JP5862997B2 - 気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ - Google Patents
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Description
〔1〕気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、シリコン薄膜に数μm単位の幅のスリットを形成することによって作製された、気体と溶液の気液界面に配置されたカンチレバーと、励起用レーザーを用いて駆動した前記カンチレバーの共振周波数を検出用レーザーを用いて、前記励起用レーザーおよび検出用レーザーの伝播を妨害する液体やガラスカバーの妨害層を介さずに測定するようにした、前記気体側に配置した監視装置とを具備し、前記カンチレバーの気体に面する面における親水性負荷を取り除き高い信号雑音比(SNR)が得られるようにしたことを特徴とする。
図5は本発明の実施例を示すカンチレバーの製造工程図である。
カンチレバー周囲の様々なスリット幅に関して、静的および動的流動条件における漏れが研究されてきた。マイクロ流路からの溶液の漏れを検証するため、幅2μm〜10μmのスリットを使用した。静的条件では、スリット幅が10μmであっても、スリットはメニスカス力によって漏れを生じることなく溶液を維持した。さらに、動的条件では、純水をマイクロ流路に流したところ、流動速度が生体反応に対する流動速度としてはかなり高速である11,250mm/秒未満のとき、スリットからの漏れはなかった。
直径450nmのカルボキシル化微小球を、アミノ基で官能基化したカンチレバーに連続的に暴露して、異なる濃度に対応する反応動態を確認した。アミノ官能基を表面上に均一に分布させるため、APTES(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)溶液、すなわち、APTES5%、純水5%、およびエタノール90%、をカンチレバー上のSiO2 層に30分間適用し、エタノールおよび純水を用いて慎重にすすぎを行った。デバイスは、60℃のオーブン内で一晩完全に乾燥させた。微小球上でアミノ基とカルボキシル基を結び付けるため、EDC〔1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド:水溶性カルボジイミド〕を2mg/mL添加してペプチド結合させた。
2 カンチレバーデバイス
2A,13,34 カンチレバー
2B,34B,43B スリット
2C,14,44 SiO2 膜
3,25,31 マイクロ流路
4,36 気体部
5 カンチレバーの共振周波数の監視装置
11,41 SOIウェハ
12,42 Al層
15,45 マイクロ流路となる領域
15′,45′ 最終的なマイクロ流路となる領域
21 ポンプ
22 第1の流れ
23 注入装置
24 第1のチューブ
26,32 マイクロ流路への流入口
27,33 マイクロ流路からの流出口
28 第2のチューブ
29 第2の流れ
34A,43A 探針
35 サンプル
43 AFMカンチレバー
A 励振用レーザー
B 検出用レーザー
Claims (9)
- シリコン薄膜に数μm単位の幅のスリットを形成することによって作製された、気体と溶液の気液界面に配置されたカンチレバーと、励起用レーザーを用いて駆動した前記カンチレバーの共振周波数を検出用レーザーを用いて、前記励起用レーザーおよび検出用レーザーの伝播を妨害する液体やガラスカバーの妨害層を介さずに測定するようにした、前記気体側に配置した監視装置とを具備し、前記カンチレバーの気体に面する面における親水性負荷を取り除き高い信号雑音比(SNR)が得られるようにしたことを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項1記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記スリットの幅が2μm〜10μmであり、メニスカス力によって前記溶液が前記気体側に漏れるのを防ぐことを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項1又は2記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記監視装置は、前記カンチレバーの前記気体に面する面から反射されるドップラーレーザーを用いてリアルタイムに前記カンチレバーの共振周波数を監視することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項1、2又は3記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記カンチレバーの溶液側に溶液を供給するマイクロ流路を配置し、プッシュプル型シリンジポンプを用いて前記溶液の液圧を前記マイクロ流路の両端でそれぞれ制御するとともに、前記プッシュプル型シリンジポンプと前記マイクロ流路を接続するチューブの長さを調整することにより、前記カンチレバーにおける液圧の摂動を補償するようにしたことを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項4記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記プッシュプル型シリンジポンプと前記マイクロ流路の流入口との間に、前記マイクロ流路内に化学物質を注入するための注入装置を配置することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項4記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記カンチレバーの表面を検出分子に特異的に結合する分子で予め修飾して、分子識別能を付加しておき、前記カンチレバーの表面に前記検出分子が吸着した時に発生する共振周波数の変化を検出することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項4記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記マイクロ流路内の液圧を直接測定することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項1、2又は3記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記カンチレバーの溶液に面する面に原子間力顕微鏡の探針を具備することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
- 請求項8記載の気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサにおいて、前記溶液中の生体分子を生理的条件下で観察することを特徴とする気液界面で共振するマイクロカンチレバーセンサ。
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