CN101627296A - 感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种感测装置，其能够基于按液体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据，在使吸附开始点一致的状态下容易地一并显示由各浓度下的被吸附物的吸附引起的频率的变化数据。本发明的主要的结构包括：在时间序列数据中设定被吸附物的吸附开始点的单元；和按照在使被吸附物的吸附开始点一致的状态下将所述时间序列数据中的至少频率变化区域合成并加以显示的方式进行处理的编辑部。作为设定上述被吸附物的吸附开始点的单元，例如是通过操作者使指针与显示部中显示的时间序列数据一致并点击而进行该设定的单元，或是在将流体供给至感测传感器时通过输出吸附开始信号而进行该设定的单元。

Description

感测装置
技术领域
本发明涉及使用固有频率因被吸附物的吸附而变化的压电振子的感测装置，特别涉及一并显示按被吸附物的各个浓度取得的压电振子的频率变化的技术。
背景技术
与生物化学相关的感测装置中使用的晶体振子，如图17所示，在形成于石英片101的表面的膜状的激励电极102之上，作为吸附层形成有通过抗原抗体反应捕获抗原的抗体103，进而在抗体103的间隙中吸附结块(blocking)用的物质(块体104)例如蛋白质。而且，当将抗原105吸附在吸附层上时，晶体振子的固有频率与该抗原105的吸附量相应地变化。
对这样的晶体振子的制造方法进行简单叙述，向在底部设置有晶体振子的晶体传感器内供给缓冲溶液，接着向上述晶体传感器内供给含有规定量的抗体103的溶液，由此将抗体103吸附在激励电极102的表面。接着，在该状态下将含有规定量的块体104的溶液注入上述晶体传感器内，由此使块体104吸附在激励电极102的表面。使块体104吸附在激励电极102上的理由是，使得抗原不会被吸附在激励电极102的表面，确保抗原的捕获量与频率的对应关系的精度。图18按顺序表示该晶体传感器制造时的晶体振子的频率变化和使用制造后的晶体传感器进行计量时的频率变化。
在上述的晶体传感器的制作阶段中，需要知道使抗体103的浓度变为多少时晶体振子的频率会下降多少。因此，如果在一个画面中显示按溶液中的抗体103的各个浓度取得的晶体振子的频率的时间序列数据则较为便利。此外，即使在制作后的晶体传感器的计量阶段中也需要知道使抗原105的浓度变为多少时晶体振子的频率会下降多少。在此情况下也同样是如果在一个画面中显示按抗原105的各个浓度取得的晶体振子的频率的时间序列数据则较为便利。但是，从按各个浓度取得的各画面的时间序列数据中仅提取从吸附开始到吸附结束的频率变化量(Δf)并在一个画面中编辑数据的作业需要工夫和时间，存在对于作业者而言相当麻烦的问题。
另一方面，在专利文献1中，记载了在利用生化传感器进行试样浓度测定的试样分析装置中，将试样浓度的测定结果输入个人计算机内，通过上述计算机对该输入的数据进行各种统计处理的情况，但是关于该统计处理的具体方法没有任何记载。
专利文献1：日本特开平5-209861(段落0008，图1)
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种感测装置，其能够根据按液体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据，在使吸附开始点一致的状态下容易地一并显示在各浓度下由被吸附物的吸附引起的频率的变化数据。
本发明的感测装置的特征在于，包括：设置有固有频率由于被吸附物的吸附而变化的感测用的压电振子的感测传感器；用于使上述压电振子振荡的振荡电路；显示按供给至上述压电振子的流体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据的显示部；对该时间序列数据设定被吸附物的吸附开始点的单元；和进行处理，使得在使被吸附物的吸附开始点一致的状态下将上述时间序列数据中的至少频率变化区域合成并加以显示的编辑部。
在上述的感测装置中，优选采用如下结构：按液体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据在相互不同的页中被显示。此外，上述设定被吸附物的吸附开始点的单元，例如可以是通过操作者将指针对准显示部中显示的时间序列数据进行点击(click)而进行该设定的单元，也可以是在将流体供给至感测传感器时进行吸附开始点的设定的单元。此外，上述设定吸附开始点的单元，例如是由作业者操作的开关。
在将流体供给至感测传感器时自动进行吸附开始点的设定的情况下，或通过作业者操作开关而进行吸附开始点的设定的情况下，也可以不显示按被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据。该情况下的发明按如下方式构成。
另一发明的特征在于，包括：
设置有固有频率由于被吸附物的吸附而变化的感测用的压电振子的感测传感器；用于使上述压电振子振荡的振荡电路；取得按供给至上述压电振子的流体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据的单元；对该时间序列数据设定被吸附物的吸附开始点的单元；和按照在使被吸附物的吸附开始点一致的状态下将上述时间序列数据中的至少频率变化区域合成并加以显示的方式进行处理的编辑部。
根据本发明，例如对于在预先吸附在压电振子上的抗体、或使抗体捕获的抗原等制作阶段或计量阶段中按被吸附物的各个浓度取得的压电振子的频率的时间序列数据设定吸附开始点，显示以该吸附开始点为基准将这些时间序列数据叠加而得到的合成数据，因此，能够容易地求取例如吸附在压电振子上的被吸附物的浓度与频率的变化的对应、和被吸附物的最大吸附量等，在感测传感器的制作阶段或计量阶段非常便利。
附图说明
图1是本发明的实施方式的感测装置的整体结构图。
图2是构成上述感测装置的晶体传感器的纵侧面图。
图3是构成上述晶体传感器的晶体振子的说明图。
图4是表示上述感测装置的结构的框图。
图5是表示利用上述感测装置进行测量的顺序的流程图。
图6是利用上述感测装置得到的时间序列数据的曲线图。
图7是利用上述感测装置得到的时间序列数据的曲线图。
图8是表示利用上述感测装置进行测量的顺序的流程图。
图9是设定了吸附开始点的时间序列数据的曲线图。
图10是设定了吸附开始点的时间序列数据的曲线图。
图11是以在时间序列数据中设定的吸附开始点为基准叠加而得到的合成数据的曲线图。
图12是以在时间序列数据中设定的吸附开始点为基准叠加而得的合成数据的曲线图。
图13是本发明的另一实施方式的感测装置的整体结构图。
图14是表示上述感测装置的结构的框图。
图15是通过上述感测装置得到的时间序列数据的曲线图。
图16是表示本发明的另一实施方式的感测装置的整体结构的框图。
图17是表示现有的晶体传感器的说明图。
图18是表示上述晶体传感器的制作时的晶体振子的频率变化和使用制作后的晶体传感器进行计量时的频率变化的曲线图。
具体实施方式
对本发明的实施方式进行说明。图1中的2是感测装置，该感测装置2包括：多个例如8个晶体传感器20；具备可自由装卸地安装这些晶体传感器20的振荡电路31的测定器主体3；和与上述测定器主体3连接的计算机终端机4。
上述晶体传感器20构成为，如图1和图2所示在作为配线基板的印刷基板21之上叠加有橡胶片22，以堵塞设置在该橡胶片22上的凹部23的方式设置有作为压电振子的晶体振子24，进而从橡胶片22的上方安装有上盖外壳25。在上盖外壳25上，形成有试样溶液的注入口25a和试样溶液的观察口25b，从注入口25a注入试样溶液，在晶体振子24的上表面侧的空间充满试样溶液。晶体振子24的下表面侧利用上述凹部23成为气密空间，由此构成朗之万(Langevin)型的晶体传感器。
如图3所示，上述晶体振子24例如在圆形的石英片20的两面分别设置有电极24a、24b(背面侧的电极24b连续形成在正面侧的周缘部上)。此外，如在现有技术的内容中使用图17所说明的那样，在表面侧的电极24a之上，作为吸附层形成有通过抗原抗体反应捕获抗原的抗体，而且在抗体的间隙中吸附结块用的物质(块体)例如蛋白质。上述电极24a、24b与通过导电性粘接剂26设置在基板21上的一对导电通路即印刷配线27a、27b分别电连接。
图4是上述感测装置2的框图。在该框图中，为了便于说明，对于测定器主体3上安装的8个晶体传感器20编号为F1～F8加以表示。晶体传感器F1～F8用作感测传感器，该感测传感器通过使形成在电极24a的表面上的吸附层吸附试样溶液中的作为被吸附物的抗原而检测频率的变化。
接着说明测定器主体3。如图4所示，测定器主体3具备用于使晶体传感器F1～F8分别振荡的振荡电路32，通过在图1所示的插入口插入晶体传感器F1～F8，设置在插入口上的未图示的端子部与晶体传感器F1～F8的印刷配线27a、27b电连接。由此，晶体传感器F1～F8与各振荡电路32电连接，各晶体振子20振荡。于是，各晶体传感器F1～F8的频率信号被输出到测定电路部42。该测定电路部42在本例中对于来自振荡电路32的作为输入信号的频率信号进行模拟/数字变换(A/D变换)，对该数字信号进行某种信号处理，由此检测频率。作为对各晶体传感器F1～F8的频率信号进行处理并测量晶体振子的主模式的频率的方法，能够采用例如日本特开2006-258787号公报中记载的方法，但是例如也可以将来自振荡电路的频率信号分频，生成与分频后的频率信号对应的脉冲信号，利用脉冲计数器对该脉冲信号的脉冲进行计数。此外，在测定电路部42的前级，设置有用于按顺序输入来自与各晶体传感器F1～F8对应的振荡电路32的输出信号的开关部41。
接着，说明计算机终端机4。如图4所示，计算机终端机4设置有数据总线43，在该数据总线43上连接有第一存储部44、第二存储部45、频率信息生成程序51、编辑部52、上述的测定电路部42、CPU(中央运算处理单元)46、显示器等显示部47和键盘等输入单元48。
上述频率信息生成程序51构成为，能够根据从测定电路部42输出的信号取得与晶体传感器F1～F8的振荡频率相关的时间.0序列数据，并将该数据显示在显示部47。上述编辑部52具有取得以时间序列数据中设定的吸附开始点为基准叠加而得到的合成数据，并将该合成数据显示在显示部47等的功能。上述第一存储部44保存通过频率信息生成程序51取得的晶体传感器F1～F8的频率的时间序列数据。上述第二存储部45保存通过编辑部52取得的合成数据。
接着，参照图5和图8所示的流程图说明以上述方式构成的感测装置2的作用。首先，如图1所示，将晶体传感器F1～F8插入测定器主体3的插入口。由此，各通道的振荡电路32振荡。此外，随着各通道的振荡电路32振荡，在计算机终端机4的显示部47上显示与各晶体传感器F1～F8分别对应的8个测定页的标签。接着，通过计算机终端机4的输入单元48选择例如测定页1的标签，进行使用晶体传感器F1的频率测定(步骤10)。使用图6说明该频率测定，首先，向晶体传感器F1的注入口25a注入规定量例如0.05ml的缓冲溶液。由此，晶体振子24的环境气氛从气相变为液相，随之，晶体振子24的振荡频率变低。接着，向晶体传感器F1的注入口25a注入规定量例如0.05ml的含有0.01μg/ml的抗原例如二恶英的试样溶液。上述二恶英由于抗二恶英抗体的选择性的分子捕获而被晶体振子24的表面的吸附层捕获，如图6所示，晶体振子24的振荡频率与其吸附量相应地仅变化Δf1。该图6所示的晶体传感器F1的频率的时间序列数据显示在测定页1上(步骤11)。接着，在晶体传感器F1的频率测定完成后(步骤12)，将晶体传感器F1的频率的时间序列数据保存在第一存储部44(步骤13)。
接着，通过计算机终端机4的输入单元48选择例如测定页2的标签，进行使用晶体传感器F2的频率测定(步骤14)。在该频率测定中，除了使二恶英的浓度为0.05μg/ml以外，其他以与上述相同的顺序进行。在该频率测定中，如图7所示，晶体振子24的振荡频率仅变化Δf2。该图7所示的晶体传感器F2的振荡频率的时间序列数据显示在测定页2上(步骤15)。接着，在晶体传感器F2的频率测定完成后(步骤16)，将晶体传感器F2的频率的时间序列数据保存在第一存储部44(步骤S17)。此外，对于晶体传感器F3～F8也同样地按每个晶体传感器改变二恶英的浓度并进行频率测定，取得各晶体传感器F3～F8的频率的时间序列数据，但是在本实施方式中，为了便于说明，假定仅取得晶体传感器F1和晶体传感器F2的频率的时间序列数据，前进至下一步的在时间序列数据中设定吸附开始点的步骤。
接着，对于保存在第一存储部44中的时间序列数据，在该时间序列数据中设定吸附开始点。首先，使显示部47显示测定页1，在该测定页1上显示保存在第一存储部44中的晶体传感器F1的时间序列数据(以下称为时间序列数据1)(步骤20)。接着，如图9所示，对于晶体传感器F1的频率的时间序列数据1，在由于试样溶液中的抗原被晶体振子24的表面的吸附层捕获而使得晶体传感器F1的振荡频率开始下降的位置，操作者通过计算机终端机4的输入单元48使显示部47上显示的指针P与该位置一致并点击。由此，吸附开始点S被赋予点击的位置(步骤21)。此外，随着在时间序列数据1中设定吸附开始点S，被赋予该吸附开始点S的点成为频率和时间的基准点，例如为了便于说明，将时间序列数据1中的该基准点的频率视为0Hz，令时间为0，这样进行设点。这样，通过将赋予了吸附开始点S的点的频率视为“0Hz”，使得在后面叙述的合成数据中易于观察按抗原的各个浓度取得的晶体振子24的频率变化。设定了该吸附开始点S的时间序列数据1被保存在第一存储部44中。
接着，使显示部47显示测定页2，在该测定页2上显示第一存储部44中保存的晶体传感器F2的时间序列数据(以下称为时间序列数据2)(步骤22)。接着，如图10所示，在因试样溶液中的抗原被晶体振子24的表面的吸附层捕获而使得晶体传感器F2的振荡频率开始下降的位置与上述相同地设定吸附开始点S，令赋予了吸附开始点S的点的频率为“0Hz”(步骤23)。设定了该吸附开始点S的时间序列数据2被保存在第一存储部44中。
接着，通过用指针P点击在显示部47上显示的“数据合成”按钮，通过上述的编辑部52，以在时间序列数据1、2中设定的吸附开始点S为基准进行时间序列数据1和时间序列数据2的叠加，之后，如图11所示，在显示部47上显示以吸附开始点S为基准将时间序列数据1与时间序列数据2叠加而得的合成数据(步骤24)。然后将该合成数据保存在第二存储部45(步骤25)。
图12表示实际对晶体传感器F1～F8进行频率测定，在各晶体传感器F1～F8的频率的时间序列数据中设定吸附开始点S，以该吸附开始点S为基准将这些时间序列数据叠加而得到的合成数据。图12所示的合成数据，是在设有吸附开始点S的状态下仅合成时间序列数据中的频率变化区域而得到的。此处，对图12所示的合成数据进行说明，可知，由于逐渐提高注入晶体传感器20内的缓冲溶液的抗体的浓度，使得从吸附开始点S起的频率变化量Δf逐渐变大。此外，可知，因为晶体传感器F7和晶体传感器F8从吸附开始点S起的频率变化量Δf7相同，所以在晶体传感器F7中使用的试样液所含有的二恶英的浓度是晶体振子24的表面的吸附层能够吸附的二恶英的最大吸附量。
根据上述的实施方式，在按照抗原(在本例中为二恶英)的各个浓度取得的晶体振子24的频率的时间序列数据中设定吸附开始点S，以该吸附开始点S为基准将这些时间序列数据叠加，将通过叠加得到的合成数据显示在显示部47上。因此，能够容易地求取晶体振子24的表面的吸附层上吸附的二恶英的浓度与频率的变化的对应、和二恶英的最大吸附量，非常便利。
此外，作为本发明的应用例，如在现有技术的内容中使用图18进行说明的那样，在晶体传感器20的制作阶段，也可以同样地在按照抗体或块体的各个浓度取得的晶体振子24的频率的时间序列数据中设定吸附开始点S，以该吸附开始点S为基准将这些时间序列数据叠加，在显示部47显示通过该叠加得到的合成数据。在此情况下，能够求取晶体振子24的一方的电极表面上吸附的抗体或块体的浓度与频率的变化的对应、和抗体或块体的最大吸附量。
对本发明的另一实施方式进行说明。在本方式中，如图13所示，在测定器主体3上设置有按钮式的开关部6，通过使该开关部6接通而向计算机终端机4输入“接通(ON)”信号。如图14所示，在计算机终端机4的数据总线43上连接有吸附开始点设定程序61，除此以外与利用图1～图12说明的感测装置2为完全相同的结构。其中，图14中的101为电阻。在本例中，例如用电动移液管向晶体传感器F1的注入口25a注入含有抗原的试样溶液，与此同时，作业者按下开关部6的按钮，由此，如图15所示那样在晶体传感器F1的晶体振子24的频率的时间序列数据中设定抗原的吸附开始点S。该吸附开始点S的设定，通过作业者按下开关部6的开关由吸附开始点设定程序61输出吸附开始信号而进行。从而，编辑部52以这样设定的吸附开始点S为基准合成各时间序列数据。通过采用这样的结构，在取得的时间序列数据中可知抗原的吸附开始点S。因此存在如下优点，即，省去了操作者在每一页均使指针P与振荡频率开始下降的位置一致并点击的工夫。
此外，在上述的测定器主体3中，如图1和图13所示设置有8个晶体传感器F1～F8，对这8个晶体传感器F1～F8进行频率测定，但是也可以采用如下结构，如图16所示，在具备振荡电路32和测定电路部42的测定器主体7上电连接具备晶体振子24的单元70，在该单元70上连接缓冲溶液供给部72和含抗原溶液供给部73。缓冲溶液供给部72包括贮存缓冲溶液的容器，和设置在与该容器连接的配管中的泵等。此外，含抗原溶液供给部73包括贮存含抗原溶液的容器，和设置在与该容器连接的配管中的泵等。作为泵，例如能够使用具备与配管分支连接的圆筒、和将液体吸引至该圆筒内或将该液体压出的动作部的被称作回吸阀(suck-back valve)的泵，但也可以使用一般的液供给泵。
在图16中，V1、V2、V3是阀。缓冲溶液供给部72和含抗原溶液部73的各泵、阀V1、V2、V3，由来自作为控制部的计算机终端机4的控制信号控制。在这样的结构中，频率测定以下述方式进行。首先关闭阀V2，打开阀V1、V3，驱动缓冲溶液供给部72的泵，向单元70内注入规定量的缓冲溶液。接着关闭阀V1、打开阀V2，从含抗原溶液供给部73向单元70内注入规定量的调整过抗原浓度的含抗原溶液。然后，在晶体振子24的频率测定完成后，进行单元70内的排水，以同样的顺序改变抗原的浓度进行下一次频率测定。单元70内的排水例如通过打开单元70内设置的未图示的阀向大气开放，并打开阀V3而进行。
在该结构中，在从上述计算机终端机4输出缓冲溶液供给部72和含抗原溶液供给部73的各泵的驱动信号的时刻之后稍稍延迟的时刻，利用计算机终端机4自动输出吸附开始点S。所谓稍稍延迟的时刻，是考虑从泵被驱动到液体到达单元70内的时间而决定的。吸附开始点S的输出，是图14所示的吸附开始点设定程序61把握泵驱动信号的输出，基于该把握而进行的。采用这样的方法，测定作业变得简便。
此外，在吸附开始点的设定在向感测传感器供给流体时被自动地进行的情况下，或通过作业者操作开关而被进行的情况下，也可以不显示按被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的各自的时间序列数据。

Claims (6)

1.一种感测装置，其特征在于，包括：
设置有固有频率由于被吸附物的吸附而变化的感测用的压电振子的感测传感器；
用于使所述压电振子振荡的振荡电路；
显示按供给至所述压电振子的流体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据的显示部；
对该时间序列数据设定被吸附物的吸附开始点的单元；和
进行处理，使得在使被吸附物的吸附开始点一致的状态下将所述时间序列数据中的至少频率变化区域合成并加以显示的编辑部。
2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：
按液体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据在相互不同的页中被显示。
3.如权利要求1或2所述的感测装置，其特征在于：
所述设定被吸附物的吸附开始点的单元是通过操作者将指针对准显示部中显示的时间序列数据进行点击而进行该设定的单元。
4.如权利要求1或2所述的感测装置，其特征在于：
所述设定被吸附物的吸附开始点的单元是在将流体供给至感测传感器时自动进行该设定的单元。
5.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于：
所述设定被吸附物的吸附开始点的单元是由作业者操作的开关。
6.一种感测装置，其特征在于，包括：
设置有固有频率由于被吸附物的吸附而变化的感测用的压电振子的感测传感器；
用于使所述压电振子振荡的振荡电路；
取得按供给至所述压电振子的流体中的被吸附物的各个浓度得到的压电振子的频率的时间序列数据的单元；
对该时间序列数据设定被吸附物的吸附开始点的单元；和
进行处理，使得在使被吸附物的吸附开始点一致的状态下将所述时间序列数据中的至少频率变化区域合成并加以显示的编辑部。
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