JP2010044075A - ガス除去ユニットを備える波動センサー装置及び液体試料中の標的物質を検出する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス除去ユニットを備える波動センサー装置及び液体試料中の標的物質を検出する方法を提供する。
【解決手段】標的物質を含んでいない第１液体試料（以下、標準液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第１液体試料から第１出力波動信号を測定するステップと、標的物質を含む第２液体試料（以下、標的液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第２液体試料から第２出力波動信号を測定するステップと、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号とを比較して、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号との差を決定するステップと、を含む方法であって、前記第１液体試料に入射される入力波動信号及び第２液体試料に入射される入力波動信号は、同じ周波数及び強度を持ち、前記第１出力波動信号は基底値として使われ、前記差の大きさは、前記第２液体試料内に存在する前記標的物質の量に比例する波動を利用して液体試料内の標的物質を検出する。
【選択図】図１
【解決手段】標的物質を含んでいない第１液体試料（以下、標準液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第１液体試料から第１出力波動信号を測定するステップと、標的物質を含む第２液体試料（以下、標的液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第２液体試料から第２出力波動信号を測定するステップと、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号とを比較して、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号との差を決定するステップと、を含む方法であって、前記第１液体試料に入射される入力波動信号及び第２液体試料に入射される入力波動信号は、同じ周波数及び強度を持ち、前記第１出力波動信号は基底値として使われ、前記差の大きさは、前記第２液体試料内に存在する前記標的物質の量に比例する波動を利用して液体試料内の標的物質を検出する。
【選択図】図１
Description
本発明の一具体例は、ガス除去ユニットを備える波動センサー装置及び液体試料中の標的物質を検出する方法に関する。
波動信号を感知するセンサーは周知のものである。前記センサーには、表面弾性波（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を含む弾性波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を測定するものが含まれる。例えば、圧電共鳴器（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の表面に沈漬された質量を感知する方法が知られている。従来に知らされた石英結晶微細秤（ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ：ＱＣＭ）は、微細質量を検出できる圧電共鳴器を備える。少量の質量に対して、圧電共鳴器の共鳴周波数の変化は質量変化に比例する。ＱＣＭセンサーは、大気中の湿度またはそれとは異なる他の吸着ガスの存在を検出するか、または薄膜の厚さをモニタリングするのに使われてきた。また、装置上の化学的に敏感なフィルムとして、表面に固定された生物学的起源の分子、例えば、抗体、細胞、酵素、核酸及び蛋白質などを使用するセンサーが知られている。
また、波動信号を感知するセンサーは液体試料中の物質を測定するのに使われうる。例えば、蛋白質または細胞のような生物学的起源の物質の存在を検出するのは、液体上で行われることが求められる。液体上での物質の測定は、物質だけではなく液体試料の特性、例えば、液体の重さ、粘度及び密度などによって影響を受けることがある。また、液体試料中に存在する標的物質以外の他の物質、例えば、空気のような気泡の存在によって影響を受けることがある。液体試料中に存在する気泡は、液体試料に印加される波動に大きい影響を及ぼすことがある。
したがって、微細な質量変化を波動信号の変化を通じて検出するＬＯＶＥモード弾性波センサー装置のような波動センサー装置において、液体試料中の液体自体の特性及び標的物質以外の他の物質の影響をモニタリングして、標的物質を正確かつ効率的に検出できる装置及び方法が求められている。
本発明の一具体例は、液体試料内の標的物質を効率的に測定するための波動センサー装置を備える。
本発明の一具体例は、液体試料内の標的物質を効率的に検出する方法を含む。
本発明の一具体例は、標的物質を含んでいない第１液体試料（以下、標準液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第１液体試料から第１出力波動信号を測定するステップと、標的物質を含む第２液体試料（以下、標的液体試料）に入力波動信号を入射し、前記第２液体試料から第２出力波動信号を測定するステップと、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号とを比較して、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号との差を決定するステップと、を含む方法であって、前記第１液体試料に入射される入力波動信号及び第２液体試料に入射される入力波動信号は、同じ周波数及び強度を持ち、前記第１出力波動信号は基底値として使われ、前記差の大きさは、前記第２液体試料内に存在する前記標的物質の量に比例する波動を利用して液体試料内の標的物質を検出する方法を提供する。
本発明の一具体例による装置及び方法によれば、液体試料内の標的物質を効率的に測定できる。
本発明の一具体例は、標的物質を含んでいない第１液体試料に入力波動信号を入射し、前記第１液体試料から第１出力波動信号を測定するステップと、標的物質を含む第２液体試料に入力波動信号を入射して、前記第２液体試料から第２出力波動信号を測定するステップと、を含む。
前記波動は弾性波でありうる。前記弾性波は、弾性媒質内で媒質状態の変化によってエネルギーが伝えられる波動を含む。例えば、前記弾性波には表面弾性波が含まれる。表面弾性波とは、弾性体基板の表面に沿って伝播される波をいう。例えば、電気的波動が弾性体基板の表面で機械的な波動を作り、前記機械的な波動は、弾性体基板の表面と標的物質との間での物理的、化学的または電気的反応により変化し、前記変化を測定して標的物質の検出及び／または分析が可能になる。すなわち、前記表面弾性波は、標準液体試料、標的液体試料及びその中に含まれている物質の前記弾性波基板の表面との結合、またはその物理的または化学的特性の変化によって発生する表面波の変化として測定される。
前記表面弾性波は、標準液体試料及び標的液体試料中に含まれ、表面に所定の特性を有する物質（以下、表面物質）から測定されるものを含む。前記表面物質は、前記表面に標的物質と結合する物質が固定されている場合と、または固定されていない場合がある。前記結合物質は、前記標的物質と特異的または非特異的に結合されうる物質をいずれも含む。前記表面は、標的物質に結合する物質が表面に固定されている表面、及び標的物質に結合する物質が表面に固定されていない表面、または標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質が固定されている表面でありうる。すなわち、前記表面には標的物質と結合する物質、例えば、結合物質が固定されている。前記標的物質と結合する物質には、標的物質と結合する抗体または抗原、核酸、酵素または基質、受容体またはリガンドなどが固定されている。また、前記表面には、前記標的物質と結合する物質が別途に固定されておらず、前記表面自体の性質によって標的物質と特異的な結合、非特異的な結合、または単純な相互作用によって、前記液体試料に導入される波動に変化を引き起こすものが固定されうる。
前記表面物質には、標的物質が前記表面と相互作用して波動の変化、例えば、質量変化を引き起こして発生する波動信号の変化を招く材質を持つものが含まれる。例えば、前記物質は圧電基板でありうる。
前記波動信号は波動の性質を測定できる成分を含む。例えば、前記波動信号には周波数または振動数、位相及び／または振幅が含まれる。前記波動信号は波動入射ユニットによって入射される。前記ユニットは、波動信号を発生させるユニットを備えることができる。例えば、前記ユニットは発振器、例えば、サイン波信号を発生させるサイン波発振器、パルス信号を発生させるパルス発振器または共鳴器を備える。前記波動入射ユニットは、弾性体基板を発振させて波動信号を生成させることができる。例えば、前記ユニットは前記容器に連結され、前記容器内に装着された圧電基板に電気的に連結され、前記ユニットは、電気的な信号、例えば、ラジオ波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）信号を前記圧電基板上の相互交差したトランスデューサ（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）電極に印加して圧電歪曲を発生させて、前記圧電基板または圧電基板に接触する液体に波動信号、例えば、表面弾性波を入射する。前記波動信号は表面弾性波信号でありうる。前記第１液体試料に入射される入力波動信号及び第２液体試料に入射される入力波動信号は、同じ周波数及び強度を持つことができる。
前記標的物質は液体試料中に含まれる場合、入射される波動の性質を変化させて前記液体試料から出る波動を測定することによって、液体中にその存在または量を検出可能にする物質を含む。前記標的物質には生物質が含まれる。前記生物質の例は、核酸、蛋白質、糖、ウイルス、細胞、及び細胞小器官などが含まれる。前記核酸にはＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡまたはオリゴヌクレオチドが含まれる。前記生物質は生物から由来するか、合成または半合成されるものでありうる。
前記標準液体試料は、標的物質を含んでいない液体試料であり、前記標的液体試料は、標的物質を含む液体試料である。例えば、前記標準液体試料は標的物質を含んでいないことを除いては、標的液体試料と同じ特性、例えば、同じｐＨ、粘度及びイオン強度を持つ液体試料を含む。また、前記標的物質を含んでいないことを除いては、標的液体試料と同じ特性を持つ液体を製造し難い場合がありうる。したがって、前記標準液体試料は標的物質を含んでおらず、標的液体試料と類似した特性、例えば、類似したｐＨ、粘度及びイオン強度を持つ液体試料でありうる。これらの標準液体試料は、測定される波動信号の基底値を提供するためのものであって、前記類似した程度は当業者が容易に選択できる。前記標準液体試料は、標的物質が含まれている緩衝液でありうる。標準液体試料から測定される波動信号値は、標的物質を含む前記標的液体試料から測定される波動信号値の基底値として提供される。
前記波動信号の測定は、波動信号測定ユニットによって前記液体試料から引き起こされる波動信号を測定することである。前記波動信号測定ユニットは、波動の特性、例えば、周波数または振動数、位相及び／または振幅を測定するものを含む。例えば、波動信号測定ユニットは、生物分子の接触から発生する周波数偏移（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ）の変化を記録し、これを分析できるユニットを備える発振器回路、周波数計測ユニットまたは波動測定回路を備えることができる。
本発明の一具体例は、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号とを比較して、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号との差を決定するステップを含む。前記波動及び波動信号についは前記の通りである。
前記標準液体試料から測定された信号値（第１出力波動信号）は、標的液体試料から測定される波動信号値のための基底値として使われる。これは、標的液体試料中に存在する標的物質によって発生する波動の変化を除外した、媒質の粘性または密度などの液体の特性から引き起こされる波動の変化を補正するためのものである。前記差の大きさは、前記第２液体試料内に存在する前記標的物質の量に比例する。
本発明の一具体例は、前記得られた波動信号値から標的物質を検出するステップを含む。
前記波動、波動信号、及び標的物質については、前記の通りである。
前記標的物質の検出は、例えば、前記標的物質に特徴的な波動信号値の変化を確認することによって行われうる。また、前記標的物質の検出は、例えば、前記標的物質の濃度による特徴的な波動信号値の変化を確認することによって、標的物質の濃度を測定することでありうる。前記標的物質に特徴的な波動信号値の変化は、例えば、周知の濃度の標的物質を含む液体試料を対照群試料として、前記本発明の一具体例と同一に波動を入射し、それから発生する波動を測定した後、前記標的物質に特徴的な波動性質の変化を確認することによって得られる。
前記出力波動信号は、液体中に含まれているガスを除去するステップを経た後で測定されるものである。例えば、前記液体移送中に空気が流れ込んでガスが発生し、これらのガスを除去することによって、波動測定の正確度を高めることができる。前記ガスは、液体試料内または測定に使われる波動測定装置を操作する過程で含まれるものでありうる。
本発明の一具体例において、前記標的液体試料の波動信号測定は、前記標準液体試料が含まれている波動測定容器から前記標準液体試料を除去した後、前記標的液体試料を前記容器に導入した後で行われるものである。この場合、前記標的液体試料は、前記波動測定容器に導入する前に、前記標的液体試料内、または前記標的液体試料と前記標準溶液との間に含まれているガスが除去されたものでありうる。例えば、前記ガスの除去は、前記標的液体試料の一部を、前記標的液体試料が導入される経路から前記容器ではない他の容器に除去することによって行われうる。前記他の容器とは、廃棄チャンバーであり、廃棄チャンバーに連結されるチャンネルは、前記波動測定容器と前記標的液体試料が導入される経路との間に存在できる。
本発明の一具体例において、前記標的液体試料の波動信号測定は、前記標準液体試料が含まれている波動測定容器から前記標準液体試料を除去した後、前記標的液体試料を前記容器に導入した後で行われるものである。この場合、前記標的液体試料は、前記波動測定容器に導入する前に、前記標的液体試料内、または前記標的液体試料と前記標準溶液との間に含まれているガスが除去されたものでありうる。例えば、前記ガスの除去は、前記標的液体試料の一部を、前記標的液体試料が導入される経路から前記容器ではない他の容器に除去することによって行われうる。前記他の容器とは、廃棄チャンバーであり、廃棄チャンバーに連結されるチャンネルは、前記波動測定容器と前記標的液体試料が導入される経路との間に存在できる。
本発明の一具体例において、測定しようとする信号が表面弾性波である場合、前記表面弾性波信号の測定は、標的物質に結合する物質が表面に固定されている第１表面物質（以下、活性基板）から測定された表面弾性波信号値から、標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質が固定されている第２表面物質、標的物質と結合する物質または標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質が固定されていない第３表面物質（以下、第２表面物質及び第３表面物質を標準基板と称する）から測定された表面弾性波信号値を差引くステップをさらに含むことができる。これにより、標的物質と結合する物質間の結合ではない標的物質と前記表面との結合、標的液体試料の重さ、粘度、密度または電気的な特徴により発生する波動信号の影響を除去できる。前記標的物質の検出は、前記波動信号の経時的な変化値によって行われうる。また、前記活性基板及び標準基板は一つのまたは別個の波動測定容器内にありうる。
本発明の一具体例は、標的物質を含む試料に入力波動信号を入射して、前記試料から発生した出力波動信号を測定するステップと、前記出力波動信号を標準出力波動信号と比較して前記試料内にある前記標的物質を検出するステップであって、前記標準出力波動信号は、同一条件下で前記標的物質が存在していない場合に発生する出力波動信号であるステップと、を含む波動によって試料中の標的物質を検出する方法であって、前記出力波動信号の測定ステップは、前記試料中のガスを除去するステップをさらに含む方法を提供する。
前記波動、波動信号、標的物質、波動信号の測定及び標的物質を検出する方法は前記の通りである。
前記波動信号の測定は、前記標的または標準液体試料中のガスを除去させるステップを含む。液体試料中のガス、例えば、空気を除去することによって波動測定の正確度を高めることができる。前記ガスは、液体試料中に含まれているものであるか、操作中に液体試料に導入されるものでありうる。操作中にガスが液体試料中に導入される例には、弁の開閉またはチャンネル内での流体の移動によってガスが導入されるか、または発生しうる。前記ガスの除去は、前記標準液体試料が含まれている前記波動測定容器から前記標準液体試料を除去すると同時に、または除去した後、前記液体試料を前記波動測定容器に導入した後で行われうる。この場合、前記標的液体試料は、前記波動測定容器に導入する前に、前記標的液体試料に含まれているガスが除去されたものでありうる。例えば、前記ガスの除去は、前記標的液体試料の一部を、前記標的液体試料が導入される経路から前記波動測定容器ではない他の容器に除去することによって行われうる。前記他の容器は、前記標的液体試料が前記容器に導入される前に前記容器に導入される経路から迂回させるための廃棄チャンバーでありうる。
本発明の一具体例は、液体試料が導入される容器、前記容器に波動信号を入射する波動入射ユニット、及び前記容器からの波動信号を測定する波動測定ユニットを備える波動センサー装置であって、前記容器に導入される前記液体試料中のガスを除去するためのユニットをさらに備える波動センサー装置を提供する。
本発明の一具体例は、液体試料が導入される容器を備える。前記容器は液体試料が導入される空間を提供する。前記容器は、チャンバー、またはチャンネルの形態を持つことができるが、これらの例に限定されるものではない。前記チャンバーは、微細流動装置内に含まれているチャンバーまたはチャンネルの形態でありうる。この場合、液体試料の導入はチャンネルを通じてポンプまたは油圧を印加することによって移動でき、これらの移動は弁によって制御される。したがって、前記例示的具体例の装置には、前記容器に作動自在に連結されたポンプ及び／または弁を備えることができる。微細流動装置は当業界に公知のものである。本明細書において、”微細流動装置”とは、一般的に少量の流体を収容できるチャンバー、流体が流れるチャンネル、流体の流れを調節できる弁、及び流体を受けて所定の機能を行えるいろいろな機能性ユニットなどを含む構造物を意味する。また、前記例示的具体例の装置は、前記ポンプ及び／または弁の作動の開始と中止を指示する連続した命令を含むプログラムで構成された液体試料フロー制御装置を備えることができる。前記微細流動装置は、回転軸を中心に回転できるディスク状の基板を備え、前記ディスク状の基板内に一つ以上のチャンバー、これらチャンバーを連結するチャンネル及び前記チャンネル間の流体移動を制御できる制御ユニット、例えば、弁が形成されているものでありうる。したがって、前記例示的な具体例は、これらの前記ディスク状の微細流動装置に形成されているものでありうる。
前記容器は、表面に所定の特性を有する物質が含まれているものでありうる。前記表面は、標的物質と結合する物質が固定されているものでありうる。前記表面は、標的物質と結合する物質が固定されている表面と、標的物質と結合する物質が固定されていない表面とが同じ物質内または別個の物質内に含まれているものでありうる。前記表面を持つ物質は前記容器に固定されているものか、または液体試料中に浮遊するものでありうる。例えば、平板、ビード、または球形の形態を持つものでありうる。前記表面を持つ物質は、波動入射ユニット、例えば、発振器に作用可能に直接または間接的に連結されている。
前記液体試料は、標的物質を含んでいない標準液体試料及び／または標的物質を含む標的液体試料を含む。
前記標的物質は液体媒質中に含まれる場合、入射される波動の性質を変化させて、前記液体媒質から出る波動を測定することによって、液体中にその存在または量を検出可能にする物質を含む。前記標的物質には生物質が含まれる。前記生物質の例には、核酸、蛋白質、糖、ウイルス、細胞、及び細胞小器官などが含まれる。前記核酸には、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡまたはオリゴヌクレオチドが含まれる。前記細胞には、植物または動物細胞のような真核及びバクテリアのような原核細胞が含まれる。前記生物質は生物から由来するか、合成、または半合成されるものでありうる。
前記標準液体試料は標的物質を含んでいない液体試料であり、前記標的液体試料は標的物質を含む液体試料である。例えば、前記標準液体試料は標的物質を含んでいないことを除いては、標的液体試料と同じ特性、例えば、同じｐＨ、粘度、及びイオン強度を持つ液体試料を含む。また、前記標的物質を含んでいないことを除いては、標的液体試料と同じ特性を持つ液体を製造し難い場合がありうる。したがって、前記標準液体試料は標的物質を含んでおらず、標的液体試料と類似した特性、例えば、類似したｐＨ、粘度、及びイオン強度を持つ液体試料でありうる。これらの標準液体試料は、測定される波動信号の基底値を提供するためのものであって、前記類似した程度は当業者が容易に選択できる。前記標準液体試料は、標的物質を含ませる緩衝液でありうる。標準液体試料から測定される波動信号値は、標的物質を含む前記標的液体試料から測定される波動信号値の基底値として提供される。
本発明の一具体例は、前記容器に波動信号を入射する波動入射ユニットを備える。
前記ユニットは、波動信号を発生させるユニットを備える。例えば、前記ユニットは発振器、例えば、サイン波信号を発生させるサイン波発振器、パルス信号を発生させるパルス発振器または共鳴器を備える。前記波動入射ユニットは、弾性体基板を発振させて波動信号を生成させることができる。例えば、前記ユニットは前記容器に連結され、前記容器内に装着された圧電基板に電気的に連結され、前記ユニットは電気的な信号、例えば、ＲＦ信号を前記圧電基板上のＩＤＴ電極に印加して圧電歪曲を発生させて、前記圧電基板または圧電基板に接触する液体に波動信号、例えば、表面弾性波を入射する。
前記波動は弾性波でありうる。前記弾性波は、弾性媒質内で媒質状態の変化によってエネルギーが伝えられる波動を含む。例えば、前記弾性波には表面弾性波が含まれる。表面弾性波とは、弾性体基板の表面に沿って伝播される波動をいう。例えば、電気的波動が弾性体基板の表面で波動、例えば、電気的波動または機械的波動を作り、前記波動は、弾性体基板の表面と標的物質との間での物理的、化学的または電気的反応により変化され、前記変化を測定して標的物質の検出及び／または分析が可能になる。すなわち、前記表面弾性波は、標準液体試料、標的液体試料及びその中に含まれている物質の前記弾性波基板の表面との結合、またはその物理的または化学的特性の変化によって発生する表面波の変化として測定できる。
前記表面弾性波は、標準液体試料及び標的液体試料中に含まれている表面を持つ物質から測定されるものを含む。前記表面を持つ物質は、前記表面に標的物質と結合する物質が固定されているか、または固定されていれない。前記結合物質は、前記標的物質と特異的または非特異的に結合されうる物質をいずれも含む。前記表面は、標的物質に結合する物質が表面に固定されている表面、及び標的物質に結合する物質が表面に固定されていない表面、または標的液体試料内の含まれている物質と結合しない物質が固定されている表面でありうる。すなわち、前記表面には標的物質と結合する物質、例えば、結合する物質が固定されている。前記標的物質と結合する物質としては、標的物質と結合する抗体または抗原、核酸、酵素または基質、受容体またはリガンドなどが固定されている。また、前記表面には、前記標的物質と結合する物質が別途に固定されておらず、前記表面自体の性質による標的物質との結合、または単純な相互作用によって、前記液体試料に導入される波動に変化を引き起こすものでありうる。また、標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質が固定されているものでありうる。前記表面を持つ物質は、標的物質が前記表面と相互作用して波動の変化、例えば、質量変化を引き起こして発生される波動信号の変化を招く材質を持つものが含まれる。例えば、前記物質は圧電基板でありうる。
本発明の一具体例は、前記容器からの波動信号を測定する波動測定ユニットを備える。
前記波動信号測定ユニットは、波動の特性、例えば、周波数または振動数、位相及び／または振幅を測定するものを備える。例えば、波動信号測定ユニットは、生物分子の接触から発生する周波数偏移の変化を記録し、かつ分析できるユニットを備える発振器回路、周波数計測ユニットまたは波動測定回路を備えることができる。前記波動測定ユニットは前記液体試料に直接的に連結されているか、または前記容器を通じて間接的に前記液体に作動可能に連結されていて、前記液体から発生する波動を測定できる。
本発明の一具体例は、前記容器に導入される標的液体試料内の、または前記標準液体試料と標的液体試料との間に含まれているガスを除去するためのユニットをさらに備える。
前記ユニットは、前記容器に配置されている超音波処理器または前記容器に液体試料を導入するためのチャンネルまたはチャンバーに配置された超音波処理器でありうる。前記超音波処理器は、前記容器に導入された液体試料のガスを除去するか、または前記容器に導入される前にガスを除去するために、前記容器に液体試料を導入するためのチャンネルまたはチャンバーで液体のガスを除去できる。
前記ユニットはまた、前記容器に液体試料を導入するための経路に流体疎通可能に連結された廃棄チャンバーでありうる。例えば、前記廃棄チャンバーは、液体試料保存チャンバーと前記容器とを連結するチャンネルに流体疎通可能に連結されたものでありうる。前記具体例で、前記装置は微細流動装置であり、前記廃棄チャンバーは、液体試料が前記容器に導入されるマイクロチャンネルに流体疎通可能に連結されたものでありうる。前記廃棄チャンバーによれば、前記容器に液体試料を導入する前に液体試料の一部を前記廃棄チャンバーに移送させることによって、前記液体試料が前記容器に導入される経路、例えば、チャンネルに形成されているガスを除去させることができる。前記標的液体試料の廃棄チャンバーへの移動は、流体制御装置、例えば、弁及びポンプによって制御される。前記流体制御装置は、前記弁の開閉及びポンプの作動順序を指示するプログラムを含むものでありうる。
前記ユニットによって、液体試料中のガス、例えば、空気を除去することによって波動測定の正確度を高めることができる。
本発明の一具体例において、前記装置には、標的物質が含まれている標的液体試料が保存される標的液体試料チャンバー、標準液体試料が保存される標準液体試料チャンバー、及び洗浄液が含まれる洗浄チャンバーのうち一つ以上のチャンバーが備えられている。前記一つ以上のチャンバーは、前記容器と流体疎通可能に連結されている。
前記標準液体試料チャンバー及び洗浄チャンバーは同一であるか、または異なる。標準液体試料と洗浄液とが同じ場合には、前記標準液体試料チャンバー及び洗浄チャンバーは同一でありうる。前記標準液体試料チャンバー、洗浄チャンバー及び標的液体試料チャンバーは、前記波動測定容器とチャンネルを通じて連結されており、前記廃棄チャンバーは、前記チャンバーより前記波動測定容器と近い地点で前記チャンネルに流体疎通可能に連結されているものでありうる。
前記標準液体試料及び標的液体試料は、前記の通りである。前記洗浄液は、本発明の一具体例による装置の内部または外部に、標準液体試料または標的液体試料を洗浄するために使われうる任意の溶液を含む。前記洗浄液はバッファになりうる。前記バッファの例には、ＰＢＳ（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｓａｌｉｎｅ）、トリスバッファがなどが含まれる。
本発明の一具体例は、流体制御装置、例えば、ポンプ及び弁をさらに備えることができる。前記チャンバーは、チャンネルによって連結されうる。前記ポンプは、流体フローのための駆動力を提供できる任意のユニットである。例えば、前記ポンプは、空気圧を印加する陽圧ポンプまたは陰圧ポンプを備える。前記弁は、前記チャンバーに設置されるか、または前記チャンバー間を連結するチャンネルに設置されて、前記チャンバー間の流体移動を制御できる。前記ポンプ及び弁は、流体制御ユニットまたは流体制御システムに連結されうる。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一具体例の方法による液体試料内の標的物質を検出する順序を示す図面である。
図１によれば、本発明の一具体例による波動センサー装置に標準液体試料を注入し、前記標準液体試料から測定される波動信号、例えば、周波数または振動数、位相及び／または振幅を基準に基底値を設定する。この場合に標準液体試料は、標的液体試料と類似した特性を持つ液体試料、バッファ液または洗浄液を使用できる。前記基底値を設定した後、標的液体試料を注入する前または同時に、前記標準液体試料と前記標的液体試料との間、または前記標的液体試料中のガスを除去する。前記ガス除去ユニットは限定されないが、望ましくは、弁及びポンプを制御して、前記標的液体試料が波動測定容器に導入される経路中にある他の容器、例えば、廃棄チャンバーへ移動させて、前記標的液体試料と前記標準液体試料との間のガスを廃棄チャンバーに捨てることによって除去できる。前記ガスを除去した後または同時に、標的液体試料を波動センサー装置に注入し、基底値を基準として前記標的液体試料から測定される波動信号を検出する。本発明の一具体例の方法によれば、選択的に、前記検出が終わった後で洗浄液により波動センサー装置を洗浄し、波動センサー装置内に発生したガスを除去した後で反復的に波動信号を測定及び検出できる。この場合にも、前記標的液体試料と前記洗浄液との間のガスを廃棄チャンバーに捨てることによって波動センサーチャンバーへのガス流入を防止できる。
図２は、波動センサー装置を使用して液体試料内の標的物質を検出する方法の一例を示す図面である。前記例は、標準液体試料と洗浄液とが同じ場合を例としたものである。
図２（ａ）に示したように、前記波動センサー装置は、標的液体試料が保存される標的液体試料チャンバー３００、標準液体試料が保存される標準液体チャンバー３１０、廃棄チャンバー３２０及び波動測定容器１１０を備え、これらチャンバー３００、３１０、３２０及び波動測定容器１１０は、互いに流体疎通可能にチャンネルを通じて連結されている。前記チャンネルは、前記標的液体試料チャンバー３００から延びる第１チャンネル、前記標準液体試料チャンバー３１０から延びる第２チャンネル、及び前記廃棄チャンバー３２０から延びる第３チャンネルを備え、前記第１チャンネルと第２チャンネルとは融合されて第１融合チャンネルを形成し、前記第１融合チャンネルは再び前記第３チャンネルと融合されて第２融合チャンネルを形成している。前記第１チャンネルと第２チャンネルとの融合地点には、第１三方向弁（３ｗａｙ ｖａｌｖｅ）２１０が設置されていて、標的液体試料または標準液体試料を前記第１融合チャンネルに導入することを制御できる。また、前記第１融合チャンネルと前記第３チャンネルとの融合地点には、第２三方向弁２２０が設置されていて、標的液体試料及び／または標準液体試料を前記廃棄チャンバー３２０に導入するか、波動測定容器１１０に導入することを制御できる。前記波動測定容器１１０には、その底部に表面に所定の特性を有する物質、例えば、圧電基板１００（図３に記載）が装着され、前記圧電基板１００（図３）上に標的物質と結合する物質１２０（図３）（活性基板）または標的液体試料内に含まれる物質とは結合しない物質１２０（図３）（標準基板）が固定されており、前記波動測定容器１１０は、波動入射ユニット１４０（図３）によって連結されている。前記波動入射ユニット１４０（図３）は発振器、振動器または共鳴器になりうる。また、前記波動測定容器１１０には、その底部に作動可能に連結された波動測定ユニット（図示せず）を備えることができる。前記波動測定ユニットは、振幅測定器、周波数測定器、及び位相測定器などでありうる。波動測定容器１１０は、導入された試料を排出するための出口をさらに備える。前記出口は前記波動測定容器１１０の一面に位置し、チャンネルを通じて前記波動測定容器１１０から排出される試料を導入するさらに他のチャンバーに連結されるか、前記波動センサー装置の外部と通じるように連結されうる。前記出口を通じた液体試料の排出は、前記出口に備えられるか、または連結された弁、及び前記波動センサー装置に備えられるか、または連結されたポンプによって制御される。
本発明の一具体例によれば、図２（ｂ）に示したように、まず前記波動センサー装置の前記波動測定容器１１０に標準液体試料６００を導入し、波動入射ユニット１４０（図３）で前記波動測定容器１１０内の圧電基板１００（図３）に表面弾性波を入射した後、前記波動測定容器１１０内の圧電基板１００（図３）から出る表面弾性波を測定し、前記表面弾性波測定値が安定するまで測定する。この時に測定された表面弾性波信号値を、今後の測定過程で基底値として使用する。前記液体試料６００の前記波動測定容器１１０への導入は、まず第１三方向弁２１０で標的液体試料チャンバー側弁を閉鎖して標準液体試料チャンバー側弁を開放し、第２三方向弁２２０で廃棄チャンバー側弁を閉鎖して、前記波動測定容器１１０側弁を開放した状態で、標準液体試料を移送させることによって行われうる。前記液体試料の移送は、陰圧または陽圧を印加するポンプによって行われうる。
次いで、図２（ｃ）に示したように、前記液体試料６００を前記波動測定容器１１０から除去し、第１三方向弁２１０で標的液体試料チャンバー３００側弁を開放して標準液体試料チャンバー３１０側弁を閉鎖し、第２三方向弁２２０で廃棄チャンバー３２０側弁を開放して前記波動測定容器１１０側弁を閉鎖した状態で、標的液体試料を移送させることによって、前記第１融合チャンネルに含まれているガスを除去する。前記液体試料６００を前記波動測定容器１１０から除去することは、第２三方向弁２２０の波動測定容器側弁を閉鎖し、かつ前記波動測定容器１１０の出口に備えられるか、または連結された弁（図示せず）の波動測定容器側弁を開放して制御できる。前記液体試料の移送は、陰圧または陽圧を印加するポンプによって行われうる。
次いで、図２（ｄ）に示したように、第１三方向弁２１０で標的液体試料チャンバー３００側弁を開放して標準液体試料チャンバー３１０側弁を閉鎖し、第２三方向弁２２０で廃棄チャンバー３２０側弁を閉鎖して前記波動測定容器１１０側弁を開放した状態で、標的液体試料６１０を移送させることによって、標的液体試料を前記波動測定容器１１０に移送させる。
次いで、波動入射ユニット１４０（図３）によって前記容器１１０内の圧電基板１００（図３）に表面弾性波を入射し、前記容器内の圧電基板１００（図３）から出る表面弾性波を、波動測定ユニット（図示せず）を使用して測定する。この時、前記表面弾性波の基底値は、前記図２（ｂ）で測定された値を使用する。これらの過程によって、液体試料中の標的物質は、試料中のガスを除去した後で測定されるため、さらに正確にその存在または量が測定される。
前記方法は、選択的に、前記容器１１０中の液体試料を除去し、かつ洗浄する過程をさらに含むことができる。図２（ｅ）に示したように、第１三方向弁２１０で標的液体試料チャンバー３００側弁を閉鎖し、かつ標準液体試料チャンバー３１０側弁を開放し、第２三方向弁２２０で廃棄チャンバー３２０側弁を開放し、かつ前記波動測定容器１１０側弁を閉鎖した状態で標準液体試料６００を移送させることによって、前記第１融合チャンネルに含まれているガスを除去する。次いで、前記容器１１０の標的液体試料６１０を除去する。前記液体試料６００、６１０を前記波動測定容器１１０から除去するのは前述した通りである。
次いで、図２（ｆ）に示したように、第１三方向弁２１０で標的液体試料チャンバー３００側弁を閉鎖し、かつ標準液体試料チャンバー３１０側弁を開放し、第２三方向弁２２０で廃棄チャンバー３２０側弁を閉鎖し、かつ前記波動測定容器１１０側弁を開放した状態で標準液体試料６００を移送させることによって、前記容器１１０に標準液体試料６００を除去する。前記標準液体試料６００を前記波動測定容器１１０から除去することは前述した通りである。
図３は、本発明の一具体例による波動センサー装置の一例を示す図面である。
図３に示したように、前記波動センサー装置は、標的液体が保存される標的液体試料チャンバー３００、標準液体試料が保存される標準液体チャンバー３１０、廃棄チャンバー３２０及び波動測定容器１１０を備え、これらチャンバー３００、３１０、３２０及び容器１１０は、互いに流体疎通可能にチャンネルを通じて連結されている。前記チャンネルは、前記標的液体試料チャンバー３００から延びる第１チャンネル、前記標準液体試料チャンバー３１０から延びる第２チャンネル、及び前記廃棄チャンバー３２０から延びる第３チャンネルを備え、前記第１チャンネルと第２チャンネルとは融合されて第１融合チャンネルを形成し、前記第１融合チャンネルは再び前記第３チャンネルと融合されて第２融合チャンネルを形成している。前記第１チャンネルと第２チャンネルとの融合地点には、第１三方向弁２１０が設置されていて、標的液体試料または標準液体試料を前記第１融合チャンネルに導入することを制御できる。また、前記第１融合チャンネルと前記第３チャンネルとの融合地点には、第２三方向弁（３ｗａｙ ｖａｌｖｅ）２２０が設置されていて、標的液体試料及び／または標準液体試料を前記廃棄チャンバー３２０に導入するか、または波動測定容器１１０に導入することを制御できる。前記波動測定容器１１０には、その底部の表面に標的物質と結合する物質１２０（活性基板）、または標的液体試料内に含まれる物質とは結合しない物質１２０（標準基板）が固定されており、前記波動測定容器は、その底部の物質を通じて連結されている波動入射ユニット、例えば、ＲＦ−コネクタ１３０及びそれに連結されている発振器１４０によって連結されている。また、前記波動測定容器１１０の底部の表面には圧電基板１００が装着されており、前記圧電基板１００には、標的物質（例えば、抗原）と結合できる物質（例えば、抗体）が固定されている。また、前記波動測定容器１１０の出口には、前記容器と流体疎通可能に連結されていて、流出される液体試料を収容できる流出チャンバー３３０がさらに備えられており、前記流出チャンバー３３０には第３三方向弁２３０が備えられている。前記波動センサー装置は、前記容器１１０の標的物質と結合する物質１２０（活性基板）、または標的液体試料内に含まれる物質とは結合しない物質１２０（標準基板）が固定されている圧電基板１００から発生する波動を測定するためのユニット（図示せず）を備えることができる。
前記波動センサー装置はまた、前記流出チャンバー３３０に連結されたポンプ４００を備えることができる。図３には陰圧ポンプ４００が記載されているが、前記標的液体試料チャンバー３００と前記標準液体試料チャンバー３１０との前端に設置されて、これらチャンバーから前記波動測定容器１１０側に陽圧を印加できる陽圧ポンプも使用できる。
前記波動センサー装置はまた、前記装置内の流体フローを制御できる流体フロー制御ユニット５００を備えることができる。前記流体フロー制御ユニット５００は、前記弁２１０、２２０、２３０及びポンプ４００の開閉及び作動の開始または中断を指示する任意のユニットになりうる。例えば、前記ユニットはスイッチ装置であり、前記弁２１０、２２０、２３０及びポンプ４００の開閉及び作動の開始または中断の順序が指示されているプログラム及び前記プログラムに含まれている指示事項を行うためのユニット、例えば、スイッチ装置などが備えられているものでありうる。
前記波動センサー装置は、その一部がカートリッジ９００形態になっており、他の部分と結合されて全体的に作動可能な波動センサー装置を形成できるものでありうる。例えば、前記カートリッジは、標的液体試料チャンバー３００、標準液体試料チャンバー３１０．廃棄チャンバー３２０、ＲＦ−コネクタが連結された波動測定容器１１０、及び流出チャンバー３３０、及び前記チャンバーと容器との間を流体疎通可能に連結しているチャンネルを備えるものでありうる。前記カートリッジ９００は、弁２１０、２２０、２３０、ポンプ４００、流体フロー制御ユニット５００を備える外部装置に結着される。
前記波動センサー装置は、その一部がカートリッジ９００形態になっており、他の部分と結合されて全体的に作動可能な波動センサー装置を形成できるものでありうる。例えば、前記カートリッジは、標的液体試料チャンバー３００、標準液体試料チャンバー３１０．廃棄チャンバー３２０、ＲＦ−コネクタが連結された波動測定容器１１０、及び流出チャンバー３３０、及び前記チャンバーと容器との間を流体疎通可能に連結しているチャンネルを備えるものでありうる。前記カートリッジ９００は、弁２１０、２２０、２３０、ポンプ４００、流体フロー制御ユニット５００を備える外部装置に結着される。
図４は、本発明の一具体例による波動センサー装置の他の一例を示す図面である。
図４に示したように、前記波動センサー装置は、図３に示した前記波動センサー装置の一例で、前記波動測定容器１１０の前端に設置されている洗浄チャンバー３１５と、前記洗浄チャンバー３１５から延びる第３チャンネルと、前記第１チャンネル、第２チャンネル、第３チャンネルの融合地点に設置されている四方向弁とをさらに備えることを除いては、図３に示した装置と同一である。前記洗浄チャンバー３１５には洗浄液が保存され、前記洗浄液は、前記波動センサー装置の内部、例えば、チャンネル及び／または波動測定チャンバー１１０を洗浄するために使われうる。前記洗浄液には例えば、ＰＢＳ（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｓａｌｉｎｅ）などが含まれるが、これらの例に限定されるものではない。
ガス相及び液体相での基底値の差
液体試料中の標的物質を検出するためには、液体相での基底値はガス相での基底値と差があるため、液体標準試料を使用して基底値を設定する必要があるということを確認した。
液体試料中の標的物質を検出するためには、液体相での基底値はガス相での基底値と差があるため、液体標準試料を使用して基底値を設定する必要があるということを確認した。
前記波動センサー装置は、図３に示したような波動センサー装置において、波動測定容器内に標的物質と結合する物質が表面に固定されている活性基板を備える波動センサー装置を使用した。
波動測定容器内の前記活性基板上には標的物質と結合する物質としてＨｂｓＡｇ抗原が固定されている活性基板と、標的液体試料内に含まれている物質とは結合しない物質としてＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ ａｌｂｕｍｉｎ）が固定化されている標準基板とがそれぞれある。各基板は一つの波動測定容器内に存在する。前記容器の底面には、ＲＦ−コネクタ及び前記コネクタに連結された発振器が連結されており、前記発振器により表面弾性波を入射すれば、前記ＲＦ−コネクタを通じて前記容器内の基板の表面に表面弾性波が伝えられる。
標準液体試料を導入する前に、前記波動測定容器に前記発振器を通じて１９８ＭＨｚの表面弾性波を入射し、前記基板から発生する表面弾性波の経時的な周波数の変化を、発振器回路を利用して測定し、ガス相の基底周波数を測定した。次いで、標準液体試料として、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を導入した後、前記波動測定容器１１０に前記基底周波数の測定のように、液体相の基底周波数を測定した。前記容器１１０内部の圧力は大気圧であり、温度は２５℃である状態で、前記波動測定容器１１０に５０秒間周波数の変化を、発振器回路を利用して測定した。次いで、前記波動測定容器１１０に１００μｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を提供しつつ、１５０秒間周波数の変化を発振器回路を利用して測定した。
図５は、相変化が表面弾性波の周波数変化に及ぼす影響を示すグラフである。（ａ）は、ガス相の活性基板で測定された周波数を示し、（ｂ）は、液体相の活性基板で測定された周波数を示す。前記（ａ）及び（ｂ）を見れば、液体相での周波数は、ガス相での周波数に比べて約８５，０００Ｈｚほど表面弾性波の周波数が低くなる。前記結果から、液体試料内の標的物質を検出するためには、ガス相及び液体相で測定された周波数間の差を考慮せねばならないということが分かる。
標的物質及び気泡が表面弾性波に及ぼす影響
標準液体試料を使用して波動センサー装置の基底値を設定し、標的液体試料の注入と洗浄液を使用した洗浄とを繰り返して実施しつつ、表面弾性波を測定した。
標準液体試料を使用して波動センサー装置の基底値を設定し、標的液体試料の注入と洗浄液を使用した洗浄とを繰り返して実施しつつ、表面弾性波を測定した。
実施例１で使われた波動センサー装置を使用した。波動測定容器内の前記活性基板上には、標的物質と結合する物質としてＨｂｓＡｇ抗原が固定されている活性基板と、標的液体試料内に含まれて物質と結合しない物質としてＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ ａｌｂｕｍｉｎ）が固定化している標準基板と、が一つの波動測定容器内に存在する。まず、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に入射した後、前記波動測定容器内の標準基板から出る表面弾性波の周波数（細線、図６Ａないし図６Ｃ）、及び活性基板から出る表面弾性波の周波数（太線、図６Ａないし図６Ｃ）を発振器回路を使用して測定し、これを基底値として使用した。基底値を設定して６０秒後、１００ｎｇのＨＢｓＡｂ／ｍｌ ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入した後、１９８ＭＨｚの表面弾性波を、発振器を通じて前記活性及び標準基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記活性及び標準基板から出る表面弾性波の周波数を経時的にそれぞれ測定した。次いで、基底値を設定して２１０秒後、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入した後、１９８ＭＨｚの表面弾性波を、発振器を通じて前記活性及び標準基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記活性及び標準基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定した。次いで、基底値を設定して３６０秒後、１μｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入した後、１９８ＭＨｚの表面弾性波を、発振器を通じて前記活性及び標準基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記表面から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定した。
また、前記波動容器に気泡が流れ込む場合、気泡が前記表面弾性波の測定にいかなる影響を及ぼすかを調べるために、前記基底値を設定して９００秒が過ぎて、注射器を使用して気泡を前記波動測定容器内の圧電基板に注入し、１９８ＭＨｚの表面弾性波を、発振器を通じて前記圧電基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定した。
図６Ａないし図６Ｃは、液体試料中の標的物質または気泡が表面弾性波に及ぼす影響を示すグラフである。
図６Ａは、標的液体試料及び洗浄液の導入による表面弾性波周波数の変化を示すグラフである。図６Ａに示したように、６０秒時点で、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を注入したところ、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数に差が発生し、その後２１０秒時点で、ＰＢＳ洗浄液を使用して洗浄をした後では、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数差が現れていない。３６０秒時点で、１μｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を注入したところ、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数に差が、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用した場合に比べてさらに速く発生した。
図６Ａは、標的液体試料及び洗浄液の導入による表面弾性波周波数の変化を示すグラフである。図６Ａに示したように、６０秒時点で、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を注入したところ、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数に差が発生し、その後２１０秒時点で、ＰＢＳ洗浄液を使用して洗浄をした後では、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数差が現れていない。３６０秒時点で、１μｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を注入したところ、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数に差が、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用した場合に比べてさらに速く発生した。
図６Ｂは、図６Ａで観察された活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数の差を示した図面である。
図６Ｃは、図６Ａで約９００秒時点で、気泡を前記波動測定容器に直接導入し、活性基板と標準基板とで発生する表面弾性波の周波数を示すグラフである。図６Ｃに示したように、気泡の導入によって、前記図６Ｂに示したような前記周波数の差よりさらに大きい周波数変化が発生することが分かった。したがって、波動測定容器内に気泡が含まれないように制御することが重要である。
本発明の一具体例による波動センサー装置の利用が液体試料中の標的物質の検出に及ぼす影響
液体試料中の標的物質の検出において、前記波動測定容器に対する液体試料の流出入の制御を手作業で進めた場合と、前記波動センサー装置を利用して進めた場合とのそれぞれの結果を確認した。標準液体試料及び洗浄液は、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用し、標的液体試料は、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用した。それぞれの実験は１０回ずつ反復した。
前記手作業は注射器を使用して進め、本実施形態で使われた波動センサー装置は、実施例１で説明したような波動センサー装置を使用した。１回の実験セットは次の通りである。標準溶液を波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定して、基底値を設定した。次いで、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して、前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定した。次いで、標的液体試料を波動測定容器から除去して、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定して、基底値を設定した。
液体試料中の標的物質の検出において、前記波動測定容器に対する液体試料の流出入の制御を手作業で進めた場合と、前記波動センサー装置を利用して進めた場合とのそれぞれの結果を確認した。標準液体試料及び洗浄液は、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用し、標的液体試料は、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を使用した。それぞれの実験は１０回ずつ反復した。
前記手作業は注射器を使用して進め、本実施形態で使われた波動センサー装置は、実施例１で説明したような波動センサー装置を使用した。１回の実験セットは次の通りである。標準溶液を波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定して、基底値を設定した。次いで、１００ｎｇ ＨＢｓＡｂ／ｍｌのＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して、前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定した。次いで、標的液体試料を波動測定容器から除去して、ＰＢＳ溶液（８００ｍｌのＨ２Ｏ内に８ｇのＮａＣｌ、０．２ｇのＫＣｌ、１．４４ｇのＮａ２ＨＰＯ４、０．２４ｇのＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．４）を前記波動測定容器に導入しつつ、１９８ＭＨｚの表面弾性波を発振器を通じて前記基板に入射しつつ、発振器回路を使用して前記基板から出る表面弾性波の周波数を経時的に測定して、基底値を設定した。
表１は、手作業及び波動センサー装置を通じる検出が、標的液体試料中の標的物質によって引き起こされる表面弾性波周波数の変化に及ぼす影響を示す表である。
表１に示したように、本発明の一具体例の波動センサー装置を利用する場合、測定される表面弾性波の分散が手作業に比べて顕著に低減するということが分かる。
本発明は、波動センサー装置関連の技術分野に好適に用いられる。
１００ 圧電基板、
１１０ 波動測定容器、
１２０ 標的物質と結合する物質、または標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質、
１３０ ＲＦ−コネクタ、
１４０ 発振器、
２１０ 第１三方向弁、
２２０ 第２三方向弁、
２３０ 第３三方向弁、
３００ 標的液体試料チャンバー、
３１０ 標準液体試料チャンバー、
３１５ 洗浄チャンバー、
３２０ 廃棄チャンバー、
３３０ 流出チャンバー、
４００ 陰圧ポンプ、
４１０ 陽圧ポンプ、
５００ 流体制御及び信号制御ユニット、
６００ バッファ液、
６１０ 標的液体試料。
１１０ 波動測定容器、
１２０ 標的物質と結合する物質、または標的液体試料内に含まれている物質と結合しない物質、
１３０ ＲＦ−コネクタ、
１４０ 発振器、
２１０ 第１三方向弁、
２２０ 第２三方向弁、
２３０ 第３三方向弁、
３００ 標的液体試料チャンバー、
３１０ 標準液体試料チャンバー、
３１５ 洗浄チャンバー、
３２０ 廃棄チャンバー、
３３０ 流出チャンバー、
４００ 陰圧ポンプ、
４１０ 陽圧ポンプ、
５００ 流体制御及び信号制御ユニット、
６００ バッファ液、
６１０ 標的液体試料。
Claims (23)
- 波動を利用して液体試料内の標的物質を検出する方法であって、
前記標的物質を含んでいない第１液体試料に入力波動信号を入射し、前記第１液体試料から第１出力波動信号を測定するステップと、
前記標的物質を含む第２液体試料に入力波動信号を入射し、前記第２液体試料から第２出力波動信号を測定するステップと、
前記第１出力波動信号と第２出力波動信号とを比較して、前記第１出力波動信号と第２出力波動信号との差を決定するステップと、を含み、
前記第１液体試料に入射される入力波動信号及び第２液体試料に入射される入力波動信号は同じ周波数及び強度を持ち、前記第１出力波動信号は基底値として使われ、前記差の大きさは前記第２液体試料内に存在する前記標的物質の量に比例することを特徴とする方法。 - 前記波動信号は、表面弾性波信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記出力波動信号は、表面に所定の特性を有する表面物質から測定され、
前記表面物質は、第１液体試料及び第２液体試料内に含まれることを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 前記表面物質は、前記標的物質と特異的にまたは非特異的に結合する物質がその表面に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 前記表面物質は、前記標的物質と結合する物質が表面に固定されている第１表面物質、または前記第２液体試料内に含まれる物質とは結合しない物質が表面に固定されている第２表面物質を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 前記第１液体試料は、前記標的物質を含んでいないことを除いては前記第２液体試料と同一または類似した性質を持つことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記出力波動信号は、前記第１及び第２液体試料中に含まれるガスを除去するステップを経た後で測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記第２液体試料から前記第２出力波動信号を測定するステップは、前記第１液体試料が導入されていた波動測定容器から前記第１液体試料を除去した後、前記第２液体試料を前記波動測定容器に導入した後で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記第２液体試料を前記波動測定容器に導入する前に、前記第２液体試料内の、または前記第１液体試料と前記第２液体試料との間に含まれるガスを除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
- 前記ガスを除去するステップは、前記第１及び第２液体試料の一部を、前記第１及び第２液体試料が導入される経路から前記波動測定容器ではない他の容器に除去するステップによって行われることを特徴とする請求項９に記載の方法。
- 前記表面物質は、前記標的物質に結合する物質、または前記第２液体試料内に含まれる物質とは結合しない物質が固定されていない第３表面物質をさらに含み、
前記第２液体試料から前記第２出力波動信号を測定するステップは、前記第１表面物質から第１出力表面弾性波信号を測定するステップと、
前記第２表面物質から第２出力表面弾性波信号を測定するステップと、
前記第３表面物質から第３出力表面弾性波信号を測定するステップと、を含み、
前記第１出力波動信号と前記第２出力波動信号との差を決定するステップは、前記第１出力表面弾性波信号値から、前記第２出力表面弾性波信号値または前記第３出力表面弾性波信号値を差引くステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 前記第１表面物質、第２表面物質及び第３表面物質は、前記波動測定容器内に備えられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
- 波動によって試料中の標的物質を検出する方法であって、
前記標的物質を含む試料に入力波動信号を入射して、前記試料から発生した出力波動信号を測定するステップと、
前記出力波動信号を標準出力波動信号と比較して前記試料内にある前記標的物質を検出するステップと、を含み、
前記標準出力波動信号は、同一条件下で前記標的物質が存在していない場合に発生する出力波動信号であり、
前記出力波動信号を測定するステップは、前記試料中のガスを除去するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 前記入力波動信号を入射するステップ及び前記出力波動信号を測定するステップは、単一波動測定容器で行われ、
前記ガスを除去するステップは、前記標的物質を含む試料を前記波動測定容器に導入する前に行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。 - 前記ガスを除去するステップは、前記標的物質を含む試料の一部を前記試料が導入される経路から、前記波動測定容器ではない他の容器に除去するステップによって行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- 液体試料が導入される容器と、
前記容器に波動信号を入射する波動入射ユニットと、
前記容器からの波動信号を測定する波動測定ユニットと、
前記容器に導入される前記液体試料中のガスを除去するためのガス除去ユニットと、
を備えることを特徴とする波動センサー装置。 - 前記波動信号は、表面弾性波信号であることを特徴とする請求項１６に記載の波動センサー装置。
- 前記容器は、表面に所定の特性を有する表面物質が含まれていることを特徴とする請求項１６に記載の波動センサー装置。
- 前記表面は、標的物質に結合する物質が固定されていることを特徴とする請求項１８に記載の波動センサー装置。
- 前記表面物質は、標的物質に結合する物質が表面に固定されている第１表面物質、及び標的物質に結合する物質が表面に固定されていない第２表面物質、または標的物質を含む液体試料内の含まれている物質と結合しない第３表面物質が固定されている表面を備えることを特徴とする請求項１８に記載の波動センサー装置。
- 前記ガス除去ユニットは、標的物質を含む前記液体試料が前記容器に導入される前に、前記容器に導入される経路から迂回させるための廃棄チャンバーを備えることを特徴とする請求項１６に記載の波動センサー装置。
- 前記液体試料を収容するための液体試料チャンバーと、前記廃棄チャンバーに連結されて前記液体試料チャンバーと前記容器との間に形成されるチャンネルと、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の波動センサー装置。
- 標的物質が含む前記液体試料が保存される第１液体試料チャンバーと、
基準液体試料が保存される第２液体試料チャンバーと、
洗浄液が含まれる洗浄チャンバーと、のうち一つ以上のチャンバーが備えられていることを特徴とする請求項１６に記載の波動センサー装置。
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| JPN6011038493; 小貝崇 他: 'ＳＡＷとＳＨ-ＳＡＷを利用した溶液センサの検討' 第３５回 ＥＭシンポジウム , 20060518, ｐｐ．１０９-１１２ * |
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