、ｂ）前記レジストの少なくとも一部を露光して前記露光部分を架橋する工程と、ｃ）前記薄銅層の真上にある回路を所望の厚さまでめっきする工程と、ｄ）架橋レジストにより覆われていない前記ポリマーフィルムの部分を濃縮塩基により約７０℃〜約１２０℃の温度でエッチングする工程と、ｅ）前記ポリマーフィルムから希釈塩基溶液により前記レジストをストリップオフする工程と、ｆ）前記薄銅層をエッチングして回路を得る工程とを含む、ポリマーフィルムのエッチングが、マスクとしてＵＶ硬化性の１００％活性液体フォトレジストを用いて、濃縮水性塩基により部分を溶解することによりなされる、可撓性印刷回路を製造するプロセスに関する。
【００１８】
本発明の反応装置および方法は、化学放射線硬化、好ましくはＵＶ硬化と、熱硬化重合の両方に適用可能である。一実施形態において、コネクタの配列を、パウチの一端を通して、パウチの中身と直接接触させてＩＤＴにより封止することができる。コネクタは、図１ａ、２ａおよび３ａに図示する通り、外部に配置させることができる。本実施形態は、例えば、励磁波長でモノマーが大きな吸収断面を有することが予測されるＵＶ硬化重合反応において反応を進行可能なＵＶ開始重合に好適である。パウチの厚い部分にはあまりＵＶ光に露光せず、徐々に硬化する。これは、パウチの端部に近いポリマーが中心より硬いＵＶ硬化アクリレートで特に顕著である。
【００１９】
例えば、水を温度制御媒体として用いることのできる他の実施形態において、センサをパウチに透過させる必要がないよう、無線周波数アンテナを検出要素に組み込むことができる。かかるアンテナは、遠隔アドレスでき、これによって、図１ｂ、２ｂおよび３ｂに示すように、封止が問題となる状況ばかりでなく、外部コネクタを評価すべきパウチに取り付けるのが難しい、または時間がかかる場合にも有利である。
【００２０】
パウチは単体または組み合わせ配列で本発明に有用であり、２００１年２月２２日出願の譲渡人の同時係属特許出願ＵＳＳＮ第０９／７９３，６６６号明細書（弁護士名簿番号第５５９７ＵＳ００２）に記載されている。
【００２１】
より具体的には、可撓性パウチの形成は、様々なやり方、例えば、２つの長さの熱可塑性フィルムをデバイスの下部と各側端部に、液体形態充填封止機（例えば、テキサス州ヒューストンのジェネラルパッケージング（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，Ｈｏｕｓｔｏｎ ＴＸ）製型番７０Ａ２Ｃ）でヒートシールすることにより、または手動で開放端パウチを形成することにより行うことができる。また、単一長さのフィルムを折り畳み２つの端部で封止し、成分を充填し、残りの端部を封止することができる。あるいは、フィルムのチューブを一端で封止し、成分を充填し、対向端で封止することができる。パウチは有用な任意の形状とすることができるが、矩形または正方形表面を有するパウチが好ましい。特定のセンサでは、硬化性接着剤を用いて、コネクタまたはセンサ周囲でパウチを封止するのが望ましい。
【００２２】
通常、成分をパウチに入れた後、ヒートシールして成分を完全に囲む。封止温度は、通常、パウチを形成するのに用いるフィルムの軟化点より高く融点より低い。封止前にパウチから空気の大部分を除去するのが好ましい。これは、例えば、真空排気または機械的圧縮によりなされる。封止は、フィルムを横切るように、および長さ方向に多数のパウチを形成する数多くの異なる構成に影響される可能性がある。例えば、側端の封止に加えて、封止はまた、フィルム中心下に形成することもでき、上端および下端の封止に際してフィルムは２つのパッケージを形成する。パッケージは中央封止により互いに取り付けられたままとしたり、または個々のパウチへと切断することができる。他の実施形態において、追加の成分を加えるために、１つまたは複数のパウチを元のパウチの内側に含めることができ、これは係留パウチと呼ばれる。これは、初期成分の充填中に含めることのできる追加の成分を１つ以上の小さな分離係留パウチへと予備封止するか、あるいは、小さな内部パウチとして元のパウチ内側に組み込むことができる。係留パウチは、フリーフロートさせたり、または主たるパウチの１つ以上の端部に予備封止させることができる。追加の成分を含有した係留パウチは、主たるパウチより容易に破裂して、追加の成分を主たる成分と接触させる材料で作成することができる。主たるパウチより薄い材料の係留パウチを形成したり、低融点でラミネートされたパウチを用いると、係留パウチの破裂が促される。前者の場合、係留パウチは、混練または圧縮のような機械的攪拌により破裂させることができる。後者の場合、好ましくは機械的攪拌と高温を組み合わせて係留パウチを破裂させることができる。変形実施形態において、係留パウチは、化学エネルギー（またはその他の種類のエネルギー）で分解して、パウチを破裂させ中身を放出する材料で作成することができる。変形実施形態において、主たるパウチに隔膜を装着させると、保管のためにパウチの完全性を損なうことなく、追加の成分を充填するためにパウチへ再封止可能に入れることができる。
【００２３】
パウチは、特定の実施形態においてＵＶまたはＩＲ透過性の可撓性フィルムを含んでいるのが好ましい。熱可塑性フィルムは、例えば、イリノイ州ロックフォードのハンツマンパッケージング（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ ＩＬ）といった多くの商業源より入手可能である。用いる特定の熱可塑性フィルムは、パウチ内に含まれる成分および製品の組成および融点に大きく依存しており、フィルムの軟化点は、通常、１２５℃未満である。単一層または多層ラミネートパウチは、ポリオレフィン、ポリジエン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリエーテル、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミン、ポリシクロオレフィン、ポリホスファジン、ポリアセテートおよびポリアクリレートのホモ−およびコポリマーのような可撓性熱可塑性ポリマーフィルムで作成することができる。好ましい熱可塑性フィルム材料としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、エチレンおよび酢酸ビニルのコポリマー、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、テトラフルオロエチレンおよびプロピレンが挙げられる。フィルムのシートは、上述した通り市販されており、パッケージ構成材を作成するのに有用である。本発明の単一または組み合わせライブラリに用いることのできるかかるパウチは、例えば、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。予備粘弾性組成物（例えば、予備接着組成物）をパッケージング材料と混合してから透過エネルギーにより重合する粘弾性組成物（例えば、ホットメルト接着剤のような接着剤）を調製する方法は、米国特許第５，８０４，６１０号明細書および同第５，９３２，２９８号明細書に開示されている。オレフィンモノマーと、モノマーの重合を媒介する遷移金属種を含む触媒系のパッケージ重合を含むプロセスは、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。このプロセスは、様々な更なる処理なしで得られるポリマーを用いる方法を提供するものである。本発明に有用なその他のフィルムとしては、金属フィルム、例えば、銅とアルミニウムのホイルや、周期律表の２、３、４、５、６、７および８族の任意の金属、およびポリマーフィルム、金属ホイル、紙材料、綿、羊毛、ガラスファイバーおよびポリマーファイバーのような織および不織テキスタイル材料を組み合わせた複合体材料が挙げられる。
【００２４】
主たるパウチに用いるフィルムの厚さは、約５μｍ〜３ｍｍ、好ましくは２５〜２５０μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍである。フィルムの厚さもまた、パウチの成分が受ける温度または条件に応じて異なり、高温および低温用に用いるフィルムが厚いと機械的な操作が必要である。係留パウチは、同じまたは異なる材料から形成することができ、主たるパウチと同じ厚さ、またはそれより薄くすることができ、好ましくは約１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは５〜１５０μｍ、最も好ましくは１５〜５０μｍである。パウチのサイズは、任意の所望の寸法とすることができる。
【００２５】
しかしながら、当業者であれば、パウチの寸法により、パウチ内の反応条件を制御可能であることが分かるであろう。例えば、バルク反応だと、質量が集中するために、溶液または懸濁反応よりも小さな寸法のパウチが必要である。これは、反応種の濃度が高く、一般的な化学反応中に生成される熱エネルギーを除去するために広い表面積が必要であることによる。一方、溶液および懸濁反応には、低濃度の反応種が含有されており、熱エネルギーの除去に必要される表面積はそれより狭い。バルク反応の主たるパウチの寸法は異なるが、通常、約１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、好ましくは約２０ｃｍ×２０ｃｍ、より好ましくは約１３ｃｍ×７ｃｍ、さらには２ｃｍ×１ｃｍ以下である。このサイズの係留パウチは、同じ制約条件に接合し、主たるパウチ内で装着できれば任意のサイズとしてよい。当業者であれば、係留パウチから添加された追加の成分の種類によって主たるパウチのサイズが指示されることが分かるであろう。例えば、追加の成分が触媒の場合、必要とされる係留パウチのサイズは、例えば、１ｃｍ×１ｃｍと非常に小さいサイズであり、係留パウチが溶液重合用にコモノマーを含有している場合には、係留パウチは、例えば、５０ｃｍ×５０ｃｍ以下、好ましくは１０ｃｍ×１０ｃｍ以下と非常に大きくしてもよく、最も好ましくは約４ｃｍ×５ｃｍ〜約５ｍｍ×５ｍｍである。
【００２６】
成分を含有するパウチは、単体で用いたり、または互いに線状および／または水平に取り付けられたり、または互いに物理的に分離させることができる。封止後、反応ゾーンへと搬送して、各パウチに同じまたは異なる反応条件および休止時間を与える。これによって、個々のライブラリに包含できる反応の範囲および数が実質的に増大する。反応ゾーンは、恒温水浴のように単純なものとしたり、または制御された温度の超音波浴のように精密なものとすることができる。一般的に、各パウチの反応時間は、用いる反応ゾーンの長さにより制御することができる。長い反応時間には長い反応ゾーンが必要となる。パウチ内の成分の混合は、これらに限られるものではないが、機械的攪拌、例えば、混練ローラまたは封止浴内の制御された圧力勾配変化または超音波攪拌によりなされる。
【００２７】
より具体的には、反応ゾーンは、化学または物理反応を開始および促進し、かつ／または温度を制御するのに用いる液体、ガス状または固体浴とすることができる。化学または物理反応によるような本発明のライブラリ配列の形成は、これらに限られるものではないが、熱、機械または超音波エネルギーをはじめとする化学放射線を含む様々なエネルギー手段により促すことができる。反応ゾーン浴としては、水浴、対流オーブン、塩浴および流動床が例示されるがこれらに限られるものではない。反応ゾーン通過後、パウチは任意で分離して、様々な評価を行ったり、後の評価や分析のために保管しておくことができる。
【００２８】
本発明の一実施形態において、分離された自立形パウチは、１つ以上の反応ゾーンへ手動で配置したり取り出すことができる。本実施形態において、プロセスは機械的に連続していないが、個々のパウチに異なる反応ゾーン条件および休止時間を与えることができるという点で、得られた生成物に以降の実施形態と同じ制約条件を与えることができる。
【００２９】
好ましい変形実施形態において、主たるパウチは、互いに一時的に間隔のあいた、別個の自立形の自己指示形要素とすることができる。それらは、例えば、ピンまたはクランプにより別個に、反応ゾーンを通して搬送される可動ベルトまたはトラックのような搬送装置に支持または留められる。これは、反応ゾーンの条件（例えば、温度、放射エネルギー、機械エネルギー、超音波エネルギー等）を変更し、反応ゾーンで費やす時間を変えることにより連続プロセスとすることができ、反応条件は所望であれば個々のパウチのそれぞれで変えることができる。
【００３０】
最も好ましい実施形態において、パウチは、１つ以上の端部で線状および／または水平に互いに結合させることができる。上述した通り、それらを搬送装置に支持または留めることができる。本実施形態において、パウチはまた、互いに一時的に間隔をあけて、ローラ、ベルトをはじめとする様々な手段により、またはスプールへと巻き付けることにより、反応ゾーンを通して搬送させることができる。ここでもまた連続プロセスとすることができ、反応ゾーンの条件および費やす時間は、所望であれば個々のパウチでそれぞれ変えることができる。
【００３１】
本発明に有用な分析センサとしては、調査されている試料の化学、物理または生物学的特性を反映する分析情報を与える任意の測定デバイスが挙げられる。測定可能な機械的特性としては、密度、歪、力、トルク、圧力、粘度、表面張力、温度、熱流速、キャパシタンス、誘電率、複素インピーダンス、色、屈折率（ＲＩ）、波長、熱伝導性およびレオロジーおよびモルホロジー特性が例示されるがこれらに限られるものではない。
【００３２】
測定可能な化学的特性としては、濃度、反応速度、結合定数、種の有無、種の同一性、反応物質、中間体および生成物の定量、分子量、多分散性、ｐＨおよび含水量が例示されるがこれらに限られるものではない。
【００３３】
多くの応答要素が本発明において有用であり、例えば、圧電素子、電気化学デバイス、光学プローブ、熱量デバイス、サーミスタ／熱電対、インターデジタル変換器、抵抗素子、ホール抵抗（磁気能力）デバイス、熱導電性デバイス（例えば、１つのヒータと１つの温度センサが近くにある）および片持ちばりプローブが挙げられるがこれらに限られるものではない。様々な伝達手段が利用可能であり、例えば、電気、光学、磁気、核および機械的手段が挙げられる。より具体的には、ワイヤ、光ファイバケーブル、電波方式認識（ＲＦＩＤ）、音波、化学放射線、核放射線および磁気を用いて応答および処理要素間で情報を伝達することができる。
【００３４】
図１ａは、可撓性パウチ２０と分析センサ３０とを含む本発明の反応装置１０の透視図である。分析センサ３０は、応答要素１２と、処理要素１６と、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を物理的に伝達する（ワイヤ、光ファイバーケーブル等により）伝達手段１８とを含んでいる。パウチ２０は、端部２４またはその近傍にシール２２を有している。パウチ２０を使用する前に、材料を入れるためにシール２２の一方または両方を開けることができる。伝達手段１８のコネクタ１４はパウチ２０の外側に配置することができる。コネクタ１４は、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素１６と連通している。応答要素１２は、シール２２でのみパウチ２０に取り付けて、パウチ２０内でフリーフロートさせたり、あるいは、１つ以上のポイント（図示せず）でパウチ２０の内壁２６に取付けることもでき、この場合には、パウチ２０内部に部分的または完全に固定してもよい。
【００３５】
図１ｂは、可撓性パウチ２０と分析センサ３０とを含む本発明の反応装置１０の透視図である。分析センサ３０は、応答要素１２と、処理要素１６と、応答要素１２と処理要素１６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ２０は、端部２４またはその近傍にシール２２を有している。パウチ２０を使用する前に、材料をパウチ２０に入れるためにシール２２の一方または両方を開けることができる。応答要素１２は、パウチ２４の端部近傍のシール２２でのみパウチ２０に取り付けて、パウチ２０内でフリーフロートさせたり、あるいは、１つ以上のポイントでパウチ２０の内壁２６に取付けることもでき、この場合には、パウチ２０内部に部分的または完全に固定してもよい。応答要素１２は、処理要素１６により遠隔アドレスすることができる。応答要素１２から処理要素１６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００３６】
図２ａは、可撓性パウチ５０と分析センサ６０とを含む本発明の反応装置４０の透視図である。分析センサ６０は、応答要素４２と、処理要素４６と、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達する伝達手段４８とを含んでいる。パウチ５０は、端部５４またはその近傍にシール５２を有している。パウチ５０を使用する前に、材料をパウチ５０に入れるためにシール５２の一方または両方を開けることができる。伝達手段４８のコネクタ４４は、外側、任意で、パウチ５０の内側に配置されており、シール５８を通過する。コネクタ４４は、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素４６と連通している。伝達手段４８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。応答要素４２は、シール５８でパウチ５０本体に取付けられており、そうでない場合はパウチ５０内でフリーフロートさせたり、または１つ以上のポイント（図示せず）でパウチ２０の内壁５６に取り付けることもできる。
【００３７】
図２ｂは、可撓性パウチ５０と分析センサ６０とを含む本発明の反応装置４０の透視図である。分析センサ６０は、応答要素４２と、処理要素４６と、応答要素４２と処理要素４６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ５０は、端部５４またはその近傍にシール５２を有している。パウチ５０を使用する前に、材料をパウチ５０に入れるためにシール５２の一方または両方を開けることができる。応答要素４２はパウチ５０内側でフリーフロートである。応答要素４２は、処理要素４６により遠隔アドレスされる。応答要素４２から情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００３８】
図３ａは、可撓性パウチ８０と分析センサ９０とを含む本発明の反応装置７０の透視図である。分析センサ９０は、応答要素７２と、処理要素７６と、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達する伝達手段７８とを含んでいる。パウチ８０は、端部８４またはその近傍にシール８２を有している。パウチ８０を使用する前に、材料をパウチ８０に入れるためにシール８２の一方または両方を開けることができる。処理要素７２は、シール８８でパウチ８０およびコネクタ７４に取り付けることができる。伝達手段７８のコネクタ７４は、外側、任意で、パウチ８０の内側に配置されており、シール８８を通過する。コネクタ７４は、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素７６と連通している。伝達手段７８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。応答要素７２はシール８８でパウチ８０に取り付けられている。
【００３９】
図３ｂは、可撓性パウチ８０と分析センサ９０とを含む本発明の反応装置７０の透視図である。分析センサ９０は、応答要素７２と、処理要素７６と、応答要素７２と処理要素７６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ８０は、端部８４またはその近傍にシール８２を有している。パウチ８０を使用する前に、材料をパウチ８０に入れるためにシール８２の一方または両方を開けることができる。応答要素７２はパウチ８０の内壁８６に取り付けられている。応答要素７２は、処理要素７６により遠隔アドレスされる。応答要素７２から処理要素７６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００４０】
図４ａは、可撓性パウチ１１０と分析センサ１２０とを含む本発明の反応装置１００の透視図である。分析センサ１２０は、応答要素１０２と、処理要素１０６と、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達する伝達手段１０８とを含んでいる。パウチ１１０は、端部１１４またはその近傍にシール１１２を有している。パウチ１１０を使用する前に、材料をパウチ１１０に入れるためにシール１１２の一方または両方を開けることができる。応答要素１０２は接在しており、パウチ１１０の本体の一部を形成している。コネクタ１０４は、パウチ１１０の外側に位置しており、任意で、応答要素１０２の内側に組み込むことができる。応答要素１０２は、周囲シール１１８の周りでパウチ１１０本体に封止されている。コネクタ１０４は、シール１１８で応答要素１０２に取り付けられており、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達するのに任意の好適な手段により処理要素１０６と連通している。伝達手段１０８は、ワイヤまたは光ファイバーケーブルのような機械的要素を含んでいる。
【００４１】
図４ａ１は、線４ａ’−４ａ’に沿った図４ａの断面図であり、パウチ１１０、応答要素１０２およびその周囲シール１１８、応答要素１０２のコネクタ１０４とを示している。
【００４２】
図４ｂは、可撓性パウチ１１０と分析センサ１２０とを含む本発明の反応装置１００の透視図である。分析センサ１２０は、応答要素１０２と、処理要素１０６と、応答要素１０２と処理要素１０６の間で情報を伝達する伝達手段（図示せず）とを含んでいる。パウチ１１０は、端部１１４またはその近傍にシール１１２を有している。パウチ１１０を使用する前に、材料をパウチ１１０に入れるためにシール１１２の一方または両方を開けることができる。応答要素１０２は接在しており、シール１１８でパウチ１１０の本体の一部を形成している。応答要素１０２は、処理要素１０６により遠隔アドレスされる。応答要素１０２から処理要素１０６へ情報を遠隔伝達する伝達手段（図示せず）としては、例えば、音波、化学放射線、核放射線および磁気のような多くの公知の形態のエネルギーを挙げることができる。
【００４３】
本発明は、有機、無機および生物材料の合成、ブレンドまたは処方中に、成分、中間体および生成物の化学、物理および生物学的特性をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで可逆モニタリングするのに有用である。例えば、有機合成、光化学、ポリマー合成および生物学的生成物の合成において単一種またはライブラリの作成に用いることができる。鎖状または水平配列のライブラリ試料を、好ましくは０．５ｇの量から商業的に有用な量までで、可撓性の不透過性、封止可能または封止されたパウチに提供することができる。
【００４４】
本方法は、市販材料の大量生産に適用可能である。従って、この技術は、処方を含有する第１のパウチに続いて、異なる処方を含有する第２のパウチ等の手動による作成に用いることができる。各パウチへのモノマー等のような反応物質の充填が、自動分配システムを用いて変更可能であり、パウチを接続できる自動化プロセスを利用できるのが好ましい。成分を混合するかかる自動化方法は、例えば、米国特許第５，９０２，６５４号明細書に開示されている。
【００４５】
本発明の目的および利点を以下の実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。
【実施例】
【００４６】
本発明をさらに、以下の実施例によりさらに例証する。ただし、これは本発明の範囲を限定することを意図するものではない。実施例において、部、比率およびパーセンテージは全て、特に断らない限り、重量基準である。材料は全て、特に断らない限り、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカルカンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手可能である。
【００４７】
用語
ＩＤＴ−インターデジタル変換器
Ｍw−重量平均分子量
Ｍn−数平均分子量
ＰＤ−多分散性（＝Ｍn／Ｍw）
ＩＢＡ−イソボルニルアクリレート
ＴＨＦＡ−テトラヒドロフルフリルアクリレート
２−ＥＨＡ−２−エチルヘキシルアクリレート
ＩＯＴＧ−イソオクチルチオグリコレート
Ｆ−周波数
ＱＣＭ−水晶微量天秤
Ｔg−ガラス転移温度
Ｄ−電気消失
【００４８】
実施例１
米国特許第５，２２７，００８号明細書に従って、厚さ１８μｍの銅を厚さ１．５μｍのニッケルタイ層を覆うように厚さ０．０５ｍｍのポリイミドフィルムに蒸着し、金の薄層（０．７５μｍ）でカバーすることにより、４６対のフィンガーを７５μｍのピッチで含むインターデジタル変換器（ＩＤＴ）を作成した。これらの可撓性センサを、ＩＤＴが内側を指すようにし、チューブの外側に延びるよう電極を取り付けて、ポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．１５ｍｍ、カタログ番号２０６Ｔ２３、イリノイ州シカゴのマックマスターカー（ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ，Ｃｈｉｃａｇｏ ＩＬ））の１０ｃｍ部分の一端に挿入した（図１ａ参照）。米国特許第６，２９４，２７０号明細書に例証されたエポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーを含む熱硬化性接着剤で電極の下部を横切るようにチューブを熱封止し、同時に、パウチの下端を形成し、パウチ内に応答要素を埋め込んだ。パウチにＩＢＡ、ＴＨＦＡおよび２−ＥＨＡを下記の表１に示すように様々な比率で充填した。紫外線（ＵＶ）開始剤（ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３、ニューヨーク州テリータウンのチバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ ＮＹ））および電荷移動剤（イソオクチルチオグリコレート、マサチューセッツ州レキシントンのハンプシャーケミカルズ（Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ））をそれぞれ０．８ｖｏｌ％と０．２５ｖｏｌ％で添加した。Ｎ2を５分間流して開放パウチを脱気し、残りの開放端をヒートシールした。
【００４９】
パウチを氷水に浸漬してから、ＵＶ光（３５０ｎｍブラックライト、マサチューセッツ州ダンバースのオスラムシルバニア（Ｏｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ，Ｄａｎｖｅｒｓ ＭＡ））に約１０ｃｍの距離で２時間５０分露光して、重合を完了した。ＩＤＴの電極に、ＡＣ電位を与え、測定中、その周波数（Ｆ）を３０Ｈｚから１ＭＨｚに増大させた。得られた信号の消失（Ｄ）をモニターし、入力周波数Ｆの関数として記録した。各試料について、周波数が増大するにつれて、消失が増大し、最大に達してから下降した。この最大消失が生じた周波数（Ｆmax）は、各試料について著しく異なった。比較のために、パウチの内容物の小部分を取り出し、１０℃／分で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）トレースを記録することにより、各試料のガラス転移温度（Ｔg）をｅｘ ｓｉｔｕで評価した。表１に、各パウチからとった代表的な試料の特性を記録してある。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｔgとｌｏｇ（Ｆmax）の間の逆の関係は、消失測定からの近似熱化学データの能力を示すものである。このデータによれば、本発明の能力が示されており、異なるコポリマーの有用な化学および物理特性が評価される。
【００５２】
実施例２
インターデジテーティッド電極を含有するオープンポリエチレンパウチを実施例１と同様に調製し、ＩＢＡ、２−ＥＨＡおよびＴＨＦＡそれぞれ４ｍＬおよび０．０４ｖｏｌ％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３および０．０２５ｖｏｌ％のＩＯＴＧで充填し、ヒートシールした。モノマー混合物に３６５ｎｍ８Ｗ ＵＶ源（カリフォルニア州アップランドのＵＶＰ（ＵＶＰ，Ｕｐｌａｎｄ ＣＡ））を室温（２５℃）で２２分間照射した。様々な時間の間隔で、ＡＣ電位をＩＤＴ電極に印加することにより周波数依存キャパシタンスを測定した。異なる硬化時間について２８ＫＨｚでのキャパシタンスの値を表２に記録してある。表２のデータは、反応時間の増えた試料のキャパシタンスにおける変化を示している。キャパシタンスの減少は、ポリマー硬化の増大、分子量の増大、粘度の増大および硬化の完全性に関係している。
【００５３】
【表２】
【００５４】
実施例３
６列（ａ〜ｆと記す）×４列（１〜４と記す）の配列で構成された２４のＩＤＴを実施例１に記載した通りにしてポリイミドシートに蒸着した。センサの配列を含むポリイミドシートを、実施例１に記載した通りにして、同じ熱硬化性接着剤でヒートシールして、ＩＤＴをポリエチレンに向けるようにして約４．５ｃｍ×４．５ｃｍ×０．１５ｍｍ厚さ（実施例１のポリエチレン袋チューブから作成したもの）ポリエチレンシートと結合した。３つの端部をまず封止して、ＩＢＡ、ＴＨＦＡおよび２−ＥＨＡそれぞれ４ｍＬで充填された開放端パウチを形成した。開始剤（ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）１１７３）および電荷移動剤（ＩＯＴＧ）をそれぞれ０．４ｖｏｌ％で添加した。Ｎ2を５分間流して開放パウチを脱気し、パウチの開放端をヒートシールした。
【００５５】
パウチを氷水に浸漬してから、ＵＶ光（３５０ｎｍブラックライト、マサチューセッツのオスラムシルバニア（Ｏｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ，ＭＡ））に約１０ｃｍの距離で５分露光して、重合を行った。
【００５６】
実施例１に記載した通りに、各ＩＤＴの電気特性を測定した。結果を下記の表３に記録してある。位置３ｂは信号を生成しなかったことに注意されたい。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３のデータは、パウチ内の異なる空間位置について、２８ｋＨｚでのキャパシタンスの値に変化を示している。本実施例は、反応容器内でセンサの配列を用いて取り込まれた特性のスペクトル分布の独特な理解を示すものである。
【００５９】
実施例４
実施例１と同様に、１０ｃｍ片のポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）の開放端の一方に、テフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（ポリテトラフルオロエチレン）コートのｋタイプの熱電対（コネチカット州スタムフォードのオメガエンジニアリング（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ ＣＴ））を配置した。チューブの端部をヒートシールして、熱電対周囲の開口部を少量の５分エポキシ（マサチューセッツ州ダンバースのデブコン（Ｄｅｖｃｏｎ，Ｄａｎｖｅｒｓ ＭＡ））を用いて封止した。パウチを防湿箱（カリフォルニア州ホーソーンのバキュームアトモスフィア（Ｖａｃｕｕｍ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ，Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，ＣＡ））に入れ、熱電対を８７１Ａデジタル温度計（オメガエンジニアリング（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ））に取り付けた。パウチの開放端を通して、５．６１ｇ（５０．０ｍｍｏｌ）の１−オクテン、１００．０μＬ（１．００μｍｏｌ、トルエン中０．０１Ｍ）エチレン−ビス−インデニル二塩化ジルコニウム（マサチューセッツ州ニューベリーポートのストレムケミカル（Ｓｔｒｅｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒｔ ＭＡ））の後、０．５８ｍｌ（１．００ｍｍｏｌ、トルエン中１．７Ｍ）メチルアルモキサン（ルイジアナ州バトンルージュのエルベマーレ（Ａｌｂｅｍａｒｌｅ，Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ ＬＡ））を添加した。パウチの開放端を即時にヒートシールし、パウチの内容物の温度をモニターし時間の関数として記録した。下記の表４に、これらの試験について記録された時間対温度データを報告してある。
【００６０】
【表４】
【００６１】
表４のデータは、反応時間が長くなるに伴って、パウチの内容物の温度が増大し、反応完了に際して減少したことを示している。本実施例は、リアルタイムの可逆連続モニタリングを実証するものである。
【００６２】
実施例５
ポリエチレンチューブ内部に輪を保持する結晶を配置し、チューブ外に配置されたプローブに直接ねじ留めすることによって、水晶（ＳＣ−５０１−１）、プローブ（ＴＰＳ−５５０）およびモニター（ＰＭ−７１０、カリフォルニア州サンタフェスプリングスのマックステック（Ｍａｘｔｅｃ， Ｓａｎｔａ Ｆｅ Ｓｐｒｉｎｇｓ ＣＡ））を利用してＱＣＭ機器を１０ｃｍ×４．５ｃｍ×０．１５ｍｍ厚さのポリエチレン袋チューブ（実施例１と同様に）片の側壁の一つに封止した。結晶をカバーするチューブの片をメスを用いて慎重に切り離した。チューブの一端をヒートシールして閉じ、９９．８％の２−ＥＨＡおよび０．２％のエサキュア（Ｅｓａｃｕｒｅ）ＫＢ１光開始剤（ペンシルバニア州ウエストチェスターのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ ＰＡ））３０．０ｇの溶液を加えた。パウチの開放端に配置され溶液に入れられた１８ゲージのニードルを用いて、溶液をＮ2で２０分間ストリップした。ニードルを取り去り、チューブの開放端を即時にヒートシールして閉じた。ＱＣＭを周波数モニターに取り付け、パウチをＵＶ光源に露光した。ＱＣＭ共振振動数を様々な時間間隔で測定した。表５に示してある。
【００６３】
【表５】
【００６４】
表５のデータは、重合の初期熱からの密度の減少による初期増加後、モノマーからポリマーへの変換が増大するにつれて結晶の周波数が減少し、これは、周波数が連続的にモニターされ、連続的に応答性があったことを示している。
【００６５】
実施例６
実施例１に記載したポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．５ｍｍ）の１０ｃｍ片の開放端の１つに、拡散反応プローブ（カタログ番号Ｒ２００−ＲＥＦ−ＶＩＳ／ＮＩＲ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ））を入れた。インパルスヒートシーラを用いてチューブの端部をプローブ近傍でヒートシールし、８２５１８ＲＴＶシリコーンゴムシーラント（コネチカット州ロッキーヒルのロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ，Ｒｏｃｋｙ Ｈｉｌｌ ＣＴ））を用いてプローブを封止した。チューブの開放端に、３．２ｇ（３０ｍｍｏｌ）の２−イソプロピルアニリン、２．１８ｇ（１５ｍｍｏｌ水性４０％）のグリオキサール、３０ｍｌのエタノールおよび０．０５ｇのギ酸を添加した。チューブの開放端をヒートシールして閉じ、パウチを暗所にて容器に入れ迷光を防いだ。光源（ＬＳ−１タングステンハロゲンランプ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ）を拡散反射プローブの励起端に取り付け、分光計（ＳＤ２０００、１００マイクロメートルスリット、６００ライン／ｍｍ、フロリダ州ダニーデンのオーシャンオプティックス（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｄｕｎｅｄｉｎ ＦＬ）を拡散反射プローブの測定端に取り付けた。パウチの内容物間の反応が進行するにつれて、混合物の可視光透過スペクトルを５時間にわたって様々な時間でモニターした。６１９ｎｍでの源補正相対透過率の値の形態のデータをコンピュータにより記録した。表６に表で示してある。
【００６６】
【表６】
【００６７】
表６のデータによれば、反応の間に、光学透過率の相対値は最大で開始され、平衡状態に達するまで反応が進行にするつれて減少し、袋内側の反応の光学特性は連続的にモニターされ連続的に応答したことを示している。
【００６８】
実施例７
中央周波数５ｋＨｚの電気ブザー（７０ｄＢ ＰＣピエゾ型番２７３−０７４、テキサス州フォートワースのラジオシャック（Ｒａｄｉｏ Ｓｈａｃｋ，Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ ＴＸ）を９ボルトの電池およびスイッチに接続した。この組立品をポリエチレン袋チューブ（直径４．５ｃｍ×厚さ０．１５ｍｍ、カタログ番号２０６２Ｔ２３、イリノイ州シカゴのマックマスターカー（ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ，Ｃｈｉｃａｇｏ ＩＬ））の一部の内側に入れ、ヒートシールした。このデバイスを同じポリエチレン袋チューブの他の片の内側に入れ、一端をヒートシールした。外側チューブに１００ｇの９９．８％の２−ＥＨＡと０．２％のエサキュア（Ｅｓａｃｕｒｅ）ＫＢ−１光開始剤を充填し、窒素を流して５分間脱気してから、残りの端部を封止した。
【００６９】
ブザーをオンにし、試料に３６５ｎｍ ８Ｗ ＵＶ源（ＵＶＰ、カリフォルニア州アップランド（Ｕｐｌａｎｄ ＣＡ））を３０秒間バーストで５分間照射した。各バースト後、ＵＶ源をオフにし、ブザーから可聴の信号を１０秒間、試料から２インチ離したところに保持されたマイクロホン（Ｄ６６０Ｓ、テネシー州ナッシュビルのＡＫＧアコースティックス（ＡＫＧ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ ＴＮ））を通して、ミキサー（ユーロラック（Ｅｕｒｏｒａｃｋ）型番ＭＸ８０２Ａ−ＵＬＮ、ワシントン州エドモンドのベーリンガー（Ｂｅｈｒｉｎｇｅｒ，Ｅｄｍｏｎｄｓ ＷＡ））を通して変換し、マイクロソフトサウンドレコーダ（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｏｕｎｄ Ｒｅｃｏｒｄｅr）ｖ５．０を用いてラップトップコンピュータにデジタル化した。データを高速フーリエ変換した。ブザー対時間の最大出力周波数を下記の表７に記録してある。
【００７０】
【表７】
【００７１】
データによれば、自由に流れる液体からゴム状ポリマー状態までの遷移が示されている。これは、外部の処理要素と遠隔通信し、パウチ内の材料特性に関してリアルタイムの情報を戻すフリーフロート応答要素を含むセンサを用いることを実証した。
【００７２】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１ａ】パウチの一端で封止された応答要素と、信号を有用な情報へと変換する処理要素と、応答要素と処理要素との間で情報を伝送する物理伝送手段とを有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図１ｂ】パウチの一端で封止された遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図２ａ】パウチの内側に取り付けられた応答要素の一端を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】パウチの内部でフリーフロートの遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図３ａ】パウチの壁の内側に取り付けられた応答要素を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図３ｂ】パウチの壁の内側に取り付けられた遠隔アドレス応答要素を含む分析センサを有する本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図４ａ】パウチ本体内に（パウチ本体のパッチ近傍に）組み込まれた応答要素を有する三成分分析センサを含む本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【図４ａ１】線４ａ’−４ａ’に沿った図４ａの断面図である。
【図４ｂ】パウチ本体内に（パウチ本体のパッチ近傍に）組み込まれた遠隔アドレスされた応答要素を含む分析センサを有する本発明の反応装置の一実施形態の斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体不透過性の可撓性パウチと、前記パウチ内の材料特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う分析センサとを含む反応装置。
【請求項２】
前記センサが前記パウチと一体接続されている、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記センサが前記パウチ内にあり、前記パウチに一体接続されていない、請求項１に記載の反応装置。
【請求項４】
前記分析センサが、応答要素と、処理要素と、前記応答要素と前記処理要素との間で情報を伝達する手段とを含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項５】
前記応答要素が前記パウチ本体の一部である、請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記応答要素が前記パウチの壁に取り付けられている、請求項５に記載の反応装置。
【請求項７】
前記応答要素が前記パウチに取り付けられていない、請求項５に記載の反応装置。
【請求項８】
前記応答要素が前記パウチ本体の端部で封止されている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項９】
前記応答要素が前記パウチ外に配置された１つ以上の電極によりアドレスされている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記応答要素が遠隔アドレスされている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記伝送手段が、電気および光学要素の一方または両方を含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１２】
前記伝送手段が、機械および放射線要素の一方または両方を含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記放射線要素が、音波、化学放射線、核放射線および磁気からなる群より選択される放射線を与える、請求項１２に記載の反応装置。
【請求項１４】
前記パウチが１つ以上の反応成分、中間体および反応生成物をさらに含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項１５】
前記分析センサが、前記パウチ内の１つ以上の反応成分、中間体および反応生成物の選択された材料特性に応答する、請求項１４に記載の反応装置。
【請求項１６】
前記分析センサが物理特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項１７】
前記分析センサが化学特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項１８】
前記モニターされる化学特性がポリマー硬化である、請求項１７に記載の反応装置。
【請求項１９】
前記分析センサが生物学的特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項２０】
前記分析センサが使い捨てである、請求項１に記載の反応装置。
【請求項２１】
前記応答要素が、熱電対、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）および音響センサ（ＳＡＷ、ＱＣＭ）からなる群より選択される、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２２】
前記分析センサの前記応答要素が可撓性である、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２３】
前記応答要素が、金属回路パターンが蒸着された可撓性ポリマーフィルムを含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２４】
前記パウチが熱可塑性フィルムを含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項２５】
ａ）１つ以上の反応成分を含む可撓性の封止された流体不透過性のパウチを含む反応装置を提供する工程であって、前記反応装置はまた、前記パウチ内の材料の特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う測定プロトコルで操作する分析センサを含み、前記分析センサが、化学または物理情報（出力）を電気または電磁信号に変換する応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する前記パウチ内またはパウチ上にある処理要素と、前記応答要素と前記処理要素との間の情報を伝送する手段とを含む工程と、
ｂ）前記パウチを制御された環境に露出して、前記反応成分を相互作用させて、反応ブレンド、生成物および処方のうちの１つ以上を形成する工程と、
ｃ）前記センサの前記応答要素と前記処理要素に前記パウチ内で生じた材料特性の変化をモニターさせる工程と、
ｄ）任意で、前記処理情報を用いて前記制御された環境と前記測定プロトコルの一方または両方を修正する工程と
を含む反応装置中における内容物の材料特性の変化をモニタリングする方法。
【請求項２６】
前記パウチが封止されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記パウチが自立形である、請求項２５に記載の方法。
【請求項１】
流体不透過性の可撓性パウチと、前記パウチ内の材料特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う分析センサとを含む反応装置。
【請求項２】
前記センサが前記パウチと一体接続されている、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記センサが前記パウチ内にあり、前記パウチに一体接続されていない、請求項１に記載の反応装置。
【請求項４】
前記分析センサが、応答要素と、処理要素と、前記応答要素と前記処理要素との間で情報を伝達する手段とを含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項５】
前記応答要素が前記パウチ本体の一部である、請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記応答要素が前記パウチの壁に取り付けられている、請求項５に記載の反応装置。
【請求項７】
前記応答要素が前記パウチに取り付けられていない、請求項５に記載の反応装置。
【請求項８】
前記応答要素が前記パウチ本体の端部で封止されている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項９】
前記応答要素が前記パウチ外に配置された１つ以上の電極によりアドレスされている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記応答要素が遠隔アドレスされている、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記伝送手段が、電気および光学要素の一方または両方を含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１２】
前記伝送手段が、機械および放射線要素の一方または両方を含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記放射線要素が、音波、化学放射線、核放射線および磁気からなる群より選択される放射線を与える、請求項１２に記載の反応装置。
【請求項１４】
前記パウチが１つ以上の反応成分、中間体および反応生成物をさらに含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項１５】
前記分析センサが、前記パウチ内の１つ以上の反応成分、中間体および反応生成物の選択された材料特性に応答する、請求項１４に記載の反応装置。
【請求項１６】
前記分析センサが物理特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項１７】
前記分析センサが化学特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項１８】
前記モニターされる化学特性がポリマー硬化である、請求項１７に記載の反応装置。
【請求項１９】
前記分析センサが生物学的特性をモニターする、請求項１５に記載の反応装置。
【請求項２０】
前記分析センサが使い捨てである、請求項１に記載の反応装置。
【請求項２１】
前記応答要素が、熱電対、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）および音響センサ（ＳＡＷ、ＱＣＭ）からなる群より選択される、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２２】
前記分析センサの前記応答要素が可撓性である、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２３】
前記応答要素が、金属回路パターンが蒸着された可撓性ポリマーフィルムを含む、請求項４に記載の反応装置。
【請求項２４】
前記パウチが熱可塑性フィルムを含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項２５】
ａ）１つ以上の反応成分を含む可撓性の封止された流体不透過性のパウチを含む反応装置を提供する工程であって、前記反応装置はまた、前記パウチ内の材料の特性の可逆測定をリアルタイムでｉｎ ｓｉｔｕで行う測定プロトコルで操作する分析センサを含み、前記分析センサが、化学または物理情報（出力）を電気または電磁信号に変換する応答要素と、電気または電磁信号を使用可能な情報に変換する前記パウチ内またはパウチ上にある処理要素と、前記応答要素と前記処理要素との間の情報を伝送する手段とを含む工程と、
ｂ）前記パウチを制御された環境に露出して、前記反応成分を相互作用させて、反応ブレンド、生成物および処方のうちの１つ以上を形成する工程と、
ｃ）前記センサの前記応答要素と前記処理要素に前記パウチ内で生じた材料特性の変化をモニターさせる工程と、
ｄ）任意で、前記処理情報を用いて前記制御された環境と前記測定プロトコルの一方または両方を修正する工程と
を含む反応装置中における内容物の材料特性の変化をモニタリングする方法。
【請求項２６】
前記パウチが封止されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記パウチが自立形である、請求項２５に記載の方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図１ｂ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【公表番号】特表２００６−５００２０５（Ｐ２００６−５００２０５Ａ）
【公表日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５３７６７５（Ｐ２００４−５３７６７５）
【出願日】平成１５年８月２０日（２００３．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２６０５３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０２７４１７
【国際公開日】平成１６年４月１日（２００４．４．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
テフロン
ＴＥＦＬＯＮ
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年８月２０日（２００３．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２６０５３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０２７４１７
【国際公開日】平成１６年４月１日（２００４．４．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
テフロン
ＴＥＦＬＯＮ
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
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