JP2005156526A - カンチレバーセンサ型分析システムとその製造方法並びにこれを利用した物質感知方法、極微細物質感知方法、生体物質感知方法及び液体の粘度と密度測定方法 - Google Patents

カンチレバーセンサ型分析システムとその製造方法並びにこれを利用した物質感知方法、極微細物質感知方法、生体物質感知方法及び液体の粘度と密度測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】小型化が可能であるだけでなく、空気中はもちろんで液体中でも微細物質を感知することで、連続的に反応量を感知し得るカンチレバーセンサ型分析システムを提供しようとする。
【解決手段】反応物を注入するための各流入口111a、111b及びそれら流入口111a、111bと反応チャンバ115とを連結する各流入チャンネル112a、112b、114が形成された微少流体伝達システム100と、一端が基板210に固定されたカンチレバー220、該カンチレバー220の上下面の中の少なくとも何れか一面に積層され、圧電膜232と該圧電膜232の下面に形成された下部電極233と圧電膜232の上面に形成された上部電極231とから構成された駆動膜230並びに該下部電極233及び該上部電極231に電気を加える電気パッド240を備え、前記反応チャンバ115に設置されたカンチレバーセンサ200と、を具備したカンチレバーセンサ型分析システムを構成した。
【選択図】図1

Description

本発明は、微細物質を感知する分析システムに係るもので、詳しくは、システムの小型化が可能であるだけでなく、空気中はもちろんで液体中でも微細物質を感知することで、連続的に反応量を感知することのできるカンチレバーセンサ型分析システムに関するものである。
又、本発明は、特に血液内のDNA、蛋白質、酵素、またはセルのような多様な生体物質を感知する感知チップ(Sensing Chip)に関するものである。
(1)、従来、電気的または光学的に微細物質を感知するシステムとして、QCM(Quartz Crystal Mass Balance)が用いられている。
(2)、従来のDNA及び蛋白質のような生体物質を感知するためのチップは、ガラス及びシリコンウエハなどの基板上にアレイ状に複数の金(gold)パターンを形成して、その上面に生体認識有機分子膜を形成し得るようにし、表面改質を行って対象感知生体物質をプローブ(probe)により分析物質内の測定対象物質と結合する場合、付着された蛍光物質により、レーザーなどでスキャンする際に蛍光を発生させて、該蛍光を光感知素子(または検出器)により感知するようになっている。
(3)、現在研究されているカンチレバーを利用したセンサは、カンチレバーの熱またはガスの吸着による質量変化による静的たわみ(static deflection)を、レーザーのような光源を利用して測定している。また、このようなたわみによるセンシング方法を生体物質の感知に適用した人物として、米国バークレー大学のマジュムダール(Majumdar)氏及びIBMスイスチューリッヒ研究所のフリッツ(Fritz)氏が挙げられ、非特許文献1としてのNature Biotechnology 19、856-860(2001)及び非特許文献2としてのScience 288、316-318(2000)に、マイクロカンチレバーの表面に発生する生物学的反応による蛋白質及び遺伝子の感知方法が発表されている。このような静的たわみによるセンシング方法は、レーザーのような光源を利用してカンチレバーの表面にフォーカシングしてポジションセンシティブダイオード(position sensitive diode)に集光させることでセンシングが行われている。
(4)、共振周波数の変化を利用するセンシング方法として、オークリッジ国立研究所(Oak Ridge national lab)のサンダット(Thundat)氏により、非特許文献3としてのApplied Physics Letters 80、2219-2221(2002)に、マイクロカンチレバーの表面のNa+イオンの吸着によるスプリングコンスタントの変化が共振周波数の測定によりセンシングが可能であることが報告され、IBMスイスチューリッヒ研究所の研究者らにより、空気中の特定ガスの感知が共振周波数の測定によりセンシングが可能であることが報告されている。これらの方法は、全て外部に別途のアクチュエータを付着して共振させるものである。
Nature Biotechnology 19、856-860(2001) Science 288、316-318(2000) Applied Physics Letters 80、2219-2221(2002)
然るに、このような従来の微細物質感知方法においては、上記の項目(1)に記載の従来のQCMの場合、水晶(Quartz)単結晶が壊れやすく、小さく且つ薄くすることが難しいため、大量生産に適合しないという不都合な点があった。
また、上記の項目(2)に記載の従来のチップの場合、光源及び検出器を同時に内蔵しなければならず、フォーカシングに必要な光学系も装着しなければならないため、小型化しにくいという不都合な点があった。
また、上記の項目(3)に記載の静的たわみによるセンシング方法の場合、外部の熱によるマイクロカンチレバーの動きを最小化するために恒温装置が必要で、精密なたわみ評価のために最小限の光学的空間が要求されるため、システムの小型化に限界があるという不都合な点があった。
また、上記の項目(4)に記載の共振周波数の変化を利用するセンシング方法の場合、外部のアクチュエータにより共振させるため、マイクロカンチレバーによりセンシングすべきサンプルとの表面反応に必要な空間であるチャンバのサイズを大きくしなければならず、よって、数ピコリットル〜数十マイクロリットル程度の微量と反応させるための診断チップまたは分析装置を具現することが困難であるという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の不都合点からなる課題に鑑みてなされたもので、システムの小型化が可能であるだけでなく、空気中はもちろんで液体中でも微細物質を感知することで、連続的に反応量を感知し得るカンチレバーセンサ型分析システムを提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムにおいては、反応物を注入するための流入口、及び該流入口と反応チャンバとを連結する流入チャンネルが形成された微少流体伝達システムと、一方端が基板に固定されたカンチレバー、該カンチレバーの上下面中少なくとも何れか一面に積層され、圧電膜と該圧電膜の下面に形成された下部電極と前記圧電膜の上面に形成された上部電極とから構成された駆動膜、前記下部電極及び前記上部電極に電気を加える電気パッド、並びに前記カンチレバー及び前記駆動膜中少なくとも何れか一つの上面に形成されて分析物と反応するための分子認識層(molecular recognition layer)を包含し、前記反応チャンバに設置されたカンチレバーセンサと、を具備して構成されることを特徴とする。
また、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法においては、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用してカンチレバーを製作する段階、該製作されたカンチレバーの表面に、圧電膜と該圧電膜の上下面に積層された上部電極及び下部電極とから構成される駆動膜を形成する段階、前記上部電極及び前記下部電極の一部に電気パッドを積層する段階、並びに前記カンチレバー及び前記駆動膜中少なくとも何れか一面に分子認識層を形成する段階が包含されたカンチレバーセンサ形成段階と、流入口、反応チャンバ及びそれら流入口と反応チャンバとを連結するための流入チャンネルを形成するため上下部モールドを形成する段階と、該形成された上下部モールドに溶解されたモールド材料を注いだ後固形化して上下部プレートを形成する段階と、前記カンチレバーセンサ形成段階で形成されたカンチレバーセンサを前記反応チャンバ内に固定する段階と、前記上下部プレートを接合する段階と、を順次行うことを特徴とする。
本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムとその製造方法並びにこれを利用した極微細物質感知方法においては、カンチレバーに圧電膜を形成することで、別途の外部アクチュエータを用いることなく、カンチレバーに所定周波数の振動を加えることができるため、カンチレバーセンサのサイズを顕著に減らして微細流体伝達システムと結合させ、よって、極少量の反応物質を測定し得るという効果がある。
また、絶縁膜を具備することで、液体中で共振周波数を求めることができるし、液体中でも時間によって変化する量の共振周波数も求めることができるという効果がある。
以下、本発明を、その実施の形態に基づいて、添付図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の本発明の実施形態の説明においては、本発明の要旨をより明らかにするために周知の機能または構成に対する具体的な説明は省略する。
図1は、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを示した透視斜視図、図2は、図1のカンチレバーセンサの斜視図、図3は、図2のIII-III線に沿う縦断面図で、図示されたように、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムの一実施形態は、微少流体伝達システム100と、該微少流体伝達システム100の反応チャンバ115内に固定されたカンチレバーセンサ200と、を具備して構成されている。
また、前記微少流体伝達システム100は、上部プレート110と下部プレート120が相互対向するように接合して形成される。また、前記上部プレート110は、該上部プレート110を貫通して形成された流入口111a、111b及び流出口117と、前記上部プレート110の前記下部プレート120との対向面が深く凹入して貫通されないように形成された混合チャンバ113及び反応チャンバ115と、前記上部プレート110の前記下部プレート120との対向面が凹入して形成された流入チャンネル112a、112b、114及び流出チャンネル116と、を具備して構成される。
また、前記流入チャンネル112a、112b、114は、前記流入口111a、111bと前記混合チャンバ113とを連結する入口側チャンネル112a、112bと、前記混合チャンバ113と前記反応チャンバ115とを連結する混合チャンネル114と、から構成され、前記流出チャンネル116は、前記反応チャンバ115と前記流出口117とを連結するように構成される。
また、前記混合チャンネル114は、前記反応チャンバ115の下方の前記下部プレート120に近い位置に連結され、前記流出チャンネル116は、前記反応チャンバ115の上方に位置するように連結される。
このように構成された本発明の一実施形態においては、前記チャンネル及びチャンバが全て上部プレート110に形成された場合を例示しているが、前記チャンネル及びチャンバは、下部プレート120に形成することもできるし、上下部プレート110、120の両方側にそれぞれ形成することもできる。且つ、前記上部プレート110及び前記下部プレート120は、ポリマー材料の ポリジメチルシロキサン (Poly-dimethyl siloxane)、(以下、 PDMSと言う)またはポリカーボネートから形成することができるし、ガラス材料のパイレックス(登録商標)または石英から形成することもできる。
そして、前記カンチレバーセンサ200は、一方の端が基板210に固定されたカンチレバー220と、該カンチレバー220の上面に積層された駆動膜230と、該駆動膜230に電気を供給するための電気パッド240と、電気信号を検出するための電気信号パッド(図示せず)と、液体中で通電が行われることを防止するため、前記駆動膜230を覆うように形成された絶縁膜250と、前記カンチレバー220の下面に形成されて分析物と反応するための分子認識層260と、を具えて構成される。
また、前記カンチレバー220は、シリコン酸化膜221と、該シリコン酸化膜221の上面に積層されたシリコン窒化膜222と、該シリコン窒化膜222の上面に積層されたシリコン酸化膜223との三重層構造に形成される。且つ、前記カンチレバー220は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜とシリコンとの二重層構造に形成することもできるし、或いはシリコン又はシリコン窒化膜の単層構造に形成することもできる。
また、前記駆動膜230は、前記カンチレバー220の上面に積層された下部電極233と、該下部電極233の上面に積層された圧電膜232と、該圧電膜232の上面に積層された上部電極231と、を具備して構成される。
また、前記絶縁膜250は、酸化ケイ素(SiOx)のような無機物質をプラズマCVD、すなわちPECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、大気圧プラズマCVD、すなわちAPCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)または蒸着(Evaporation)装置などを利用して蒸着、成膜するか、或いはパリレン(Parylene)のような有機物質から構成された膜を蒸着することで形成される。また、前記電気パッド240と上部電極231及び下部電極233とを連結するため、上部電極開口251及び下部電極開口252が形成される。
また、前記電気パッド240は、前記上部電極231に連結された上部電気パッド241と、前記下部電極233に連結された下部電気パッド242と、を具備して構成される。且つ、前記電気信号パッドも、前記上部電極231及び下部電極233にそれぞれ連結される。但し、前述した電気信号パッドは、共振周波数を電気的信号として検出するためのもので、光学的に検出するためには、外部から反応チャンバ115の内部を見ることができるように、光学的に透明なウィンドウを前記微少流体伝達システムに形成する。
また、前記分子認識層260は、自己組織化単分子膜、すなわちSAM(Self Assembled Monolayer)を前記カンチレバー220の下面に改質した後、被測定物質に反応する物質を固定するか、または前記カンチレバー220の下面にCr及びAuを蒸着し、その上面にCalixcrown SAMを改質した後、被測定物質に反応する物質を固定することで形成される。例えば、前立腺特異抗体 (Prostate Specific Antibody)、(以下、 PSAと言う)のような物質をSAM上に固定することができるが、前記SAM上に固定される物質は、被測定物質の種類によって多様に構成することができる。
このように構成されたカンチレバーセンサ200は、図2に示したように、一つの基板210の上面に二つ以上のカンチレバー220が形成され、それら各カンチレバー220に前記駆動膜230、絶縁膜250、電気パッド240、電気信号パッド(図示せず)及び分子認識層260がそれぞれ形成される。但し、基準共振周波数を求めるため、前記カンチレバー220の一部には前記分子認識層260を形成しないこともある。
このように構成された本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムは、MEMS技術を利用してカンチレバーセンサを形成する段階と、前記微少流体伝達システムの上下部プレートを形成する段階と、それら上下部プレートと前記カンチレバーセンサとを固定する段階と、を順次行うことで構成される。
前記カンチレバーセンサを形成する段階では、MEMS技術を利用して基板210上に蒸着及びエッチングを繰り返して、駆動膜230、電気パッド240及び分子認識層260を形成する。
また、前記上下部プレートを形成する段階では、各流入口111a、111b、流出口117、各流入及び流出チャンネル112a、112b、114、116、混合チャンバ113及び反応チャンバ115を製造するためのモールドを形成する段階と、該形成されたモールドに溶解されたモールド材料を注いで固形化することで上下部プレート110、120を形成する段階と、を順次行う。且つ、前記モールド材料は、PDMSであることが好ましく、前記モールドは、金型鋼、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))またはシリコンなどにより形成されることが好ましい。
また、前記上下部プレートと前記カンチレバーセンサとを固定する段階では、前記カンチレバーセンサ形成段階で形成されたカンチレバーセンサ200を前記反応チャンバ115に固定する。このとき、前記カンチレバー220が前記反応チャンバ115内に突出されるように、前記基板210を前記上部プレート110と下部プレート120間に固定した後、それら上部プレート110と下部プレート120とを接合する。
以下、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムの動作に関して説明する。
各流入口111a、111bに異なる反応物をそれぞれ注入すると、それら流入口111a、111bに注入された反応物は、それぞれ前記入口側チャンネル112a、112bを通して、混合チャンバ113及び混合チャンネル114を通過しながら混合される。次いで、該混合された反応物は、前記混合チャンネル114を通して反応チャンバ115の下部から上部まで充満された後、流出チャンネル116及び流出口117を経由して外部に流出される。
一方、前記反応チャンバ115に満たされた反応物の特定物質は、前記カンチレバーセンサ200の分子認識層260に固定され、該分子認識層260に反応物質が固着された後、電気パッド240に周波数を変化させながら電気を加えると、圧電膜232が上下に曲げ振動を発生させ、このとき、電気信号パッドを通してカンチレバー220の周波数を感知することで、共振周波数を感知する。
その後、前記感知された共振周波数と、前記分子認識層260に反応物質が固着されない状態で測定した共振周波数とを比較することで、前記分子認識層260に固着された反応物質の質量を求める。
このように、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムにおいては、別途の圧電膜により構成された駆動膜を形成することで、外部で別途のアクチュエータ装置を必要としないため、全体のサイズを顕著に減らすことができるし、微少流体伝達システムと結合されることで、数ナノリットル〜数十マイクロリットルの微量のサンプルを利用して所望の反応物質を容易に感知することができる。
また、共振周波数を感知するように形成された電気信号パッドを具備することで、別途の光学的空間を必要としないという利点がある。一方、本発明は、変形可能な実施例として、光学的に透明なウィンドウを形成することで光学的にも測定可能な方法を提示している。
また、カンチレバー220を一つの基板210に複数形成して、一つは基準周波数の測定に、残りはセンシング周波数の測定に、それぞれ区分して使用することで、様々な認知によるエラーの可能性を減らすだけでなく、共振周波数を求める回数を減らすことができる。且つ、各カンチレバー220毎に前記分子認識層260を異なる物質から形成することで、一回に複数の物質を検出し得るようにすることができる。
以下、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを利用した極微細物質感知方法に対し、液体中で感知する方法と空気中で感知する方法とに分けて説明する。
まず、液体中で極微細物質を感知する方法においては、前記各流入口111a、111bに平衡塩溶液 (Phosphate Buffered Saline)、すなわち PBS溶液のような洗浄液を注入して反応チャンバ115の内部に洗浄液を満たす第1段階と、該第1段階以後、前記電気パッド240に電気を加えてカンチレバー220の基準共振周波数を求める第2段階と、該第2段階以後、分析溶液を前記各流入口111a、111bに供給した後、前記分子認識層260と反応するように所定時間維持する第3段階と、該第3段階以後、前記各流入口111a、111bに洗浄液を注入して前記反応チャンバ115の内部に洗浄液を満たす第4段階と、該第4段階以後、前記電気パッド240に電気を加えてカンチレバー220の共振周波数を求める第5段階と、前記第2段階の基準共振周波数と第5段階の共振周波数とを比較する比較段階と、を順次行うことで、分析溶液内の特定物質を分析することができる。
図6〜図8は、液体中で本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを利用して分析した結果を示したグラフである。
図6は、前記液体中で極微細物質を感知する方法の第2段階の基準共振周波数を求めた結果を示したグラフで、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムが、液体中でも共振周波数を求めることができることが分かる。
図7は、PSA(Prostate Specific Antibody)血清を利用して、液体中で前立腺癌の質量を感知した結果を示したグラフで、分析溶液を前記流入口111a、111bに注入して前記反応チャンバ115の内部に満たされるようにした後、所定時間毎に前記電気パッド240に電気を加えてカンチレバー220の共振周波数を求めたものである。このような測定は、1ng/mlのPSA抗原濃度を有する前立腺癌患者の血清を希薄して測定した結果で、1ng/ml濃度のPSAを分析し得るし、血清、血液または血漿内の多様な蛋白質を数ngまたはpgの範囲内で測定し得ることが分かる。
図8は、本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを利用して液体の粘度及び密度を測定した結果を示したグラフで、水とグリセロールとの含量の変化によって、即ち、液体の粘度及び密度によって共振周波数が変化することが分かる。このような結果から、微細な血液の粘度の変化による電気的共振信号の感知により疾病の程度を判断し得る血液感知センサとして応用し得ることが分かる。即ち、血清または血液の粘度及び密度を測定して赤血球の減少及び増加を感知することで、疾病の程度を判断することができる。
一方、空気中で極微細物質を感知する方法においては、前記流入口111a、111bに洗浄液を注入して反応チャンバ115の内部に洗浄液を満たす第1段階と、該第1段階以後、前記流入口111a、111bに窒素ガスを注入して前記反応チャンバ115内の洗浄液を除去する第2段階と、該第2段階以後、前記電気パッド240に電気を加えてカンチレバー220の基準共振周波数を求める第3段階と、該第3段階以後、分析溶液を前記流入口111a、111bに供給した後、前記分子認識層260と反応するように所定時間維持する第4段階と、該第4段階以後、前記流入口111a、111bに洗浄液を注入して前記反応チャンバ115の内部に洗浄液を満たす第5段階と、該第5段階以後、前記流入口111a、111bに窒素ガスを注入して前記反応チャンバ115内の洗浄液を除去する第6段階と、該第6段階以後、前記電気パッド240に電気を加えてカンチレバー220の共振周波数を求める第7段階と、前記第3段階の基準共振周波数と第7段階の共振周波数とを比較する比較段階と、を順次行う。
なお、前記洗浄液は、PBSであることが好ましい。
図4及び図5は、空気中で極微細物質を感知した結果を示したグラフであって、図4は、空気中の共振周波数のプロファイルを示したグラフ、図5は、本発明に係る極微細物質感知方法により、空気中のC反応性タンパク(C reactive protein)、(以下、CRPと言う)の定量的分析を行った結果を示したグラフである。
以上説明したように、本発明は、空気中はもちろん液体中でも共振周波数を測定することができるため、生体物質を感知するセンサとしてだけでなく、分子認識層をゼラチンから形成して湿度センサとして用いることができるし、マーキュリー感知センサ、高感度ガスセンサ及び数ピコグラム〜数マイクログラムの重量を感知し得る重量センサなどとしても用いることができる。
また、蛋白質、DNAなどの生体物質を感知するためには、前記分子認識層に抗体を形成した後、蛋白質、DNAなどの生体物質の特性を変化させないため、常温で温度は変化させずに圧力のみを下げて検出対象の生体物質を気化させた後、前記分子認識層と反応するようにすることができる。
本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを示した透視斜視図である。 図1のカンチレバーセンサの斜視図である。 図2のIII-III線縦断面図である。 空気中の共振周波数のプロファイルを示したグラフである。 本発明に係る極微細物質感知方法を利用して空気中のCRPの定量的分析を行った結果を示したグラフである。 本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを利用して、液体中で共振周波数を求めた結果を示したグラフである。 本発明に係るPSA血清を利用して、液体中で前立腺癌の質量を感知した結果を示したグラフである。 本発明に係るカンチレバーセンサ型分析システムを利用して、液体の粘度及び密度を測定した結果を示したグラフである。
符号の説明
100:微少流体伝達システム
110:上部プレート
111a、111b:流入口
112a、112b:入口側チャンネル
113:混合チャンバ
114:混合チャンネル
115:反応チャンバ
116:流出チャンネル
117:流出口
120:下部プレート
200:カンチレバーセンサ
210:基板
220:カンチレバー
230:駆動膜
231:上部電極
232:圧電膜
233:下部電極
240:電気パッド
250:絶縁膜

Claims (42)

  1. 反応物を注入するための流入口及び該流入口と反応チャンバとを連結する流入チャンネルが形成された微少流体伝達システムと、
    一端が基板に固定されたカンチレバー、該カンチレバーの上下面のうちの少なくとも何れか一面に積層され、圧電膜と該圧電膜の下面に形成された下部電極と前記圧電膜の上面に形成された上部電極とを備えて構成された駆動膜並びに前記下部電極及び前記上部電極に電気を加える電気パッドを包含し、前記反応チャンバに設置されたカンチレバーセンサと、
    を具備して構成されることを特徴とするカンチレバーセンサ型分析システム。
  2. 前記カンチレバー及び前記駆動膜のうちの少なくとも何れか一つの上面には、分析物と反応するための分子認識層(molecular recognition layer)が更に形成されることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  3. 前記微少流体伝達システムは、前記流入口が二つ以上形成され、
    前記流入チャンネルは、一端が前記各流入口に連結された入口側チャンネルと、一端は前記各入口側チャンネルの接点に連結され、他端は前記反応チャンバに連結された混合チャンネルとを具備して構成されることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  4. 前記入口側チャンネルと前記混合チャンネルとの接点に形成された混合チャンバが更に設けられることを特徴とする請求項3記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  5. 前記微少流体伝達システムは、反応物を流出するために形成された流出口と、
    該流出口と前記反応チャンバとを連結する流出チャンネルと、を更に具備して構成されることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  6. 前記流出チャンネルは、前記反応チャンバの上方に連結されていることを特徴とする請求項5記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  7. 前記流入チャンネルは、前記反応チャンバの下方に連結されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  8. 光学的測定を可能にするため、外部から反応チャンバの内部を見ることができるように、光学的に透明なウィンドウが形成されていることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  9. 前記微少流体伝達システムは、ポリマー材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  10. 前記ポリマー材料は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)であることを特徴とする請求項9記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  11. 前記微少流体伝達システムは、ガラス材料から形成されたことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  12. 前記ガラス材料は、パイレックス(登録商標)または石英からなることを特徴とする請求項11記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  13. 液体中で通電が行われることを防止するため、前記駆動膜を覆う絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  14. 前記絶縁膜は、無機質絶縁物であることを特徴とする請求項13記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  15. 前記無機質絶縁物は、ケイ素酸化物(SiOx)であることを特徴とする請求項14記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  16. 前記絶縁膜は、有機質絶縁物であることを特徴とする請求項13記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  17. 前記有機質絶縁物は、パリレン(Parylene)であることを特徴とする請求項16記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  18. 前記上部電極及び前記下部電極に連結されて電気的信号を検出する電気信号パッドが更に包含されることを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  19. 前記カンチレバーは、二つ以上配列され、前記駆動膜及び前記電気パッドは、前記各カンチレバー毎に形成されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  20. 前記カンチレバーは、二つ以上配列され、前記駆動膜、前記電気パッド及び前記分子認識層は、前記各カンチレバー毎に形成されたことを特徴とする請求項2記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  21. 前記カンチレバーは、シリコン又はシリコン窒化膜の単層に形成されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  22. 前記カンチレバーは、シリコン窒化膜とシリコンとの二重層に形成されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  23. 前記カンチレバーは、シリコン酸化膜とシリコンとの二重層に形成されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  24. 前記カンチレバーは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との三重層に形成されたことを特徴とする請求項1記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  25. 前記分子認識層は、自己組織化単分子膜(SAM)層上に被測定物質に反応する物質を固定して形成されることを特徴とする請求項2記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  26. 前記カンチレバーの表面にCr及びAuが蒸着された後、その上面に前記SAM層が形成されることを特徴とする請求項25記載のカンチレバーセンサ型分析システム。
  27. MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用してカンチレバーを製作する段階と、該製作されたカンチレバーの表面に、圧電膜と該圧電膜の上下面に積層された上部電極及び下部電極とから構成される駆動膜を形成する段階と、前記上部電極及び前記下部電極の一部に電気パッドを積層する段階と、前記カンチレバー及び前記駆動膜のうちの少なくとも何れか一面に分子認識層を形成する段階とが包含されたカンチレバーセンサ形成過程と、
    流入口、反応チャンバ及びそれら流入口と反応チャンバとを連結するための流入チャンネルを形成するため上下部モールドを形成する過程と、
    該形成された上下部モールドに溶解モールド材料を注いだ後に固形化して上下部プレートを形成する過程と、
    前記カンチレバーセンサ形成過程で形成されたカンチレバーセンサを前記反応チャンバ内に固定する過程と、
    前記上下部プレートを接合する過程と、
    を順次に遂行することを特徴とするカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法。
  28. 前記モールド材料は、ポリジメチルシロキサン (PDMS)であることを特徴とする請求項27記載のカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法。
  29. 前記モールドは、金型鋼、ポリテトラフルオロエチレン又はシリコンにより形成されたことを特徴とする請求項28記載のカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法。
  30. 前記モールド材料は、グラスであることを特徴とする請求項27記載のカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法。
  31. 前記電気パッドを形成した後に前記駆動膜を覆う絶縁膜を形成する過程を更に遂行することを特徴とする請求項27記載のカンチレバーセンサ型分析システムの製造方法。
  32. 請求項2記載のカンチレバーセンサ型分析システムを利用した極微細物質感知方法であって、
    前記流入口に洗浄液を注入して反応チャンバの内部に洗浄液を満たす第1段階と、
    該第1段階以後、前記電気パッドに電気を加えてカンチレバーの基準共振周波数を求める第2段階と、
    該第2段階以後、分析溶液を前記流入口に供給した後、前記分子認識層と反応するように所定時間維持する第3段階と、
    該第3段階以後、前記流入口に洗浄液を注入して前記反応チャンバの内部に洗浄液を満たす第4段階と、
    該第4段階以後、前記電気パッドに電気を加えてカンチレバーの共振周波数を求める第5段階と、
    前記第2段階の基準共振周波数と第5段階の共振周波数とを比較する比較段階と、を順次に遂行することを特徴とする極微細物質感知方法。
  33. 前記洗浄液は、平衡塩溶液、すなわちPBS(Phosphate Buffered Saline)溶液であることを特徴とする請求項32記載の極微細物質感知方法。
  34. 請求項1〜請求項24の何れか一項に記載のカンチレバーセンサ型分析システムを利用した極微細物質感知方法であって、
    分析溶液を前記流入口に注入して前記反応チャンバの内部に満たされるようにした後、所定時間毎に前記電気パッドに電気を加えてカンチレバーの共振周波数を求めることを特徴とする極微細物質感知方法。
  35. 請求項2記載のカンチレバーセンサ型分析システムを利用した極微細物質感知方法であって、
    前記流入口に洗浄液を注入して反応チャンバの内部に洗浄液を満たす第1段階と、
    該第1段階以後、前記流入口に窒素ガスを注入して前記反応チャンバ内の洗浄液を除去する第2段階と、
    該第2段階以後、前記電気パッドに電気を加えてカンチレバーの基準共振周波数を求める第3段階と、
    該第3段階以後、分析溶液を前記流入口に供給した後、前記分子認識層と反応するように所定時間維持する第4段階と、
    該第4段階以後、前記流入口に洗浄液を注入して前記反応チャンバの内部に洗浄液を満たす第5段階と、
    該第5段階以後、前記流入口に窒素ガスを注入して前記反応チャンバ内の洗浄液を除去する第6段階と、
    該第6段階以後、前記電気パッドに電気を加えてカンチレバーの共振周波数を求める第7段階と、
    前記第3段階の基準共振周波数と第7段階の共振周波数とを比較する比較段階と、を順次に遂行することを特徴とする極微細物質感知方法。
  36. 前記洗浄液は、PBSであることを特徴とする請求項35記載の極微細物質感知方法。
  37. 請求項20記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した物質感知方法であって、
    前記各カンチレバーの前記分子認識層毎に異なる表面処理を施すことで一回に複数の物質を検出できることを特徴とする物質感知方法。
  38. 請求項1記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した液体の粘度と密度の測定方法であって、
    前記反応チャンバに液体を注入した後にマイクロカンチレバーの共振周波数及び幅の変化を測定することで、液体の粘度と密度とを測定することを特徴とするマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した液体の粘度及び密度測定方法。
  39. 前記液体は、血漿、血清または血液として、血漿、血清または血液の粘度及び密度を測定して赤血球の減少及び増加を感知することで、疾病の程度を測定することを特徴とする請求項38記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した液体の粘度及び密度測定方法。
  40. 請求項2記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した物質感知方法であって、
    前記分子認識層は、その反応物質がガス状態であることを特徴とするマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した物質感知方法。
  41. 前記分子認識層は、ゼラチンを固定することで形成され、前記ガスに含有された湿度を感知することを特徴とする請求項40記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した物質感知方法。
  42. 請求項2記載のマイクロカンチレバーセンサ型分析システムを利用した生体物質感知方法であって、
    前記分子認識層は、蛋白質、DNAなどに反応する抗体または相補DNAから構成され、前記蛋白質、DNAなどの反応物質を常温で圧力を下げることで気化させて前記分子認識層と反応するようにしたことを特徴とする生体物質感知方法。
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