JP2005528597A - 埋込み圧電微小片持ち梁センサー - Google Patents

Abstract

化学及び／又は生物学的検体を感知するための装置及び方法が、感知素子（１８）内に少なくとも部分的に埋め込まれたところの微小片持ち梁（２）の撓み性アーム（４）を含む。検出される検体を含み得る気体又は液体媒質が、感知素子（１８）に導入される。感知素子（１８）は、検出されるよう求められる検体の存在下で体積の膨張又は収縮（典型的には、検体を吸着することにより）を受ける。感知素子の体積変化に因り、撓み性アーム（４）は、該アームが撓む時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含むことになる。

Description

本発明は、最も一般的には、化学又は生物学的検体を感知するためのマイクロセンサーに関し、そしてより特定的には本発明は、化学及び／又は生物学的検体の存在を感知するために用いられる埋込み撓み性微小片持ち梁センサーに関する。

出力がＤＣ導電率のような測定可能な電気信号によって表され得る堅牢で、安価で、信頼性のある且つ小さい化学マイクロセンサーの構築が、目下の関心事である。目下の研究及び開発の目標は、単独の又は複合混合物中の化学又は生物学的検体を検出及び同定し得る装置を構築することである。理想的には、かかるセンサーは、液体又は蒸気のどちらかの環境において機能することができるべきである。

これに関して注目を受けている系の中に、インターディジタルアレイ上に回転又は滴下塗布により付着されるカーボンブラック有機ポリマー複合物がある。能動センサー材料中へのカーボンブラック成分の包含は、非導電性能動ポリマー物質を通じて測定可能なＤＣ導電率を得るという唯一の目的のためである。検体物質の導入は、ポリマー複合物膜のポリマー膨潤及びその結果生じる抵抗変化を引き起こす。可能性のある物質の組から特定蒸気を同定すること及びその蒸気の濃度を決定すること又は多成分系に関して同様な測定を行うことは、感知素子のアレイの構築を必要とする。センサーのアレイの出力についてのパターン認識技法又は主成分分析が、検体の同定及び定量の目的のために用いられ得る。

多数の欠点が、カーボンブラック有機ポリマー複合物の使用に関連づけられる。第１に、複合物の構成における制御不能な変動に因り、所与セットの化学抵抗体素子の性能特性を信頼性のあるように再現することは困難である。第２に、回転塗布又は滴下塗布されたカーボンブラックポリマー複合物は固有的に事実上準安定性であり、そして時間と共に変化又は劣化し得る。第３に、準安定性の複合物系は、基板表面に信頼性のあるようには接着し得ない。第４に、検体蒸気への準安定性センサー素子の反復暴露は、誤りを招くドリフト及び／又は性能特性の変化に通じ得る。第５に、複合物質中のカーボンは検体への暴露後に検体物質をゆっくり放出し、そしてかくして緩慢な回復時間を有し得る。第６に、インターディジタルアレイは、一般に、界面領域と共に２種の構成部材すなわちガラス基板及び金属薄膜又はワイヤから成る。かかる複雑な構造は、接着問題を導き得る。更に、カーボンブラックは生物学的感知のためには用いられ得ず、何故なら生体分子に基づいた且つ基板に取り付けられたセンサーは、カーボンブラックのような物質を効果的には組み込み得ないからである。

検体を感知するための別の手法は、振動微小片持ち梁構造体の使用を含む。この技法を用いる場合、微小片持ち梁は、外部サーキットリーを用いてその共鳴振動数の一つにおいて振動させられる。微小片持ち梁それ自体は、能動感知材料で被覆される。振動片持ち梁上における検体分子の吸収が振動の振動数又は振幅を変化させ、そしてこの変化が電子サーキットリーにより感知される。

しかしながら、いくつかの欠点が、振動微小片持ち梁の使用に関連づけられる。微小片持ち梁上に被覆された感知材料は、使用中容易に離層し得る。この技術に基づくセンサーは、微小片持ち梁を振動させるため並びに検体への暴露にて微小片持ち梁の振動数及び／又は振幅の変化を感知するための両方のために、大規模な電子サーキットリーを必要とする。加えて、多数の密に充填された振動片持ち梁から成るアレイを製作することは、片持ち梁の共鳴振動数の相違及び片持ち梁の互いの近接に因り、極めて困難である。先行技術の片持ち梁の別の制限は、それらの構成が組立て及び／又は使用中高い破損確率に通じる過度に脆い装置をもたらすことになることである。最後に、これらの振動微小片持ち梁感知装置は、外部の振動又は運動の影響を高度に受け、しかして真に携帯用の装置の製作を困難にする。

振動微小片持ち梁センサーの機械的弱点を克服するために、微小片持ち梁及び該微小片持ち梁の下に且つ該微小片持ち梁と接触して形成された感知素子を用いる新型マイクロセンサーが開発された。このタイプのセンサーにおいて、感知材料は、所望検体物質の存在下で感知素子が垂直方向を含む体積の膨張又は収縮を受けるように選ばれる。かかる体積変化は、初期に静止している微小片持ち梁の上方又は下方への撓みを引き起こす。微小片持ち梁は振動させられる必要はなく、従って関連の大規模な電子サーキットリーは必要とされない。しかしながら、これらのセンサーは、感知材料と微小片持ち梁の間の精巧な機械的連結を依然として必要とし、しかして厳しい環境において先端部の浮き剥がれのような破壊を引き起こし得る。

従って、作動するのに鋭敏な電子機器又は機械的連結に依存しない改良マイクロセンサーに対するニーズが存在する。

本発明は、表面上に形成された感知材料内に少なくとも部分的に埋め込まれている微小片持ち梁の撓み性アームを用いて、生物学的及び／又は化学検体の存在及び量を決定するための方法及び装置を提供する。感知材料は、検出されるよう所望される検体（１種又は複数種）の存在に応答して体積の膨張又は収縮を受けるように選ばれる。感知材料の垂直方向における成分を有する体積変化は、アームの埋込み部分を垂直方向に動かしそしてアーム上に測定可能なヒズミを加える。微小片持ち梁アームは、応力がアームに加えられる時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含む。関心のある検体（１種又は複数種）の存在及び量を決定するために、この変化が測定される。

図面の簡単な説明
本発明は、以下の詳細な説明から、添付図面と共に読解される場合最もよく理解される。慣例に従って、図面の様々な特徴部は尺度どおりにない、ということが強調される。それどころか、様々な特徴部の寸法は、明瞭にするために独断的に拡大又は縮小されている。図面には、図１から図６が含まれている。

発明の詳細な説明
本発明は、気体又は液体媒質中の検体の存在及び量を、表面上に形成された感知材料に該媒質を導入することにより検出するための方法及び装置を提供する。微小片持ち梁のアームは、感知素子内に少なくとも部分的に埋め込まれる。検出されるよう求められる検体の存在下で、感知材料は垂直方向を含む体積の膨張又は収縮を受ける。かかる膨張又は収縮は、アームの埋込み部分を垂直方向に動かしそしてアーム上に測定可能なヒズミを加える。

感知材料は、ポリマーのような化学センサー材料、又は生体分子、生物膜若しくはこれらの物質の複合物のような生物学的センサー材料であり得る。感知材料は、片持ち梁の先端部上のような撓み性アームの一部上に別個の部分にて形成され得、あるいは感知素子の連続被膜として、撓み性アームの一部が埋め込まれるように表面に形成され得る。

微小片持ち梁それ自体は、感知材料を含む表面から離れた基板上に形成される。埋込み微小片持ち梁を形成するために、慣用の半導体加工技術が用いられ得る。微小片持ち梁の様々な配置及び配向が用いられ得る。微小片持ち梁は、微小片持ち梁基板の縁を越えて延在する張出し部分を含み、しかして埋込み微小片持ち梁の撓み性アームが感知材料内に少なくとも部分的に埋め込まれ得るように、基板と感知材料を含有する表面とが互いにごく接近して置かれることを可能にする。諸構成部材を適所に置く及び整列させるために、マイクロマニピュレーターが用いられ得る。

微小片持ち梁の撓み性アームは、好ましくは、検体並びに装置に導入される及び標的検体を含み得る気体及び液体媒質による攻撃に対して耐性の半導体物質から形成される。撓み性アームは、気体及び液体環境の両方において使用可能である。微小片持ち梁の撓み性アームは、周囲の感知材料の体積変化に対して応答性の撓み性アームの埋込み部分の撓みにより、応力が撓み性アームに発生される時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含む。

本発明はまた、撓み性アームの測定可能な物理的性質（１つ又は複数）における変化を検出する様々な電気回路のような検出手段を提供する。測定可能な物理的性質は、好ましくは、検出されるよう求められる検体を含み得る媒質の導入の前及び後に測定される。媒質は、感知材料と密接に接触するように導入される。

さて、図面を参照すると、図１は、埋込み微小片持ち梁構造体の例示的具体的態様を示す。一般に、微小片持ち梁２は、撓み性アーム４、及び基板８上に形成されたベース６を含む。基板８は、ケイ素、ヒ化ガリウム又は撓み性であるが弾性であるよう選ばれた他の適当な物質のような、慣用の半導体基板であり得る。撓み性アーム４を含む微小片持ち梁２は、慣用の半導体加工技法を用いて形成され得、そして撓み性アーム４の大部分は、好ましくは、窒化ケイ素、ケイ素又は他の適当な物質から形成され得る。撓み性アーム４の一つの端部は、基板８と一体となって形成される。この例示的具体的態様において、撓み性アーム４の一つの端部すなわち固定部分１０はベース６によって基板８に固定して結合される一方、撓み性アーム４の反対の端部すなわち張出し部分１２は自由に垂直方向に動く。

撓み性アーム４を含む微小片持ち梁２の寸法は、様々な具体的態様に従って変動する。一つの例示的具体的態様において、撓み性アーム４の長さは１００ミクロンから２００ミクロンの範囲にあり得、高さは１０ミクロンから５０ミクロンの範囲にあり得、そして幅は２５ミクロンから７５ミクロンの範囲にあり得、しかし他の寸法が代わりに用いられ得る。更に、図示された静止位置における撓み性アーム４の本質的に水平な配置は例示にすぎないこと、並びに撓み性アーム４はその静止位置にある時水平面に対して下方に傾けて形成され得ることが留意されるべきである。この場合において、撓み性アーム４の軸線は、基板８の上面及び底面の各々と鋭角を成し得る。

撓み性アーム４及び微小片持ち梁２は、好ましくは、形成時に基板８上に配置された張出し部分１２を含むように、基板８上に形成される。微小片持ち梁６の形成後、基板８は、張出し部分１２が延出するところの縁１４を生じるように方形切断又は断片化される。基板８の縁１４及びベース６の垂直壁１６は、図示された例示的具体的態様においてのように同一平面にあるようには限定されない、ということが理解されるべきである。決定的に重要な考慮事項は、更なる基板表面２０上に形成された感知素子１８内に撓み性アーム４が埋め込まれる１７ことを可能にするように、基板８の縁１４を越えて延在する張出し部分１２を撓み性アーム４が含むことである。

図１は、更なる基板の表面２０上に形成された感知材料１８内にアーム４の張出し部分１２が少なくとも部分的に埋め込まれている撓み性アーム４の例示的具体的態様を示す。更なる基板表面２０はセラミック又は半導体基板であり得るが、しかし他の物質が他の例示的具体的態様において用いられ得る。撓み性アーム４の張出し部分１２は基板８の縁１４を越えて延在する故、図示されたように、撓み性アーム４の張出し部分１２が感知材料１８で少なくとも部分的に埋め込まれるように、諸構成部材は置かれ得る。図示された具体的態様において、撓み性アーム４の張出し部分１２の約三分の一が感知材料１８内に埋め込まれる。しかしながら、これは例示にすぎないよう意図されており、そして撓み性アーム、及び感知材料内に埋め込まれた撓み性アームの部分は、他の配置を取り得る。

撓み性アーム４の構築材料は、分析のために感知材料１８に導入され得るような液体媒質内に撓み性アーム４が沈められる場合でさえ、撓み性アームが垂直方向における感知材料１８の体積変化に応答して曲がるように選ばれるべきである。たとえば、片持ち梁は、抵抗素子として金又は他の物質を用いて、「ＳＵ−８」のようなフォトレジスト材料から構築され得る。かかる材料の論考は、Thaysen等の刊行物（http://www.mic.dtu.dk/research/mems/publications/Papers/thaysen%20mems%202002.pdf）に与えられており、しかしてその開示は参照することにより本願に組み込まれる。

撓み性アーム４は、更に、後続図面に示されるように、周囲の感知材料の垂直方向の体積膨張に応答してのように、埋込み部分の撓みにより応力がアームに加えられる時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含む。撓み性アーム４の埋込み部分が撓む時に変化する測定可能な物理的性質の例は抵抗である。撓み性アーム４の埋込み部分が撓む時に変化する抵抗を生じさせるために、ピエゾ抵抗部材２２が撓み性アーム４内に形成される。他の例示的具体的態様によれば、ピエゾ抵抗部材は、撓み性アームの上面又は下面上に形成され得る。

例示的具体的態様によれば、ピエゾ抵抗部材２２は、微小片持ち梁の製作過程中に撓み性アーム４内に一体的に形成されたチタン酸バリウムのような膜であり得る。撓み性アーム４が曲がる時、ピエゾ抵抗部材２２の抵抗は、該部材における機械的応力に因り変化する。応力がかかっていない微小片持ち梁の抵抗は、例示的具体的態様によれば２キロオームの程度にあり得る。それ故、この例示的な測定可能な物理的性質は、曲がりに因り変化する。この抵抗変化を測定するために、検出手段が用いられる。微小片持ち梁の感度及び検出手段の精度は、わずか数十オングストロームの曲がりが測定可能な抵抗変化をもたらすことになるようなものである。

一つの例示的具体的態様に従って抵抗変化を測定するために、導線が、接点によってピエゾ抵抗部材に結合され得る。かかる具体的態様において、接点の各々は、撓み性アームの上面を貫いて延出してピエゾ抵抗部材と接触する。導線は、次いでピエゾ抵抗部材の抵抗を測定することが可能な慣用の電気回路に結合され得る。

ピエゾ抵抗性という測定可能な物理的性質としての抵抗は例示にすぎないよう意図されている、ということが理解されるべきである。他の例示的具体的態様によれば、撓み性アームが曲がる時に変化する様々な他の物理的性質もまた、この変化を測定することが可能な関連検出手段と共に用いられ得る。たとえば、撓み性アームは、その光透過率又は屈折率が撓みに応答して変動するように設計され得る。これは、センサーを光子装置に組み込むことが所望される場合特に有利である。好ましい具体的態様において、検出手段は、撓みの程度を測定することが可能である。電気回路又は他の手段もまた、測定可能な物理的性質における変化の測定を容易にするために具備され得る。変化を測定する場合、測定可能な物理的性質は好ましくは曲げの前及び後に測定され、そして変化及び変化度を検出するために、それらの結果が比較される。その際、変化それ自体は検出されるよう求められる検体の存在と関連づけられ得、そして物理的性質における変化度は好ましくはアームの撓み度に対応し、しかしてアームの撓み度は今度は好ましくは存在検体の量又は濃度に対応する。別の例示的具体的態様によれば、撓み性アームは、アームが撓む時に変化する測定可能な物理的性質を１つより多く含み得る。

感知材料１８は、慣用方法を用いて表面２０上に形成され得る。表面２０上に形成された且つ撓み性アーム４の張出し部分１２を部分的に包む別個の材料パッドとして感知材料１８が形成されるところの図示された例示的具体的態様について、感知材料は、微小毛管を用いることによるような滴下付着、材料溶液中への片持ち梁の浸漬、又は小滴を直接的に撓み性アームの張出し部分上に形成させるべきインクジェットプリンター技術の使用により形成され得る。感知材料１８を付着するための他の方法も代わりに用いられ得る。感知材料付着物は、パッドル、パッド又は小滴の形状を呈し得る。その代わりに、接着を促進するために、表面２０、又は撓み性アーム４それ自体の一部は、感知材料の付着前に誘導体化され得る。

感知材料付着物の寸法は、撓み性アーム４の寸法と関連して選ばれる。感知材料の横サイズは、数ミクロンくらいの小ささであり得る。撓み性アームの長さに沿った感知材料付着物の長さ及び横サイズは、撓み性アームの十分に大きい部分が埋め込まれるのを確実にするように選ばれる。別の例示的具体的態様によれば、感知材料は、基板の表面の全体にわたって形成され得る。かかる具体的態様において、慣用の被覆方法又は他の方法が用いられ得るが、しかし微小片持ち梁のアレイが用いられる場合は、感知材料の別個の付着物が好ましい。

感知材料は、化学物質又は生体物質に感受性であり得る。化学感知材料の場合について、純ポリマー、又はポリマーの組合わせの複合物質が、液体又は蒸気相のどちらかの検体を検出するために用いられ得る。形成後、ポリマー感知材料は、例示的具体的態様において幾分ゴム状のコンシステンシーを含む。ポリマー化学感知材料は、検出されるよう求められる少なくとも１種の検体の存在下で体積の膨張又は収縮を受けるように選ばれる。これは、検体が感知材料に引きつけられそして一緒になる（典型的には、ポリマー容量中への分配により又は吸着により）ので起こる。例示的ポリマー化学センサー材料は、次のものを包含する。すなわち、ポリビニルクロライド；ポリビニリデンクロライド又はフルオライド及びそれらのコポリマー；ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）及びポリビニルアセテートのコポリマー、ポリメチルビニルエーテル；ポリビニルアルコール並びにエチレン及びビニルアセテートとのそのコポリマー；ポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン並びに関連のポリマー及びコポリマー；ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ（スチレン−コ−アリルアルコール）、ポリ（メチルスチレン）を含めて、ポリビニル化合物。興味深いビニルポリマーの特定群は、イオン交換ポリマー（たとえば、スルホネート、カルボキシレート、アミノ、アンモニウム、ホスフェート、アセチルアセトネートを含めてイオン基を有するポリスチレン樹脂、並びに当該技術において知られた他のイオン交換樹脂及びイオン選択性樹脂（クラウンエーテル及び関連リガンドポリマーを含めて）で構成されたもの）である。

ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリメチルペンテン、ポリブタジエン、エチレンプロピレンコポリマー、エチレンアルファオレフィンコポリマー、環状オレフィンコポリマー（たとえば、Ticonaによりトパス（Topas）の商品名下で販売されている物質）を含めて、ポリオレフィン及びポリアルファオレフィン。

スチレンコポリマー（ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＢＲ）及び熱可塑性オレフィンエラストマー（一般にＴＰＯと称される）、ブタジエンニトリルコポリマー、並びにポリウレタン（ＴＰＵ）及びコポリエステル（ＣＯＰＥ）で構成されたエラストマー、並びにポリエーテルポリアミド樹脂（ＰＥＢＡ）（たとえば、Atofinaにより販売されているペバックス（Pebax）樹脂）、並びにシリコーンゴム及びエラストマーを含めて、エラストマー。

ポリアルキル（メト）アクリレート（ポリメチル（メト）アクリレート、ポリブチル（メト）アクリレート、ポリフェノキシエチル（メタクリレート）のような）、ポリ（メト）アクリル酸、ポリ（メト）アクリルアミド、ポリアルキル（メタクリルアミド）、及び一般にアクリル樹脂と称されるより広い範囲のポリマーを含めて、アクリルポリマー。

ポリメチレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー、ポリテトラヒドロフラン、及び関連ポリチオエーテル、並びにポリフェニレンオキシド及びそのコポリマーを含めて、ポリエーテル。

ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６ ６６、ナイロン１１、ナイロン１２、並びに様々な脂肪族ナイロンコポリマー及び無定形ナイロン（例として、EMSにより販売されているグリルアミド（Grilamide）の商品名下の物質を含めて）、並びに脂肪族及び芳香族部分の両方を含有する同様な物質を含めて、ポリアミド。

ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリエステル（ＰＥＴ及びＰＥＴＧのような）、及び天然由来のポリマー（メチルセルロース、エチルセルロース、デキストラン及びデンプンを基剤としたポリマーを含めて、セルロース樹脂及び変性セルロース樹脂のような）。

可能性があるポリマーの特に好ましい群は、次のものを包含する。すなわち、ポリ（ビニルアセテート）（ＰＶＡ）、ポリ（イソブチレン）（ＰＩＢ）、ポリ（エチレンビニルアセテート）（ＰＥＶＡ）、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ（スチレン−コ−アリルアルコール）、ポリ（メチルスチレン）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（スチレン）、ポリ（スルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）及びポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）。

別の例示的具体的態様によれば、ポリマー化学感知材料は、１種より多い上記の又は他の例示的化合物を含む複合物質であり得る。たとえば、スチレンとポリメチルメタクリレートのブレンド、又はポリジメチルシロキサン中にＰＥＯの粒子を分散することにより製造された「複合」物質。

他の感知材料も、代わりに用いられ得る。標的検体に暴露すると、化学センサーは、検体が感知材料により吸着される時、垂直方向を含む体積変化を受けて埋込み撓み性アームに垂直方向にて応力を加える。

感知材料はまた、生体分子のような生物学的センサーであり得、しかして生物学的センサーは、検出されるよう求められる検体の存在下で配座変化を受ける。一つの例示的具体的態様によれば、感知材料は、金の粒子を含有するマトリックス材料内に埋め込まれたチオール化一本鎖ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）であり得る。かかる具体的態様において、ＤＮＡ一本鎖のチオール化末端は、金に良好に接着する。かかる生物学的センサーは、相補的ＤＮＡ鎖を検出するために用いられ得る。ＤＮＡは、好ましくは、二重鎖形状にて存在する。相補的ＤＮＡ鎖（検体）が感知素子に導入される媒質内に含められる場合、この相補的鎖は、チオール化鎖に強く結合してマトリックス材料中のＤＮＡ層の厚さを効果的に変化させ、すなわち換言すれば、垂直方向における体積の増加又は減少を生じる。ＤＮＡ感知装置の別の代替具体的態様において、アミノ末端ＤＮＡ鎖が、重合溶媒としてエチルアセテート及び開始剤としてジベンジルペルオキシド（０．０５％）を用いて９５：５ｗ／ｗのブチルアクリレート・コ−マレイン酸無水物から製造されるポリマー中において用いられ得る。かかる具体的態様において、重合後、生じたポリマーはアミン末端一本鎖ＤＮＡと反応されて、相補的ＤＮＡ鎖に暴露される時に体積を増加する感知材料をもたらすことになる。

生物学的センサーの別の例示的具体的態様によれば、特定ウイルスのような感知されるべき所望検体に特異性である抗体のある容量が、ポリマー材料内に埋め込められる。検体ウイルスが存在する場合、それは該ポリマー内の抗体に強く引きつけられそして引き続いて結合する。このようにして、厚さは増加し、そして垂直方向における体積変化を成す。他の例示的具体的態様によれば、生体分子が含められているホスト物質から成る複合物質を含めて、感知されるよう求められる検体の存在に応答して物理的又は形態学的変化を受ける他の生物学的感知素子が用いられ得る。各場合において、感知材料は検体を吸着しそして垂直方向において体積的に膨張又は収縮して、撓み性アームの埋込み部分を撓まし、そしてベースに取り付けられた撓み性アームの部分上に測定可能な応力を生じさせる。更に別の例示的具体的態様によれば、生物学的センサーは、検出されるよう求められる検体の存在に応答して垂直方向において体積的に収縮するよう選ばれ得る。

様々な例示的具体的態様によれば、感知材料はまた、垂直方向に加えて横方向において膨張し得る。かかる具体的態様において、感知材料の横方向の膨張もまた、該材料の垂直方向の膨張に寄与し得る。かかる横方向の膨張の大きさは、選ばれる検体／感知材料、及び感知材料が置かれた基板の構成に依存する。

図１における概略図は埋込み微小片持ち梁の一つの例示的具体的態様を示すけれども、埋込み微小片持ち梁の他の例示的具体的態様も本願の範囲内にある。

たとえば、撓み性アーム４は図１に示された具体的態様において基板表面２０に平行であるけれども、該アームはまたその静止位置において下方に角度が付けられ得る。換言すれば、撓み性アーム４がその静止位置において水平面と作る角度は、鋭角であり得る。その他の例示的具体的態様と同様に、撓み性アームは一つの端部がベースに取り付けられ、そして一つの端部が感知材料内に少なくとも部分的に埋め込まれる。

図２ａ及び２ｂに概略的に示されているような典型的動作中、図２ａに示されているように、微小片持ち梁センサー３１上の撓み性アーム３０は硬質であり、そして静止位置において適所に固定され且つ感知材料３２内に少なくとも部分的に埋め込まれる。次いで、標的検体３６について分析される媒質３４が、該媒質が感知材料３２と密接に接触するように装置３８に導入される。図２ｂに示されているように、検体３６が媒質３４中に存在する場合、感知材料３２は垂直方向における体積膨張を受けて、撓み性アーム３０の埋込み部分の上方又は下方への変位を引き起こす。変位度は、垂直方向における感知材料の体積変化と共に及びまた好ましくは検出検体の濃度又は量と共に変動する。

好ましくは、撓み性アーム４は、撓んで検体を検出した後に再使用され得る弾性部材である、ということが留意されるべきである。図２ｂに示されているような検出における使用後、かかる具体的態様における弾性撓み性アーム４は、図２ａに図示された静止位置に戻る。

さて、図２ａを参照すると、微小片持ち梁の撓み性アーム３０は、静止位置にある時に実質的に水平に配置されるように示されている。例示的変位位置（図２ｂにおいて破線により示された）は、撓み性アーム３０の埋込み部分が上方に曲がったすなわち変位したことを示す。撓み性アーム３０の埋込み部分の垂直方向の変位又は撓みの程度は、当然、垂直方向における体積膨張の量に比例する。様々な例示的具体的態様によれば、感知素子の垂直方向における膨潤度又は体積膨張度は、今度は、検出されるよう求められる検体の濃度に飽和レベルまで比例し得る。他の例示的具体的態様によれば、これは当てはまり得ない。更に、様々な例示的具体的態様によれば、ピアゾ抵抗素子の抵抗のような測定可能な物理的性質は、曲がりの程度と共に直線的に変動し得る。他の例示的具体的態様において、これはそうであり得ない。撓みの程度及び測定可能な物理的性質の関連変化度を存在検体の量又は濃度に相関させるために、様々な慣用の検量技法が用いられ得る。

上記のように、用いられる感知材料は、１種の検体に又は多種の検体に感受性であり得る。更に、複合感知材料が、単一の埋込み微小片持ち梁の撓みにより指摘されるように多種の検体のいずれかを検出するために用いられ得る。それ故、本発明の別の側面は、各々が関連感知素子を備えた微小片持ち梁のアレイを提供することである。このようにして、多数の専用の埋込み微小片持ち梁が、特定の且つ異なる検体を検出するために用いられ得る。例示的アレイは、図３に示されている。

さて、図３を参照すると、９個の埋込み微小片持ち梁４０のアレイが示されている。共通の基板上に形成された９個の埋込み微小片持ち梁の直線状アレイが図３の例示的具体的態様において示されているけれども、様々な他の例示的具体的態様に従って、様々な数の埋込み微小片持ち梁が含められ及び異なる配置にて配置され得る、ということが理解されるべきである。埋込み微小片持ち梁４０は、前の諸図と関連して示された及び述べられたとおりである。感知材料４２の別個の付着物が、感知材料基板４６の表面４４上に形成される。感知材料付着物のアレイは、微小片持ち梁基板４８上に形成された微小片持ち梁４０の撓み性アームの相補的アレイに対応するように形成される。微小片持ち梁基板４８及び感知材料基板４６が互いに対して好ましい位置に置かれる場合、各々の撓み性アームは、感知材料４２の別個の付着物内に埋め込まれる。各微小片持ち梁はまた、埋込み部分が感知材料付着物の垂直方向における体積変化に応答して曲がる時、撓み性アームの少なくとも１つの物理的性質における変化を測定することが可能な電気回路のような検出手段（図示されていない）に結合される。

別個の感知材料付着物の各々は、上記に記載されたような例示的な化学又は生物学的センサーから形成され得る。好ましい具体的態様において、別個の感知材料付着物の各々は、異なる物質から形成され得る。このようにして、各センサーの各々の専用の感知材料付着物は、異なる検体に対して異なる応答レベルを有しそしてかかる検体の存在に応答して体積変化を受けるように構築され得る。たとえば、ＰＶＡはエチルアセテートに強くそしてヘプタンについては弱く応答するのに対して、ポリ１，２−ブタジエンはヘプタンに強くそしてエチルアセテートに弱く応答する。このようにして、検出されるよう求められる多種の検体を含有し得る単一媒質が装置に導入され得、そして検出されるよう求められるかかる様々な検体の存在及び量（又は不存在）が、各センサーが異なる検体に対して異なる応答レベルを有するところの埋込み微小片持ち梁により独立して決定され得る。センサーのアレイの出力についての主成分分析が、検体の同定及び定量の目的のために用いられ得る。このようにして、媒質は、多種の検体の存在について同時に分析され得る。

ただ１個の埋込み微小片持ち梁に関しての場合のように、曲がりに因る測定可能な物理的性質における測定変化を、検出されるよう求められる検体の量又は濃度に相関させるために、埋込み微小片持ち梁アレイは検量され得る。検出されるよう求められる検体が存在しない場合、埋込み微小片持ち梁は撓まず、そしてそれ故媒質の導入の前及び後に測定された測定値は実質的に同じである。

微小片持ち梁のアレイが用いられる別の例示的具体的態様によれば、感知材料基板は連続感知材料の単一被膜で被覆され得、そして多数の読取り及び検出される検体（１種又は複数種）のより正確な決定を与えるために、多数の微小片持ち梁が感知材料内に埋め込まれ得る。

本発明による埋込み微小片持ち梁の例示的具体的態様から測定されたグラフ読取り値の例が、下記に、図４〜６において与えられる。例示的埋込み微小片持ち梁において、液状形態の感知材料が、微小片持ち梁の撓み性アームの張出し部分の先端部の周りに直接的に付着された。この具体的態様において、撓み性アームの長さの約１／３が感知材料付着物内に埋め込まれた。

検出器を製造するために、最初に感知材料の製造が１０：１のポリマー粉末対溶媒の比率を用いて行われ、そして次いで検体感受性ドーパントがこの液状ポリマー混合物に１０：１の比率にて添加されて液状感知材料が形成された。次いで、この液状感知材料は微小片持ち梁の撓み性アームの先端部を囲むように付着され、そして２４時間乾燥された。

図４は、試料中のワクシニアウイルスの存在を検出するよう設計された埋込み微小片持ち梁バイオセンサーからのプロットを示す。この例示的具体的態様において、撓み性アームは、ＰＥＯマトリックス中に組み込まれたポリクローナルワクシニア抗体を含む感知材料内に埋め込まれた。ＰＥＯポリマー中への抗体の充填量は、約５０％であった。次いで、感知材料がＰＥＯポリマー中にポリクローナルワクシニア抗体が組み込まれていない純ＰＥＯポリマーであること以外は同一のやり方にて、第２の埋込み微小片持ち梁が構築された。次いで、水蒸気及び水蒸気＋ウイルスのエーロゾルにセンサーを暴露して一連の実験を遂行して、それらの結果が得られた。図４に示されたプロットにおいて、「ワクシニアウイルスエーロゾルに対するＰＥＯ＋ポリクローナルワクシニア抗体センサーの応答」マイナス「水エーロゾルに対する同じセンサーの応答」がプロットされている。この手順は大きい水蒸気応答を有効的に差し引いて、エーロゾル中の検体ウイルスに対するセンサーの応答のみを残す。このプロットにおいて、暴露は時間（ｔ＝１００ｓｅｃ）にて始まり、そして時間（ｔ＝４００ｓｅｃ）にて終わる。エーロゾル暴露が終了した後、センサーは、乾燥窒素の流れに直ちに暴露された。図４に見られ得るように、最大ピークの高さのいくらかの減少が窒素暴露にて起こるが、しかし感知材料の複合マトリックス中へのビリオンの永続的組込みは、センサーがその元の抵抗まで完全に回復するのを阻止する。

図５は、試料中の一酸化炭素（ＣＯ）の存在を検出するよう設計された埋込み微小片持ち梁化学センサーからのプロットを示す。この例示的具体的態様において、撓み性アームは、ＰＥＯマトリックス中に組み込まれた酢酸ニッケルを含む感知材料内に埋め込まれた。図５に示されたプロットにおいて、ＣＯの２０秒暴露に対するＰＥＯ＋酢酸ニッケルセンサーの応答がプロットされている。このプロットにおいて、暴露は時間（ｔ＝２５０ｓｅｃ）にて始まり、そして時間（ｔ＝２７０ｓｅｃ）にて終わる。図示されているように、センサーの応答は即時であり、そしてＣＯ暴露が終了した後、センサーはその元の抵抗までゆっくり回復する。

図６は、試料中の様々な揮発性有機化合物の存在を検出するよう設計された埋込み微小片持ち梁化学センサーからのプロットを示す。この例示的具体的態様において、撓み性アームは、ＰＥＯマトリックス中に組み込まれた過塩素酸リチウムドーパントを含む感知材料内に埋め込まれた。図６に示されたプロットにおいて、ヘキサン、エタノール、アセトン、トルエン及び水蒸気の一つの暴露に対するＰＥＯ＋過塩素酸リチウムセンサーの応答がプロットされている。この実験において、気体はすべて、乾燥窒素に対して５０％飽和レベルに設定された。試験に先だって、センサーは４時間の乾燥窒素流に付され、そしてこの初期期間後のセンサー出力は、水分子の損失に因るすべての変化量が約９７％低減されていたことを指摘した。検体測定値のこのプロットにおいて、１５秒の暴露及びその後１８５秒の回復期間の５サイクルがプロットされている。回復期間中、乾燥窒素のみがセンサーに通された。図示されているように、センサーの応答は検体の五つすべてに対して即時であり、しかして最小から最大への順での応答はヘキサン、エタノール、アセトン、トルエン及び次いで水蒸気である。５つのプロットのすべてについて、初期検体暴露後、センサーはその元の抵抗までゆっくり回復する。

ＰＥＯセンサーが水蒸気について示す大きい応答の故に、好ましい具体的態様において、水蒸気の信号はその他の検体の信号から減結合される。この減結合は、多数の慣用技法によって成し遂げられ得る。一つの具体的態様において、パターン認識技法が、各検体について、様々な湿度レベルについて比較のために記憶装置に保存された既知パターンでもって用いられ得る。その代わりに、いかなる大きい水蒸気汚染をも排除又は対応するために、ＰＩＢのような、水蒸気に対する応答をほとんど又は全く有さない他のポリマーが用いられ得る。

所与検体に対する図６に示されたＰＥＯセンサー測定値の挙動の多くは、ポリマー及び検体蒸気の溶解パラメーターによって説明され得る。ＰＥＯの溶解パラメーターは、２２．７ＭＰａ^1/2である。このセットの実験において用いられた検体についての溶解パラメーターの表が、下記の表１に示されている。

一般に、有機ホスト中への有機分子の分配について、我々は、有機検体の溶解パラメーターがホストの溶解パラメーターに最も密接に合致する場合に最大分配度が起こると予期する。水蒸気を除いて、このパターンは、トルエンを例外として本実験において従われる。しかしながら、センサーの応答はポリマーの膨張に関して測定される故、センサーの信号はポリマーマトリックス又はドーパントに対する検体分子の化学結合形成又は活性に依存する。また、体積膨張は、収容される検体分子の数に依存し得る。従って、いったん検量測定が行われると、特定試料中の検体について非常に高感度の定性的及び定量的情報を得ることが可能であるはずである。

比較例１
上記の例は本発明によるセンサーの感度の具体的態様を与えるけれども、本発明のセンサーはまた、非埋込み微小片持ち梁センサーと比較される場合堅牢であるように設計される。比較として、一つの例示的具体的態様において、ＭＷ９０，０００のポリビニルアセテートホモポリマー（Polysciences）の約１０ミクロンの厚さの膜を、エチルアセテート中でスライドガラスを溶媒浸漬塗布することにより、スライドガラス上に付着させた。次いで、この被覆スライドガラスを８時間風乾した。エポキシ接着剤及びテーパー状ガラスシム（片持ち梁をポリマーに対して適切な位置に置くために）を用いて、ピエゾ抵抗微小片持ち梁（Veeco）を該膜と接触させそして該スライドガラスに結合した。この片持ち梁構築体の抵抗は約２，１４２オームであった。次いで、この片持ち梁センサーを５０Ｃに１時間温め、そして室温に冷却した。次いで、この片持ち梁の抵抗は２，１２４オームであると測定され、またＳＥＭにおける検査により、該片持ち梁は該ポリマーともはや接触されていない（おそらく、余分の溶媒は加熱にて除去された故）ことが示された。次いで、このセンサーを２５Ｃにて１００ｐｐｍのブチルアセテートに暴露し、そして抵抗を監視した。このセンサーは、３分の遅れ後に抵抗増加を示した。この遅れは、ポリマーが十分に膨潤して片持ち梁に接触するのに要する時間に因ると考えられる。上記のセンサーはポリマーの収縮に応答することが可能でない（それがポリマーに機械的に結合されていない故）、ということが注目されるべきである。

実施例１
比較例１に記載されたのと同じポリマー及び同じタイプの片持ち梁を用いて埋込みセンサーを作製したが、但し片持ち梁を、該ポリマーの約１０ミクロン膜とまさに接触するように取り付けた後、やはり溶媒浸漬により該ポリマーの薄層で包んだ。次いで、このセンサーを５０Ｃに２４時間の期間高め、そして検査にて依然として包まれていると決定した。１００ｐｐｍのブチルアセテート蒸気に暴露すると、このセンサーは５秒以内に応答し、しかしてそれが直ちに結合されたことを指摘した。このセンサーはポリマー膜内に埋め込まれている故、それはまた冷却又は化学的相互作用によって引き起こされるポリマーの収縮に応答することができる。

比較例２
比較例１に記載されたように構築されたセンサーに関して、簡単な応力試験を行った。この試験において、透明テープ片を片持ち梁上に注意深く置き、そして直ちに除去した。片持ち梁は壊れ、そしてセンサーは動作しないようになった。

実施例２
次いで、実施例１に記載されたように構築されたセンサーに関して、簡単な応力試験を行った。この試験において、透明テープ片を片持ち梁上に注意深く置き、そして直ちに除去した。次いで、片持ち梁を検査し、そして無傷であり且つ動作することが分かった。

本発明は上記に示された及び記載された例示的具体的態様に限定されるようには意図されていない、ということが現時点にて強調される。むしろ、本発明は、検出されるよう求められる特定検体（１種又は複数種）の存在下で微小片持ち梁の埋込み部分を撓ますように体積的に変化する周囲の感知材料により、微小片持ち梁の埋込み部分が垂直に変位される時に変化する測定可能な物理的性質を有する埋込み微小片持ち梁の使用を含む方法及び装置を包含するよう意図されている。

上記の記載は、本発明の原理を説明するにすぎない。本願において明示的には記載されていない又は示されていないけれども、本発明の原理を具体化し且つその精神及び範囲内に含まれる様々な態様を当業者は案出することができる、ということが理解される。更に、本願において詳述されたすべての例及び条件付き言語は、主として、明示的には、教授の目的のためのみであるよう並びに本発明の原理及び本発明者によって当該技術の進歩に寄与された概念を理解する際に読者を助けるよう意図されており、そしてかかる特定的に詳述された例及び条件に限定されないと解釈されるべきである。更に、本発明の原理、側面及び具体的態様並びにそれらの特定例を詳述する本願におけるすべての記述は、それらの構造的及び機能的同等物の両方を包含するよう意図されている。加えて、かかる同等物は現在知られている同等物及び将来において開発される同等物（すなわち、構造に関係なく同じ機能を果たすところの開発されるいかなる要素）の両方を包含する、ということが意図されている。それ故、本発明の範囲は、本願に示された及び記載された例示的具体的態様に限定されるようには意図されていない。むしろ、本発明の範囲及び精神は、添付の請求項により具体化される。

図１は、本発明による埋込み微小片持ち梁センサーの例示的具体的態様の斜視図である。 図２ａ及び２ｂは、本発明による埋込み微小片持ち梁センサーの例示的具体的態様の動作の斜視図である。 図３は、本発明による埋込み微小片持ち梁のアレイの例示的具体的態様の斜視図である。 図４は、本発明による埋込み微小片持ち梁センサーの例示的具体的態様の応答性質のグラフ図である。 図５は、本発明による埋込み微小片持ち梁センサーの例示的具体的態様の応答性質のグラフ図である。 図６は、本発明による埋込み微小片持ち梁センサーの例示的具体的態様の応答性質のグラフ図である。

Claims (33)

1. 少なくとも１種の検体を検出するための埋込み微小片持ち梁であって、
   基板に固定して結合された第１端部及び感知材料付着物内に少なくとも部分的に埋め込められた第２端部を有する撓み性アーム、しかも該アームは、該感知材料付着物の体積変化に応答して撓むことが可能であり、及び
   該アームの撓みを測定することが可能な検出手段
   を含む埋込み微小片持ち梁。
2. 該アームが、該アームが撓む時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含み、そして該検出手段が、該少なくとも１つの測定可能な物理的性質における変化を測定することが可能である、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
3. 該検出手段が、該アームの該撓みの測定を容易にするための電気回路を含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
4. 該検出手段が、該アームの該撓みを測定可能な電気信号に変換することが可能な変換器を含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
5. 該アームが、その中及びその上の一方において形成されたピエゾ抵抗部材を含み、そして該検出手段が、該撓みに因る該ピエゾ抵抗部材の抵抗変化を測定することが可能な電気回路を含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
6. 該ピエゾ抵抗部材がチタン酸バリウムを含む、請求項５に記載の埋込み微小片持ち梁。
7. 該感知材料付着物が、更なる基板上に配置されている、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
8. 該感知材料付着物が表面上に形成されており、そして該撓み性アームが、該感知材料付着物内に埋め込まれており且つ静止位置にある時に該表面に本質的に平行に配置される、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
9. 該感知材料付着物が、ポリマーから形成された且つ該少なくとも１種の検体への暴露にて垂直方向の体積変化を受ける化学センサーを含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
10. 該感知材料付着物が、層状の生体分子及び複合物質のどちらか一方から形成された且つ該少なくとも１種の検体を吸着しそして該吸着の結果として垂直方向において体積的に変化することが可能な生物学的センサーを含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
11. 該生物学的センサーが、抗体及び抗体含有複合物のどちらか一方を含む、請求項１０に記載の埋込み微小片持ち梁。
12. 該少なくとも１種の検体が、該抗体に引きつけられるウイルスを含む、請求項１１に記載の埋込み微小片持ち梁。
13. 該生物学的センサーがチオール化一本鎖ＤＮＡを含み、しかも該チオール化一本鎖ＤＮＡが、金基板上に配置されているか又は複合物質内に含有されているかのどちらか一方である、請求項１０に記載の埋込み微小片持ち梁。
14. 該少なくとも１種の検体が、二本鎖ＤＮＡの相補的ＤＮＡ鎖を含む、請求項１３に記載の埋込み微小片持ち梁。
15. 該感知材料付着物が、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、ポリエチレンビニルアセテート（ＰＥＶＡ）、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ（スチレン−コ−アリルアルコール）、ポリ（メチルスチレン）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（スチレン）、ポリ（スルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）及びポリ（エチレンオキシド）から成る群から選択された少なくとも１種のポリマーマトリックス材料を含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
16. 該感知材料付着物が、酢酸ニッケル及び過塩素酸リチウムから成る群から選択された少なくとも１種の検体感受性ドーパントを含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
17. 該感知材料付着物が、表面上に形成された別個の材料パッドを含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
18. 該撓み性アームが、その構成成分として窒化ケイ素を含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
19. 該少なくとも１種の検体が、気体媒質及び液体媒質の一方内に含められる、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
20. 該撓み性アームが、１０ミクロンから５０ミクロンの範囲の厚さ、２５ミクロンから７５ミクロンの範囲の幅及び１００ミクロンから２００ミクロンの範囲の長さを含む、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
21. 該検出手段が、該アームの該撓みの程度を測定することが可能である、請求項１に記載の埋込み微小片持ち梁。
22. 検体を検出するための埋込み微小片持ち梁のアレイであって、
    表面上に形成された複数個の別個の感知材料付着物、
    対応する複数個の撓み性アーム、しかも各撓み性アームは基板に固定して結合された一つの端部及び対応する感知材料付着物内に少なくとも部分的に埋め込められた張出し部分を有し、各撓み性アームは、該対応する感知材料付着物における体積変化に応答して撓むことが可能であり、及び
    各撓み性アームの撓みを測定することが可能な検出手段
    を含む埋込み微小片持ち梁のアレイ。
23. 各感知材料付着物が、その他の感知材料付着物とは異なる、請求項２２に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
24. 該撓み性アームの各々が、共通の基板に固定して結合された一つの端部を有し、そして該表面が、該共通の基板に隣接して置かれた更なる基板上に形成されている、請求項２３に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
25. 該複数個の別個の感知素子の各感知材料付着物が、異なる検体の存在に応答して体積変化を受ける、請求項２２に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
26. 各撓み性アームが、その中及びその上の一方においてピエゾ抵抗素子を含み、そして該検出手段が、該対応する感知材料付着物における体積変化に因る撓みの結果としての各ピエゾ抵抗素子の抵抗変化を測定するための電気サーキットリーを含む、請求項２２に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
27. 各々の該撓み性アームが、該アームが撓む時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含み、そして該検出手段が、各撓み性アームの該少なくとも１つの測定可能な物理的性質における変化を測定することが可能である、請求項２２に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
28. 各々の該別個の感知材料付着物が、少なくとも１種の検体に対して実質的に異なって体積的に変化するよう設計されている、請求項２２に記載の埋込み微小片持ち梁のアレイ。
29. 媒質内の検体を検出する方法であって、
    基板に固定して結合された第１端部を有する撓み性微小片持ち梁アームを準備し、しかも該微小片持ち梁アームを静止位置に配置し、
    感知材料付着物を該アームに隣接して形成し且つ該アームの第２端部を該感知材料付着物中に少なくとも部分的に埋め込み、しかも該感知材料付着物は、該検体の存在に応答して垂直方向の膨潤及び垂直方向の収縮の少なくとも一方が可能であり、該垂直方向の膨潤は該微小片持ち梁アームの上方への撓みを引き起こしそして該垂直方向の収縮は該微小片持ち梁アームの下方への撓みを引き起こし、
    該検体を含有する媒質を該感知素子に導入し、しかも該媒質は液体及び蒸気の一方であり、そして
    該微小片持ち梁アームの該撓みを測定する
    ことを含む方法。
30. 該微小片持ち梁アームが、該微小片持ち梁アームが撓む時に変化する少なくとも１つの測定可能な物理的性質を含み、そして該測定が、該少なくとも１つの測定可能な物理的性質における変化を測定することを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 該微小片持ち梁アームが、その中及びその上の一方においてピエゾ抵抗部材を含み、そして該測定が、該上方への撓み及び該下方への撓みの一方の結果としての該ピエゾ抵抗部材の抵抗変化を測定することを含む、請求項２９に記載の方法。
32. 該微小片持ち梁アームが、該ピエゾ抵抗部材に結合した２つの導線を含み、そして該測定が、該２つの導線間の抵抗を測定することを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 該測定が、該工程の開始前後の各々において、該ピエゾ抵抗部材の抵抗を測定することを含む、請求項３１に記載の方法。

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