CN101548170B - 采用水晶振子的液态物的搅拌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种搅拌方法，在采用水晶振子的测定中，可不设置搅拌专用的机构充分地搅拌缓冲液等溶液和被检测物的混合物。其解决方案的特征在于，在以规定的频率使水晶振子振动，测定与上述水晶振子接触的物质的上述频率的变化时，利用与上述规定的频率不同的基本波振动频率以上的其它频率，使上述水晶振子振动，对包含上述物质的液体进行搅拌。

Description

采用水晶振子的液态物的搅拌方法
技术领域
本发明涉及采用为了测定液态物中包括的微量物质而使用的水晶振子的液态物的搅拌方法。
背景技术
在DNA、蛋白质等的生物物质的相互作用的测定、应用抗原抗体反应的测定中，采用QCM。
上述QCM的测定通过下述方式而进行：将缓冲液与水晶振子的电极相接，在该液体中添加包含作为测定对象的试样的溶液，由此，测定由与预先固定于上述水晶振子的电极上的物质的结合所引起的频率变化。
此时，比如，如果试样沉淀于缓冲液的底部、浮出液面而不混合入溶液，则溶液的最终浓度不是恒定的，不能够测定正确的结合量，另外，也不能够进行结合的速度解析。
作为用于解决该问题的一个方法，包括在注入缓冲液的容器中放入搅拌棒，以机械方式沿上下方向使其中的溶液振动，或使溶液旋转的方法等(比如，专利文献1)。
但是，由于为了通过上述方法对溶液进行搅拌，溶液的量必须为一定程度，在溶液为微量的时候，具有无法进行充分搅拌的问题。另外，由于溶液的搅拌不充分，故难以进行精度高的测定。
另外，虽然由于测定时施加电力的水晶振子的振动而产生剪切波(sharewave)、压缩波(compressional wave)之类的波，但是，通过实验而知道，在剪切波例如为27MHz的AT-切割(AT-cut)的水晶振子的时候，由于在距水晶振子的表面100nm左右的距离衰减，故无法用于搅拌，另外，压缩波也无法通过其本身对液态物进行搅拌。
专利文献1：JP(日本)特开2002-310872号公报
发明内容
发明要解决的课题
于是，为了解决上述问题，本发明提供下述的一种搅拌方法，其中，在利用水晶振子的测定中，可在不设置搅拌专用的机构的情况下，充分地将缓冲液等的溶液和被检测物的混合液搅拌。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明人进行了深入的分析，其结果是得出了下述的观点。
如技术方案1所述，本发明的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于，在按照规定的频率使水晶振子振动，测定由与上述水晶振子接触的物质引起的上述频率的变化时，利用与上述规定的频率不同的基本波振动频率以上的其它频率，使上述水晶振子振动，对包含上述物质的液体进行搅拌。
另外，技术方案2所述的本发明涉及技术方案1所述的液态物的搅拌方法，其特征在于上述其它频率为基本波振动频率、或基本波振动频率的N倍波振动频率，其中N＝3，5，7，...。
此外，技术方案3所述的本发明涉及技术方案1或2所述的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于，在上述搅拌时，以固定于上述其它频率或以上述其它频率为中心在±100KHz之间扫描的方式进行振动。
还有，技术方案4所述的本发明涉及技术方案1～3中的任何一项所述的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于在上述搅拌时，施加于上述水晶振子上的电力为上述测定时的10倍以上。
再有，技术方案5所述的本发明涉及技术方案1～4中的任何一项所述的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于在上述测定时，上述水晶振子以基本波振动频率的N倍波振动频率进行振动，其中N＝3，5，7，...。
另外，技术方案6所述的本发明涉及技术方案1～5中的任何一项所述的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于，在上述测定前，或者，在连续地进行上述测定的时候在测定与测定之间进行上述搅拌。
发明的效果
按照本发明，在QCM的测定时，不必单独地设置特别的搅拌机构。另外，即使在测定所采用的液态物是微量的情况下，仍可进行搅拌。另外，按照本发明，由于可对包含微量的试样的液态物进行充分搅拌，故可进行精度高的测定。
附图说明
图1为水晶振子的结构说明图((a)俯视图，(b)侧视图)；
图2为本发明的一个实施形态的优选形态的水晶振子的说明图；
图3为使液态物与水晶振子接触的一个形态的说明图；
图4为使液态物与水晶振子接触的另一形态的说明图；
图5为本发明的一个实施例所采用的生物传感装置的电路结构图；
图6为上述电路中的继电器(relay)#1、#2的控制方法的说明图；
图7为表示图5的电路结构的变形实例的电路结构图；
图8为表示本发明的一个实施例的测定结果的曲线图；
图9为比较例的测定结果的曲线图。
标号的说明：
标号1表示水晶板；
标号2表示电极；
标号3表示引线；
标号4表示液态物；
标号5表示容器；
标号6表示水晶振子；
标号7表示π电路；
标号8表示网络分析器；
标号9表示RF发生器；
标号10表示个人计算机；
标号11表示频率计数器。
具体实施方式
可用于本发明的水晶振子还包括用于普通QCM的类型，没有特别限制。
在本发明中，通过相对测定所采用的规定的频率，至少上述水晶振子的基本波振动频率以上的不同的其它频率，进行搅拌。作为该其它频率，最好为基本波振动频率、副振动频率或N倍(谐波)波(N＝3，5，7，...)振动频率。比如，如果以27MHz的基本波振动频率的水晶振子为例进行说明，在测定频率为3倍波振动频率的81MHz的时候，最好选择作为其它频率的27MHz、135MHz，在测定频率为27MHz的场合，最好选择作为其它频率的81MHz。此外，即使在上述频率中，为了进一步提高搅拌的效率，最好选择基本波振动频率或副振动频率。
测定所采用的频率也可为基本波振动频率，但是，最好采用更加难以受到压力波的影响的N倍波振动频率。
另外，在搅拌时，最好固定于上述任意一个频率持续地振动，或在以上述任意一个频率为中心的±100kHz的范围内进行扫描。
上述水晶振子在测定的时候，虽然用于施加1mW左右的电力而振荡、测定其频率变化，或者，采用网络分析器或阻抗分析器，测定共振频率的变化等，但是，最好以相对在测定时施加于水晶振子上的电力，在10～100倍的范围内施加电力的方式进行搅拌。另外，在上述电力的时候，由于还具有测定频率不稳定，伴随有较大的噪音的可能性，因此交替地进行搅拌和测定，或在测定前进行搅拌。
频率的测定既可采用网络分析器，也可采用阻抗分析器，还可为直接使水晶振子振荡，由频率计数器测定的方法中的任何一种。另外，在采用网络分析器时，既可采用π电路，也可不采用π电路来测定fr(频率)。另外，测定和搅拌的水晶振子的数量不仅为1ch(channel、通道)，也可为多个ch。
下面参照附图，对本发明进行具体说明。
作为本发明所采用的水晶振子，例如为图1所示的结构的水晶振子。该水晶振子为用于普通QCM的类型，在水晶板1的两侧具有相对电极3、3。在该水晶板1为27MHz的类型的时候，厚度为60μm，直径(Re)为8.9mm，相对电极3由金等形成，直径(Re)为2.5mm。
另外，相对上述结构，象图2所示的那样，更优选将电极2的直径(Re)形成为8mm左右，形成得比普通的水晶振子的电极大。其原因在于：在搅拌时产生的热量分散，可抑制水晶振子和溶液的温度上升，可进行更低噪音的测定。另外，电极既可为内外中的任意者，也可为两者。
为了利用上述水晶振子，使液态物与其接触，列举有象图3所示的那样，在金电极2上放置溶液4的方法，象图5所示的那样，在容器5的底面上设置水晶振子，从其上注入少量(约500μl以下)的溶液4的方法或其它的流量池(flow cell)等，但是没有特别限定。
实施例
下面对本发明的一个实施例进行说明。
在本实施例中，按照构成处理的对象的液量为极微量的方式，象图3所示的那样，在设置于基本波振动频率27MHz的水晶振子的两个面上的金电极中的一个的电极上载置溶液，进行测定。
水晶振子与图5所示的电路连接。
图示的电路由通过π电路7而将水晶振子6与网络分析器8连接的电路，将水晶振子6与RF发生器9连接的电路构成，这些电路可通过2个继电器#1、#2自由切换。这些继电器#1、#2通过个人计算机10控制，在关闭继电器#1的时候，水晶振子进行测定用的振荡，在关闭继电器#2的时候，水晶振子进行搅拌。
在通过水晶振子6进行测定的场合，在以频率为3倍波的81MHz附近振动的方式设定进行搅拌时，以频率为基本波(27MHz)或基本波的该基本频率的副振动频率附近进行振动(在±100kHz扫描)的方式设定。所投入的电力在测定的时候为2mW，在搅拌的时候为200mW。
如图6所示的那样，继电器#1按照1秒间隔反复进行ON和OFF的方式进行控制，继电器#2按照反复实现在继电器#1为OFF的同时，以300毫秒的期间处于ON，然后处于OFF的方式进行控制。
接着，图8和图9表示在水晶振子6的金属极上载置缓冲溶液9μl，添加1μL的0.1mg/mL的N-Avidin时，在控制上述继电器#1、#2进行搅拌的时候，与不进行搅拌的时候的测定结果。
根据图8知道，进行本发明的搅拌的时候，在注入N-Avidin之后，测定频率变化呈现较缓的曲线，到频率稳定时所花费的时间短于不搅拌的场合。与此相对，在不搅拌的时候，如图9所示，在注入N-Avidin之后马上测定频率下降-1000Hz左右，然后，持续稍微横向延伸状态，接着测定频率开始进一步下降。由此知道，在不搅拌的时候，在到测定频率稳定时较花费时间。
根据上述结果可知，按照本发明，能够不采用搅拌专用机构进行数μL等级的极微量的溶液的搅拌，能够进行精度高的结合量及结合的速度解析。
另外，上述电路的结构不过是例举的，象图7所示的那样，为了代替网络分析器使水晶振子振动，也能够使用采用频率计数器11的电路。
产业上的利用可能性
本发明可用于利用DNA、蛋白质等的生物物质的相互作用、抗原抗体反应的测定等较广的领域。

Claims (2)

1.一种使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于，在按照规定的频率使水晶振子振动，测定由与上述水晶振子接触的物质引起的上述频率的变化时，利用其它频率，使上述水晶振子振动，对包含上述物质的液体进行搅拌，
上述测定时的频率为N倍波振动频率，其中N＝3，5，7，......
在上述搅拌时，以基本波振动频率为中心在±100KHz之间扫描的方式进行振动，
上述测定时的频率与上述搅拌时的频率不同，
在上述搅拌时，施加于上述水晶振子上的电力为上述测定时的10倍以上。
2.根据权利要求1所述的使用水晶振子的液态物的搅拌方法，其特征在于，在上述测定前，或者，在多次地进行上述测定的时候，在连续的前一测定与后一测定之间进行上述搅拌。
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