KR101627490B1 - 탄성 표면파 센서 - Google Patents

탄성 표면파 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR101627490B1
KR101627490B1 KR1020147014341A KR20147014341A KR101627490B1 KR 101627490 B1 KR101627490 B1 KR 101627490B1 KR 1020147014341 A KR1020147014341 A KR 1020147014341A KR 20147014341 A KR20147014341 A KR 20147014341A KR 101627490 B1 KR101627490 B1 KR 101627490B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous substrate
surface acoustic
acoustic wave
region
solution
Prior art date
Application number
KR1020147014341A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140071509A (ko
Inventor
타카쉬 코가이
히로미 야츄다
Original Assignee
니혼무센 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011240492A external-priority patent/JP6154569B2/ja
Priority claimed from JP2011240493A external-priority patent/JP6154570B2/ja
Priority claimed from JP2011281611A external-priority patent/JP6043061B2/ja
Application filed by 니혼무센 가부시키가이샤 filed Critical 니혼무센 가부시키가이샤
Publication of KR20140071509A publication Critical patent/KR20140071509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101627490B1 publication Critical patent/KR101627490B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/222—Constructional or flow details for analysing fluids
    • 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
    • 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
    • G01N29/024—Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • 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
    • G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • 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
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic 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
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0255—(Bio)chemical reactions, 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
    • G01N2291/02—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
    • G01N2291/0423—Surface waves, e.g. Rayleigh waves, Love waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 탄성 표면파를 전파하는 압전 소자; 전기신호와 표면 탄성파의 변환을 실시하는 전극; 및 상기 압전 소자에 접촉하며 액체가 침윤하는 다공성 기재;를 포함하는 탄성 표면파 센서를 제공한다.

Description

탄성 표면파 센서 {Surface Acoustic Wave Sensor}
본 발명은, 탄성 표면파 센서에 관한 것이다.
본원은, 2011년 11월 1일에 출원된 일본특허출원 2011-240492호, 2011년 11월 1일에 출원된 일본특허출원 2011-240493호, 및 2011년 12월 22일에 출원된 일본특허출원 2011-281611호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
전자 회로에 이용되는 밴드 패스 필터의 하나로서 SAW(Surface Acoustic Wave; 아단성 표면파) 필터가 알려져 있다. SAW 필터는 소형이고 양호한 감쇠 특성을 가지기 때문에, 휴대전화 및 다양한 전자기기에 이용되고 있다. SAW 필터는, 예를 들어, 압전 소자 기판상에 탄성 표면파(표면 탄성파)를 발생시키고 탄성 표면파를 검출하기 위한 빗형 전극(Inter Digital Transducer; IDT)을 포함한다.
SAW 필터에 관한 기술로서, 예를 들어, 일본특허공개 2008-286606(특허 문헌 1)에는, 압전성 기판상에, 송신 전극부를 구성하는 IDT와 수신 전극부를 구성하는 IDT의 사이에 형성된 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역(센서 표면이 되는 영역)을 갖춘 탄성 표면파 센서가 개시되어 있다.
이 특허 문헌 1에 대해서는, 압전성 기판, 상기 압전성 기판의 표면상에 소정의 패턴으로 형성되고 탄성 표면파의 송신을 실시하는 송신 전극부, 상기 압전성 기판의 표면상에 소정의 패턴으로 형성되고 상기 탄성 표면파의 수신을 실시하는 수신 전극부를 포함하는 송수신 전극부, 상기 송신 전극부와 상기 수신 전극부 사이에 형성되어 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역, 및 상기 송수신 전극부를 외부로부터 밀폐하기 위한 밀봉 구조를 포함하는 탄성 표면파 센서가 개시되어 있다. 이 탄성 표면파 센서는 상기 검출 영역에 도입된 검사대상 물체인 액체에 대응하여 송신 전극부로부터 수신 전극부로 탄성 표면파의 전반적인 특성이 변화한다. 또한, 이 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 송신 전극부와 상기 검출 영역의 사이 및 상기 검출 영역과 상기 수신 전극부의 사이의 적어도 한쪽 금속에 의해 형성되며, 상기 탄성 표면파의 에너지를 상기 압전성 기판의 표면에 집중시키기 위한 더미 전극부를 포함한다.
상기 특허 문헌 1은 압전성 기판상에, 송신 전극부를 구성하는 IDT와 수신 전극부를 구성하는 IDT 사이에, 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역(센서 표면이 되는 영역)을 포함하는 탄성 표면파 센서가 개시되어 있다. 상기 탄성 표면파 센서는 적하(滴下)된 액체 시료에 의해 검사 영역의 표면 탄성파 전파 속도(또는 위상)의 변화량을 측정함으로써 액체 시료에 검사대상 물체가 포함되어 있는지 여부와 검사대상 물체의 농도 등을 검출한다.
그러나, 특허 문헌 1에 개시된 탄성 표면파 센서는 센서 표면에 직접 용액을 적하하는 방법 또는 센서 표면을 용액에 담그는 방법이 이용되고 있다.
따라서, 센서 표면은 노출된 구조로 이루어져야 하는 바, 표면 손상이 발생하기 쉽고, 간단하고 쉽게 측정할 수 없는 문제가 있다.
또한, 측정의 정밀도를 충분히 확보하기 위해서는 적하하는 용액이 확실하게 센서 표면을 덮는 것이 요구되지만, 용액을 적하하는 방법은 이 요구에 대응할 수가 없는 문제도 있다.
더욱이, 적하하는 용액이 소망하는 측정 시간 동안 휘발 등으로 인해 용액의 유지가 용이하지 않은 문제점이 있으며, 특허 문헌 1의 기술은 밀봉 구조를 위해 제조 비용이 소요되는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 특허 문헌 1은 송신 전극과 수신 전극간의 폭 및 검출 영역의 폭이 긴 경우에, 검사대상 물체의 농도가 높은 액체 시료를 검출 영역에 적하하면, 센서면과 검사대상 물체와의 반응이 포화된다. 반응이 포화되었을 경우, 표면 탄성파 전파 손실이 커지기 때문에, 표면 탄성파의 진폭이 작아지거나 0이 된다. 표면 탄성파의 진폭이 0이 되었을 경우, 탄성 표면파 센서는 액체 시료중의 검사대상 물체를 감지하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은, 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 간단하고 쉽게 측정할 수 있는 한편, 측정의 정밀도를 향상할 수 있는 탄성 표면파 센서를 제공한다.
또한, 본 발명은 제조 비용을 삭감할 수 있는 탄성 표면파 센서를 제공하며, 검사대상 물체의 검출이 용이한 탄성 표면파 센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 하나의 예로서, 탄성 표면파 센서는 탄성 표면파를 전파하는 압전 소자와 전기신호와 표면 탄성파와의 변환을 실시하는 전극(전극부) 및 상기 탄성 표면파의 전파 경로에 배치되어 검사대상 물체인 액체가 도입되며, 상기 압전 소자의 검출 영역 상에 위치하여 액체가 모세관 현상에 의해 침윤하는 것으로 상기 검출 영역에 접촉하는 부분을 가지는 액체가 침윤하는 다공성 기재를 포함한다.
본 발명에 따른 하나의 예로서, 탄성 표면파 센서는, 상기 전극이 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조를 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예로서 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 평면상으로 보았을 때 검출 영역과 겹쳐지지 않는 부분을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 전극은 2 개이며, 상기 검출 영역은 상기 2개의 전극 중 한쪽의 전극과 전기적으로 접속하는 합선형 반응 영역이고, 상기 2대의 전극 중 또 다른 전극과 전기적으로 접속하지 않는 개방형 반응 영역을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로, 액체가 모세관 현상에 의해 침윤하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 다른 반응물을 용액의 침윤 방향으로 각각 분산되어 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 물질을 포함하는 반응층 또는 목적물 이외 것을 제거하는 필터층 중 적어도 1개의 층을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다공성 기재는 상기 압전 소자에 접하지 않는 부분을 가지는 것이 바람직하다.
상기 전극은 복수이며, 복수의 상기 전극 각각에 대응하여 설치된 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 반응물을 각각 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 전극은 복수이며, 복수의 상기 전극 각각에 대응하여 설치된 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 다른 반응물을 각각 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 전극은 상기 전극은 2 개이고, 상기 다공성 기재는 박막을 통해 상기 압전 소자에 접촉하여 상기 다공성 기재에 연결되며, 상기 각 전극에 접하는 부분이 소수성 기재로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 전극과 전기적으로 접속하지 않는 영역을 가지는 제 1 부분 및 상기 전극과 전기적으로 접속하는 박막을 가지는 제 2 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역과 제 2 영역이 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 교대로 형성되어 상기 제 1 영역의 침윤 속도가 제 2 영역의 침윤 속도보다 빠른 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 상기 다공성 기재는 복수의 상기 제 1 영역의 상기 탄성 표면파의 전파 방향의 길이가 각각 다른 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 예인 탄성 표면파 센서에 있어서, 복수의 상기 제 2 영역에 있어서의 상기 탄성 표면파의 전파 방향의 길이가 각각 다른 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 간단하고 쉽게 측정할 수 있는 한편, 측정의 정밀도를 향상할 수 있는 탄성 표면파 센서를 제공할 수가 있다. 본 발명에 의하면, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 본 발명에 의하면, 모세관 현상을 가지는 다공성 기재를 검사 영역에 구비했기 때문에, 검사 영역 전체를 일시에 적시지 않는다. 따라서, 용액중의 검사대상 물체의 농도가 진한 경우에도 검출 신호가 포화되지 않고, 검사대상 물체의 검출이 용이해진다.
도 1A은 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식 표면도이다;
도 1B는 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식 단면도이다;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 사시도이다;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 SAW 소자의 센스 회로를 나타내는 개략 블럭도이다;
도 4A는 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 4B는 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 5A는 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 5B는 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 6은 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식도이다;
도 7은 본 발명의 제 5 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 사시도이다;
도 8A는 본 발명의 제 5 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식 표면도이다;
도 8B는 본 발명의 제 5 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식 단면도이다;
도 9A는 본 발명의 제 6 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 9B는 본 발명의 제 6 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 10A는 본 발명의 제 7 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 10B는 본 발명의 제 7 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 11A는 본 발명의 제 8 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 11B는 본 발명의 제 8 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 12는 본 발명의 제 9 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식도이다;
도 13A는 제 10 실시예와 관련된 SAW 센서를 나타내는 모식 표면도이다;
도 13B는 제 10 실시예와 관련된 SAW 센서를 나타내는 모식 단면도이다;
도 14A는 제 10 실시예와 관련된 다공성 기재상의 용액의 침윤 상태를 설명하는 그림이다;
도 14B는 제 10 실시예와 관련된 다공성 기재상의 용액의 침윤 상태를 설명하는 그림이다;
도 14C는 제 10 실시예와 관련된 다공성 기재상의 용액의 침윤 상태를 설명하는 그림이다;
도 15A는 제 11 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 15B는 제 11 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다;
도 16A는 제 12 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 표면도이다;
도 16B는 제 12 실시예와 관련된 SAW 센서의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
(제 1 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
도 1A 및 도 1B 는 제 1 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식도이다.
도 1A는 SAW 센서(1) 의 개략적인 표면도이며, 도 1B 는 SAW 센서(1)를 절단면 A를 기준으로 바라 본 개략적인 단면도이다.
SAW 센서(1)는 압전 소자 기판(10; 압전 소자), 송신 전극(11-1a), 송신 전극(11-1b), 수신 전극(11-2a) , 수신 전극(11-2b), 반응 영역 박막(12), 다공성 기재(13), 밀봉 구조(14-1) 및 밀봉 구조(14-2)로 구성되어 있다.
압전 소자 기판(10)은 SAW를 전파하는 기판이다. 압전 소자 기판(10)은 수정 기판이다.
송신 전극(11-1a) 및 송신 전극(11-1b)은 송신 측 전극부를 구성하는 빗살모양의 패턴으로 형성된 금속 전극이다. 이하, 송신 전극(11-1a) 및 송신 전극(11-1b)을 총칭해 IDT(11-1)라고 부른다.
또한, 수신 전극(11-2a) 및 수신 전극(11-2b)은 수신 측 전극부를 구성하는 빗살모양의 패턴으로 형성된 금속 전극이다. 이하, 수신 전극(11-2a) 및 수신 전극(11-2b)을 총칭해 IDT(11-2) 라고 부른다.
IDT(11-1) 및 IDT(11-2)(총칭하여, 이하에서는 IDT(11)이라 약칭함)는 압전 소자 기판(10) 상에 구성된 전극이다. IDT(11)은 대향하는 한 쌍의 전극이다. IDT(11)은 예를 들어, 알루미늄 박막으로 구성된다.
반응 영역 박막(12)은 금을 증착 해 생성한 박막이다. 반응 영역 박막(12)은 표면에 항체를 담지한 박막이다. 반응 영역 박막(12)은 압전 소자 기판(10)상에 위치하고, 압전 소자 기판(10)상에 대향하여 설치된 한 쌍의 IDT(11)사이 영역에 형성된다.
압전 소자 기판(10)에서 반응 영역 박막(12)과 겹치는 부분이 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역(센서 표면이 되는 영역)이 된다.
다공성 기재(13)는 반응 영역 박막(12)에 접한 상태로 설치된 기재이다. 다공성 기재(13)는 예를 들어, 니트로셀루로스 등의 물질로 구성될 수 있다. 다공성 기재(13)는 반응 영역 박막(12)을 완전하게 가리도록 고정된다. 다공성 기재(13)는 예를 들어, 반응 영역 박막(12)의 외측 네 귀퉁이에 접착된 상태로 고정된다. 다공성 기재(13)는 적하된 용액을 보유하고, 그 내부 및 표면에 용액을 침윤 시킨다.
다공성 기재(13)는 적하된 용액을, 모세관 현상에 의해 다공성 기재(13) 내부 및 반응 영역 박막(12)의 표면에 이송하고 보유한다.
즉, SAW 센서(1)는 적하된 용액을 다공성 기재(13)의 내부 및 반응 영역 박막(12)의 표면에 유지한다.
SAW 센서(1)에서, 다공성 기재(13) 내부로 이송된 용액은 반응 영역 박막(12)의 특정의 영역을 적신다. 여기서, 특정의 영역이란, 다공성 기재(13)에서 반응 영역 박막(12)과 겹치는 부분에 의해 면적이 정해지는 영역이다. 예를 들어, 반응 영역 박막(12)의 전면을 다공성 기재(13)로 가리는 경우, 반응 영역 박막(12)의 전 영역이 된다.
용액중의 항원은, 반응 영역 박막(12)상에 담지된 항체와 반응하여 반응 영역 박막(12)상의 특정 영역에 항원 항체 결합물을 생성한다.
즉, 반응 영역 박막(12)에서는 그 표면에 항원을 포함한 액체 시료를 적하 하는 것으로써, 반응 영역 박막(12)상에 담지된 항체와 액체 시료중의 항원의 사이에서 항원 항체 반응이 일어난다. 그 결과, 반응 영역 박막(12) 상에는 반응 영역 박막(12)상에 담지한 항체와 항원이 결합한 항원 항체 결합물이 생성한다. 또한, 반응 영역 박막(12)의 재료는 금 이외에도 항체를 담지할 수 있는 재료이면 다양한 재료가 이용될 수 있음은 물론이다.
송신 전극부 측의 밀봉 구조(14-1)(송신 전극부에 가까운 위치에 배치되어 있음)는 밀봉벽(15-1) 및 밀봉 천정(16-1)을 갖추고 있다. 또한, 밀봉벽(15-1) 및 밀봉 천정(16-1)의 사이에는 이들을 접착하기 위한 접착층이 설치되지만, 도 1A 및 도 1B에서는 생략되어 있다.
밀봉벽(15-1)은 IDT(11-1)을 가리는 벽이며, 압전 소자 기판(10)상에 직사각 모양으로 형성된다. 밀봉벽(15-1)은 예를 들어, 감광성 수지로 구성될 수 있다.
또한, 밀봉 천정(16-1)은 밀봉벽(15-1)의 상부를 막아 IDT(11-1)를 외부로부터 밀폐하기 위한 천정이다. 밀봉 천정(16-1)은, 밀봉 천정(16-1)의 평면 영역 내에 밀봉벽(15-1)이 들어가도록 밀봉벽(15-1)의 상부에 배치된다. 밀봉 천정(16-1)은, 예를 들어, 유리 기판으로 구성될 수 있다. 또한, 밀봉벽(15-1) 및 밀봉 천정(16-1)의 사이에는 접착층(도시하지 않음)이 설치되어 밀봉벽 (15-1) 및 밀봉 천정(16-1)의 사이를 밀봉해 접착한다.
밀봉 구조(14-1)는 IDT(11-1)를 외부로부터 밀폐하여 IDT(11-1)상에 공간을 형성하는 동시에 덮개 효과로 IDT(11-1)가 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조이다.
또한, 수신 전극부 측의 밀봉 구조(14-2)(수신 전극부에 가까운 위치에 설치되고 있음)는 밀봉 구조(14-1)와 동일하게 밀봉벽(15-2) 및 밀봉 천정(16-2)을 포함하며 IDT(11-2)를 외부로부터 밀폐하고, IDT(11-2)상에 공간을 형성하는 동시에 덮개 효과로 IDT(11-2) 가 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조이다.
이러한 밀봉 구조(14-1) 및 밀봉 구조(14-2)는 검출 영역에서 환경(예를 들어, 습도)의 변화가 있었다고 해도, IDT(11-1) 및 IDT(11-2)는 그 영향을 받기 어렵게 되므로 바람직하다.
또한, 도 1A 및 도 1B에서는 다공성 기재(13)를 밀봉 구조(14-1), 및 밀봉 구조(14-2)에서 밀봉 천정과 겹치도록 배치하는 구조가 도시되어 있지만, 다공성 기재(13)가 반응 영역 박막(12)이 배치되는 센서의 검출 영역을 가리도록 배치되어 있으면, 밀봉 천정과 겹치도록 배치할 필요는 없다.
무엇보다, 다공성 기재(13)를 밀봉 천정과 겹치지 않게 배치하는 경우에는 다공성 기재(13)가 표면 탄성파의 진행 방향에서 크게 어긋나더라도(어긋남), 밀봉 구조(14-1) 및 밀봉 구조(14-2)가 각각 IDT (11-1) 및 IDT(11-2)를 보호하므로, IDT가 용액에 젖지 않을 수 있는 바, IDT의 탄성파 송신 동작 또는 탄성파 수신 동작에 영향을 미치는 것은 아니다.
도 2는 제 1 실시예와 관련된 SAW 센서(1) 의 개략적인 사시도이다.
도 2에서, 도 1A 및 도 1B 와 같은 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 한다. 또한 도 2에서, 도 1A 및 도 1B에 나타낸 반응 영역 박막(12), 밀봉 구조 (14-1), 및 밀봉 구조(14-2)는 생략 되어 있다.
IDT(11-1)은 후술하는 버스트(burst) 회로(22)로부터, 송신 신호인 버스트 신호가 입력된다. IDT(11-1)는 입력된 버스트 신호에 대응하는 SAW를 압전 소자 기판(10)의 표면에 여기한다. IDT(11-2)는 압전 소자 기판(10)의 표면으로 전파해 온 SAW를 전기신호로 변환한다. IDT(11-2)는 수신한 전기신호(검출 신호라고 부른다)를 후술하는 위상 진폭 검출 회로(23)에 출력한다.
또한 부호 S를 교부한 영역은 용액이 적하되는 다공성 기재(13)의 일부를 나타낸다. 영역 S는 IDT(11-1) 및 IDT (11-2)가 배치된 방향을 기준으로 수직 방향에 있는 한편, 다공성 기재(13)의 외측의 연장 방향으로 형성된 다공성 기재(13)의 일부의 영역이다.
SAW 센서(1)의 측정자가 예를 들어, 도 2에 나타내는 마이크로피펫(17)를 이용해 용액을 상기 영역 S에 용액을 적하하면, 다공성 기재(13)는 적하된 용액을 모세관 현상에 의해 다공성 기재(13) 내부 및 반응 영역 박막(12)의 표면으로 이송하고 유지시킨다.
즉, 다공성 기재(13)는 평면에서 바라볼 때를 기준으로 검출 영역과 겹쳐지지 않는 부분을 가지고 있어도, 다공성 기재(13)가 상기 용액을 반응 영역 박막(12)의 표면으로 이송하고 보유하는 것으로 반응 영역 박막(12)의 특정 영역, 예를 들어, 표면(검출 영역) 전체를 적하된 용액으로 적실 수가 있다.
도 3은, SAW 센서(1)를 이용한 용액 측정에 사용하는 센스 회로(20) 을 나타내는 개략 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 센스 회로(20)는 SAW 센서(1), 교류 신호원(21), 버스트 회로(22), 위상 진폭 검출 회로(23) 및 PC(24; Persona1 Computer)로 구성되어 있다.
교류 신호원(21)은, 예를 들어, 250 MHz의 정현파 교류 신호를 발생한다. 교류 신호원(21)은 생성한 교류 신호를 버스트 회로(22)에 출력한다.
버스트 회로(22)는 교류 신호원(21)으로부터 입력된 교류 신호를 주기적인 버스트 신호로 변환한다. 여기서, 버스트 신호의 주기는 SAW가 압전 소자 기판(10) 표면의 IDT(11-1)로부터 IDT(11-2) 사이를 진행하는데 필요로 하는 시간보다 커야 한다. 버스트 회로(22)는 생성한 버스트 신호를 SAW 센서(1)의 IDT(11-1) 및 위상·진폭 검출 회로(23)에 출력한다.
또한, 버스트 회로(22)는 SAW 센서(1)로부터 출력되는 신호에 포함된 주 신호 이외의 직달파나 다른 벌크파등을 포함한 노이즈등의 방해 신호가 충분히 작은 경우에는 필요 없으며, 연속파를 이용할 수도 있다.
위상·진폭 검출 회로(23)는 ISAW 센서(1)의 IDT(11-2)로부터 입력된 검출 신호, 및 버스트 회로(22)로부터 입력된 버스트 신호에 근거하여, SAW 가 압전 소자 기판(10)을 전파하는이데 필요로 하는 시간인 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 산출한다. 구체적으로, 위상·진폭 검출 회로(23)는 버스트 신호의 입력으로부터, 검출 신호의 입력까지 필요로 하는 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭의 감쇠량을 검출한다. 위상·진폭 검출 회로(23)는 검출한 위상 변화와 진폭의 감쇠량을 PC(24)에 출력한다. PC(24)는 위상 진폭 검출 회로(23)로부터 입력된 위상 변화와 진폭의 감쇠량에 근거하여, 표면의 항체와 특이적으로 반응한 용액중의 항원의 양과 종류를 판정하고, 판정 결과를 표시한다.
여기서, SAW의 위상 변화와 진폭의 감쇠량에 대해 설명한다. SAW는 압전 소자 기판(10)의 표면 근방(표면에 가까운 위치)에 집중하여 전파하는 음향파이다. 압전 소자 기판(10)은 그 표면에 물질이 흡착하면, 표면의 단위 체적 당 질량과 점성이 변화한다. 그 결과, SAW의 전파 속도와 진폭이 변화한다. 따라서, SAW의 전파 시간이 변화하여, 진폭의 감쇠량이 변화한다. 제 1 실시예에서는 위상의 변화량과 진폭의 감쇠량의 변화량을 이용하여 용액에 포함된 항원을 측정한다.
구체적으로, ISAW 센서(1)의 측정자는, 우선, 항원을 포함하지 않는 용매를 도 2에 도시된 영역 S에 적하시켜, 반응 영역 박막(12)상을 용매로 적셔, SAW의 전파 시간에 의한 위상 변화를 측정한다(공백 테스트). 그 후, ISAW 센서(1)의 측정자는 ISAW 센서(1)를 다른 샘플(ISAW 센서(1))에 바꾸어, 항원을 포함한 용액을, 그 샘플의 도 2에 도시된 영역 S에 적하시키고, 그 전파 시간에 의한 위상 변화를 측정한다. 용매에 대응하는 위상 변화와 용액에 대응하는 위상 변화의 차이가 항원 항체 반응에 의해 반응 영역 박막(12)에 생성된 항원 항체 결합물에 기인하는 위상의 변화량이 된다. PC(24)는 공백 테스트를 실행 했을 때의 위상 변화를 메모리에 입력하고, 이 정도의 상 변화와 용액을 적하시켜 얻을 수 있는 위상 변화의 차이를 산출함으로써 위상의 변화량을 산출한다. PC(24)는 위상의 변화량에 근거하여, 용액에 포함된 항원을 특정한다. 진폭의 감쇠량에 대해서도 마찬가지로, 진폭의 감쇠량의 변화량에 근거하여 용액에 포함된 항원을 특정한다.
또한, 측정자는 이용하고 있는 용매의 SAW 위상 변화가 미리 판명되었다면, 용매의 SAW의 위상 변화를 측정할 필요는 없다.
또한, 이용하는 용매의 SAW 전파 시간을 미리 판명하고 있지 않는 경우에도, 항원을 포함하는 용액의 적하 직후의 위상과 진폭을 기준으로 그 이후의 변화에 대한 차이를 취하는 것으로 용액중의 항원의 양과 종류를 판정하여 결과를 표시하는 일도 가능하다.
상기와 같이 제 1 실시예의 SAW 센서는, 탄성 표면파를 전파하는 압전 소자 기판(압전 소자 기판(10))과 전기신호와 탄성 표면파의 변환을 실시하는 전극(전기신호로부터 탄성 표면파에의 변환을 실시하는 IDT11-1과 탄성 표면파로부터 전기신호에의 변환을 실시하는 IDT11-2)과 탄성 표면파의 전파 경로에 포함되어 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역(반응 영역 박막(12))에 접촉하여, 액체가 침윤하는 다공성 기재(13)와 전극이 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조(14-1, 14-2)를 포함하고 있다.
따라서, ISAW 센서(1)는 적하시킨 시료 용액이 다공성 기재(13) 내부에 보유되므로 용액 자체의 휘발을 억제할 수가 있다. 또한, ISAW 센서(1)는 적하된 용액을 확실히 반응 영역 박막(12)에서 미리 정한 특정의 영역과 접촉시킬 수가 있는 바, 정확한 측정이 가능해진다. 더욱이, ISAW 센서(1)는 압전 소자 기판(10)상에 직접 용액을 적하시킬 필요가 없기 때문에, 측정자가 용액을 적하시켜, 마이크로피펫과 같은 적하 기구가 반응 영역 박막(12)(센서 표면)에 직접 접촉되어 센서 표면의 상처와 같은 손상이 발생되지 않는 바, 간단하면서도 쉽게 정확한 측정이 가능해진다.
또한, 액체를 표면 반응 영역상에 유지할 수 있기 때문에, 검사대상 물체인 액체가 도입된 후, ISAW 센서(1)를 세로 또는 가로로 배치되어도 진동에 의해 액체가 보유되지 않는 문제나 검사대상 물체에 접촉하는 문제도 발생하지 않는다.
한편, 래터럴플로우(lateral flow)라 불리는 바이오 센서가 존재한다. 래터럴플로우(lateral flow)는 미리 고정화된 측정 대상을 인식하는 항체에 의해, 면역 크로마토그래피법으로 항원 항체 반응을 실시하는 센서이지만, 항원 항체 반응의 검출 결과를 색에 의해 출력한다. 이 때문에, 측정 대상을 인식하는 항체에 염색 물질을 고정해 둘 필요가 있어, 착색이나 염색의 프로세스가 필요한 바, 간단한 측정을 할 수 없는 문제가 있다. 또한, 색의 판정은 육안에 의한 판정이므로, 측정의 정밀도를 충분히 확보할 수 없는 문제도 존재한다. ISAW 센서(1)는 일반적인 항원을 검출하는 방법인 면역 크로마토그래피법을 이용하여 항원을 검출하는 경우에 필요했던 착색 및 염색의 프로세스가 불필요해진다. 따라서, 간편하고 정밀하게 측정을 실시하는 것이 가능해진다.
(제 2 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 2 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
또한 이하에 나타내는 실시예의 설명에서는 도면에서 전술과 같은 구성에 대해서 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제 2 실시예에서는, 다공성 기재(13)가 필터 기능, 및 반응장의 기능을 가지는 물질로 구성된 층을 가지는 경우에 대해 설명한다.
도 4A 및 도 4B에는 제 2 실시예와 관련된 ISAW 센서(1B)의 구성을 나타낸 모식도가 도시되어 있다. 또한, 도 4A 및 도 4B에는 도 1A, 도 1B, 및 도 2와 동일한 구성에 대해 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 4A는 ISAW 센서(1B)의 개략적인 표면도가 도시되어 있다. 도 4B는 ISAW 센서(1) B를 C단면을 기준으로 바라 본 개략적인 단면도이다. 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이, ISAW 센서(1B)는, 압전 소자 기판(10), IDT(11), 반응 영역 박막(12), 다공성 기재(13B), 밀봉 구조(14-1), 및 밀봉 구조(14-2)로 구성되어 있다.
다공성 기재(13B)는 도 4B에 도시된 바와 같이, 필터층(13B-1), 반응층(13B-2), 및 보수층(13B-3)으로 구성되어 반응 영역 박막(12)상에 필터층(13B-1), 반응층(13B-2), 및 보수층(13B-3)의 순서로 포개질 수 있도록 배치된다.
또한, 도 4A에는, 최상층의 보수층(13B-3)이 존재하는 바, 다공성 기재(13B)의 면적이, 도 1A 및 도 1B와 달리, 반응 영역 박막(12)과 같은 면적이 되는 경우를 나타내고 있다. 물론, 앞에서 설명한 바와 같이, 다공성 기재(13) 및 반응 영역 박막(12)과 겹치는 부분에 의해 면적이 정해지는 특정의 영역이 형성되는 한, 다공성 기재(13) 및 반응 영역 박막(12)이 같은 면적일 필요는 없다.
필터층(13B-1)은, 적하된 시료 용액으로부터 불필요한 물질을 여과한다. 필터층(13B-1)은, 미세 기공(pore)을 가지는 셀룰로오스나 니트로셀루로스등의 재료로 구성된 층이다. 필터층(13B-1)의 기공의 크기는 제거하고 싶은 불필요한 물질에 따라 적절히 선택된다.
반응층(13B-2)에는 사전에 시료와 반응하는 반응물이 분산되어 보유되고 있다. 반응층(13B-2)은 기공을 가지는 셀룰로오스나 니트로셀루로스등의 재료로부터 구성된 층이다. 반응층(13B-2)에서는 필터층(13B-1)을 투과하여 반응층(13B-2)에 이송된 반응물과 사전에 반응층(13B-2)에 분산된 시료와 반응하는 반응물이 반응하게 된다. 반응층(13B-2)에서 생성된 생성물은 용액의 침윤에 따라, 보수층(13B-3)으로 이송된다. 예를 들어, 목적물질이 항원인 경우는 반응층(13B-2)에서 일차 항체가 분산 하게 된다. 반응층(13B-2)에서는 생성된 항원 항체 결합물이 용액이 침윤함에 따라 보수층(13B-3)으로 이송된다.
보수층(13B-3)은 반응층(13B-2)으로부터 이송된 용액을 보유한다. 보수층(13B-3)은 용액을 반응 영역 박막(12)으로 이송한다. 보수층의 재질은 예를 들어, 미세 기공을 가지는 셀룰로오스나 니트로셀루로스일 수 있다. 보수층(13B-3)은 용액의 증발을 막는다. 또한, 보수층(13B-3)은 용액중의 반응물을 반응 영역 박막(12)으로 이송하고 보유한다.
예를 들어, 목적물질이 항원인 경우, 반응 영역 박막(12)은 이차 항체를 담지하게 한다. 보수층(13B-3)으로부터 이송된 항원과 일차 항체의 항원 항체 복합체는 반응 영역 박막(12)상의 이차 항체와 반응한다.
이와 같이, 제 2 실시예에서는, 다공성 기재(13B)가 목적물 이외를 제거하는 필터층(13B-1)을 포함한다. 따라서, ISAW 센서(1B)는 불필요한 물질이 반응층(13B-2)에 이르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반응의 효율이 증가한다. 또한, ISAW 센서(1B)는 불필요한 물질이 반응 영역 박막(12)에 이르는 것을 방지할 수 있기 때문에 정확한 측정이 가능해진다.
또한, 다공성 기재(13B)는 시료와 반응하는 물질을 포함하는 반응층(13B-2)을 가진다. 따라서, 시료가 단독으로 반응 영역 박막(12)에 부착하는 경우와 비교하여, 검출하는 시료의 질량이 증가한다. 따라서, ISAW 센서(1B)는 시료가 단독으로 반응 영역 박막(12)에 부착하는 경우와 비교하여, 보다 큰 신호의 변화를 검출할 수가 있다. 그 결과, 정확한 측정이 가능해진다.
또한, 필터층(13B-1) 및 반응층(13B-2)을 배치 순서는 역순도 상관없다. 또한, 반응층(13-B2) 및 보수층(13-B3)을 대신하여, 반응과 보수 양쪽 모두의 기능을 가지는 한 장의 층막을 사용할 수 있음은 물론이다.
(제 3 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 3 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
제 3 실시예에서는 반응 영역 박막(12)이 도전성 및 절연성을 가지는 2개의 부분으로 구성되는 경우에 대해 설명 한다.
도 5A 및 도 5B는 제 3 실시예와 관련된 ISAW 센서(1C)의 구성을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 5A 및 도 5B에서는 도 1A, 도 1B, 도 2, 도 4A, 및 도 4B와 동일한 구성에 대해서 같은 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 한다.
도 5A는 ISAW 센서(1C)를 표면에서 바라볼 때의 구성을 나타낸 모식도이다. 도 5B는 ISAW 센서(1C)를 D단면을 기준으로 바라본 구성을 나타내는 모식도이다. 도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이, ISAW 센서(1C)는, 압전 소자 기판(10), 다공성 기재(13), 송신 전극(61A-1a), 송신 전극(61A-1b), 수신 전극(61A-2a), 수신 전극(61A-2b)(이것들을 총칭해 IDT61A라고 부른다), 송신 전극(61B-1a), 송신 전극(61B-1b), 수신 전극(61B-2a), 수신 전극(61B-2b)(이것들을 총칭해 IDT61B라고 부른다), 합선형 반응 영역(62-1), 개방형 반응 영역(62-2), 밀봉 구조(14-1), 및 밀봉 구조(14-2)를 포함하는 구조로 구성되어 있다.
IDT(61A)는 전기적으로 합선인 합선형 반응 영역(62-1)이 설치된 영역을 전파하는 SAW를 여기하고 검출한다. IDT(61B)는 전기적으로 개방인 개방형 반응 영역(62-2)이 설치된 영역을 전파하는 SAW를 여기하고 검출한다.
도 5B에 도시된 바와 같이, 합선형 반응 영역(62-1)은, 압전 소자 기판(10)상에 설치되어 있다. 합선형 반응 영역(62-1)은 금과 같은 도전성을 가지는 박막으로 구성된 박막이다. 합선형 반응 영역(62-1)은, 전기적으로 접지된 IDT(61A-1a) 및 IDT(61A-2a)와 전기적으로 접촉하고 있다.
또한, 개방형 반응 영역(62-2)은 압전 소자 기판(10)상에 설치되어 있고, 압전 소자 기판(10)의 표면의 영역이다.
합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)은 IDT(61A)와 IDT(61B)가 배치되는 방향에 거의 평행으로 배치된다. 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)은 각각 직사각 형상이며, 서로 접하고 있다. 합선형 반응 영역(62-1)의 면적과 개방형 반응 영역(62-2)의 면적의 합계는 다공성 기재(13B)의 면적과 거의 동일하다. 물론, 상술한 대로, 다공성 기재(13), 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)과 겹치는 부분에 의해 면적이 정해지는 특정의 영역이 형성되는 한, 이들이 같은 면적일 필요는 없다. 또한, 합선형 반응 영역(62-1)의 면적과 개방형 반응 영역(62-2)의 면적은 대략 동일하지만, 동일한 바람직한 비율로 다른 면적으로 이루어질 수도 있다.
더욱이, 여기에서는 반응 영역을 직사각 형상으로서 도시하고 있지만, 반응 영역의 형상은 직사각 형상으로 한정될 필요는 없고, 다른 형상일 수 있음은 물론이다.
다공성 기재(13)상에 적하된 용액은 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)의 표면에 균등하게 침윤한다. 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)의 다공성 기재(13)에 접한 표면은 시료 용액에 의해 균일하게 젖는다. 여기서, 합선형 반응 영역(62-1)을 전달하는 SAW는 용액의 밀도 및 점성에 의해 전달 속도가 변화한다. 한편, 개방형 반응 영역(62-2)을 전달하는 SAW는 용액의 밀도, 점성, 및 전기적 특성(비 유전률 및 도전율)에 의해 전달 속도가 변화한다. IDT(61A)는 합선형 반응 영역(62-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간을 검출한다. 한편, IDT(61B)는 개방형 반응 영역(62-2)을 전달하는 SAW의 전달 시간을 검출한다. 따라서, 합선형 반응 영역(62-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간과 개방형 반응 영역(62-2)을 전달하는 SAW를 전달하는 SAW의 전달 시간의 차이는 용액의 전기적 특성의 차이를 나타낸다.
이와 같이, 제 3 실시예에 의하면, ISAW 센서(1C)는 IDT(61B)와 전기적으로 접속하지 않는 개방형 반응 영역(62-2)으로 IDT61A와 전기적으로 접속하는 합선형 반응 영역(62-1)을 포함한다. 따라서, 합선형 반응 영역(62-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간과 개방형 반응 영역(62-2)를 전달하는 SAW의 전달 시간의 차이에 근거해, 다공성 기재(13)의 표면에 적하된 용액의 밀도, 점성, 및 전기적 특성을 개별적으로 검출할 수가 있다.
또한 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)의 사이에는 합선형 반응 영역(62-1)의 두께의 분만큼 단차가 발생한다. 그러나, 합선형 반응 영역(62-1)은 충분히 얇기 때문에, 다공성 기재(13)는 합선형 반응 영역(62-1) 및 개방형 반응 영역(62-2)과의 접촉을 유지할 수 있는 바, SAW의 측정에는 영향이 없다.
(제 4 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 4 실시예에 대해 자세하게 설명한다. 제 4 실시예에서는, ISAW 센서(1D)가 3개의 측정 채널(채널 A, 채널 B, 채널 C)을 구비하고 있으며 3개의 측정 채널에 대응하는 다공성 기재가 각각 다른 항체를 분산시킨 영역을 포함하는 경우에 대해 설명한다.
도 6은, 제 4 실시예와 관련된 ISAW 센서(1D)의 구성을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 6에서는, 도 1A, 도 1B, 도 2, 도 4A, 도 4B, 도 5A, 및 도 5B와 동일한 구성에 대해 같은 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, ISAW 센서(1D)는, 압전 소자 기판(10), 송신 전극(71A-1a), 송신 전극(71A-1b), 수신 전극(71A-2a), 수신 전극(71A-2b)(총칭해 IDT(71A)라고 부른다), 송신 전극(71B-1a), 송신 전극(71B-1b), 수신 전극 (71B-2a), 수신 전극 (71B-2b) (총칭해 IDT(71B)라고 부른다), 송신 전극(71C-1a), 송신 전극(71C-1b), 수신 전극(71C-2a), 수신 전극(71C-2b)(총칭해 IDT(71C)라고 부른다), 반응 영역 박막(12)(도 6에 대해 문득 시), 다공성 기재(73), 밀봉 구조(14-1), 및 밀봉 구조(14-2)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
다공성 기재(73)는 각각 다른 일차 항체를 분산시킨 영역(73A), 영역(73B), 영역(73C)으로 구성되어 있다.
IDT(71A), IDT(71B), IDT(71C)는 채널 A, 채널 B, 채널 C를 전파하는 SAW를 생성 및 수신한다.
다공성 기재(73)는 그 표면에 용액을 적하시키면, 용액은 다공성 기재(73)의 내부로 침윤한다. 적하된 용액은, 다공성 기재(73)의, 부호 AA를 교부한 항체(AA)를 분산시킨 영역(73A), 부호 AB를 교부한 항체(AB)를 분산시킨 영역(73B), 및 부호 AC를 교부한 항체(AC)를 분산시킨 영역(73C)으로 침윤한다. 여기서, 영역(73A), 영역(73B), 및 영역(73C)은 일반적인 다공성 기재(73)의 일부일 수도 있고, 일반적인 다공성 기재(73)상에 새롭게 설치된 기재일 수도 있다. 영역(73A), 영역(73B), 및 영역(73C)은 적하된 용액에 포함된 항원의 종류가 여러 개가 있는 경우, 각각의 항원에 대응하는 항체가 분산된 부분에서 항원 항체 결합체가 생성된다.
생성된 항원 항체 결합체는 확산에 의해 반응 영역 박막(12)상에 도달한다. 반응 영역 박막(12)의 표면은 영역(73A), 영역(73B), 및 영역(73C)에 분산시킨 각 일차 항체에 대응하는 이차 항체를 담지하게 된다. 반응 영역 박막(12)의 표면에 있는 이차 항체는 채널 A, 채널 B, 채널 C마다 다른 질량을 가진 항원 항체 복합체가 포착된다.
그 결과, SAW의 전달 시간은 채널마다 다르다. ISAW 센서(1D)는 채널마다 다른 전달 시간을 나타낸다.
이와 같이, 제 4 실시예에 따르면, 송신 전극과 수신 전극으로 이루어지는 전극쌍 복수 개를 포함하고, 다공성 기재는 IDT(71A), IDT(71B), IDT(71C)의 전극쌍의 사이에, 각종 항원과 반응하는 다른 항체를 각각 가진다. 따라서, ISAW 센서(1D)는 동시에 복수가 다른 항원을 측정하는 것이 가능하다.
또한 제 4 실시예에서는 채널 수를 3으로 했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서, 채널 수는 2 이하 또는 3 이상일 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제 1 내지 4 실시예에서는 압전 소자 기판(10)이 압전 효과를 나타내는 물질, 예를 들어, 탄 탈산리튬, 니오브산리튬, 4 붕산 리튬등으로 구성될 수 있다.
또한, IDT의 재료로는 알루미늄일 수 있으며 도전성의 높은 금속이면, 크게 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제 1 내지 4 실시예에서는 반응 영역 박막이 항체가 배치된 구조를 가지는 것만으로 한정되는 것은 아니며, 항원이 배치된 구조일 수 도 있으며, 또는 검지하려고 하는 것에 특이적으로 반응하는 재료 또는 구조에 의해 반응 영역 박막이 구성되어 있으면, 반응 영역 박막은 상기의 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 상기의 제 1 내지 4 실시예에서는, 반응 영역 박막(12)이 항체를 담지하여, 항원을 측정했지만, 항원을 측정하는 경우가 아니라면, 반응 영역 박막(12)을 구비할 필요는 없다.
또한, 상기의 제 1 내지 4 실시예에서는 송신 전극 및 수신 전극을 이용했지만, 수신 전극 대신에 SAW의 반사체를 구비하여 송신 전극이 수신 전극의 기능을 겸할 수 있음은 물론이다.
또한, IDT(11)의 전극 구조에 대해, 도시한 구조로 한정되지 않으며, 예를 들어, 전극 구조에 대해, 탄성 표면파의 파장을 λ로 빗형 전극의 폭을 λ/4, λ/8일 수도 있고, 또는 전극 구조를 단방향 전극(FEUDT：Floating Electrode Uni Directional Transducer)일 수도 있다.
(제 5 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
이하에 나타내는 각 실시예에서 상술한 바와 같은 구성에 대해서 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 7은 제 5 실시예와 관련된 ISAW 센서(101)의 개략적인 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, ISAW 센서(101; 탄성 표면파 센서)는 압전 소자 기판(110; 압전 소자), IDT(111), 반응 영역 박막(112) 및 다공성 기재(113)로 구성되어 있다. 이하에 나타내는 각 실시예에서는 전술과 같은 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략 한다.
압전 소자 기판(110)은, SAW를 전파하는 기판이다. 압전 소자 기판(110)은 수정 기판이다.
IDT(111; Inter Digital Transducer)는 압전 소자 기판(110)상에 구성된 전극이다. IDT(111)는 빗살 전극이다. IDT(111)는 대향하는 한 쌍의 전극이다. IDT(111)는 알루미늄 박막으로 이루어져 있다.
반응 영역 박막(112)은 금을 증착하여 생성한 박막이다. 반응 영역 박막(112)은 표면에 항체를 담지한 박막이다. 반응 영역 박막(112)은 압전 소자 기판(110)상에서, 압전 소자 기판(110)상에 마주보고 설치된 한 쌍의 IDT(111) 사이의 영역에 형성된다.
다공성 기재(113)는 반응 영역 박막(112)에 접해 설치되는 기재이다. 다공성 기재(113)는, 예를 들어, 니트로셀루로스등의 물질로 구성된다. 다공성 기재(113)는 반응 영역 박막(112)을 완전하게 가리는 한편, IDT(111)와 접촉하지 않도록 고정된다. 다공성 기재(113)는, 예를 들어, 반응 영역 박막(112)의 외부 네 귀퉁이를 접착하여 고정된다. 다공성 기재(113)는 적하된 용액을 보유하고 그 내부 및 표면에 용액을 침윤시킨다.
부호 S를 교부한 영역은, 용액이 물방울 내려지는 영역의 하나의 예이다. 다공성 기재(113)는 부호 S를 교부한 영역에 적하된 용액을 모세관 현상에 의해 다공성 기재(113) 내부 및 반응 영역 박막(112)의 표면으로 이송하고 보유한다.
즉, ISAW 센서(101)는 적하된 용액을 다공성 기재(113) 내부 및 표면에 유지한다. 따라서, IDT(111)를 적시는 일이 없다. 따라서, ISAW 센서(101)는 밀봉 구조를 이용하지 않고 용액을 측정할 수 있고, 제조 비용을 절감 할 수 있다.
도 8A 및 도 8B는 제 5 실시예와 관련된 SAW 센서의 개략적인 모식도이다. 도 8A는 ISAW 센서(101)의 개략적인 표면도이다. 또한, 도 8B는 ISAW 센서(101)를 절단면 A를 기준으로 바라본 개략적인 단면도이다. ISAW 센서(101)상에 설치된 IDT(111)는 전기신호를 SAW로 변환하는 송신 전극(111-1a, 111-1b), 및 SAW를 전기신호로 변환하는 수신 전극(111-2a, 111-2b)으로 구성되어 있다.
송신 전극(111-1a, 111-1b)은 후술 하는 버스트 회로(22)로부터, 송신 신호인 버스트 신호가 입력된다. 송신 전극(111-1a, 111-1b)은 입력된 버스트 신호에 대응하는 SAW를 압전 소자 기판(110)의 표면에 여기(Excited state)한다. 수신 전극(111-2a, 111-2b)은, 압전 소자 기판(110)의 표면을 전파해 온 SAW를 전기신호로 변환한다. 수신 전극(111-2a, 111-2b)은 수신한 전기신호(검출 신호라고 부른다)를 후술 하는 위상 진폭 검출 회로(23)에 출력한다.
도 3은, ISAW 센서(101)의 센스 회로(20)를 나타내는 개략 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 센스 회로(20)는 ISAW 센서(101), 교류 신호원(21), 버스트 회로(22), 위상·진폭 검출 회로(23), PC(24)로 구성되어 있다.
여기서, 버스트 신호의 주기는, SAW가 압전 소자 기판(110)의 표면의 송신 전극(111-1a, 111-1b)(도 8 A 및 도 8B)으로부터 수신 전극(111-2a, 111-2b)까지의 사이를 진행하는데 필요로 하는 시간보다 커야 한다. 버스트 회로(22)는 생성한 버스트 신호를 ISAW 센서(101) 및 위상·진폭 검출 회로(23)에 출력한다.
또한, 버스트 회로(22)는 ISAW 센서(101)로부터 출력되는 신호에 포함된 주 신호 이외의 직달파나 다른 벌크파등을 포함한 노이즈등의 방해 신호가 충분히 작은 경우에는 필요 없으며, 연속파를 이용할 수도 있다.
위상·진폭 검출 회로(23)는 ISAW 센서(101)로부터 입력된 검출 신호, 및 버스트 회로(22)로부터 입력된 버스트 신호에 근거하여 SAW가 압전 소자 기판(110)을 전파하는이데 필요로 한 시간인 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 산출한다. 구체적으로, 위상·진폭 검출 회로(23)는, 버스트 신호의 입력으로부터, 검출 신호의 입력까지 필요로 한 시간(지연 시간이라고 부른다)에 수반하는 위상 변화와 진폭의 감쇠량을 검출한다. 위상·진폭 검출 회로(23)는 검출한 지연 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 PC(24)에 출력한다.
PC(24)는 위상·진폭 검출 회로(23)로부터 입력된 위상 변화와 진폭 변화에 근거해, 표면의 항체와 특이적으로 반응한 용액중의 항원의 양과 종류를 판정하여 결과를 표시한다.
여기서, SAW의 위상 변화와 진폭 변화에 대해 설명한다. SAW는 압전 소자 기판(110)의 표면 근방(표면에 가까운 위치)에 집중하여 전파하는 음향파이다. 압전 소자 기판(110)은 그것의 표면에 물질이 흡착하면, 표면의 단위 체적 당 질량과 점성이 변화한다. 그 결과, SAW의 전파 속도와 진폭이 변화한다. 따라서, SAW의 지연 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화가 변화한다. 제 5 실시예에서는 SAW의 위상과 진폭의 변화를 이용해 용액 중에 포함된 항원을 측정한다. 구체적으로, 측정자는, 우선, 반응 영역 박막(112)상을 용매로 적셔, SAW의 전파 시간에 의한 위상 변화를 측정한다. 그 후, 항원을 포함하는 용액을 적하하여, 그 위상 변화와 진폭 변화를 측정한다(공백 테스트). 용매에 대응하는 전파 시간과 용액에 대응하는 전파 시간의 차이가 항원 항체 반응에 의해 반응 영역 박막(112)에 생성된 항원 항체 결합물에 기인하는 위상 변화가 된다. PC(24)는 위상 변화에 근거하여, 용액에 포함된 항원을 측정한다. 진폭 변화에 대해서도 같다.
또한, 측정자는 이용하는 용매에서 SAW의 위상 변화가 미리 판명된 경우에 용매의 SAW의 위상 변화를 측정할 필요는 없다.
또한, PC(24)는 이용하는 용매에서의 SAW의 전파 시간이 미리 판명도지 않은 경우에, 항원을 포함한 용액의 적하 직후의 전파 시간과 진폭을 기준으로 그것 이후의 변화의 차이를 취하는 것으로 용액중의 항원의 양과 종류를 판정해, 판정 결과를 표시할 수 있다.
ISAW 센서(101)는 다공성 기재(113)에서 이송된 용액이 반응 영역 박막(112)의 특정의 면적을 적신다. 여기서, 특정의 면적이란, 다공성 기재(113) 및 반응 영역 박막(112)의 겹치는 부분에 의해 정해지는 면적이다. 용액중의 항원은 반응 영역 박막(112)상에 담지된 항체와 반응하여 반응 영역 박막(112)상에 항원 항체 결합물을 생성한다.
반응 영역 박막(112)은 그 표면에 항원을 포함하는 액체 시료를 적하 하는 것으로써, 반응 영역 박막(112)상에 담지된 항체와 액체 시료중의 항원 사이에 항원 항체 반응이 일어난다.
그 결과, 반응 영역 박막(112)상에는 반응 영역 박막(112)상에 담지한 항체와 항원이 결합한 항원 항체 결합물이 생성된다. 또한 반응 영역 박막(112)의 재료로는 금 이외에도 항체를 담지할 수 있는 재료이면, 여러가지 재료가 사용될 수 있다.
더욱이, 도 7에 도시된 바와 같이, 다공성 기재(113)는 반응 영역 박막(112)보다 크기 때문에, 반응 영역 박막(112)에서 벗어나 있다. 측정자는 용액이 상기 벗어난 영역 S에 적하한다. 또한 다공성 기재(113)는 반드시 도시한 것처럼 반응 영역 박막(112)에서 벗어나지 않을 수도 있다. 이 경우, 다공성 기재(113)는 반응 영역 박막(112)의 미리 정한 일정한 영역을 가리도록 배치될 수 있다.
상기와 같이, 제 5 실시예에서는, 탄성 표면파를 전파하는 압전 소자 기판(110)과 전기신호로부터 표면 탄성파의 변환을 실시하는 송신 전극 111-1 a, 111-1 b, 표면 탄성파로부터 전기신호에의 변환을 실시하는 수신 전극 111-2 a, 111-2 b, 전파 경로 표면에 접촉하여 용액을 보유하는 다공성 기재(113)를 포함한다. 따라서, 제 5 실시예에서는, ISAW 센서(101)가 송신 전극 111-1 a, 111-1 b 및 수신 전극 111-2 a, 111-2 b을 밀봉하는 구조를 가지지 않기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, ISAW 센서(101)는 적하되는 시료 용액이 다공성 기재(113)에 보유되기 때문에, 용액 자체의 휘발을 억제할 수가 있다. 더욱이, ISAW 센서(101)는 적화되는 용액을 확실하게 반응 영역 박막(112)의 미리 정한 특정의 영역과 접촉시킬 수가 있어 정확한 측정이 가능해진다. 게다가, ISAW 센서(101)는 액체를 표면 반응 영역에 유지할 수가 있기 때문에, 검사대상 물체인 액체가 도입된 후, 센서 팁을 세로 또는 가로로 해도, 진동에 의한 문제나 검사대상 물체가 접촉되는 문제도 발생하지 않는다. 또한, ISAW 센서(101)는 압전 소자 기판(110)상에 직접 용액을 적하하지 않으므로 측정자가 용액을 적하 할 경우에 센서 표면 상처와 같은 손상을 발생시키지 않아 간단하고 쉽게 정확한 측정이 가능해진다. 또한, ISAW 센서(101)는 일반적인 항원을 검출하는 방법인 면역 크로마토그래피법을 이용해 항원을 검출하는 경우에 필요했던 착색이나 염색의 프로세스가 불필요하다. 따라서, 간편하게 측정을 실시하는 것이 가능하다.
(제 6 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 6 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
도 9A 및 도 9B는 제 6 실시예와 관련된 SAW 센서(101A)의 개략적인 모식도이다. 도 9A는 SAW 센서(101A)의 개략적인 표면도이다. 도 9B는 SAW 센서(101A)를 B단면으로부터 본 개략적인 단면도이다. 도 9A 및 도 9B에 나타내도록(듯이), SAW 센서(101A)는, 압전 소자 기판(110), 송신 전극(111-1a, 111-1b), 수신 전극(111-2 a, 111-2 b)( 송신 전극, 수신 전극을 총칭해 IDT(111)라고 부른다), 반응 영역 박막(112), 다공성 기재(113) 및 소수성 기재(114A-1, 114A-2)를 포함하고 있다.
제 6 실시예에서는, 다공성 기재(113)가 소수성 기재(114A-1, 114A-2)에 접착에 의해 접속되어 소수성 기재(114A-1, 114A-2)가 IDT111의 표면을 가리도록 배치되었을 경우에 대해 설명 한다.
소수성 기재(114A-1, 114A-2)는 용액이 침윤하지 않는 재질의 물질로 구성될 수 있다.
여기서, 용액이 침윤하지 않는 재질이란, 예를 들어, 플라스틱(폴리에틸렌 등)일 수 있다. 소수성 기재(114A-1, 114A-2)는 도시된 바와 같이, 다공성 기재(113)의 IDT(111)측(IDT에 가까운 위치에 배치되고 있다)의 대향하는 양변에 각각 연결되어 있다. 다공성 기재(113)에 적하된 시료 용액은 모세관 현상에 의해 다공성 기재(113)의 전체에 걸쳐 침윤된다. 한편, 소수성 기재(114A-1, 114A-2)에는 용액이 침윤하지 않기 때문에, IDT(111)가 용액으로 젖는 것은 아니다. 또한, 다공성 기재(113)는 예를 들어, 반응 영역 박막(112)의 네 귀퉁이를 접착하여 고정된다.
이와 같이, 제 6 실시예에서는 소수성 기재(114A-1, 114A-2)는 송신 전극(111-1a, 111-1b) 및 수신 전극(111-2 a, 111-2 b)에 접하는 부분이 소수성을 가진다.
따라서, SAW 센서(101A)는, 송신 전극(111-1a, 111-1b) 및 수신 전극(111-2 a, 111-2 b)이 용액에 의해 젖지 않는 바, 정확한 측정이 가능해진다. 또한, 송신 전극(111-1a, 111-1b) 및 수신 전극(111-2 a, 111-2 b)의 표면이 소수성 기재(114A-1, 114A-2)로 덮이게 되므로, 송신 전극(111-1a, 111-1b) 및 수신 전극(111-2 a, 111-2 b)을 보호할 수 있다.
(제 7 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 7 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
제 7 실시예에서는 다공성 기재(113)가 필터 기능 및 반응장의 기능을 가지는 물질로 구성된 층을 가지는 경우에 대해 설명한다.
도 10A 및 도 10B는 제 7 실시예와 관련된 SAW 센서(101B)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 10A는 SAW 센서(101B)의 개략적인 표면도이다. 도 10B는 SAW 센서(101B)를 C단면으로부터 본 개략적인 단면도이다. 도 10A 및 도 10B시에 도시된 바와 같이, SAW 센서(101B)는 압전 소자 기판(110), IDT(111), 반응 영역 박막(112), 및 다공성 기재(113B)를 포함한다.
다공성 기재(113B)는 필터층(113B-1), 반응층(113B-2) 및 보수층(113B-3)을 포함한다.
필터층(113B-1)은 적하된 시료 용액으로부터 불필요한 물질을 여과한다. 필터층(113B-1)은 기공을 가지는 셀룰로오스나 니트로셀루로스와 같은 재료로 구성되는 층이다. 필터층(113B-1)의 기공 크기는 제거하고 싶은 불필요한 물질에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
반응층(113B-2)에는 미리 시료와 반응하는 반응물이 분산되어 보유되고 있다. 반응층(113B-2)은 기공을 가지는 셀룰로오스나 니트로셀루로스와 같은 재료로 구성되는 층이다. 반응층(113B-2)에서는 필터층(113B-1)을 투과해 반응층(113B-2)으로 이송된 반응물과 미리 반응층(113B-2)에 분산된 시료와 반응하는 반응물이 반응한다. 반응층(113B-2)에서 생성된 생성물은 용액의 침윤에 따라 보수층(113B-3)으로 이송된다. 예를 들어, 목적물질이 항원인 경우는, 반응층(113B-2)은 일차 항체를 분산시킨다. 반응층(113B-2)에서 생성된 항원 항체 결합물은 용액의 침윤에 따라, 보수층(113B-3)에 이송된다.
보수층(113B-3)은 반응층(113B-2)으로부터 이송된 용액을 보유한다. 보수층(113B-3)은 용액을 반응 영역 박막(112)으로 이송한다. 보수층의 재질은, 예를 들어, 기공을 가지는 셀룰로오스 또는 니트로셀루로스일 수 있다. 보수층(113B-3)은 용액의 증발을 막는다. 또한, 보수층(113B-3)은 용액중의 반응물을 반응 영역 박막(112)에 이송한다.
예를 들어, 목적물질이 항원인 경우, 반응 영역 박막(112)에는 이차 항체를 담지하게 한다. 보수층(113B-3)으로부터 이송된 항원과 일차 항체의 항원 항체 복합체는 반응 영역 박막(112)상의 이차 항체와 반응한다.
이와 같이, 제 7 실시예에 대해서는, 다공성 기재(113B)는 목적물 이외를 제거하는 필터층(113B-1)을 포함한다. 따라서, SAW 센서(101B)는, 불필요한 물질이 반응층(113B-2)에 이르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반응의 효율이 증가한다. 또한, SAW 센서(101B)는 불필요한 물질이 반응 영역 박막(112)에 이르는 것을 방지할 수 있기 때문에 정확한 측정이 가능해진다. 또한 다공성 기재(113B)는 시료와 반응하는 물질을 포함하는 반응층(113B-2)을 포함하고 있는 바, 시료가 단독으로 반응 영역 박막(112)에 부착하는 경우와 비교하여, 검출하는 시료의 질량이 증가한다. 따라서, SAW 센서(101B)는 시료가 단독으로 반응 영역 박막(112)에 부착하는 경우와 비교하여, 보다 큰 신호의 변화를 검출할 수가 있다. 그 결과, 정확한 측정이 가능해진다.
또한, 필터층(113B-1) 및 반응층(113B-2)을 배치하는 순서는 역순일수도 있다. 또한, 반응층(113B-2) 및 보수층(113B-3)을 대신하여, 반응과 보수 양쪽 모두의 기능을 가지는 한 장의 층막을 이용할 수도 있다.
(제 8 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 8 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
제 8 실시예에서는 반응 영역 박막(112)이 도전성 및 절연성을 가지는 2개의 부분으로 구성되는 경우에 대해 설명한다.
도 11A 및 도 11B는 제 8 실시예와 관련된 SAW 센서(101C)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 11A는 SAW 센서(101C)를 표면에서 바라 본 구성을 나타낸 모식도이다. 도 11B는 SAW 센서(101C)를 D단면을 기준으로 바라본 구성을 나타내는 모식도이다. 도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이, SAW 센서(101C)는, 압전 소자 기판(110), 다공성 기재(113), IDT(161A-1a, 161A-1b, 161A-2a, 161A-2b)(이것들을 총칭해 IDT(161A)라고 부른다), IDT(161B-1a, 161B-1b, 161B-2a, 161B-2b)(이것들을 총칭해 IDT(161B)라고 부른다), 합선형 반응 영역(제2의 부분, 162-1) 및 개방형 반응 영역(제1의 부분, 162-2)을 포함한다.
IDT(161A)는 전기적으로 합선인 합선형 반응 영역(162-1)이 설치된 영역을 전파하는 SAW를 여기하고 검출한다. IDT(161B)는 전기적으로 개방인 개방형 반응 영역(162-2)이 설치된 영역을 전파하는 SAW를 여기하고, 검출한다.
개방형 반응 영역(162-2)은 압전 소자 기판(110)상에 설치되어 있고 압전 소자 기판(110)의 표면이다.
합선형 반응 영역(162-1)은 금과 같은 도전성을 가지는 박막으로 구성된 박막이다. 합선형 반응 영역(162-1)은 전기적으로 접지된 IDT(161A-1a) 및 IDT(161A-2 a)와 전기적으로 접촉하고 있다.
다공성 기재(113)상에 적하된 용액은 합선형 반응 영역(162-1) 및 개방형 반응 영역(162-2)의 표면에 균등하게 침윤한다. 합선형 반응 영역(162-1) 및 개방형 반응 영역(162-2)의 다공성 기재(113)에 접한 표면은 시료 용액에 의해 균일하게 젖는다. 여기서, 합선형 반응 영역(162-1)을 전달하는 SAW는 용액의 밀도 및 점성에 의해 전달 속도가 변화한다. 한편, 개방형 반응 영역(162-2)을 전달하는 SAW는 용액의 밀도, 점성, 및 전기적 특성(비유전률 및 도전율)에 의해 전달 속도가 변화한다. IDT(161A)는 합선형 반응 영역(162-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간을 검출한다. 한편, IDT(161B)는 개방형 반응 영역(162-2)을 전달하는 SAW의 전달 시간을 검출한다. 따라서, 합선형 반응 영역(162-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간과 개방형 반응 영역(162-2)을 전달하는 SAW의 전달 시간과의 차이는 용액의 전기적 특성의 차이를 나타낸다.
이와 같이, 제 8 실시예에 의하면, SAW 센서(101C)는, IDT(161B)와 전기적으로 접속하지 않는 개방형 반응 영역(162-2) 및 IDT(161A)와 전기적으로 접속하는 합선형 반응 영역(162-1)을 포함한다. 따라서, 합선형 반응 영역(162-1)을 전달하는 SAW의 전달 시간과 개방형 반응 영역(162-2)를 전달하는 SAW를 전달하는 SAW의 전달 시간과의 차이에 근거해, 다공성 기재(113)의 표면에 적하된 용액의 밀도, 점성 및 전기적 특성을 개별적으로 검출할 수가 있다.
또한, 합선형 반응 영역(162-1) 및 개방형 반응 영역(162-2)의 사이에는 합선형 반응 영역(162-1)의 두께의 분만큼 단차가 발생한다. 그러나, 합선형 반응 영역(162-1)은 충분히 얇기 때문에, 다공성 기재(113)는 합선형 반응 영역(162-1) 및 개방형 반응 영역(162-2)과 접촉을 유지할 수 있기 때문에, SAW의 측정에는 영향이 없다.
(제 9 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 9 실시예에 대해 자세하게 설명한다. 제 9 실시예에서는 SAW 센서(101D)가 3개의 측정 채널(채널 A, 채널 B, 채널 C)을 갖추어 3개의 측정 채널에 대응하는 다공성 기재(172A, 172B, 172C)가 각각 다른 항체를 분산시킨 부분을 가지는 경우에 대해 설명한다.
도 12는 제 9 실시예와 관련된 SAW 센서(101D)의 구성을 나타낸 모식도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, SAW 센서(101D)는, 압전 소자 기판(110), IDT(171A-1a, 171A-1b, 171A-2a, 171A-2b)(총칭해 IDT(171A)라고 부른다), IDT(171B-1a, 171B-1b, 171B-2a, 171B-2b)(총칭해 IDT171B라고 부른다), IDT(171C-1a, 171C-1b, 171C-2a, 171C-2b)(총칭해 IDT(171C)라고 부른다), 반응 영역 박막(도시하지 않음), 및 다공성 기재(173)를 포함한다.
다공성 기재(173)는 각각 다른 일차 항체를 분산시킨 영역(173A, 173B, 173C)을 포함한다.
IDT(171A, 171B, 171C)는 채널 A, 채널 B, 채널 C를 전파하는 SAW를 생성 및 수신한다.
다공성 기재(173)는 그 표면에 용액을 적하하면, 용액은 다공성 기재(173)의 내부로 침윤한다. 적하된 용액은 다공성 기재(173)의, 부호 AA인 항체(AA)를 분산시킨 영역(173A), 부호 AB인 항체 AB를 분산시킨 영역(173B), 및 부호 AC인 항체(AC)를 분산시킨 영역(173C)을 침윤한다. 여기서, 영역(173A, 173B 및 173C)은 공통의 다공성 기재(173)의 일부일 수도 있고, 일반적인 다공성 기재(173)상에 새롭게 설치된 기재일 수 있다. 영역(173A, 173B, 및 173C)에서는, 적화된 용액에 포함된 항원의 종류가 다수 있는 경우, 각각의 항원에 대응하는 항체가 분산된 부분에서 항원 항체 결합체가 생성된다.
생성된 항원 항체 결합체는 확산에 의해 반응 영역 박막(112)상에 도달한다. 반응 영역 박막(112)의 표면에는, 영역(173A, 173B, 및 173C)에 분산시킨 각 일차 항체에 대응하는 이차 항체를 담지시킨다. 반응 영역 박막(112)의 표면에 있는 이차 항체에는, 채널 A, 채널 B, 채널 C마다 다른 질량을 가진 항원 항체 복합체가 포착된다. 그 결과, SAW의 전달 시간은 채널마다 다르다. SAW 센서(101D)는 채널마다 다른 전달 시간을 나타낸다.
이와 같이, 제 9 실시예에 따르면 상기 송신 전극 및 상기 수신 전극으로 이루어지는 전극쌍을 복수 개 가지며, 상기 다공성 기재는 IDT(171A, 171B, 171C)의 전극쌍의 사이에 각종 항원과 반응하는 다른 항체를 각각 가진다. 따라서, SAW 센서(101D)는 동시에 복수가 다른 항원을 측정하는 것이 가능하다.
또한, 제 9 실시예에서 채널 수를 3으로 했지만, 경우에 따라서 채널 수를 조정할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제 5 ~ 제 9 실시예에서, 압전 소자 기판(110)은 압전 효과를 나타내는 물질, 예를 들어, 탄 탈산리튬, 니오브산리튬, 4 붕산 리튬등으로 구성될 수 있다.
또한, 상기의 제 5 ~ 제 9 실시예에서, IDT(111, 161A, 171A, 171B 171C)는 알루미늄 이외에도 도전성이 높은 금속이면, 다른 재료가 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제 5 ~ 제 9 실시예에서, 반응 영역 박막은 항체가 배치된 구조를 가질 뿐만 아니라, 항원이 배치된 구조일 수 있고, 검지하려고 하는 것에 특이적으로 반응하는 재료 또는 구조에 의해 반응 영역 박막이 구성되어 있으면, 반응 영역 박막은 상기의 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 상기의 제 5 ~ 제 9 실시예에서, 반응 영역 박막(112)은 항체를 담지하여, 항원을 측정했지만, 항원을 측정하는 것이 아니면, 반응 영역 박막(112)을 구비할 필요는 없다.
또한, 상기 제 5 ~ 제 9 실시예에서, 송신 전극(111-1a, 111-1b) 및 수신 전극(111-2a, 111-2b)을 이용했지만, 수신 전극(111-2a, 111-2b) 대신에 SAW의 반사체를 구비하여 송신 전극(111-1a, 111-1b)이 수신 전극의 기능을 겸하도록 할 수도 있다.
또한, 상기의 제 5 ~ 제 9 실시예에서, IDT(111)는, 전극 구조에 대해 도시한 구조로 한정되는 일 없이, 예를 들어, λ/4, λ/8, 단방향 전극(FEUDT：Floating　electrode　unidirectional　transducers)일 수 있다.
(제 10 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 자세하게 설명한다.
이하에 나타내는 각 실시예에서는 전술과 같은 구성에 대해서 같은 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 13A 및 도 13B는 본 발명의 제 10 실시예에서 이용하는 SAW 센서(201)를 나타내는 모식도이다. 도 13A는 SAW 센서(201)의 개략적인 표면도이며, 도 13B는 SAW 센서(201)를 절단면 A를 기준으로 본 개략적인 단면도이다. 도 13A 및 도 13B에 도시된 바와 같이, SAW 센서(201)는 압전 소자 기판(210, 압전 소자), 송신 전극(211-1a), 송신 전극(211-1b), 수신 전극(211-2a), 수신 전극(211-2b), 반응 영역 박막(212), 다공성 기재(213), 밀봉 구조(214-1), 및 밀봉 구조(214-2)를 포함한다. 또한, 도 13A에서, SAW 센서(201)의 긴 방향(SAW의 전파 방향)을 x축 방향으로 나타내고, 단수 방향을 y축 방향으로 나타낸다. 도 13B에서, SAW 센서(201)의 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 두께 방향을 z축 방향으로 나타낸다.
압전 소자 기판(210)은, SAW(Surface Acoustic Wave: 탄성 표면파)를 전파하는 기판이다. 압전 소자 기판(210)은 예를 들어, 수정(水晶) 기판이다. 송신 전극(211-1a) 및 송신 전극(211-1b)은 송신 측 전극부를 구성하는 빗살모양의 패턴으로 이루어진 금속 전극이다. 이하, 송신 전극(211-1a) 및 송신 전극(211-1b)을 총칭해 IDT(211-1)으로 칭한다. 또한, 수신 전극(211-2a) 및 수신 전극(211-2b)은 수신 측 전극부를 구성하는 빗살모양의 패턴으로 이루어진 금속 전극이다. 이하, 수신 전극(211-2a), 및 수신 전극(211-2b)을 총칭해 IDT(211-2)로 칭한다. 이하, IDT(211-1) 및 IDT(211-2)를 총칭해 IDT(211)라고 부른다. IDT(211)은 압전 소자 기판(210)상에 구성되는 전극이다. IDT(211)는 대향하는 한 쌍의 전극이다. IDT(211)는, 예를 들어, 알루미늄 박막으로 이루어질 수 있다.
IDT(211-1)은, 후술 하는 센스 회로의 버스트 회로로부터, 송신 신호인 버스트 신호가 입력된다. IDT(211-1)은, 입력된 버스트 신호에 대응하는 SAW를 압전 소자 기판(210)의 표면에 여기한다. IDT(211-2)는 압전 소자 기판(210)의 표면으로 전파된 SAW를 수신하고, 수신한 전기신호로 변환한다. IDT(211-2)는 변환한 전기신호(검출 신호라고 부른다)를 센스 회로의 위상·진폭 검출 회로에 출력한다.
반응 영역 박막(212)은 금을 증착 하여 생성한 박막이다. 반응 영역 박막(212)은 표면에 항체를 담지한 박막이다. 또한, 항체의 담지는 주지의 기술을 이용해 실시한다(예를 들어, 비 특허 문헌「POCT용 SH-SAW 바이오 센서), 야츠다, 오가이, 외, 제 40회 EM심포지엄, pp. 29~32, 2011. 5. 19 참조). 반응 영역 박막(212)은 압전 소자 기판(210)상에서 만나며, 압전 소자 기판(210)상에 대향하여 설치된 한 벌의 IDT211의 사이의 영역에 형성된다. 압전 소자 기판(210)으로 반응 영역 박막(212)와 겹치는 부분이, 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역(센서 표면이 되는 영역)이 된다.
다공성 기재(213)는 반응 영역 박막(212)에 접해 설치되는 기재이다. 다공성 기재(213)는 예를 들어, 니트로셀루로스와 같은 물질로 구성될 수 있다. 다공성 기재(213)는 반응 영역 박막(212)을 가리도록 고정된다. 다공성 기재(213)는 예를 들어, 반응 영역 박막(212)의 외측 네 귀퉁이에 부착되어 고정된다. 다공성 기재(213)는 적하된 용액을 보유하여, 그 내부 및 표면에 용액을 침윤시킨다. 다공성 기재(213)는 적하된 용액을 모세관 현상에 의해 다공성 기재(213) 내부 및 반응 영역 박막(212)의 표면으로 이송하고 보유한다. 즉, SAW 센서(201)는 적하된 용액을 다공성 기재(213) 내부 및 반응 영역 박막(212)의 표면에 유지한다. 또한, 도 13A에 나타낸 바와 같이, 다공성 기재(213)는 x축 방향의 위치 x1에서 x2의 사이에 배치되어 있다.
SAW 센서(201)는 다공성 기재(213)에서 이송된 용액이 반응 영역 박막(212)의 특정의 영역을 적신다. 여기서, 특정의 영역이란, 다공성 기재(213) 및 반응 영역 박막(212)의 겹치는 부분에 의해 면적이 정해지는 영역이다. 예를 들어, 반응 영역 박막(212)의 전면을 다공성 기재(213)로 가리는 경우, 반응 영역 박막(212)의 전 영역이 된다. 용액중의 항원은 반응 영역 박막(212)에 담지된 항체와 반응하여, 반응 영역 박막(212)상의 특정 영역에 항원 항체 결합물을 생성한다. 즉, 반응 영역 박막(212)은, 그 표면에 항원을 포함한 액체 시료를 적하하여, 반응 영역 박막(212)상에 담지된 항체와 액체 시료중의 항원 사이에 항원 항체 반응이 일어난다. 그 결과, 반응 영역 박막(212)은 반응 영역 박막(212)에 담지된 항체와 항원이 결합한 항원 항체 결합물을 생성한다. 또한, 반응 영역 박막(212)의 재료로는 금 이외에도 항체를 담지할 수 있는 재료라면 다양한 재료가 이용될 수 있다.
또한, 도 13A 및 도 13B에 도시된 바와 같이, 다공성 기재(213)는 반응 영역 박막(212)을 평면상으로 바라볼 때, 같은 면적이 되도록 하거나, 또는 평면상으로 바라볼 때 반응 영역 박막(212)의 안쪽에 위치하도록 면적을 작게 배치할 수 있다. 다공성 기재(213)는 반응 영역 박막(212)의 특정 영역을 가리도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
송신 전극부측의 밀봉 구조(214-1)(송신 전극부에 가까운 위치에 배치되고 있다)는 밀봉벽(215-1) 및 밀봉 천정(216-1)을 포함하고 있다. 밀봉벽(215-1)은, IDT(211-1)를 가리는 벽이며, 압전 소자 기판(210)상에 사각형 모양으로 형성된다. 밀봉벽(215-1)은, 예를 들어, 감광성 수지로 구성된다. 또한, 밀봉 천정(216-1)은 밀봉벽(215-1)의 상부를 막아, IDT(211-1)을 외부로부터 밀폐하기 위한 천정이다. 밀봉 천정(216-1)은 밀봉 천정(216-1)의 평면 영역내에 밀봉벽(215-1)이 들어가도록 밀봉벽(215-1)의 상부에 배치된다. 밀봉 천정(216-1)은, 예를 들어, 유리 기판으로 구성될 수 있다. 또한, 밀봉벽(215-1) 및 밀봉 천정(216-1)과의 사이에는 접착층(도시하지 않음)이 설치되어 밀봉벽(215-1) 및 밀봉 천정(216-1)의 사이를 밀봉하여 접착한다. 밀봉 구조(214-1)는 IDT(211-1)을 외부로부터 밀폐하여 IDT(211-1)상에 공간을 형성하도록 덮고 IDT(211-1)가 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조이다.
또한, 수신 전극부측의 밀봉 구조(214-2, 수신 전극부에 가까운 위치에 설치되어 있다)는 밀봉 구조(214-1) 뿐만 아니라 밀봉벽(215-2) 및 밀봉 천정(216-2)을 구비하고, IDT(211-2)를 외부로부터 밀폐하여 IDT(211-2)상에 공간을 형성하도록 덮어 IDT(211-2)가 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조이다. 이러한 밀봉 구조(214-1) 및 밀봉 구조(214-2)는 검출 영역의 환경(예를 들어, 습도)의 변화가 있어도 IDT(211-1), 및 IDT(211-2)는 그 영향을 받기 어렵게 된다. 또한, 도 13A 및 도 13B에서 다공성 기재(213), 밀봉 구조(214-1), 및 밀봉 구조(214-2)는 밀봉 천정과 겹치도록 배치되어 있지만, 다공성 기재(213)는 반응 영역 박막(212)이 배치되는 센서의 검출 영역을 가리도록 배치되어 있는 경우 밀봉 천정과 겹치도록 배치할 필요는 없다. 무엇보다, 다공성 기재(213) 및 밀봉 천정과 겹치지 않게 배치하는 경우이며, 다공성 기재(213)가 표면 탄성파가 진행될 방향에서 크게 어긋나더라도(어긋남), 밀봉 구조(214-1) 및 밀봉 구조(214-2)가, 각각 IDT(211-1), 및 IDT(211-2)를 보호하므로, IDT가 용액으로 젖지 않고, IDT의 탄성파 송신 동작 또는 탄성파 수신 동작에 영향을 주는 것은 아니다.
도 3은 SAW 센서(201)을 이용한 용액 측정에 사용하는 센스 회로(20)를 나타내는 개략 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 센스 회로(20)는 SAW 센서(201), 교류 신호원(21), 버스트 회로(22), 위상 진폭 검출 회로(23), PC(24)를 포함한다. 교류 신호원(21)은 예를 들어, 250 MHz의 정현파(Sine wave) 교류 신호를 발생시킨다. 교류 신호원(21)은, 생성한 교류 신호를 버스트 회로(22)에 출력한다. 버스트 회로(22)는 교류 신호원(21)으로부터 입력된 교류 신호를, 주기적인 버스트 신호로 변환한다. 여기서, 버스트 신호의 주기는 SAW가 압전 소자 기판(210)의 표면의 IDT(211-1)으로부터 IDT(211-2)까지의 사이를 진행하는데 필요로 하는 시간 보다 커야 한다. 버스트 회로(22)는 생성된 버스트 신호를 SAW 센서(201)의 IDT(211-1) 및 위상진폭 검출 회로(23)에 출력한다. 또한, 버스트 회로(22)는 SAW 센서(201)로부터 출력되는 신호에 포함된 주 신호 이외의 직달파나 다른 벌크파 등을 포함하는 노이즈의 방해 신호가 충분히 작은 경우에는 필요없으며, 연속파를 이용할 수도 있다.
위상 진폭 검출 회로(23)는 SAW 센서(201)의 IDT(211-2)로부터 입력된 검출 신호 및 버스트 회로(22)로부터 입력된 버스트 신호에 근거하여, SAW가 압전 소자 기판(210)을 전파하는데 필요로 한 시간인 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 산출한다. 구체적으로는, 위상 진폭 검출 회로(23)는 버스트 신호의 입력으로부터, 검출 신호의 입력까지 필요로 한 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭의 감쇠량을 검출한다. 위상·진폭 검출 회로(23)는 검출한 위상 변화와 진폭의 감쇠량을 PC(24)에 출력한다. PC(24)는 위상·진폭 검출 회로(23)로부터 입력된 위상 변화와 진폭의 감쇠량에 근거하여 표면의 항체와 특이적으로 반응한 용액중의 항원의 양과 종류를 판정하고 판정 결과를 표시한다.
그런 다음 용액에 포함된 항체를 측정할 경우의, 다공성 기재(213)에서 용액의 침윤 상태에 대해 설명한다. 도 14A 내지 도 14C는 제 10 실시예와 관련된 다공성 기재(213)상의 용액의 침윤 상태를 설명하는 그림이다. 도 14A는 시각 t1에서 다공성 기재(213)상의 용액의 침윤 상태를 나타내는 그림이다. 도 14B는 시각 t2(t2는 t1보다 크다)에서 다공성 기재(213)상의 용액의 침윤 상태를 나타내는 도다. 도 14C는 시각 t3(t3는 t2보다 크다)에서의 다공성 기재(213)상의 용액의 침윤 상태를 나타내는 도면이다. 도 14A 내지 도 14C에서 다공성 기재(213)의 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 짧은 방향을 y축 방향으로 나타낸다. 도 14A 내지 도 14C에서 다공성 기재(213)의 위치 x1 및 x2는 도 13A과 같은 위치이다.
도 14A ~ 도 14C에 도시된 바와 같이, SAW 센서(201)의 측정자가, 예를 들어, 도시하지 않은 마이크로피펫을 이용하여, 위치(x3, y3)에 용액 a를 적하한다. 다공성 기재(213)는 적하된 용액 a를 다공성 기재(213) 내부 및 반응 영역 박막(212)의 표면을 모세관 현상에 의해 x축의 양의 방향에 이송하고 보유한다. 다공성 기재(213)에 물방울 적하된 용액 a는, 다공성 기재(213)의 내부, 및 다공성 기재(213)의 표면을 x축의 양의 방향으로 서서히 침윤해 간다. 따라서, 시각 t1에 있어서, 도 14A에 나타낸 바와 같이, 첨가된 용액 a가 침윤 한 영역(이하, 침윤 영역이라고 한다) b1의 끝은 x축 방향의 위치 x4까지 침윤한다. 또한, 시각 t2에 있어서, 도 14B에 나타낸 바와 같이, 침윤 영역 b2의 끝은, x축 방향의 위치 x5(x5는 x4보다 크다)까지 침윤한다. 게다가, 시각 t3에 있어서, 도 14C에 나타낸 바와 같이, 침윤 영역 b3의 끝은, x축 방향의 위치 x6(x6는 x5보다 크다)까지 침윤한다. 그리고, 용액중의 항원은 용액의 침윤에 따라 반응 영역 박막(212)상에 담지된 항체와 서서히 반응하여, 반응 영역 박막(212)상에 항원 항체 결합물을 생성한다.
그런 다음, 만일, SAW 센서(201)의 반응 영역 박막(212)에 용액을 직접, 적하시킨 경우에 대해 설명한다. 만일, 도 13A 및 도 13B에 나타낸 것 같은 SAW 센서(201)의 반응 영역 박막(212)에, 직접 용액을 적하 시킬 경우, 용액은 반응 영역 박막(212) 전체에 침윤한다. SAW는 압전 소자 기판(210)의 표면 근방(표면에 가까운 위치)에 집중하여 전파하는 음향파이다. 압전 소자 기판(210)의 표면에 물질이 흡착하면, 그 표면의 단위 체적 당 질량과 점성이 변화한다. 질량과 점성의 변화에 따라, SAW의 전파 시간이 변화하고, SAW의 진폭의 감쇠량이 변화한다. 센스 회로(20)의 위상 진폭 검출 회로(23)는 위상의 변화량과 진폭의 감쇠량의 변화량을 이용하여 용액중에 포함된 항원을 측정한다.
용액에 포함된 항원의 농도가 낮은 경우, 반응 영역 박막(212)의 일부에서 항원 항체 반응이 일어나기 때문에, 검출 신호는 포화하지 않는다. 따라서, 센스 회로(20)의 위상·진폭 검출 회로(23)는 SAW가 압전 소자 기판(210)을 전파하는이데 필요로 하는 시간인 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 검출할 수 있다. 한편, 용액에 포함되는 항원의 농도가 높은 경우, 반응 영역 박막(212)의 전체에 걸쳐 항원 항체 반응이 일어나기 때문에, 검출 신호는 포화한다. 따라서, 센스 회로(20)의 위상·진폭 검출 회로(23)는 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 검출할 수 없다.
따라서, 제 10 실시예에서는, 반응 영역 박막(212)상에 직접 용액을 적하하는 것이 아니라, 용액이 반응 영역 박막(212)상에 직접 적하했을 경우보다 긴 시간이 지남에 따라 침윤하는 다공성 기재(213)에 용액을 적하한다. 다공성 기재(213)에 적하된 용액은 도 14A 내지 도 14B에 나타낸 바와 같이, 시각마다 x축 방향의 양의 방향으로 침윤해 나간다. 따라서, 용액은 반응 영역 박막(212)상에 한 번에 침윤하지 않기 때문에, 용액중의 항원의 농도가 높은 경우에도, 위상·진폭 검출 회로(23)가 시각마다 전파 시간에 의한 위상 변화와 진폭 변화를 검출할 수가 있다.
이하, 센스 회로(20)에 의한 측정에 대해 설명한다. 측정자는, 우선, 항원을 포함하지 않는 용매를 도 14A ~ 도 14C에 표시된 위치(x3, y3)에 적하하고, 반응 영역 박막(212)상을 용매로 침윤시켜, SAW의 전파 시간에 의한 위상 변화를 측정한다(공백 테스트). 그 후, 측정자는, SAW 센서(201)을 다른 샘플(SAW 센서(201))로 바꾸어, 항원을 포함한 용액을 그 샘플의 도 14A에 나타내는 위치(x3, y3)에 적하하고, 그 전파 시간에 의한 위상 변화를 측정한다. 용매에 대응하는 위상 변화와 용액에 대응하는 위상 변화의 차이가, 항원 항체 반응에 의해 반응 영역 박막(212)에 생성한 항원 항체 결합물에 기인하는 위상의 변화량이 된다. PC(24)는 공백 테스트를 했을 때의 위상 변화를 메모리에 저장하고, 이 정도의 상변화와 용액을 적하시켜 얻을 수 있는 위상 변화의 차이를 산출함으로써 위상의 변화량을 산출한다. PC(24)는 위상의 변화량에 근거하여 용액에 포함된 항원을 특정한다. 진폭의 감쇠량에 대해서도 마찬가지이며, 진폭의 감쇠량의 변화량에 근거하여, 용액에 포함된 항원을 특정한다. 또한, 이용하는 용매의 SAW 전파 시간을 미리 판명하고 있지 않는 경우에도, 항원을 포함하는 용액의 적하 직후의 위상과 진폭을 기준으로 그 이후의 변화의 차이를 취하는 방법으로 용액중의 항원의 양과 종류를 판정하고 판정 결과를 표시하는 일도 가능하다.
이상과 같이, 제 10 실시예에서, SAW 센서(201)는 표면 탄성파로부터의 전기신호, 또는 전기신호로부터 표면 탄성파러 변환하는 시간에 비해 긴 침윤 시간을 필요로 하는 다공성 기재(213)를 반응 영역 박막(212)상에 갖추게 했다. 따라서, SAW 센서(201)는 검출 신호를 장시간에 걸쳐서 출력할 수 있다. 또한, SAW 센서(201)는 일시에 반응 영역 박막(212)에 용액이 접촉하는 경우와 비교하여 검출 신호의 강도가 작아진다. 그 결과, 농도가 진한 용액을 측정하는 경우, SAW 센서(201)는 포화하지 않고 검출 신호를 출력하기 위한 정확한 측정을 할 수가 있다.
또한, 제 10 실시예에서는 반응 영역 박막(212)이 항체를 보유하고 있는 경우에 대해 설명하였지만, 반응 영역 박막(212)은 항체를 보유하고 있지 않을 수 있다. 이 경우에도, 용액의 농도가 높거나 낮은 용액에 항원이 포함된 것인지의 여부 등의 용액 특성의 비교를 실시할 수가 있다.
(제 11 실시예)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 11 실시예에 대해 설명한다. 제 11 실시예에서는 다공성 기재가 각각 다른 항체를 분산시켰을 경우에 대해 설명한다. 또한, 센스 회로(20)는 제 1 실시예에서 설명한 도 3에서, SAW 센서(201)를 제 11 실시예의 SAW 센서(201a)로 대체한 구성이다.
도 15A 및 도 15B는 제 11 실시예와 관련된 SAW 센서(201a)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 15A는 SAW 센서(201a)의 개략적인 표면도이며, 도 15B는 SAW 센서(201a)를 절단면 B를 기준으로 바라 본 개략적인 단면도이다. 도 15A에서는 SAW 센서(201a)에서 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 짧은 방향을 y축 방향으로 나타낸다. 도 15B에서는 SAW 센서(201a)의 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 두께 방향을 z축 방향으로 나타낸다. 도 15A 및 도 15B에 도시된 바와 같이, SAW 센서(201a)는 압전 소자 기판(210), 송신 전극(211-1a), 송신 전극(211-1b), 수신 전극(211-2a), 수신 전극(211-2b), 반응 영역 박막(212), 다공성 기재 241, 밀봉 구조(214-1), 및 밀봉 구조(214-2)로 구성되어 있다.
다공성 기재(241)는 부호 AA를 교부한 일차 항체(AA)를 분산시킨 다공성 기재(241-1), 부호 AB를 교부한 일차 항체(AB)를 분산시킨 다공성 기재(241-2), 및 부호 AC를 교부한 일차 항체(AC)를 분산시킨 다공성 기재(241-3)를 포함한다. 또한, 항체 AA, 항체 AB, 및 항체 AC는 각각 다른 일차 항체다. 다공성 기재(241)의 표면의 위치(x3, y3)에 용액이 적하되면, 적하된 용액은 다공성 기재(241)의 내부를 침윤 함과 동시에 다공성 기재(241)의 양의 방향인 x축 방향으로 침윤한다.
여기서, 예를 들어, 시각 t0에 대해, 다공성 기재(241)상의 위치(x3, y3)에 용액을 적하시킨 경우를 설명한다. 시각 t1에서 용액은, x축의 위치 x4까지 침윤한다. 용액은 다공성 기재(241-1)의 영역에 침윤하기 위해, 다공성 기재(241-1)에서 일차 항체(AA)와 반응한다. 반응에 의해 생성된 항원 항체 복합체는 반응 영역 박막(212)상에 담지된 이차 항체와 반응한다. 그 후, 시각 t2에서 용액은, x축의 위치 x5까지 침윤한다. 용액은 다공성 기재(241-2)의 영역에 침윤하기 위해, 다공성 기재(241-2)에서 일차 항체(AB)와 반응한다. 반응에 의해 생성된 항원 항체 복합체는 반응 영역 박막(212)상에 담지된 이차 항체와 반응한다. 그 후, 시각 t3에서 용액은, x축의 위치 x2까지 침윤한다. 용액은 다공성 기재(241-3)의 영역에 침윤하기 위해, 다공성 기재(241-3)에 대해 일차 항체(AC)와 반응한다. 반응에 의해 생성된 항원 항체 복합체는 반응 영역 박막(212)상에 담지된 이차 항체와 반응한다. 위상 진폭 검출 회로(23)는 다공성 기재(241-1)에서 일어난 반응에 의해 검출된 검출 신호, 다공성 기재(241-2)에서 일어난 반응에 의해 검출된 검출 신호, 다공성 기재(241-3)에서 일어난 반응에 의해 검출된 검출 신호를, 용액이 침윤하는 속도에 대응하는 지연을 가지고 순차적으로 관측한다.
따라서, 제 11 실시예에서는, 탄성 표면파를 전파하는 압전 소자 기판(210), 전기신호와 표면 탄성파의 변환을 실시하는 IDT(211) 및 전기 압전 소자 기판(210)에 접촉하여 다른 목적물과 반응하는 반응물을 용액의 침윤 할 방향으로 각각 분산시킨 액체가 침윤하는 다공성 기재(241)를 가진다. 즉, 다른 항체에 의한 반응을 다른 시각에 검출하는 것이 가능해져, 1개의 SAW 센서(201a) 및 1개의 다공성 기재(241)를 이용하여 복수의 시료를 검출할 수 있다.
또한, 다공성 기재(241-1, 241-2, 241-3)는 일반적인 다공성 기재(241)의 일부일 수도 있고, 일반적인 다공성 기재(241)상에 새롭게 설치된 기재일 수도 있다. 다공성 기재(241-1, 241-2, 241-3)에서 적하된 용액에 포함된 항원의 종류가 다수 개 있는 경우, 각각의 항원에 대응하는 항체가 분산된 부분에서 항원 항체 결합체가 생성된다. 더욱이, 제 11 실시예에서는, 3 개의 다른 항체를 분산시킨 다공성 기재(241)의 예를 나타냈지만, 항체의 종류는 복수 개라면 한정되지 않는다.
(제 12 실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 12 실시예에 대해 설명한다. 제 12 실시예에서는 다공성 기재가 용액의 침윤 속도가 다른 영역을 가지는 경우에 대해 설명한다.
도 16A 및 도 16B는 제 12 실시예와 관련된 SAW 센서(201b)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 16A는 SAW 센서(201b)의 개략적인 표면도이며, 도 16B는 SAW 센서(201b)를 절단면 C를 기준으로 바라본 개략적인 단면도이다. 도 16A에서, SAW 센서(201b)의 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 짧은 방향을 y축 방향으로 나타낸다. 도 16B에서, SAW 센서(201b)의 긴 방향을 x축 방향으로 나타내고, 두께 방향을 z축 방향으로 나타낸다. 도 16A 및 도 16B에 도시된 바와 같이, SAW 센서(201b)는 압전 소자 기판(210), IDT(211), 반응 영역 박막(212), 및 다공성 기재(251)로 구성되어 있다. 다공성 기재(251)는 제 1 침윤 속도를 가지는 다공성 기재(제 1 영역, 251-1, 251-2, 251-3) 및 제 2 침윤 속도를 가지는 다공성 기재(제 2 영역, 251-4, 251-5)를 포함한다. 예를 들어 다공성 기재(251-4, 251-5)의 용액이 일정 거리를 침윤하는 침윤 속도는 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3)의 침윤 속도의 1/10이다.
도 16A에 도시된 바와 같이, 다공성 기재(251-1)의 x축 방향의 길이는 x4-x1이며, 다공성 기재(251-2)의 x축 방향의 길이는 x6-x5이며, 다공성 기재(251-3)의 x축 방향의 길이는 x2-x7이다. 또한, 다공성 기재(251-4)의 x축 방향의 길이는 x5-x4이며, 다공성 기재(251-5)의 x축 방향의 길이는 x7-x6이다. 다공성 기재(251-4, 251-5)의 x축 방향 길이는 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3)의 x축 방향의 길이보다 짧을 수 있다.
다음으로, 시각 t1에서, 다공성 기재(251-1)의 x축의 위치(x3, y3)에 용액을 적하시킨 경우를 설명한다. 다공성 기재(251-1) 내에서 용액의 침윤이 신속하게 일어나, 다공성 기재(251-1)의 면적에 상당하는 반응 영역 박막(212)이 침윤한다. 시각 t1에서 용액은, 다공성 기재(251-1)의 x축의 위치 x4를 넘어, 다공성 기재(251-4)에도 침윤하지만, 그 침윤 속도는 다공성 기재(251-1)와 비교하여 훨씬 느리다. 따라서, SAW 센서(201b)는, 용액이 다공성 기재(251-2)에 도달할 때까지의 시각 t1로부터 시각 t2의 시간, 오로지 다공성 기재(251-1) 내에서 생성된 항원 항체 결합체 또는 다공성 기재(251-1)와 접하는 반응 영역 박막(212)에 담지된 항체의 반응만을 검출한다. 시각 t2에서 용액은, 다공성 기재(251-2)의 x축의 위치 x5에 도달하면, 즉시, 다공성 기재(251-2)를 침윤한다. 따라서, SAW 센서(201b)는 다공성 기재(251-1) 및 다공성 기재(251-2)에서 일어난 반응을 동시에 검출한다. 센스 회로(20)는 다공성 기재(251)-1의 검출 신호와 다공성 기재(251-2)의 검출 신호 사이의 차이를 계산함으로써, 다공성 기재(251-2)에서 일어난 반응에 기인하는 신호를 검출한다. 이하, 시각 t2에서 용액은, 다공성 기재(251-2)의 x축의 위치 x6를 넘어, 다공성 기재(251-5)에 침윤한다. 그리고, 시각 t3에서 용액은, 다공성 기재(251-3)의 x축의 위치 x7에 도달하면, 신속하게 다공성 기재(251-3)를 침윤한다. 시각 t3에서 SAW 센서(201b)는 다공성 기재(251-1), 다공성 기재(251-2), 및 다공성 기재(251-2)에서 일어난 반응을 동시에 검출한다. 센스 회로(20)는 다공성 기재(251-1)의 검출 신호, 다공성 기재(251-2), 및 다공성 기재(251-3)의 검출 신호의 차이를 계산함으로써, 다공성 기재(251-3)에서 일어난 반응에 기인하는 신호를 검출한다.
센스 회로(20)는 적하된 용액의 x축 방향의 진행 정도를 검출할 필요가 있다. 진행 정도의 검출은 예를 들어, 도 16A 및 도 16B에 나타낸 SAW 센서(201b)를 2개 이용할 수 있다. 이 경우, 하나의 SAW 센서(201b-1)의 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3)에 일차 항체를 유지시킨다. 또 다른 하나의 SAW 센서(201B-2)의 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3)에는 일차 항체를 보유시키지 않는다. 이와 같이 구성함으로써, SAW 센서(201b-1)는 적하된 용액중의 항원을 검출하고, SAW 센서(201B-2)는 적하된 용액중의 항원을 검출하지 않는다. 따라서, SAW 센서(201B-2)는 용액의 점성(점탄성)을 검출할 수 있다. 측정자는, 2개의 SAW 센서(201b-1, 201B-2)의 각 위치(x3, y3)에 동량의 용액을 동시에 적하한다. 센스 회로(20)는 2개의 SAW 센서(201b-1, 201B-2)를 계측 하여 용액의 진행 정도를 검출하도록 할 수 있다.
이상과 같이, 제 12 실시예에서, 다공성 기재(251)는 침윤 속도가 빠른 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3) 및 침윤 속도가 느린 다공성 기재(251-4, 251-5)를 교대로 반복하는 구조를 가진다. 따라서, 용액에 포함된 검사대상 물체를 시간적으로 분리하여 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 10 내지 12 실시예에서, 송신 전극(211-1a, 211-1b) 및 수신 전극(211-2a, 211-2b)을 이용했지만, 수신 전극(211-2a, 211-2b) 대신에 SAW의 반사체를 설치하여 송신 전극(211-1a, 211-1b)이 수신 전극의 기능을 겸하도록 할 수도 있다. 반사체는, 예를 들어, 격자 반사기를 이용할 수 있다. 제 12 실시예에서, 수신 전극(211-2a, 211-2b) 대신에 SAW의 반사체를 설치하여 송신 전극(211-1a, 211-1b)이 수신 전극의 기능을 겸하도록 했을 경우, 침윤 속도가 느린 다공성 기재(251-4, 251-5)도 반사체의 기능을 한다. 따라서, 송신 전극(211-1a, 211-1b)으로 돌아오는 표면 탄성파는, 수신 전극(211-2a, 211-2b) 대신에 SAW의 반사체에 의한 반사파, 다공성 기재(251-4)에 의한 반사파, 및 다공성 기재(251-5)에 의한 반사파가 포함된다. 따라서, 이러한 반사파를 식별할 필요가 있기 때문에, 각 영역의 반사파가 겹치지 않도록 다공성 기재(251-1, 251-2, 251-3)의 x축 방향의 길이를 다르도록 할 수 있다. 또는, 다공성 기재(251-4, 251-5)의 x축 방향의 길이를 다르도록 할 수도 있다.
또한, 상기의 제 10 내지 12 실시예에서, 압전 소자 기판(210)은 압전 효과를 나타내는 소재, 예를 들어, 탄 탈산리튬, 니오브산리튬, 4 붕산 리튬 등으로 구성된 기판일 수 있다. 또한, 상기의 제 10 내지 12 실시예에서는, IDT(211)는 알루미늄 이외에도 도전성의 높은 금속이면, 다른 재료가 이용될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기의 제 10 내지 12 실시예에서, 반응 영역 박막(212)은 항체를 담지하여, 항원을 측정하는 예를 나타냈지만, 항원을 측정하지 않는 경우에는, 반응 영역 박막(212)을 설치할 필요는 없다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 자세하게 설명하였지만, 구체적인 구성은 전술의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지의 범주내에서 다양한 응용 및 설계 변경등을 하는 것이 가능할 것이다.
SAW 센서: 1, 1B, 1C, 1D, 101, 101A, 101B, 101C, 101D, 201
압전 소자 기판(압전 소자): 10, 110, 210
전극: 11, 61A, 61B, 71A, 71B, 71C
반응 영역 박막: 12, 112, 212
다공성 기재: 13, 13B, 73, 113, 113B, 173, 213, 241, 241-1, 241-2, 241-3, 251, 251-1, 251-2, 251-3, 251-4, 251-5
필터층: 13B-1, 113B-1
반응층: 13B-2, 113B-2
보수층: 13B-3, 113B-3
소수성 기재: 114A-1, 114A-2
봉지 구조: 14
마이크로피펫: 17
센스 회로: 20
교류 신호원: 21
버스트 회로: 22
위상 진폭 검출 회로: 23
합선형 반응 영역: 62-1
개방형 반응 영역: 62-2
IDT: 111, 111-1a, 111-1b, 111-2a, 111-2b, 161A, 161B, 161A-1a, 161A-1b, 161A-2a, 161A-2b, 161B-1a, 161B-1b, 161B-2a, 161B-2b, 171A, 171A-1a, 171A-1b, 171A-2a, 171A-2b, 171B, 171B-1a, 171B-1b, 171B-2a, 171B-2b, 171C, 171C-1a, 171C-1b, 171C-2a, 171C-2b, 211, 211-1a, 211-1b, 211-2a, 211-2b
센스 회로: 20
교류 신호원: 21
버스트 회로: 22
위상 진폭 검출 회로: 23
PC: 24
합선형 반응 영역: 162-1
개방형 반응 영역: 162-2

Claims (29)

  1. 탄성 표면파를 전파 하는 압전 소자;
    전기신호와 표면 탄성파와의 변환을 실시하는 전극; 및
    상기 탄성 표면파의 전파 경로에 배치되어 검사대상 물체인 액체가 도입되는 검출 영역 상에 위치하여 액체가 모세관 현상에 의해 침윤하는 것으로 상기 검출 영역에 접촉하는 부분을 가지는 액체가 침윤하는 다공성 기재;
    를 포함하고,
    상기 검출 영역은, 상기 압전 소자에 설치된 반응 영역 박막인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극이 액체와 접촉하는 것을 막는 밀봉 구조를 포함 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다공성 기재는 평면상으로 보았을 때 검출 영역과 겹쳐지지 않는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극은 2 개이며, 상기 검출 영역은 상기 2개의 전극 중 한쪽의 전극과 전기적으로 접속하는 합선형 반응 영역이고, 상기 2개의 전극 중 또 다른 전극과 전기적으로 접속하지 않는 개방형 반응 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 기재는 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로, 액체가 모세관 현상에 의해 침윤하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  20. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 다른 반응물을 용액의 침윤 방향으로 각각 분산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  21. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 물질을 포함하는 반응층 또는 목적물 이외 것을 제거하는 필터층 중 적어도 1개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  22. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 기재는 상기 압전 소자에 접하지 않는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  23. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극은 복수이며, 복수의 상기 전극 각각에 대응하여 설치된 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 반응물을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  24. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극은 복수이며, 복수의 상기 전극 각각에 대응하여 설치된 상기 다공성 기재는 목적물과 반응하는 다른 반응물을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  25. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극은 상기 전극은 2 개이고, 상기 다공성 기재는 박막을 통해 상기 압전 소자에 접촉하여 상기 다공성 기재에 연결되며, 상기 각 전극에 접하는 부분이 소수성 기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 압전 소자는 상기 전극과 전기적으로 접속하지 않는 영역을 가지는 제 1 부분 및 상기 전극과 전기적으로 접속하는 박막을 가지는 제 2 부분을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  27. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 기재는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역과 제 2 영역이 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 교대로 형성되어 상기 제 1 영역의 침윤 속도가 제 2 영역의 침윤 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 다공성 기재는 복수의 상기 제 1 영역의 상기 탄성 표면파의 전파 방향의 길이가 각각 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 다공성 기재는, 복수의 상기 제 2 영역에 있어서의 상기 탄성 표면파의 전파 방향의 길이가 각각 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 센서.
KR1020147014341A 2011-11-01 2012-11-01 탄성 표면파 센서 KR101627490B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011240492A JP6154569B2 (ja) 2011-11-01 2011-11-01 弾性表面波センサ
JP2011240493A JP6154570B2 (ja) 2011-11-01 2011-11-01 弾性表面波センサ
JPJP-P-2011-240492 2011-11-01
JPJP-P-2011-240493 2011-11-01
JP2011281611A JP6043061B2 (ja) 2011-12-22 2011-12-22 弾性表面波センサ
JPJP-P-2011-281611 2011-12-22
PCT/JP2012/078338 WO2013065789A1 (ja) 2011-11-01 2012-11-01 弾性表面波センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140071509A KR20140071509A (ko) 2014-06-11
KR101627490B1 true KR101627490B1 (ko) 2016-06-13

Family

ID=48192127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147014341A KR101627490B1 (ko) 2011-11-01 2012-11-01 탄성 표면파 센서

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9678042B2 (ko)
EP (1) EP2778671B1 (ko)
KR (1) KR101627490B1 (ko)
CN (1) CN103917866B (ko)
BR (1) BR112014010544B1 (ko)
CA (1) CA2856161C (ko)
HK (1) HK1199093A1 (ko)
MY (1) MY185125A (ko)
SG (1) SG11201401968YA (ko)
WO (1) WO2013065789A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105934667B (zh) * 2014-09-30 2019-09-24 京瓷株式会社 传感器装置
JP6596786B2 (ja) * 2015-06-24 2019-10-30 日本無線株式会社 弾性表面波センサおよび検出方法
JP6386484B2 (ja) * 2016-01-19 2018-09-05 ファナック株式会社 異物検出パネルを備える電気装置
SE541055C2 (en) * 2017-05-30 2019-03-19 Aldo Jesorka A surface acoustic wave resonant sensor
JP6953085B2 (ja) * 2017-10-11 2021-10-27 日本無線株式会社 弾性表面波センサ
EP3978917A4 (en) 2019-05-31 2022-11-23 Kyocera Corporation SENSING DEVICE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526977A (ja) * 2001-05-21 2004-09-02 マイクロテクノロジー・センター・マネージメント・リミテッド 表面弾性波センサ
JP2007147556A (ja) 2005-11-30 2007-06-14 Canon Inc 薄膜及び薄膜の製造方法およびその薄膜を用いた化学センサ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5130257A (en) * 1988-09-29 1992-07-14 Hewlett-Packard Company Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device
US5151110A (en) * 1990-09-11 1992-09-29 University Of New Mexico Molecular sieve sensors for selective detection at the nanogram level
JPH04122242A (ja) 1990-09-12 1992-04-22 Mazda Motor Corp 覚醒状態判定装置
JP3146610B2 (ja) 1991-03-25 2001-03-19 富士ゼロックス株式会社 ガス検知装置
JP2713534B2 (ja) * 1992-10-28 1998-02-16 科学技術振興事業団 弾性表面波バイオセンサ
FR2730810B1 (fr) 1995-02-21 1997-03-14 Thomson Csf Capteur chimique hautement selectif
CN1922482B (zh) 2003-12-30 2010-05-26 3M创新有限公司 检测盒和检测方法
US7134319B2 (en) * 2004-08-12 2006-11-14 Honeywell International Inc. Acoustic wave sensor with reduced condensation and recovery time
US7205701B2 (en) * 2004-09-03 2007-04-17 Honeywell International Inc. Passive wireless acoustic wave chemical sensor
JP2007093239A (ja) 2005-09-27 2007-04-12 Citizen Watch Co Ltd Ｑｃｍ分析装置
EP2059811A2 (en) 2006-08-18 2009-05-20 3M Innovative Properties Company Methods of detection using acousto-mechanical detection systems
US8302458B2 (en) * 2007-04-20 2012-11-06 Parker-Hannifin Corporation Portable analytical system for detecting organic chemicals in water
JP4933956B2 (ja) 2007-05-16 2012-05-16 日本無線株式会社 弾性表面波センサ及び弾性表面波センサを備えた生体分子測定装置。
CN101868916A (zh) 2007-11-20 2010-10-20 日本无线株式会社 表面声波元件和液态材料特性测量装置
JP5420204B2 (ja) 2008-07-18 2014-02-19 株式会社船井電機新応用技術研究所 携帯型の物質検出装置
TWI427290B (zh) * 2009-05-13 2014-02-21 Nat Univ Tsing Hua 一種氣體偵測裝置及其方法
JP2013092446A (ja) 2011-10-26 2013-05-16 Panasonic Corp 弾性波センサ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004526977A (ja) * 2001-05-21 2004-09-02 マイクロテクノロジー・センター・マネージメント・リミテッド 表面弾性波センサ
JP2007147556A (ja) 2005-11-30 2007-06-14 Canon Inc 薄膜及び薄膜の製造方法およびその薄膜を用いた化学センサ

Also Published As

Publication number Publication date
CA2856161C (en) 2017-02-14
WO2013065789A1 (ja) 2013-05-10
EP2778671A1 (en) 2014-09-17
US20140305221A1 (en) 2014-10-16
US9678042B2 (en) 2017-06-13
CN103917866A (zh) 2014-07-09
CN103917866B (zh) 2016-04-20
HK1199093A1 (zh) 2015-06-19
EP2778671B1 (en) 2020-06-17
EP2778671A4 (en) 2015-07-01
SG11201401968YA (en) 2014-09-26
BR112014010544A2 (pt) 2017-05-02
MY185125A (en) 2021-04-30
BR112014010544B1 (pt) 2020-11-10
KR20140071509A (ko) 2014-06-11
CA2856161A1 (en) 2013-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101627490B1 (ko) 탄성 표면파 센서
JP6411439B2 (ja) バイオセンサ
JP6154569B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP6043061B2 (ja) 弾性表面波センサ
KR101655302B1 (ko) 표면 탄성파 센서 시스템
Caliendo et al. Guided acoustic wave sensors for liquid environments
WO2014119069A1 (ja) センサ装置
JP6322875B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP2017215345A (ja) センサ装置
Choi et al. Increase in detection sensitivity of surface acoustic wave biosensor using triple transit echo wave
JP6154570B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP6492376B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP6286768B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP6953085B2 (ja) 弾性表面波センサ
JP2018081112A (ja) センサ
WO2008019694A2 (en) Bio surface acoustic wave (saw) resonator design for detection of a target analyte
WO2016121864A1 (ja) 検出対象のセンシング方法
Kustanovich et al. Design and characterization of surface acoustic wave resonance (SAR) system for in-liquid sensing
Goto et al. Numerical analysis of viscosity effect on shear horizontal surface acoustic wave for biosensor application
Tsai et al. Development of a generalized model for analyzing phase characteristics of SAW devices under mass and fluid loading
Fukuura et al. Biosensor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190321

Year of fee payment: 4