JPH04231844A - バイオセンサー - Google Patents
バイオセンサーInfo
- Publication number
- JPH04231844A JPH04231844A JP3153986A JP15398691A JPH04231844A JP H04231844 A JPH04231844 A JP H04231844A JP 3153986 A JP3153986 A JP 3153986A JP 15398691 A JP15398691 A JP 15398691A JP H04231844 A JPH04231844 A JP H04231844A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support
- crystal
- electrode
- layer
- biosensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 11
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 abstract description 18
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 abstract description 17
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 abstract description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
- G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02466—Biological material, e.g. blood
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0423—Surface waves, e.g. Rayleigh waves, Love waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0426—Bulk waves, e.g. quartz crystal microbalance, torsional waves
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【発明の産業上の利用分野】本発明はバイオセンサー、
及びこのセンサーを利用して、例えば抗体−抗原結合反
応を検出する装置に関する。
及びこのセンサーを利用して、例えば抗体−抗原結合反
応を検出する装置に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】抗体は生体を病気及び/又は
感染から保護する分子である。生体が抗原に暴露される
と、抗体を発生するが、これが抗原を結合・固定化する
結合部位になる。既に多くの抗体が認められている。こ
れら抗体は特異的抗原を検出するのに使用できる。この
ような抗原については、適当な抗体を与え、結合が生じ
るかどうかをみることによって、抗原の有無を調べるこ
とができる。例えば、抗体を支持体表面に与え、この支
持体を抗原を含むと考えられる液体に浸漬し、その表面
及び/又は支持体の物性をモニターすると、結合(抗原
の存在を示す)が生じているかをどうかをみることがで
きる。この種のテストに使用する支持体としては、圧電
結晶がある。表面音波(SAW)を使用して抗原を検出
するが、この場合には支持体表面上の抗体への抗原の結
合によって生じるSAWの減衰をモニターする。
感染から保護する分子である。生体が抗原に暴露される
と、抗体を発生するが、これが抗原を結合・固定化する
結合部位になる。既に多くの抗体が認められている。こ
れら抗体は特異的抗原を検出するのに使用できる。この
ような抗原については、適当な抗体を与え、結合が生じ
るかどうかをみることによって、抗原の有無を調べるこ
とができる。例えば、抗体を支持体表面に与え、この支
持体を抗原を含むと考えられる液体に浸漬し、その表面
及び/又は支持体の物性をモニターすると、結合(抗原
の存在を示す)が生じているかをどうかをみることがで
きる。この種のテストに使用する支持体としては、圧電
結晶がある。表面音波(SAW)を使用して抗原を検出
するが、この場合には支持体表面上の抗体への抗原の結
合によって生じるSAWの減衰をモニターする。
【0003】上記に関する文献としては、Michae
l Thompson等の“ThePotentia
l of the Bulk Acousti
c WaveDevice as a Liq
uid−Phase Immunosensor”、
IEEE Transactions on U
ltrasonics,Ferroelectrics
,and Frequency Control、
第UFFC−34巻、第2号、1987年3月、第12
7〜135頁、がある。
l Thompson等の“ThePotentia
l of the Bulk Acousti
c WaveDevice as a Liq
uid−Phase Immunosensor”、
IEEE Transactions on U
ltrasonics,Ferroelectrics
,and Frequency Control、
第UFFC−34巻、第2号、1987年3月、第12
7〜135頁、がある。
【0004】上記論文に記載されている装置には、被検
出環境に音波がかなり浸透する問題がある。環境がガス
状の場合、この問題はそれ程面倒ではない。ところが、
上記テストについて好ましい環境は液体環境であり、こ
の場合浸透によりかなりの減衰が生じるので、装置感度
が劣化する。
出環境に音波がかなり浸透する問題がある。環境がガス
状の場合、この問題はそれ程面倒ではない。ところが、
上記テストについて好ましい環境は液体環境であり、こ
の場合浸透によりかなりの減衰が生じるので、装置感度
が劣化する。
【0005】他の研究者による研究では、レイリー表面
音波(SAW)、Bleustein−Gulyaev
(BG)波及び表面スキミングバルク波(SSBW)が
、そしてその液相環境における伝搬手段及び減衰が検討
されている。FabienJosse、Zack S
hanaによる2つの論文がある。即ち、“Analy
sis of shear horizonta
l surfacewaves at the
boundary between a pi
ezoelectric crystal and
a various fluid medi
um”、(Journal Acoustic S
ociety ofAmerica、84(3)、1
988年9月、第978〜984頁)及び“Effec
t of liquid relaxation
time onSH surface wa
ves liquid sensors”(Jou
rnal Acoustic Society
of America、85(4)、1989年4月
、第1566〜1569頁)。また、次の論文もある。 即ち、山口、橋本、中島、向後の論文“Surface
Skimming BulkWave and
Bleustein−Gulyaev Wave
onRelated Y−cuts of
Quartz”、千葉大学、電気工学科。この論文の一
部は“Electronics Letters”、
第17巻、第17号、第602〜603頁、1981年
に発表されている。
音波(SAW)、Bleustein−Gulyaev
(BG)波及び表面スキミングバルク波(SSBW)が
、そしてその液相環境における伝搬手段及び減衰が検討
されている。FabienJosse、Zack S
hanaによる2つの論文がある。即ち、“Analy
sis of shear horizonta
l surfacewaves at the
boundary between a pi
ezoelectric crystal and
a various fluid medi
um”、(Journal Acoustic S
ociety ofAmerica、84(3)、1
988年9月、第978〜984頁)及び“Effec
t of liquid relaxation
time onSH surface wa
ves liquid sensors”(Jou
rnal Acoustic Society
of America、85(4)、1989年4月
、第1566〜1569頁)。また、次の論文もある。 即ち、山口、橋本、中島、向後の論文“Surface
Skimming BulkWave and
Bleustein−Gulyaev Wave
onRelated Y−cuts of
Quartz”、千葉大学、電気工学科。この論文の一
部は“Electronics Letters”、
第17巻、第17号、第602〜603頁、1981年
に発表されている。
【0006】本発明の目的は液相環境で使用できるバイ
オセンサー装置を提供することにある。
オセンサー装置を提供することにある。
【0007】即ち、本発明は表面に電極を設けた圧電支
持体からなるバイオセンサー装置において、該支持体を
単結晶で構成し、支持体表面にそって波が進行する方向
に横断する細長い金属蒸着領域として該表面に電極を写
真平板法により蒸着し、該細長い金属蒸着領域の幅及び
間隔を同じ程度にすると共に、蛋白質を該支持体表面に
固定化したことを特徴とするバイオセンサー装置を提供
するものである。
持体からなるバイオセンサー装置において、該支持体を
単結晶で構成し、支持体表面にそって波が進行する方向
に横断する細長い金属蒸着領域として該表面に電極を写
真平板法により蒸着し、該細長い金属蒸着領域の幅及び
間隔を同じ程度にすると共に、蛋白質を該支持体表面に
固定化したことを特徴とするバイオセンサー装置を提供
するものである。
【0008】電極幅については1〜40μm、好ましく
は10〜20μmが有利である。
は10〜20μmが有利である。
【0009】電極を形成する金属蒸着領域は支持体表面
にクロムを蒸着し、クロムに金を蒸着してから、所望パ
ターンにエッチングすることにより形成すればよい。
にクロムを蒸着し、クロムに金を蒸着してから、所望パ
ターンにエッチングすることにより形成すればよい。
【0010】電極厚みは10000A〜5μmであれば
よいが、好ましくは20000A程度である。
よいが、好ましくは20000A程度である。
【0011】支持体表面の質量取り込みは結晶表面に形
成した格子によって行えばよい。この格子は電極によっ
て、及び/又は別な金属フィンガーによって、及び/又
は電極を組み込んだ表面トラフによって形成することが
できる。
成した格子によって行えばよい。この格子は電極によっ
て、及び/又は別な金属フィンガーによって、及び/又
は電極を組み込んだ表面トラフによって形成することが
できる。
【0012】本発明による好適なバイオセンサーは共振
周波数が100MHz以上の結晶支持体上に幅・間隔が
共に11μm程度の電極を設けて形成したもので、これ
は液相試験溶液に浸漬すると、液体浸透が5000A未
満の表面スキミングバルク音波を発生する。既述のよう
に、支持体表面に金属蒸着格子を設けてあるため、表面
スキミングバルク音波の支持体及びその上の液体への浸
透が少なくなる。
周波数が100MHz以上の結晶支持体上に幅・間隔が
共に11μm程度の電極を設けて形成したもので、これ
は液相試験溶液に浸漬すると、液体浸透が5000A未
満の表面スキミングバルク音波を発生する。既述のよう
に、支持体表面に金属蒸着格子を設けてあるため、表面
スキミングバルク音波の支持体及びその上の液体への浸
透が少なくなる。
【0013】以下、本発明を添付図面について説明する
。図1は本発明バイオセンサー装置の表面領域を大きく
拡大して示す部分概略図である。図2は表面スキミング
バルク音波の動作周波数と、担持した蛋白質(固定化抗
体)層への該音波の浸透深さとの関係を示すグラフであ
る。図3は本発明バイオセンサー装置の被覆していない
表面を示す平面図である。
。図1は本発明バイオセンサー装置の表面領域を大きく
拡大して示す部分概略図である。図2は表面スキミング
バルク音波の動作周波数と、担持した蛋白質(固定化抗
体)層への該音波の浸透深さとの関係を示すグラフであ
る。図3は本発明バイオセンサー装置の被覆していない
表面を示す平面図である。
【0014】図について説明すると、バイオセンサー装
置の支持体10は石英単結晶で形成する。この結晶をS
T軸にそってカットし、表面を研磨する。電極12(図
1参照)をX軸に平行な結晶面に形成する。(それ自体
公知な)写真平板技術により、例えば蒸着後エッチング
を行って形成した電極12は平行ストリップからなり、
その厚みはほぼ2000A、幅はほぼ11μm、そして
間隔はほぼ20μmである。詳しくいえば、まづクロム
層を蒸着してから、クロム表面に金層を蒸着する。その
後、レジストを使用して写真平板法により電極パターン
を形成し、エッチングする。
置の支持体10は石英単結晶で形成する。この結晶をS
T軸にそってカットし、表面を研磨する。電極12(図
1参照)をX軸に平行な結晶面に形成する。(それ自体
公知な)写真平板技術により、例えば蒸着後エッチング
を行って形成した電極12は平行ストリップからなり、
その厚みはほぼ2000A、幅はほぼ11μm、そして
間隔はほぼ20μmである。詳しくいえば、まづクロム
層を蒸着してから、クロム表面に金層を蒸着する。その
後、レジストを使用して写真平板法により電極パターン
を形成し、エッチングする。
【0015】各支持体チップ10はリード線17と接触
パッド18をもつ検温装置16を備えている。最終的な
バイオセンサーの大きさは15mm×10mmであるが
、複数のこのような装置を同時に石英ウエハ上に形成し
、製造段階の後半でウエハから個々のチップを切断して
もよい。
パッド18をもつ検温装置16を備えている。最終的な
バイオセンサーの大きさは15mm×10mmであるが
、複数のこのような装置を同時に石英ウエハ上に形成し
、製造段階の後半でウエハから個々のチップを切断して
もよい。
【0016】接続体13を介して電極12を接触パッド
15に接続する。
15に接続する。
【0017】図1に示すように、接着剤及び所望抗体を
含む層14を支持体10の表面に電極12を介して被覆
する。この層14は非常に薄く、例えば5000A、好
ましくは1000A程度である。
含む層14を支持体10の表面に電極12を介して被覆
する。この層14は非常に薄く、例えば5000A、好
ましくは1000A程度である。
【0018】周波数が例えば100MHzの交流信号を
接触パッドに加え、結晶内に運動を起こすと(図1参照
)、表面スキミングバルク音波16がX軸(そして電極
)に対して横断する結晶面にそって伝搬する。図1に示
すように、表面蛋白質層14のセグメント14a、14
b及び14cの形状によって、層14が結晶運動により
変形する。センサーを液体に浸漬すると、波動が減衰す
るが、表Iに示すように、通常の音波に比較した場合こ
の減衰は非常に小さい。下記表Iには、低周波数で動作
する公知ニオブ酸リチウムセンサーに比較した場合の本
発明センサーの空気中及びその他の媒体中における減衰
を示す。
接触パッドに加え、結晶内に運動を起こすと(図1参照
)、表面スキミングバルク音波16がX軸(そして電極
)に対して横断する結晶面にそって伝搬する。図1に示
すように、表面蛋白質層14のセグメント14a、14
b及び14cの形状によって、層14が結晶運動により
変形する。センサーを液体に浸漬すると、波動が減衰す
るが、表Iに示すように、通常の音波に比較した場合こ
の減衰は非常に小さい。下記表Iには、低周波数で動作
する公知ニオブ酸リチウムセンサーに比較した場合の本
発明センサーの空気中及びその他の媒体中における減衰
を示す。
【0019】
【表1】表I
1.110MHzST石英−被覆面積20mm22.7
0MHzニオブ酸リチウムYZ−被覆面積2.4mm2
0MHzニオブ酸リチウムYZ−被覆面積2.4mm2
【0020】本発明センサーを液体に浸漬したさいに発
生するSSBWの低減衰は液体への表面スキミングバル
ク音波の低浸透によるものである。図2はこの関係を示
すグラフであり、浸透の動作周波数への依存性を説明す
るものである。本発明のバイオセンサーの場合、高周波
数(>100MHz)を適用し、かつ支持体10の表面
に薄く被覆した蛋白質層14を使用すると、その感度を
最大化できる。
生するSSBWの低減衰は液体への表面スキミングバル
ク音波の低浸透によるものである。図2はこの関係を示
すグラフであり、浸透の動作周波数への依存性を説明す
るものである。本発明のバイオセンサーの場合、高周波
数(>100MHz)を適用し、かつ支持体10の表面
に薄く被覆した蛋白質層14を使用すると、その感度を
最大化できる。
【0021】液体からの抗原の蛋白質層14の抗体への
結合は、この層14が薄い程(層14の質量が低い程)
より簡単に検出できる。この結果、抗原の層14への結
合によって生じる質量の相対変化が非常に高くなる。質
量が変化すると、速度変化、従って音波周波数変化が生
じる。この周波数変化が検出された場合、抗原が存在す
ることになる。
結合は、この層14が薄い程(層14の質量が低い程)
より簡単に検出できる。この結果、抗原の層14への結
合によって生じる質量の相対変化が非常に高くなる。質
量が変化すると、速度変化、従って音波周波数変化が生
じる。この周波数変化が検出された場合、抗原が存在す
ることになる。
【0022】本発明は前記実施例の細部には制限されず
、各種変更が可能である。例えば、結晶支持体10表面
の有効質量取込み量を増やすと、結晶支持体10への表
面スキミングバルク音波の浸透を小さくでき、また間隔
を狭くすることによって、及び/又は別に金属蒸着物を
組込むことによって、及び/又は金属蒸着物間の結晶表
面にトラフを設けることによって、電極構造体12(図
1及び図3)の質量を増やすことができる。このように
形成した格子の間隔は、λをSSBWの波長とすると、
λ/2程度である。同様に、金属蒸着格子の厚み、ある
いは(トラフを形成した場合の)金属蒸着物及びリッジ
からなる格子の厚みは好ましくはλ/100未満である
。格子を使用した場合には、音波の表面伝搬が増す。理
想的なセンサーは音波の全エネルギーを蛋白質層14に
封じ込んだセンサー、即ち全エネルギーが液体・結晶の
いずれにおいても失われないセンサーである。このセン
サーによれば、抗原結合に対する感度が最大になる。本
装置の動作周波数は最大500MHzである。電極構造
体12はアルミニウムで構成すればよい。
、各種変更が可能である。例えば、結晶支持体10表面
の有効質量取込み量を増やすと、結晶支持体10への表
面スキミングバルク音波の浸透を小さくでき、また間隔
を狭くすることによって、及び/又は別に金属蒸着物を
組込むことによって、及び/又は金属蒸着物間の結晶表
面にトラフを設けることによって、電極構造体12(図
1及び図3)の質量を増やすことができる。このように
形成した格子の間隔は、λをSSBWの波長とすると、
λ/2程度である。同様に、金属蒸着格子の厚み、ある
いは(トラフを形成した場合の)金属蒸着物及びリッジ
からなる格子の厚みは好ましくはλ/100未満である
。格子を使用した場合には、音波の表面伝搬が増す。理
想的なセンサーは音波の全エネルギーを蛋白質層14に
封じ込んだセンサー、即ち全エネルギーが液体・結晶の
いずれにおいても失われないセンサーである。このセン
サーによれば、抗原結合に対する感度が最大になる。本
装置の動作周波数は最大500MHzである。電極構造
体12はアルミニウムで構成すればよい。
【0023】本発明により構成し、かつ抗体含有層14
で被覆したバイオセンサーを使用するさいには、これを
液体に浸漬するか、あるいは液滴を層14の表面に滴下
すればよい。液体が層14の抗体と結合する抗原を含有
している場合、加えた信号は減衰し、周波数が変化する
。そして、音波エネルギーの液体による過剰な減衰によ
り何らかのマスキングが生じない限り、抗原を確実に検
出できる。
で被覆したバイオセンサーを使用するさいには、これを
液体に浸漬するか、あるいは液滴を層14の表面に滴下
すればよい。液体が層14の抗体と結合する抗原を含有
している場合、加えた信号は減衰し、周波数が変化する
。そして、音波エネルギーの液体による過剰な減衰によ
り何らかのマスキングが生じない限り、抗原を確実に検
出できる。
【図1】本発明バイオセンサー装置の表面領域を大きく
拡大して示す部分概略図。
拡大して示す部分概略図。
【図2】表面スキミングバルク音波の動作周波数と、担
持した蛋白質(固定化抗体)層への該音波の浸透深さと
の関係を示すグラフ。
持した蛋白質(固定化抗体)層への該音波の浸透深さと
の関係を示すグラフ。
【図3】本発明バイオセンサー装置の被覆していない表
面を示す平面図。
面を示す平面図。
10 結晶支持体
12 電極
13 接続体
14 蛋白質層
16 検温装置
17 リード線
18 接触パッド
Claims (13)
- 【請求項1】 表面に電極を設けた圧電支持体からな
るバイオセンサー装置において、該支持体を単結晶で構
成し、支持体表面にそって波が進行する方向に横断する
細長い金属蒸着領域として該表面に電極を写真平板法に
より蒸着し、該細長い金属蒸着領域の幅及び間隔を同じ
程度にすると共に、蛋白質を該支持体表面に固定化した
ことを特徴とするバイオセンサー装置。 - 【請求項2】 電極幅が10〜20μm、好ましくは
11μmである請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 細長い金属蒸着領域がアルミニウムか
らなる請求項1又は2項に記載の装置。 - 【請求項4】 細長い金属蒸着領域がクロム担持金か
らなる請求項1又は2項に記載の装置。 - 【請求項5】 細長い金属蒸着領域が結晶面担持クロ
ム層、該表面に蒸着した金層、及び金/クロム層をエッ
チングして形成したパターンからなる請求項4に記載の
装置。 - 【請求項6】 電極厚みが10000A〜5μmの範
囲にある請求項3、4又は5項に記載の装置。 - 【請求項7】 電極厚みが20000Aである請求項
3、4又は5項に記載の装置。 - 【請求項8】 細長い金属蒸着領域を含む格子を形成
することによって結晶表面の質量取り込み量を増やした
請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項9】 さらに細長い金属蒸着領域間に別な金
属フィンガーを設けた請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 さらに細長い金属蒸着領域間の結晶
面にトラフを設けた請求項8又は9項に記載の装置。 - 【請求項11】 実質的に図1及び図3に図示し、か
つ図1及び図3について説明したバイオセンサー装置。 - 【請求項12】 結晶をカットして、Y−カット単結
晶支持体を形成する工程、該支持体の表面を研磨する工
程、該表面に金属層を付着処理し、レジストを使用して
、該勤続層に複数の細長い領域を写真平板法により形成
して、結晶のX軸に対して実質的に平行な電極パターン
を与える工程、及び該結晶表面に該電極を介して蛋白質
含有層を形成する工程からなるバイオセンサーの製造方
法。 - 【請求項13】 実質的に明細書本文に記載したバイ
オセンサーの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9012247A GB2244557A (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Acoustic wave biosensor |
GB9012247.4 | 1990-06-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04231844A true JPH04231844A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=10676905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3153986A Pending JPH04231844A (ja) | 1990-06-01 | 1991-05-29 | バイオセンサー |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0459613A1 (ja) |
JP (1) | JPH04231844A (ja) |
GB (1) | GB2244557A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2265982A (en) * | 1992-04-03 | 1993-10-13 | Marconi Gec Ltd | Apparatus for monitoring a fluid medium |
GB9410426D0 (en) * | 1994-05-25 | 1994-07-13 | Stevenson Adrian C | Acoustic monitor assembly |
GB9726888D0 (en) * | 1997-12-20 | 1998-02-18 | Eev Ltd | Detection |
US7207222B2 (en) * | 2001-08-28 | 2007-04-24 | Sensorchem International Corporation | Electromagnetic piezoelectric acoustic sensor |
GB2393246A (en) | 2002-09-21 | 2004-03-24 | Sonoptix Ltd | Transducer sensor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4246344A (en) * | 1979-04-09 | 1981-01-20 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of detecting adherent cells |
US4236893A (en) * | 1979-04-09 | 1980-12-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method for the assay of classes of antigen-specific antibodies |
US4735906A (en) * | 1984-11-28 | 1988-04-05 | Texas A&M University | Sensor having piezoelectric crystal for microgravimetric immunoassays |
NL8502634A (nl) * | 1985-09-26 | 1987-04-16 | Tno | Toestel voor het vaststellen van de toestand van een materiaal, in het bijzonder de adsorptie van een gas of vloeistof aan dit materiaal. |
NL8502705A (nl) * | 1985-10-03 | 1987-05-04 | Organisatie Voor Toegepast Nat | Samengestelde drager, bestemd voor een toestel voor kwantitatieve bepaling van een in een gas of vloeistof aanwezig bestanddeel. |
US4905701A (en) * | 1988-06-15 | 1990-03-06 | National Research Development Corporation | Apparatus and method for detecting small changes in attached mass of piezoelectric devices used as sensors |
US5130257A (en) * | 1988-09-29 | 1992-07-14 | Hewlett-Packard Company | Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device |
-
1990
- 1990-06-01 GB GB9012247A patent/GB2244557A/en not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-04-15 EP EP91303314A patent/EP0459613A1/en not_active Withdrawn
- 1991-05-29 JP JP3153986A patent/JPH04231844A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB9012247D0 (en) | 1990-07-18 |
EP0459613A1 (en) | 1991-12-04 |
GB2244557A (en) | 1991-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5478756A (en) | Chemical sensor for detecting binding reactions | |
JP4147116B2 (ja) | 表面弾性波センサ | |
Ricco et al. | Thin metal film characterization and chemical sensors: monitoring electronic conductivity, mass loading and mechanical properties with surface acoustic wave devices | |
US8669688B1 (en) | High-frequency shear-horizontal surface acoustic wave sensor | |
US7287431B2 (en) | Wireless oil filter sensor | |
US5130257A (en) | Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device | |
Benes et al. | Comparison between BAW and SAW sensor principles | |
US5283037A (en) | Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device | |
US20090114798A1 (en) | Circular Surface Acoustic Wave (SAW) Devices, Processes for Making Them, and Methods of Use | |
US4767719A (en) | Assay apparatus having piezoelectric slab generating effective diffraction grating in applied analyte-specific film | |
Calabrese et al. | Surface acoustic wave devices as chemical sensors in liquids. Evidence disputing the importance of Rayleigh wave propagation | |
EP0701698B1 (en) | Analyte-responsive ktp composition and method | |
WO2000026636A1 (fr) | Capteur qcm | |
Kushibiki et al. | Cut‐off characteristics of leaky Sezawa and pseudo‐Sezawa wave modes for thin‐film characterization | |
Herrmann et al. | Microacoustic sensors for liquid monitoring | |
JP3162376B2 (ja) | 分析装置 | |
JPH04231844A (ja) | バイオセンサー | |
Andle et al. | Improved acoustic-plate-mode biosensor | |
EP0559343A1 (en) | Shear transverse wave device having selective trapping of wave energy | |
US7816837B2 (en) | Surface acoustic wave sensor | |
Lin et al. | Label-free detection of prostate-specific antigen with FBAR-based sensor with oriented antibody immobilization | |
Becker et al. | Multistrip couplers for surface acoustic wave sensor application | |
US4101852A (en) | Microacoustic shear bulk wave device | |
Bastiaans | Piezoelectric transducers | |
EP0767990A1 (en) | SURFACE SKIMMING BULK WAVE GENERATION IN KTiOPO 4 AND ITS ANALOGS |