KR20070062562A - 바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한마이크로 공진기 센서 - Google Patents

바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한마이크로 공진기 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20070062562A
KR20070062562A KR1020077008859A KR20077008859A KR20070062562A KR 20070062562 A KR20070062562 A KR 20070062562A KR 1020077008859 A KR1020077008859 A KR 1020077008859A KR 20077008859 A KR20077008859 A KR 20077008859A KR 20070062562 A KR20070062562 A KR 20070062562A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
biosensor
analyte
waveguide
probe
Prior art date
Application number
KR1020077008859A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101245925B1 (ko
Inventor
춘메이 구오
슈동 판
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20070062562A publication Critical patent/KR20070062562A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101245925B1 publication Critical patent/KR101245925B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0618—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support of the filter type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/70—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825—Nucleic acid detection involving sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N21/7746—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the waveguide coupled to a cavity resonator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • G01N15/01—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G01N2001/4088—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7786—Fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • G02B6/29341—Loop resonators operating in a whispering gallery mode evanescently coupled to a light guide, e.g. sphere or disk or cylinder

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 세균, 단백질, 바이러스, 포자 및 DNA 또는 RNA와 같은 생물학적 종을 검출하기 위한 바이오 센서 시스템이 제공된다. 바이오 센서 시스템은 그램 양성 및 그램 음성 세균 사이에 식별이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 분석물 용액은 검출기 표면을 지나 분석물을 포획하는 필터로 유동한다. 그리고, 분석물은 검출기 표면을 지나 배면에서 세척되고, 그에 따라 표면에 부착되는 분석 종의 수를 증가시킨다. 검출기는 도파관을 거쳐 광원 및 광학 검출기에 광학적으로 결합되는 광학 마이크로 공진기를 포함할 수 있다. 도파관 중 하나는 마이크로 공진기에 결합된 프로브 광의 크기를 증가시키거나 광학 검출기에 의해 검출되는 신호 광의 부분을 증가시키기 위해 파장 선별 반사기를 구비한다.
마이크로공동 공진기, 프로브 광, 검출기, 도파관, 분석물

Description

바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한 마이크로 공진기 센서 {SYSTEMS AND METHODS FOR BIOSENSING AND MICRORESONATOR SENSORS FOR SAME}
본 발명은 마이크로 공진기를 사용하는 광학 센서를 포함하는, 세균 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
생물학적 종의 검출은 수술후 감염 예방과 같은 의료, 환경 감시 및 식품 산업을 포함한 다양한 분야에서 중요한 분석 기술이다. 예컨대, 세균을 검출하는 전형적인 방법은 미생물의 배양을 필요로 한다. 이 방법은 소정의 감도 수준을 제공하지만, 고도로 훈련된 연구실 직원을 필요로 하며 전형적으로 결과를 얻기 위해 기간이 필요하다.
수술후 감염이 수술 환자에 대한 대부분의 통상적인 감염을 구성한다. 많은 경우, 세균은 피부가 수술 준비된 후에도 피부 상에 여전히 존재한다. 인구의 약 20%는 피부 상에 많은, 즉 1000 CFU cm-2 이상의 세균 수를 가지며, 가장 큰 감염 위험에 있는 사람에 해당된다. 따라서, 이 환자들을 수술 준비시킬 때 세균 검출은 특히 중요하다. 피부 상에 세균은 전형적으로 그램 양성형(Gram positive type)이며, 그래서 그램 양성 세균을 분별할 수 있는 것이 중요하다. 다른 의료 상태에서는, 그램 음성과 그램 양성 세균 사이의 식별과 피부, 상처 및 체액(예컨대, 소변) 샘플로부터 전체 세균 수를 검출하는 것이 중요하다. 식품 처리 및 임상 설정으로부터 취해진 환경 샘플로부터 세균을 검출할 수 있는 것이 중요하다. 이 샘플 내의 세균 형태는 전형적으로 그램 음성이다. 그램 음성 세균은 적절한 리뮐루스 변형 세포 용해물(LAL)(limulus amoebocyte lysate) 시약에 의해 매우 낮은 농도에서 검출될 수 있다. 상용 LAL를 공급받는 발색성 기재(p-니트로아닐린)는 리포다당류(LPS)가 존재하면 무색에서 엘로우로 변하고, 분광 광도계 내에서 쉽게 측정된다. 그러나, LAL은 세균 표면 결합 LPS와 용액 내의 자유(가용성) LPS를 식별하지 못한다. 자유 LPS는 대부분의 환경 샘플 내에 존재한다. 이는 정상적인 세균 성장 과정하에 또는 죽은 그램 음성 세균으로부터 방출된다. 손상되지 않은 세균로부터의 가용성 LPS의 분리는 매우 요구되는 문제이다.
따라서, 세균(그램 양성 및 그램 음성 모두), 바이러스, 포자, 단백질 및 DNA와 RNA 가닥과 같은 생물학적 종을 고감도로, 종래의 방법보다 더 저렴하게, 그리고 결과를 신속하게 산출하는 검출 방법에 대한 요구가 여전히 있다.
본 발명의 일 실시예는 내부 체적을 갖는 센싱 챔버와 센싱 챔버의 내부 체적에 작동식으로 결합된 바이오 센서 유닛을 포함하는 바이오 센서 시스템에 관한 것이다. 센싱 챔버 내에는 필터가 배치된다. 센싱 챔버는 센싱 챔버 내로 분석물 용액을 도입하기 위해 센싱 챔버로의 투입구를 갖는다. 투입구는 분석물 용액의 적어도 일부가 필터에 도달하기 전에 세균 센서 유닛과 상호 작용하도록 배열 및 구성된다. 일부 실시예에서, 바이오 센서는 광학적 마이크로공동(microcavity)을 갖는 광학 바이오 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 바이오 센서를 작동하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 분석물 용액을 적어도 바이오 센서의 표면을 포함하는 센싱 챔버 내에 배치시키는 단계와, 적어도 바이오 센서의 표면을 지나 필터까지 용액을 세척하는 단계를 포함한다. 분석물의 적어도 일부는 필터에서 포획된다. 포획된 분석물의 적어도 일부는 바이오 센서의 표면을 향해 필터 배면에서 떨어져 세척된다. 바이오 센서의 표면 상의 분석물은 검출된다.
본 발명의 다른 실시예는 프로브 광을 프로브 도파관에 주입하도록 광학적으로 결합된 광원을 포함하는 마이크로 공진기 센서에 관한 것이다. 마이크로공동 공진기는 프로브 도파관의 투입구 결합 영역에서 프로브 도파관에 광학적으로 결합된다. 프로브 도파관은 마이크로공동 내에 결합됨이 없이 프로브 도파관의 투입구 결합 영역을 통해 광원으로부터 전달되는 광이 투입구 결합 영역을 향해 배면으로 반사되도록 제1 프로브 광 반사기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 프로브 광을 발생시키는 광원과 프로브 광의 적어도 일부를 휘스퍼링 갤러리 모드(whispering gallery mode) 중 하나 이상으로 수용하도록 광학적으로 결합된 휘스퍼링 갤러리 모드를 한정하는 마이크로공동 공진기를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치에 관한 것이다. 이 장치는 또한 검출기 및 마이크로공동 공진기와 검출기 유닛 사이에 광학적으로 결합된 신호 도파관을 포함한다. 신호 광은 마이크로공동 공진기에서 검출기 유닛까지 신호 도파관을 통해 전달된다. 신호 도파관은 신호 광의 파장에서 반사하는 신호 광 반사기를 포함한다. 신호 광 반사기는 신호 도파관 내의 신호 광을 검출기 유닛을 향해 반사하도록 배치된다.
본 발명의 전술한 개요가 본 발명의 모든 실시예 또는 각각의 예시적인 실시예를 설명하는 것은 아니다. 이어지는 상세한 설명 및 도면은 이 실시예들을 더욱 상세하게 예시한다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예의 이하의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완벽하게 이해될 것이다.
도1A 내지 도1C는 본 발명의 원리에 따른 마이크로공동 센서의 상이한 실시예들을 도시한 개략도이다.
도2A 내지 도2C는 본 발명의 원리에 따른 마이크로공동 센서의 상이한 실시예들을 도시한 개략도이다.
도3은 본 발명의 원리에 따라, 선택된 세균을 끌어 당기도록 항체에 부착된 마이크로구(microsphere) 공진기의 실시예를 도시한 개략도이다.
도4는 형광 발광 활성도를 시간의 함수로써 도시한 그래프이다.
도5A 내지 도5C는 본 발명의 원리에 따른 세균 센서 시스템의 실시예를 도시한 개략도이다.
본 발명은 다양한 수정 및 변형 형태를 수용하며, 그 특징은 도면에 예로써 도시되고 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 설명된 특정 실시예에 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 반면, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 본 발명의 사상과 범주 내에 있는 모든 수정예, 등가예 및 변형예를 포함한다.
본 발명은 특히 마이크로공동 공진기를 사용하는 미생물 센싱에 적용 가능하다. 이런 공진기는 마이크로 공진기로 불리기도 한다.
광학 바이오 센서는 종종 종래의 미생물 센싱 기술에 대해 감도 있고 신속하며 경제적인 대안을 제공한다. 마이크로구 기반 바이오 센서는 마이크로구 표면 내측에서 순환하는 휘스퍼링 갤러리 모드(WGM)에 의존하는 광학 바이오 센서의 형태이다. 마이크로구는 전형적으로 용융된 실리카로 제조되며, CO2 레이저 또는 화염 시스템에 의해 제조될 수 있다. 마이크로구의 전형적인 크기는 직경 수십 미크론에서 수백 미크론의 범위에 있다. 마이크로구는 형상이 절대적으로 구이어야만 하는 것은 아니며, 이 용어는 3차원으로 광학적 제한을 제공하는 마이크로공동에 사용된다. 이는 본 명세서에 참조로 결합된 공동 소유의 미국 특허 출원번호 제10/855,462호에 논의된 형태의 벌지형 마이크로공동을 포함한다. 반면, 예컨대 플레이트 또는 디스크의 형상인 편평 또는 평면 마이크로공동은 단지 2차원으로만 광 제한을 제공한다.
마이크로구 기반 바이오 센서에서, 항체는 우선적으로 마이크로구 표면 상에 고정된다. 이어지는 항체로의 세균의 바인딩은 관련 검출기에 의해 검출될 수 있는 광학 변환 신호를 증가시킨다. 마이크로구 광학 바이오 센서 개발에 있어서의 문제 중 하나는 세균을 바인딩 현상이 발생하는 센싱 표면으로 효과적으로 이송하는 것이다. 마이크로구 바이오 센서 내의 작은 표면 영역으로 인해, 구 표면의 부근에 도달하기도 전에 세균 샘플의 많은 부분이 센서 챔버의 외부로 분출된다. 이는 샘플 농도가 낮을 때는 특히 확실하다.
유전성 마이크로구는 센싱 분야에서 형광 센서로서 최근에 많이 주목받고 있다. 이 센서에서, 센서 표면은 항원과 같은 분석물의 연속적인 포획을 위해 항체와 같은 분자층에 의해 고정된다. 직접 분석 구성에서, 항원은 형광성 염료 분자와 결합하고, 항원이 센서 표면 상의 항체와 바인딩하면 형광성 분자는 마이크로구 내에서 순환하는 순간적인 광에 의해 여기되는 마이크로구 표면에 충분히 가깝게 보유된다. 샌드위치형 구성에서, 항원은 우선 센서 표면 상에 항체에 바인딩되고, 그후 형광성 염료로 라벨링된 항체의 제2 층이 포획된 항원에 추가로 바인딩된다. 항체의 제2 층에 바인딩된 형광성 분자는 마이크로구의 휘스퍼링 갤러리 모드(WGM) 내에서 전달되는 광으로부터 발생된 순간적인 영역에 의해 여기된다. 여기된 염료로부터 야기된 형광 발광은 수집되고 항원 바인딩 결과의 지표로 사용된다.
광학 시스템
마이크로 공진기를 사용하는 마이크로공동 도파관 시스템(100)의 예가 도1A에 개략적으로 도시되어 있다. 광원(102)은 프로브 광을 도파관(104)을 따라 검출기 유닛(106)으로 지향시킨다. 마이크로 공진기(110)는 도파관(104)에 광학적으로 결합된다. 광원(102)으로부터의 프로브 광(108)은 도파관(104) 내로 발진되고, 검 출기 유닛(106)을 향해 전달된다. 마이크로 공진기(110)는 도파관(104)의 외부에서 프로브 광(108)의 일부와 순간적으로 결합하고, 외부 결합 광(112)은 마이크로 공진기(110)의 공진 주파수 중 하나로 마이크로 공진기(110) 내로 전달된다.
광원(102)은 광원의 임의의 적절한 형태일 수 있다. 효율 및 감도의 증대를 위해서는, 광원은 도파관(104) 내로 효율적으로 결합되는 광을 발생시키는 것이 유리하며, 예컨대 광원은 레이저 다이오드와 같은 레이저 또는 발광 다이오드일 수 있다. 광원(102)은 또한 램프로부터의 광을 도파관(104) 내로 결합시키기에 적절한 광학계와 함께 램프를 포함할 수도 있다. 몇가지 적절한 형태의 광원이 본 명세서에 참조로써 결합된 공동 소유의 미국 특허 출원 제10/854,911호에 또한 개시되어 있다.
광원(102)은 소정의 주파수의 또는 소정의 주파수 범위 내의 프로브 광(108)을 발생시킨다. 예컨대, 마이크로 공진기가 센서 내에 사용되는 경우, 광원(102)은 감지된 종과 상호 작용하는 주파수의 광을 발생시킨다. 감지된 종은 전형적으로 WGM 내에 전달되는 광이 감지된 종과 상호 작용하도록 마이크로 공진기(110)의 표면에 근접하게 위치된다.
예컨대, 시스템(100)이 형광 센서로 사용될 때, 마이크로 공진기(110) 내에 전달되는 프로브 광은 분석물의 성분 또는 분석물과 같은 마이크로 공진기 표면 상에 부착된 형광성 염료와 같은 형광성 분자에 의해 흡수된다. 더욱 특별한 예에서는, 마이크로 공진기의 표면은 소정의 항원 분석물에 대해 특정한 항체에 부착될 수 있다. 형광성 염료와 결합된 분석물 항원 분자는 센서 시스템(100)에 도입된 다. 항원 분자는 마이크로 공진기(110) 상에 항체 분자에 결합되고, 그에 따라 마이크로 공진기(110) 내에서 순환하는 프로브 광이 형광성 분자에 순간적으로 결합하도록 마이크로 공진기(110)에 충분히 가깝게 형광성 염료 분자를 보유한다. 흡수된 프로브 광은 형광성 분자를 여기시키고, 이어서 분자는 프로브 주파수와 다른 주파수로 형광 발광된다. 형광 광의 검출은 분석물 항원의 존재를 확인시킨다.
다른 예에서, 분석물 항원 분자는 형광성 염료와 결합하지 않고 마이크로 공진기 표면에 부착된 항체에 바인딩하는 것이 허용된다. 이어서, 마이크로 공진기에 부착된 것과 동일하거나 다른 항원 결정기(epitope)를 가질 수 있고 형광성 분자에 결합되는 더 많은 항체가 센서로 도입되고, 항원에 바인딩된다. 다시, 형광성 분자는 마이크로 공진기(110) 내에 전달된 프로브 광과 순간적인 상호 작용에 의해 여기되고, 이어지는 형광 발광의 검출은 분석물 항원의 존재 및 존재도를 판정하는데 사용될 수 있다.
광원(102)은 다른 수의 도파관으로 프로브 광을 지향시킬 수 있으며, 도파관(104)은 이러한 일예이다. 도파관(104)은 적절한 형태의 도파관일 수 있으며, 예컨대 실리카 기판 내에 형성된 도파관과 같이 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 채널 도파관 또는 평면 도파관일 수 있다. 도파관(104)은 광 파이버일 수도 있다.
검출기 유닛(106)은 예컨대 포토다이오드 또는 포토트랜지스터와 같이 광을 검출하는 광 검출기를 포함한다. 검출기 유닛(106)은 광 검출기에 도달하는 광의 주파수를 선택하는 주파수 선별 장치를 포함할 수도 있다. 주파수 선별 장치는, 예컨대 필터 또는 분광계일 수 있다. 주파수 선별 장치는 광 검출기 상에 입사되 는 광의 주파수를 사용자가 능동적으로 변경하는 것을 허용하도록 조정 가능할 수 있다.
마이크로 공진기(110)는, 도파관(104)을 따라 전달되는 광(108)의 일부가 마이크로 공진기(110) 내로 순간적으로 결합되도록, 도파관(104)과 물리적으로 접촉하거나 매우 가깝게 위치될 수 있다. 도파관(104)은 전형적으로, 마이크로 공진기(110)가 도파관(104)의 코어에 직접 결합하도록, 마이크로 공진기(110)가 도파관(104)에 결합하는 지점에서 피복이 없거나 거의 없다.
일부 예시적인 실시예에서, 제어 유닛(116)은 검출기 유닛(106)으로부터 검출 신호를 수신하도록 결합될 수 있다. 제어 유닛(116)은 검출 신호를 분석하고 검출기 유닛(106)에 의해 생성된 검출 신호를 나타내는 출력을 사용자에게 제공하는데 사용될 수 있다. 제어 유닛(116)은 증폭기, 아날로그 디지털 변환기, 버퍼, 마이크로프로세서 등과 같이, 검출 시스템 내에 전형적으로 사용되는 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이런 출력은 단순히 그 진폭이 검출 신호의 크기에 대응하는 전압 신호일 수 있다. 다른 실시예에서, 출력은 디지털 판독될 수 있다. 도1A에 도시된 실시예에만 제어 유닛이 도시되어 있지만, 본 명세서에서 논의되는 임의의 예시적인 실시예들에 제어 유닛이 채용될 수 있다.
다른 형태의 마이크로 공진기 장치(150)가 도1B에 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치(150)에서, 마이크로 공진기(110)로부터의 신호 광(158)은 제2 도파관(154) 내로 결합되고, 검출기(106)로 전달된다.
다른 형태의 마이크로 공진기 장치(170)가 도1C에 개략적으로 도시되어 있 다. 이 장치(170)에서는, 제2 검출기(172)가 마이크로 공진기(110)로부터의 광을 검출하도록 마이크로 공진기(110)에 가깝게 위치된다. 제2 검출기(172)에 의해 검출된 광은 도파관을 통해 제2 검출기(172)로 통과하지 않고, 자유 공간을 통해 전달된다. 제2 검출기(172)에 의해 검출된 마이크로 공진기(110)로부터의 광은 예컨대 마이크로 공진기(110) 외부로 확산될 수 있고, 또는 마이크로 공진기(110) 내에서 순환하는 광에 의해 마이크로 공진기의 표면에 부착된 형광성 종의 여기로부터 발생하는 형광성 광일 수 있다. 제2 검출기(172)는 마이크로 공진기(110)로부터 모든 주파수의 광을 검출할 수 있고, 또는 예컨대 마이크로 공진기(110)와 제2 검출기(172) 사이에 위치하는 주파수 선별 요소(174)를 사용하여 특정 주파수 범위에 있는 광을 검출할 수 있다. 주파수 선별 요소(174)는, 예컨대 마이크로 공진기(110) 내에서 공진하는 여기 주파수의 광을 거부하고 형광성 주파수의 광을 전송하는 필터일 수 있다. 제2 검출기(172)는 도1B에 도시된 것과 같은 구성으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 다른 예시적인 실시예가 도2A 내지 도2C를 참조로 논의된다. 도2A에 도시된 예시적인 실시예(200)에서, 검출기 유닛(206)은 제1 검출기(206a) 및 제2 검출기(206b)를 포함한다. 또한, 파장 종속 스플리터(206c)가 마이크로 공진기(110)로부터 도파관(104)을 따라 수용된 광을 분할하여, 하나의 파장 또는 제1 범위의 파장에서 광이 제1 검출기(206a)로 지나가고 제2 파장 또는 제2 범위의 파장에서 광이 제2 검출기(206b)로 지나가도록 사용된다. 파장 종속 스플리터(206c)는 상이한 파장에서 광을 분리하기 위해 임의의 적절한 접근 방법을 사용할 수 있 다. 예컨대, 스플리터(206c)는 브래그 반사기(Bragg reflector) 또는 방향성 도파관 결합기와 같은 도파관계 파장 종속 요소를 채용할 수 있고, 필터, 프리즘 등과 같은 자유 공간계 요소(free-space based element)를 채용할 수도 있다. 제1 및 제2 파장 또는 파장 범위 값은 작업자에 의해 변경될 수 있다.
일예에서, 제1 파장 또는 파장 범위는 광원(102)에 의해 방출되는 프로브 광을 포함할 수 있고, 반면 제2 파장 또는 파장 범위는 마이크로 공진기(110)의 표면에 부착된 검사물에 의해 방출된 광을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제1 및 제2 파장 또는 파장 범위 모두는 마이크로 공진기에 부착된 검사물 종으로부터 방출되는 광을 포함할 수 있다. 이 배열은, 예컨대 마이크로 공진기의 표면에 부착된 검사물 재료가 다른 파장에서 광을 방출하는 2개 이상의 형광성 종을 포함할 때에 유용할 수 있다.
검출기 유닛(206)은, 마이크로 공진기(110)로부터의 신호 광이 제1 도파관(104)과 다른 제2 도파관(154)을 따라 전달되는, 도1B에 도시된 실시예에 사용될 수도 있다. 또한, 검출기 유닛(206)은 자유 공간을 통해 전달된 마이크로 공진기로부터의 광을 검출하는 다른 검출기와 함께 사용될 수 있다.
도파관(104)은 다른 도파관의 광을 선택적으로 반사하도록 하나 이상의 반사기, 예컨대 브래그 격자(Bragg grating)를 구비할 수 있다. 예컨대, 도2B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 마이크로 공진기 센서 시스템(220)은 형광성 광을 반사하는 반사기(222)를 갖는 도파관을 구비할 수 있다. 따라서, 마이크로 공진기(110)로부터 광원을 향하는 방향으로 도파관(104)의 신호 결합 영역(224)에 결합 된 신호 광은 반사기(222)에 의해 검출기 유닛(206)을 향해 배면으로 반사될 수 있다. 신호 결합 영역(224)은 신호 광이 마이크로 공진기로부터 결합되는 도파관의 영역이다. 신호 광은 형광성 광이거나, 프로브 광의 파장의 광일 수 있다. 반사기(222)의 사용은 검출기 유닛(206)에서 검출된 광학 신호의 진폭에 있어서의 증가를 야기할 수 있다.
검출기 유닛(206)과 신호 결합 영역(224) 사이의 도파관(104) 상에 위치된 프로브 광 반사기(226)는 프로브 광을 신호 결합 영역(224)을 향해 배면으로 반사하는데 사용될 수 있다. 제2 반사기(226)는 광원(102)으로부터 직접 결합된 프로브 성분(112a)에 반대되는 방향으로 마이크로 공진기(110) 내에 전달되는 프로브 성분(112b)을 도입함으로써 마이크로 공진기(110)에 결합되는 프로브 광의 양을 증가시키는데 사용될 수 있다.
도파관 반사기는 다른 구성에 사용될 수도 있다. 예컨대, 도1B에 예시된 구성에서, 신호 광용 반사기는 검출기 유닛으로 광을 반사시키도록 제2 도파관에 배치될 수 있다.
도파관(104)이 제2 프로브 반사기(228)를 구비하는 다른 구성이 도2C에 개략적으로 도시되어 있다. 이 구성에서, 광원으로부터의 광은 제2 결합 영역(230)에서 도파관(104)에, 예컨대 방향성 결합기를 통해 결합되고, 입력 결합 영역(232)에서 마이크로 공진기에 결합된다. 입력 결합 영역(232)은 프로브 광이 마이크로 공진기에 결합되는 도파관의 영역이다. 예시된 실시예에서, 입력 결합 영역(230)과 신호 결합 영역(224)은 실질적으로 중첩되어 있다. 그러나, 프로브 광과 신호 광 용으로 다른 도파관이 사용될 때, 입력 결합 영역은 하나의 도파관이고 신호 결합 영역은 다른 도파관이다.
제1 프로브 광 반사기(226)는 마이크로 공진기(110)에 결합되지 않는 광원(102)으로부터의 프로브 광을 반사한다. 반사된 프로브 광이 전부 복귀 이동 상에서 마이크로 공진기(110)에 결합되지는 않으며, 따라서 제2 프로브 반사기(228)에 의해 입력 결합 영역(232)으로 배면으로 반사될 수 있다. 공진 공동이 2개의 프로브 반사기(226, 228) 사이에 설치될 수 있다. 광원(102)에 의해 방출되는 광의 간섭성 길이와 같은 일부 인자와 공진 공동의 Q-인자에 따라, 프로브 광은 2개의 프로브 반사기 사이에서 공진하고, 그에 따라 입력 결합 영역(232)에서의 프로브 광의 전기장을 증가시켜서 마이크로 공진기(110)에 결합되는 프로브 광의 양을 더욱 증가시킬 수 있다. 높은 Q-인자의 일부 상황하에서, 마이크로 공진기(110)의 모드, 프로브 반사기(226, 228)에 의해 형성된 공진 공동의 모드 및 만일 있다면 광원(102)의 모드 중에 정합하는 일부 모드가 있을 수 있다. 예컨대 미국 특허 출원 제10/854,911호에 논의된 광대역 레이저가 광원으로 사용될 수도 있다.
세균 검출
세균 검출을 위한 다양한 접근 방법이 전술한 센서 시스템을 사용하여 채용될 수 있다. 예컨대, 센서 시스템은 그램 양성 및/또는 그램 음성 세균의 검출에 사용될 수 있다. 아래는 상이한 접근 방법들의 리스트이다.
1. 마이크로구의 표면에, 특정 형태의 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체, 예컨대 통상적인 수술 후 감염의 이유인 황색 포도구균에 대한 항체를 고정하고, 그후 세균을 항체에 바인딩시키고, 형광 염료로 세균을 착색하고, 그후 염료로부터 형광성 신호를 검출한다.
2. 특정 형태의 세균이나 그램 양성 또는 그램 음성 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체를 고정하고, 예컨대 리소스타핀이나 트립신과 같은 효소로 처리하여 그리고/또는 세정제 및 생리 식염수와 결합하여 세균을 분리하고, 분리된 세균을 항체에 바인딩시키고, 형광 염료로 세균을 착색하고, 그후 염료로부터 형광성 신호를 검출한다.
3. 마이크로구에 그램 양성 세균을 고정하고, 세균을 착색하고, 그후 착색으로부터 야기된 형광성 신호를 검출한다.
4. 마이크로구에 그램 음성 세균을 고정하고, 세균을 착색하고, 그후 착색으로부터 야기된 형광성 신호를 검출한다.
5. 마이크로구의 표면에 그램 양성 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체를 고정하고, 그램 양성 세균을 항체에 바인딩시키고, 그램 양성 세균의 존재를 광학적으로 검출한다.
6. 마이크로구의 표면에 그램 음성 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체를 고정하고, 그램 음성 세균을 항체에 바인딩시키고, 그램 음성 세균의 존재를 광학적으로 검출한다.
7. 마이크로구의 표면에 그램 양성 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체를 고정하고, 세균을 항체에 바인딩시키고, 형광성 염료로 그램 양성 세균을 착색하고, 염료로부터의 형광성 신호를 검출한다.
8. 마이크로구의 표면에 그램 음성 세균에 대한 바인딩 분자 또는 항체를 고정하고, 세균을 항체에 바인딩시키고, 형광성 염료로 그램 음성 세균을 착색하고, 염료로부터의 형광성 신호를 검출한다.
이 상이한 접근 방법들은 서로 독립적으로 실행될 필요는 없으며, 몇 개가 동시에 실행될 수 있다. 예컨대, 그램 양성 세균을 나타내는 형광성 염료가 그램 음성 세균을 나타내는 형광성 염료와 다른 파장에서 광을 방출한다면, 그램 음성 및 그램 양성 세균 모두의 존재를 동시에 개별적으로 검출하는데 단일 마이크로구가 사용될 수 있다. 예컨대, 크리스탈 바이올렛 염료(crystal violet dye)가 종종 그램 양성 세균의 존재를 나타내는데 사용되는 반면, 염기성 푹신(basic fuchsin)이 그램 음성 세균의 존재를 나타내는데 사용된다. 특정 항체가 특정 세균 형태의 존재를 나타내는데 사용될 수 있다.
첫 번째 2개의 접근 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 전술한 예시적인 광학 센서 시스템 실시예 중 임의의 것이 이 접근 방법에 사용될 수 있다. 예컨대 황색 포도구균에 대한 항체가 마이크로구의 표면 상에 고정된다. 황색 포도구균은 바인딩된 항체에 바인딩되는 것이 허용된다. 바인딩되지 않은 세균은 세척된다. 그리고 형광성으로 분류된 항 황색 포도구균 항체가 바인딩된 세균에 바인딩되는 것이 허용되고, 형광 발광도가 측정된다. 형광성 신호의 강도는 바인딩된 세균의 양에 비례할 수 있다.
전술한 예시적인 광학 센서 시스템의 실시예 중 임의의 것이 제3 및 제4 접 근 방법에 사용될 수 있다. 그램 양성 및 음성 세균은 2개의 다른 염료, 예컨대 크리스탈 바이올렛 및 염기성 푹신에 의해 착색 및/또는 대비 염색제로 착색되고, 이어서 예컨대 공기 건조 또는 소형 버너를 사용하여 마이크로구의 표면에 부착된다. 다르게는, 마이크로구의 표면에 세균을 부착한 다음에 착색이 이루어질 수 있다.
프로브 광은 마이크로구의 표면에 인접하여 놓인 WGM 내에서 마이크로구의 주변을 순환하기 때문에, 구 표면에 흡수된 세균 내의 염료 분자만이 프로브 광 및 이어서 도파관으로 다시 결합된 방출 광에 의해 여기된다. 검출 유닛에서, 파장 선별 스플리터는 다른 파장에서 광을 다른 검출기로 지향시키는데 사용된다. 마이크로구 표면 상에 그램 양성 및/또는 음성 세균의 수를 얻기 위해 광 강도가 모니터링되고 교정된다.
전술한 바와 같이, 프로브 광은 비교적 긴 시간동안 마이크로구의 WGM 내에 가둬진다. 마이크로구 표면에서의 국지적인 전기장은 도파관 내에 단일 통로를 만드는 광의 전기장에 비해 크게 증가된다. 단지 5000의 Q-인자를 갖는 평면 마이크로 디스크 시스템은 40배 이상의 장 증배 인자(field multiplication factor)를 얻을 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 유리 마이크로구는 광학 장 강도의 수반되는 추가적인 증배에 의해 4×106 정도로 높은 Q-인자를 얻을 수 있다.
마이크로구로부터의 형광성 광은 광 안내부를 통해 검출기 유닛으로 안내된 광을 사용하여 또는 자유 공간 내에서, 즉 안내되지 않고 전달되는 마이크로구용 광을 사용하여, 마이크로구 표면에 인접하게 배치된 높은 NA 마이크로 대물 렌즈를 사용하여 검출될 수 있다. 현미경 대물 렌즈를 사용하는 것은 더 높은 수집 효율을 가질 수 있는 반면, 도파관계 수집은 콤팩트하고, 다루기 쉽고, 저가이며, 원격 센싱을 허용하고, 더욱 간단하다. 마이크로구로부터의 광을 수집하는 다른 접근 방법은 구 표면에 인접하여 배치된 렌즈형 파이버를 사용하는 것이고, 다른 파장에서 광을 분리하도록 이색성 비임 스플리터가 수반된다. 광은 마이크로구와 렌즈형 파이버 사이에서 안내되지 않고 전달되기 때문에, 이는 또한 자유 공간 기술로 고려될 수 있다.
마이크로구 내에서 순환하는 WGM의 순간적인 장은 약 λ/n의 마이크로구의 표면을 넘어 1/e 거리까지 연장되며, 여기서 λ는 프로브 광의 파장이고 n은 마이크로구 표면을 둘러싸는 매체의 굴절률이다. 600 nm 파장에서 광 및 물(n=1.33)의 포위 매체에 대해, 1/e 거리는 1/2 미크론 미만이다. 마이크로구 표면에 부착된 세균의 크기가 약 1 미크론이기 때문에, 순간적인 결합의 상당한 부분은 마이크로구 표면과 접촉하는 세균의 단일층을 넘어 연장되지 않는다.
마이크로구 표면에 흡수된 세균의 전체 수는 예컨대 수천 정도로 낮지만, 염료 분자의 훨씬 더 큰 농도가 세포벽 내에서 달성될 수 있다. 즉, 다수의 염료 분자가 단일 세균과 합체될 수 있다. 따라서, 마이크로구의 표면에 인접한 염료 분자로부터의 형광성 신호는 단일 세균의 검출하기에 충분히 강하다.
전술한 접근 방법 5 내지 8에서, 항체 또는 바인딩 분자는 우선 마이크로구 표면 상에 고정된다. 이어지는 항체 또는 바인딩 분자로의 세균의 바인딩은 관련 검출기에 의해 검출될 수 있는 광학 변환 신호를 발생시킨다. 항체 또는 바인딩 분자의 사용은 도3을 참조하여 논의된다. 마이크로구 공진기(310)는 테이퍼 형성된 파이버 도파관으로 도시된 도파관(304)에 광학적으로 결합된다. 마이크로구는 그 표면 상에 항체에 부착된다. 예시된 실시예에서는, 다른 형태의 항체 또는 바인딩 분자와 관련된 2개의 다른 형태의 항체 또는 바인딩 분자(320, 322)가 있지만, 단 한가지 형태의 항체 또는 바인딩 분자 또는 2개 이상의 형태의 항체 및 바인딩 분자일 수 있다. 제1 항체 또는 바인딩 분자(320)는 삼각형 수용기를 갖는 것으로 개략적으로 도시되어 있고, 제2 항체 또는 바인딩 분자(322)는 정방형 수용기를 갖는 것으로 개략적으로 도시되어 있다.
다른 세균(330, 332)의 혼합물이 예컨대 수용액 내에서 마이크로 공진기를 둘러싼다. 삼각형으로 개략적으로 도시된 제1 형태의 세균(330)은 제1 형태의 항체 또는 바인딩 분자(320)에 부착된다. 정방형으로 개략적으로 도시된 제2 형태의 세균(332)은 제2 형태의 항체 또는 바인딩 분자(322)에 부착된다.
세균(330, 332)은 그 자체가 프로브 파장과 다른 파장에서 광을 생성하는 형광성일 수 있고, 형광성 신호를 발생시키도록 염료에 의해 착색될 수 있다. 세균(330, 332)은 그들 각각의 항체 또는 바인딩 분자(320, 322)에 부착되기 전이나 후에 착색될 수 있다.
단백질 검출
전술한 검출 접근 방법은 단백질 검출에도 사용될 수 있다. 일부 감지에서, 항체가 세균의 세포벽의 표면 상에 나타나는 특정 단백질에 부착되기 때문에, 세균의 검출은 단백질의 검출을 기초로 한다. 또한, 목표 단백질 바인딩 분자 또는 항체는 마이크로구 상에 고정되고 목표 단백질을 포획하는데 사용될 수 있다. 이어서 마이크로 공진기에 부착된 것과 같을 수 있고 또는 상이한 항원 결정기를 가질 수 있고 형광성 분자에 결합되는 더 많은 항체 또는 바인딩 분자가 센서에 도입될 수 있고, 목표 단백질에 바인딩될 수 있다. 다시, 형광성 분자는 마이크로 공진기 내에 전달되는 프로브 광과의 순간적인 상호 작용에 의해 여기될 수 있고, 이어지는 형광 발광의 검출은 목표 단백질의 존재 및 존재도를 판정하는데 사용될 수 있다. 이 접근 방법은 세포 신호 시스템 내에 단백질-단백질 상호 작용을 검출하는 장치를 제공할 수 있다. 마이크로구를 사용한 단백질 알부민의 검출은 공동 소유의 미국 특허 출원 제10/854,911호에 개시되어 있으며, 알렉사 플루오르 647 염료(Alexa Fluor 647 dye)로 라벨링된 스트렙트아비딘(streptavidin)이 마이크로구에 부착된 소혈청 알부민용 라벨로 사용된다.
바이러스 및 포자 검출
전술한 검출 접근 방법은 바이러스 및 포자의 검출에 사용될 수도 있다. 예컨대, 바인딩 분자 또는 항체는 마이크로구에 대해 고정될 수 있다. 바인딩 분자 또는 항체는 바이러스 또는 포자에 부착될 수 있다. 이어서 마이크로구에 부착된 것과 같을 수 있고 또는 상이한 항원 결정기를 가질 수 있고 형광성 분자에 결합되는 더 많은 항체 또는 바인딩 분자가 센서에 도입될 수 있고, 항원에 바인딩될 수 있다. 형광성 분자는 마이크로 공진기에 전달되는 프로브 광과의 순간적인 상호 작용에 의해 여기될 수 있고, 이어지는 형광 발광의 검출은 목표 바이러스 또는 포자의 존재 및 존재도를 판정하는데 사용될 수 있다. 포자 검출의 일예는 바실루스 안트라시스균으로 형성되고 심한 전염병의 원인이 되는 탄저균 포자의 검출이다. 탄저균은 거의 일반적으로 야생 및 가정의 하등 척추 동물(소, 양, 염소, 낙타, 영양 및 기타 초식동물)에서 발생하지만, 감염된 동물 또는 감염된 동물의 조직에 노출되면 인간에게도 발병할 수 있다.
DNA 검출
전술한 검출 접근 방법은 DNA/RNA 검출에도 사용될 수 있다. 예컨대, 목표 핵산열의 일부에 상보적인 열을 갖는 올리고핵산염이 마이크로구 표면 상에 고정된다. 라벨이 붙지 않은 올리고핵산염 검출 계획이 사용될 수 있고, 또는 DNA/RNA 개재 염료가 결합될 수 있고, 형광성 검출 모드 내에서 검출이 수행될 수 있다.
예 - 마이크로구를 사용한 세균 검출
세균 샘플에 부착된 마이크로구가 이하의 기술을 사용하여 준비되었다. 직경 약 150㎛의 석영 유리 마이크로구가 피라나 용액(Piranah solution)에 의해 5분 동안 처리되고, 정제수로 헹궈졌다. 피라나 용액은 농축 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 3:1 혼합물이다. 황산은 뉴저지주 필립스버그 소재의 맬린크로도트 베 이커사에서 제공되었다. 과산화수소는 뉴저지주 필립스버그 소재의 맬린크로도트 화학 실험실에서 30% 용액으로 제공되었다. 세정된 유리 마이크로구가 물에서 옮겨졌다. 그리고 마이크로구는 스위스 부흐스 소재의 플루카에서 제공된 3-머켑토프로필 트리메톡시실란(3-mercaptopropyl trimethoxysilane) 0.5%를 함유하는 에탄올 용액에 넣어졌다. 실온에서 5분 동안 반응이 진행되었다. 마이크로구는 실란 용액에서 제거되고, 에탄올로 2번 헹궈지고, 공기 건조된 후에, 일리노이주 록포드 소재의 피어스 케미칼 컴파니에서 제공된 엔-석시니미딜-4-말레이미도부틸레이트( N-succinimidyl-4-maleimidobutyrate)(GMBS) 용액을 1.1 mM 담고 있는 반응 용기 내에 넣어졌다. 마이크로구는 5분 동안 GMBS에 배양된 후, 에탄올로 헹궈졌다.
항 황색 포도구균 항체의 용액이 0.1 mg/㎖의 농도의 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline)(PBS) 내에 준비되었다. 항 황색 포도구균은 황색 포도알균에 대한 다클론 항체였으며, 뉴욕주 웨스트베리 소재의 애큐리트 캐미컬 앤드 사이언티픽 코포레이션에서 제공되었다. PBS는 뉴저지주 깁스타운 소재의 이엠디 케미컬즈에 의해 10배 농축액으로 제공되었다. 마이크로구는 이 용액에 의해 5분 동안 배양되었다.
그후 마이크로구는 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 알드리치에 의해 제공된 0.1% 트윈 20 폴리옥실렌에소비탄 모놀로레이트(Tween 20, polyoxythylenesorbitan monolaurate)와 함께 PBS 내에 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 알드리치에 의해 제공된 2 mg/㎖의 소혈청 알부민(BSA)에 의해 5분 동 안 차단되었다. 이어서, 107 셀/㎖ 의 농도를 갖는 황색 포도구균 용액, 버지니아주 머내서스 소재의 아메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(American Type Culture Collection)의 균주 25923이 세균을 마이크로구에 부착하도록 허용하기 위해 5분 동안 마이크로구에 의해 배양되었다. 마지막으로 오리건주 유진 소재의 몰레큘라 프로브즈에 의해 제공된 알렉사 플루오르 647로 라벨링 항 황색 포도구균 항체가 10㎛/㎖ 농도로 마이크로구에 의해 배양되었다. 이는 알렉사 플루오르 647 염료로 라벨링된 황색 포도구균에 의해 부착되는 마이크로구를 생성하였다.
유리 슬라이드를 서로 에폭시 접합하여 유동 챔버가 설치되었다. 중합체 배관이 입력 및 출력 통로로 작용하도록 에폭시를 사용하여 제 위치에 접합되었다. 실란 처리(silanization) 및 GMBS 처리가 전술한 바와 같이 수행되었다. 후속 단계들이 유동 챔버 내에서 수행되었다.
제어 마이크로구가 세균 용액에 의해 마이크로구를 배양하는 대신 PBS에 의해 배양하는 것을 제외하고, 앞서 열거된 것과 동일한 단계를 사용하여 생성되었다.
샘플 마이크로구 및 제어 마이크로구가 광학 바이오 센싱 시스템 내의 마이크로 공진기로 사용되었다. 실험적인 구성은 광원이 결합 도파관으로서의 테이퍼 형성 파이버를 통해 630 내지 635 nm 범위 내의 광을 지향하는 도1C에 도시된 것과 유사하다. 파이버 코어는 약 1.5㎛ 내지 2.5㎛의 직경으로 테이퍼가 형성되었다. 제1 검출기는 마이크로구를 지나서 도파관을 따라 통과하는 광을 검출하도록 배치 되었다. 제2 검출기는 마이크로구로부터 광의 자유 공간 방출을 검출하도록 배치되었다.
마이크로공동은 635nm의 출력 및 0.5nm(500pm)의 출력 대역폭을 갖는 레이저 다이오드로부터 결합된 광에 의해 조명되었다. 파이버 테이퍼부에 결합된 광학 전력은 약 250㎼이었다.
포도구균 부착 마이크로구 및 제어 마이크로구의 제2 자유 공간 검출기에 의해 검출된 형광성 응답은 도4에 시간의 함수로 도시되어 있다. 각 경우, 여기 광은 광이 마이크로구에 결합되지 않도록 테이퍼 형성 파이버에 대한 입력점에서 최초로 차단되었다. t=8초에서, 여기 광은 차단 해제되었고, 형광성 신호가 관측되었다. 이는 마이크로구 내에 광 공진에 의해 여기된 결과로서의 형광성 방출 광에 대응한다. 레이저 다이오드로부터의 광은 세분되고, 형광성 신호는 록인 증폭기(lock-in amplifier)를 사용하여 검출되었다. 거의 25 내지 35초의 여기 시간 후에, 형광성 신호는 낮은 수준으로 떨어진다. 시간에 걸친 신호 강도의 이러한 감소는 염료 분자의 소진으로 인한 것이다.
포도구균 부착 마이크로구의 최초 형광성 신호는 최초에 제어 샘플의 약 2배이며, 이는 포도구균 세균에 대한 염료의 특정 바인딩이 상당한 광학 효과를 제공한다는 것을 입증한다.
마이크로구 광학 바이오 센서에 의한 문제 하나는 바인딩 현상이 발생하는 센싱 표면으로 목표 대상을 효과적으로 이송하는 것이다. 마이크로구의 표면 영역은 작기 때문에, 용액 내의 목표 대상의 많은 부분은 챔버로부터 제거되기 전에 구 표면의 근처에도 도달하지 않을 수 있다. 이는 특히 샘플 농도가 낮을 때 문제이다.
따라서, 용액 내에 목표 대상의 유효 농도를 증가시키는 것이 유용하다. 이 농도는 센서 챔버의 떨어져 있는 단부에 장착된 마이크로구 센서 표면에 가깝게 배치된 필터를 사용하여 달성될 수 있다. 바이오 센서 시스템의 예시적인 실시예가 도5A 내지 도5C에 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(500)은 일 단부에 필터(514)를 갖는 챔버(512) 내에 배치된 센서 유닛(502)을 포함한다. 필터(514)는 감지될 목표 대상을 포획하기에 적절한, 예컨대 2㎛ 이하, 1㎛ 이하, 0.8㎛ 이하, 및/또는 0.45㎛ 이하의 크기의 구멍을 갖는다. 일부 경우에, 예컨대 시스템이 DNA 또는 RNA의 일부 또는 단백질 분자를 감시하는데 사용될 때, 필터는 분자 필터일 수 있다. 이러한 필터는, 예컨대 5nm 내지 10nm 범위의 더 작은 구멍을 갖고, 예컨대 10000과 같은 특정값 이상의 분자량을 갖는 포획 분자로 설계될 수 있다. 또한, 용액이 이러한 작은 구멍을 갖는 필터를 통과할 때 다른 형태의 펌프가 사용될 수 있다.
센서 유닛(502)은 예컨대 전술한 마이크로구를 기초로 하는 광학 바이오 센서와 같은 바이오 센서를 포함하고, 또는 표면 음파(SAW)를 기초로 하며 또한 본 명세서에 참조로써 결합된 공동 소유의 미국 가출원 제60/533169호 및 60/533176호에 개시되어 있는 바이오 센서와 같은 일부 다른 형태의 바이오 센서일 수 있다.
대상 분석물을 포함하는 샘플은 예컨대 연동 펌프와 같은 펌프 또는 주사기를 사용하여 화살표 "A"로 표시된 방향으로 센싱 챔버(512)에 도입된다. 샘플은 센서 유닛(502)에 의해 세척되고, 일부 대상 분석물(504)은 센서 유닛(502)의 활성 표면에 부착된다. 마이크로구 기반 바이오 센서의 경우, 활성 표면은 감지될 대상 세균, 단백질, 포자, 바이러스 또는 DNA/RNA에 적절한 바인딩 분자 또는 항체를 구비하는 마이크로구의 표면이다. 최초에 센서 유닛(502)에 부착되지 않은 대상 분석물(504)의 대부분은 용액이 챔버(512)를 통과함에 따라 필터(514)에 의해 포획된다. 도5B에 개략적으로 도시된 화살표 "B"로 표시된 방향으로의 후속 역류는 필터(514)에서 대상 분석물을 복구시키고, 다시 한번 대상 분석물(504)을 센서 유닛(502)을 지나 세척하도록 작용한다. 더 많은 분석물이 역류로 센서 유닛(502)의 활성 표면에 부착된다. 센서 유닛(502)이 특정 형태의 항체 또는 바인딩 분자에 고정되면, 바인딩되지 않고 그에 따라 선택되지 않은 역류에 의해 세척될 종을 남겨둔 채로 대상 분석물(504)이 포획될 수 있다.
센서 유닛(502) 전체가 챔버(512) 내에 제공될 필요는 없다. 예컨대, 센서 유닛(502)이 마이크로공동 공진기를 갖는 광학 바이오 센서를 포함하는 경우, 마이크로공동 공진기는 세균을 포획하기 위한 활성화 표면을 포함하고, 그래서 단지 마이크로공동 공진기(510) 또는 마이크로공동 공진기의 일부만 도5C에 개략적으로 도시된 바와 같이 챔버(512) 내에 제공될 수 있다. 마이크로공동 공진기(510)에 결합하는 광을 발생시키는 광원(506)과, 광원(506)에서 마이크로공동 공진기(510)로 광을 결합시키는 도파관(508)과, 검출기 유닛(509)과, 마이크로구에서 검출기 유닛(509)으로 광을 결합하는 임의의 도파관과, 전술한 실시예의 도파관(508)은 센싱 챔버(512) 내에 위치될 필요는 없다. 이는 센싱 챔버(512)가 예컨대 마이크로공동 공진기(510)와 같은 차수의 치수를 갖도록 작게 되는 것을 허용한다. 그러나, 센서 유닛(502)의 일부 요소가 센싱 챔버에서 한정될 필요가 없다. 예컨대, 마이크로공동 공진기(510)는, 마이크로공동 공진기(510)에 그리고 마이크로공동 공진기로부터 광을 결합하는 하나 이상의 도파관에 그리고 도파관으로부터 결합하는 하나 이상의 도파관이 챔버(502)의 내외부로 광을 통과시키면서, 챔버(502) 내로 완전하게 위치될 수 있다.
마찬가지로, 다른 형태의 바이오 센서에 의해 센싱 표면만이 챔버(512) 내에 제공될 수 있으며, 바이오 센서의 다른 요소는 챔버(512)의 외측에 배치될 수 있다. 역류는 임의의 적절한 방법, 예컨대 주사기를 사용하여 챔버(512) 내로 용액을 주입하거나 펌프에 의해 생성될 수 있다. 더욱이, 챔버 내에 샘플을 주입하는데 사용되는 동일한 장치가 역류를 생성하는데에도 사용될 수 있다. 예컨대, 펌프가 샘플을 챔버(512) 내로 지향시키는데 사용된다면, 펌프는 역류를 초기화하도록 전환될 수 있다. 예컨대, 연동 펌프는 역류를 유도하는데 매우 적절하다. 다른 형태의 펌프도 사용될 수 있다.
여과 포획 방법이 대상 분석물의 유효 농도를 현저하게 증가시키는데 사용될 수 있으며, 이는 센서 챔버의 치수가 매우 작을 때 특히 유용하다. 예컨대, 광학 바이오 센서 내에 사용되는 마이크로구는 전형적으로 100㎛ 내지 200㎛에 속하는 직경을 갖는다. 따라서, 마이크로구가 위치되는 센서 챔버는 1㎣ 이하에 속하는 체적을 갖는다. 필터의 농도 영향은 현저할 수 있다. 농도비 R은 아래 수학식으로 기술될 수 있으며, 여기서 V는 챔버를 통해 유동하는 샘플 체적이고, C는 챔버 체적이고, RC는 전방 유동에서 필터에 의해 포획되는 대상 분석물의 백분율로 전형적으로 바람직하게 설계된 필터에 대해 약 100%인 필터의 포획률이며, RB는 역류로 챔버 내로 돌아와 필터에서 세척된 포획 분석물의 일부인 필터로부터의 복구율이다.
[수학식1]
R = (V/C) × RC × RB
대상 분석물이 세균인 예시적인 실시예에서, 챔버 크기 C는 1×1×1mm(10-3 ㎖)이다. 100 셀/㎖ 의 농도를 갖는 1㎖ 유입량(V=1㎖)이 챔버를 통과하고 필터는 세균을 100%로 포획한다면, 필터는 100마리의 세균을 포획한다. 역류 복구율이 20%라면, 20셀이 필터로부터 챔버로 복구되어 2×104 셀/㎖ 셀농도를 생성한다. 따라서, 역류 필터 기술의 사용은 증가된 유효 샘플 농도를 야기하며, 증가된 감도를 도출할 수 있다.
여과 포획 방법은 자성 입자 농도와 같은 다른 방법에 비해 더 신속하고 경제적이며 더 큰 체적으로 쉽게 확대할 수 있다. 또한, 여과 포획 방법은 마이크로구 기반 바이오 센서에 한정될 필요가 없으며, 표면 음파(SAW) 센서와 같은 다른 형태의 센서와 사용될 수 있다.
예 - 여과 포획
여과 포획 기술 및 광학 바이오 센싱 시스템에 사용하기 위한 그 적합성을 조사하기 위해 모델 시스템으로서 황색 포도구균을 사용한 다수의 실험이 수행되었다. 트리스 완충 식염수(Tris buffered saline) 내의 황색 포도구균의 농도는 107 셀/㎖ 내지 104 셀/㎖ 범위 내에 있다. 필터는 0.45㎛, 0.8㎛ 또는 1㎛의 크기의 구멍을 갖는 폴리카보네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 필터 박막의 필터가 사용되었다. 각 실험 동안, 2개의 인자, 즉 1) 포획 효과, 즉 필터에 의해 차단된 세균의 수와, 2) 복구율, 즉 역류에 의해 필터로부터 복구될 수 있는 전체 세균의 부분이 모니터링되었다. 더욱이, 복구율 측정에 대해서는, 1㎖ 역류가 5회 연속으로 사용되고, 복구율은 각각의 역류 후에 회복되었다.
셀 농도가 107 셀/㎖일 때, 수량 측정은 형광계에 의한 형광 발광 검출 방법을 사용하여 수행되었다. 형광 발광 검출 방법은 농도가 104이었을 때 충분하게 고감도가 아니며, 그래서 세균 배양 및 카운트 방법이 대신 사용되었다.
실험A - 복구율, 고농도
초기에, 107 셀/㎖의 농도를 갖는 황색 포도구균 용액이 준비되었다. 필터 크기는 47 mm 직경으로, 1㎛ 구멍 크기의 폴리카보네이트 필터 또는 0.8㎛ 크기의 셀룰로오스 아세테이트 필터이다. 표1은 5회의 1㎖ 역류 후에 황색 포도구균의 복구율을 열거하고 있다.
표Ⅰ. 황색 포도구균 농도 = 10 7 셀/㎖
필터 복구
1㎛ 구멍의 폴리카보네이트 ~100%
0.8㎛ 구멍의 셀룰로오스 아세테이트 ~100%
따라서, 107 셀/㎖ 농도에서 복구는 거의 완벽하다.
실험B - 복구율, 저농도
그러나, 저농도에서 복구율은 농도가 107 셀/㎖일 때보다 낮다. 예컨대, 104 셀/㎖의 농도에서 복구율은 24%까지 떨어졌다. 복구율의 이런 감소는 적어도 부분적으로는 필터 박막에 대한 세균의 흡수에 의해 야기된 사장 용적(dead volume)에 기인하였다. 더 작은 면적을 갖는 필터가 사용될 때 복구율이 증가된다는 것이 발견되었다. 예컨대, 필터 직경이 13mm까지 감소될 때, 복구율은 53%까지 증가되었다(3가지 실험에 대한 평균, 표Ⅱ 내지 표Ⅳ 참조). 실제로 마이크로구 바이오 센서 챔버에서 필터 직경은 1mm 만큼 작을 수 있으며, 이는 훨씬 더 적은 사장 용적과 증가된 복구율을 야기한다.
표Ⅱ 내지 표Ⅳ는 황색 포도구균 농도가 약 104 셀/㎖의 값에서 변할 때 각 1㎖ 역류에 대한 복구 결과를 도시하고 있다. 이 실험들에 대해, 필터는 미시간주 안 아버 소재의 젤맨 인스트러먼트사로부터 입수 가능한 상표명 아크로디스크 주사기 필터이었다. 필터는 직경이 13mm이고, 0.45㎛ 크기의 구멍을 갖는 친수성 폴리프로필렌 박막으로 형성되었다. 아래 표에 열거하지 않은 포획 효과는 거의 100% 였다. 필터가 세균을 포획한 후에, 각 필터는 각각의 1㎖의 반복 역류 상태가 수행되었다. 각 역류 후에, 역류에 의해 필터로부터 제거된 세균을 카운트하도록 용액이 제거되고 배양되었다. 5회의 1㎖ 역류 후에 전체 복구율은 40%를 초과한다. 각각의 표는 각 역류 단계에서 복구된 셀의 수와 함께 수로 표현된 전체 셀 카운트의 백분율을 열거하고 있다. 각 표의 마지막 열은 제2 행의 수를 더하여 얻어진 복구된 셀의 전체수를 도시하며, 복구된 셀의 전체 백분율을 도시한다.
표Ⅱ. 황색 포도구균 농도 = 9400 셀/㎖
역류편 셀의 수 복구%
1 3435 36.5
2 834 8.9
3 1448 15.4
4 169 1.8
5 779 8.3
총합 6665 70.9
표Ⅲ. 황색 포도구균 농도 = 12000 셀/㎖
역류편 셀의 수 복구%
1 1890 15.8
2 680 5.7
3 1220 10.2
4 313 2.6
5 1560 13
총합 5663 47.2
표Ⅳ. 황색 포도구균 농도 = 12600 셀/㎖
역류편 셀의 수 복구%
1 1238 9.8
2 630 5.0
3 1440 9.0
4 200 1.6
5 1908 15.1
총합 5116 40.6
따라서, 역류 복구는 필터가 5번의 역류가 수행될 때 40% 이상이었다. 이는 역류 포획 기술은 센서에 제공하기 위한 샘플 농도를 효과적으로 증가시키는데 사용될 수 있다는 것을 확인시켜 준다.
본 발명은 전술한 특정 예에 한정되어서는 안되며, 첨부된 특허청구범위 내에서 정당하게 설정된 본 발명의 모든 태양을 포함한다. 본 발명이 적용될 수 있는 다양한 수정예, 등가의 프로세스 뿐만 아니라 다수의 구성은 본 명세서를 검토함으로써 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 특허청구범위는 이러한 수정예 및 장치를 포함하고 한다.

Claims (40)

  1. 내부 체적을 갖는 센싱 챔버와,
    상기 센싱 챔버의 내부 체적에 작동식으로 결합되며, 분석물의 존재를 검출하는 바이오 센서 유닛과,
    상기 센싱 챔버 내에 배치된 필터와,
    상기 센싱 챔버에 분석물 용액을 도입하기 위한 것으로, 상기 용액의 적어도 일부가 상기 필터에 도달하기 전에 상기 바이오 센서와 상호 작용하도록 배열 및 구성되는, 센싱 챔버에 대한 투입구를 포함하는 바이오 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 외측면을 갖는 마이크로공동 공진기를 구비하는 광학 바이오 센서 유닛을 포함하고, 상기 마이크로공동 공진기의 외측면의 적어도 부분은 상기 챔버의 내부 체적에 노출되는 바이오 센서 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마이크로공동 공진기 내에 프로브 광을 주입하도록 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하는 바이오 센서 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 마이크로공동 공진기의 외측면에 부착된 분석물로부터 형광성 광을 검출하도록 광학적으로 결합된 광학 검출기 유닛을 더 포함하는 바이오 센서 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 검출기 유닛은 광학 도파관을 통해 상기 마이크로공동 공진기에 광학적으로 결합되는 바이오 센서 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광학 검출기 유닛은 상기 마이크로공동 공진기로부터 자유 공간을 통해 전달되는 신호 광을 검출하도록 상기 마이크로공동 공진기 근처에 배치되는 바이오 센서 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광학 검출기 유닛으로부터 검출 신호를 수신하도록 결합된 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 검출 신호를 분석하는 바이오 센서 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 필터는 2㎛ 이하인 크기의 구멍을 갖는 바이오 센서 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 필터는 1㎛ 이하인 크기의 구멍을 갖는 바이오 센서 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 필터는 0.8㎛ 이하인 크기의 구멍을 갖는 바이오 센서 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 필터는 0.45㎛ 이하인 크기의 구멍을 갖는 바이오 센서 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 세균 분석물을 검출하도록 구성 및 형성된 바이오 센서 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 단백질 분석물을 검출하도록 구성 및 형성된 바이오 센서 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 바이러스 분석물을 검출하도록 구성 및 형성된 바이오 센서 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 포자 분석물을 검출하도록 구성 및 형성된 바이오 센서 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서 유닛은 DNA 또는 RNA 분석물을 검출하도록 구성 및 형성된 바이오 센서 시스템.
  17. (a) 필터 및 바이오 센서의 표면을 적어도 포함하는 센싱 챔버 내에 분석물 을 함유한 용액을 배치시키는 단계와,
    (b) 적어도 상기 바이오 센서의 표면을 넘어 필터까지 용액을 세척하고, 상기 필터에서 상기 분석물의 적어도 일부를 포획하는 단계와,
    (c) 상기 바이오 센서의 표면을 향해 필터 배면에서 떨어져 포획된 분석물의 적어도 일부를 세척하는 단계와,
    (d) 상기 바이오 센서의 표면 상의 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 바이오 센서의 표면은 마이크로공동 공진기의 적어도 부분을 포함하고, 상기 바이오 센서의 표면 상의 분석물을 검출하는 단계는 마이크로공동 공진기의 표면에 부착된 분석물의 존재를 나타내는 광학 신호를 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 포획된 분석물의 적어도 일부를 세척하는 단계는 상기 마이크로공동 공진기를 향해 상기 필터에 의해 포획된 분석물을 세척하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 용액을 세척하는 단계는 펌프에 의해 상기 용액을 이동시키는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 분석물을 검출하는 단계는 상기 바이오 센서의 적어도 표면 상의 세균 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 분석물을 검출하는 단계는 상기 바이오 센서의 적어도 표면 상의 바이러스 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 분석물을 검출하는 단계는 상기 바이오 센서의 적어도 표면 상의 단백질 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  24. 제17항에 있어서, 상기 분석물을 검출하는 단계는 상기 바이오 센서의 적어도 표면 상의 포자 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  25. 제17항에 있어서, 상기 분석물을 검출하는 단계는 상기 바이오 센서의 적어도 표면 상의 DNA 또는 RNA 분석물을 검출하는 단계를 포함하는 바이오 센서 작동 방법.
  26. 프로브 광을 프로브 도파관에 주입하도록 광학적으로 결합된 광원과,
    상기 프로브 도파관의 투입구 결합 영역에서 상기 프로브 도파관에 광학적으로 결합된 마이크로공동 공진기를 포함하며,
    상기 프로브 도파관은, 상기 마이크로공동 공진기에 결합되지 않고 상기 프로브 도파관의 투입구 결합 영역을 통해 상기 광원으로부터 전달되는 광이 상기 투입구 결합 영역을 향해 배면으로 반사되도록, 제1 프로브 광 반사기를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 프로브 광 반사기는 상기 투입구 결합 도파관 내에 브래그 격자를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 프로브 도파관은 제2 프로브 광 반사기를 더 포함하고, 상기 제2 프로브 광 반사기는 상기 프로브 도파관의 투입구 결합 영역이 상기 제1 및 제2 프로브 광 반사기 사이에 위치하도록 배치되는 마이크로 공진기 센서 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 프로브 광은 상기 제2 프로브 광 반사기와 상기 프로브 도파관의 투입구 결합 영역 사이에 프로브 도파관의 제2 결합 영역에서 상기 광원으로부터 프로브 도파관까지 결합되는 마이크로 공진기 센서 장치.
  30. 제26항에 있어서, 상기 마이크로공동 공진기로부터 광을 검출하도록 결합된 검출기 유닛을 더 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  31. 제26항에 있어서, 상기 검출기 유닛으로부터 검출 신호를 수신하도록 결합된 제어 유닛을 더 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  32. 제26항에 있어서, 상기 광원은 반도체 레이저를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  33. 프로브 광을 발생시키는 광원과,
    휘스퍼링 갤러리 모드를 형성하고, 상기 프로브 광의 적어도 일부를 하나 이상의 휘스퍼링 갤러리 모드로 수용하도록 광학적으로 결합되는 마이크로공동 공진기와,
    검출기 유닛과,
    상기 마이크로공동 공진기와 검출기 유닛 사이에 광학적으로 결합된 신호 도파관을 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치이며,
    상기 마이크로공동 공진기로부터 검출기 유닛까지 신호 도파관을 통해 신호 광이 전달되고,
    상기 신호 도파관은 신호 광 반사기를 포함하고, 상기 신호 광 반사기는 신호 광의 파장에서 반사하며, 상기 신호 도파관 내의 신호 광을 검출기 유닛을 향해 반사하도록 배치되는 마이크로 공진기 센서 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 프로브 광은 상기 신호 도파관을 통해 마이크로공동 공진기에 결합되는 마이크로 공진기 센서 장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 신호 광은 신호 도파관의 출구 결합 영역에서 마이크로 공진기로부터 상기 신호 도파관에 결합되고, 상기 신호 도파관의 출구 결합 영역은 상기 신호 광 반사기와 검출기 유닛 사이에 있는 마이크로 공진기 센서 장치.
  36. 제33항에 있어서, 상기 신호 반사기는 상기 제1 광학 도파관 내에 브래그 반사기를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  37. 제33항에 있어서, 상기 검출기 유닛은 제1 파장에서 신호 광을 검출하기 위한 제1 검출기와, 상기 제1 파장과 다른 제2 파장에서 신호 광을 검출하기 위한 제2 검출기를 포함하고,
    상기 마이크로공동 공진기로부터 광을 수용하고, 제1 파장에서 광을 제1 검출기로 지향시키고 제2 파장에서 광을 제2 검출기로 지향시키도록 파장 종속 스플리터가 배치되는 마이크로 공진기 센서 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제1 파장은 상기 프로브 광의 파장인 마이크로 공진기 센서 장치.
  39. 제33항에 있어서, 상기 광원은 반도체 레이저를 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
  40. 제33항에 있어서, 상기 검출기 유닛으로부터 검출 신호를 수신하도록 결합된 제어 유닛을 더 포함하는 마이크로 공진기 센서 장치.
KR1020077008859A 2004-09-20 2005-08-15 바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한마이크로 공진기 센서 KR101245925B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/945,327 US7257279B2 (en) 2004-09-20 2004-09-20 Systems and methods for biosensing and microresonator sensors for same
US10/945,327 2004-09-20
PCT/US2005/029023 WO2007008223A2 (en) 2004-09-20 2005-08-15 Systems and methods for biosensing and microresonator sensors for same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070062562A true KR20070062562A (ko) 2007-06-15
KR101245925B1 KR101245925B1 (ko) 2013-03-20

Family

ID=36074085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077008859A KR101245925B1 (ko) 2004-09-20 2005-08-15 바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한마이크로 공진기 센서

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7257279B2 (ko)
EP (2) EP1810007B1 (ko)
JP (1) JP2008513776A (ko)
KR (1) KR101245925B1 (ko)
CN (1) CN101057134B (ko)
WO (1) WO2007008223A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021029510A1 (ko) * 2019-08-12 2021-02-18 재단법인대구경북과학기술원 예외점을 이용한 바이오 센서
US11448085B2 (en) * 2019-11-11 2022-09-20 Raytheon Technologies Corporation Remote temperature measurement system for gas turbine engine

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7233711B1 (en) * 2005-05-11 2007-06-19 Hewlett Packard Development Company, L.P. Autonomous evanescent optical nanosensor
US7218803B1 (en) * 2006-03-24 2007-05-15 Fitel Usa Corp. Microsphere probe for optical surface microscopy and method of using the same
US7957617B2 (en) * 2006-05-11 2011-06-07 President And Fellows Of Harvard College Methods, materials and devices for light manipulation with oriented molecular assemblies in micronscale photonic circuit elements with High-Q or slow light
US8400639B2 (en) * 2006-09-15 2013-03-19 President And Fellows Of Harvard College Methods and devices for measurements using pump-probe spectroscopy in high-Q microcavities
US7903240B2 (en) * 2006-12-01 2011-03-08 3M Innovative Properties Company Optical sensing device
US7486855B2 (en) * 2006-12-27 2009-02-03 3M Innovative Properties Company Optical microresonator
US7903906B2 (en) * 2006-12-01 2011-03-08 3M Innovative Properties Company Optical sensing devices and methods
US7702202B2 (en) * 2006-12-01 2010-04-20 3M Innovative Properties Company Optical microresonator
US7512298B2 (en) * 2006-12-01 2009-03-31 3M Innovative Properties Company Optical sensing methods
US7933022B2 (en) 2006-12-01 2011-04-26 3M Innovative Properties Company Integrated optical disk resonator
US9063117B2 (en) 2007-02-21 2015-06-23 Paul L. Gourley Micro-optical cavity with fluidic transport chip for bioparticle analysis
US8209128B1 (en) * 2007-02-21 2012-06-26 Paul L. Gourley Nanolaser spectroscopy and micro-optical resonators for detecting, analyzing, and manipulating bioparticles
US7518730B2 (en) * 2007-02-27 2009-04-14 Honeywell International Inc. Apparatus and method for chemical sensing
US8852875B2 (en) 2007-04-20 2014-10-07 The General Hospital Corporation Methods for counting cells
GB0711600D0 (en) * 2007-06-15 2007-07-25 Secr Defence An optical sensing device
DE102007056275B3 (de) * 2007-11-22 2009-04-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Chip zum Analysieren eines Mediums mit integriertem organischem Lichtemitter
US7885490B2 (en) * 2008-03-10 2011-02-08 Octrolix Bv Optical chemical detector and method
US8353061B2 (en) * 2008-05-02 2013-01-08 Ofs Fitel, Llc Near-field scanning optical microscopy with nanoscale resolution from microscale probes
US20090326344A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Tyco Healthcare Group Lp System and Method for Optical Continuous Detection of an Analyte In Bloodstream
WO2010078057A2 (en) 2008-12-30 2010-07-08 3M Innovative Properties Company Optical microresonator system
US8515227B2 (en) * 2009-03-13 2013-08-20 Ofs Fitel, Llc Microbubble optical resonator
US8231833B2 (en) * 2009-03-24 2012-07-31 Lockheed Martin Corporation Direct optical interrogation of agents in micro-fluidic channels utilizing whispering gallery resonator approach
US8928883B1 (en) 2009-07-07 2015-01-06 Raytheon Company Optical device for detection of an agent
US8368996B2 (en) * 2009-07-24 2013-02-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Tunable detection system
US11754488B2 (en) 2009-12-11 2023-09-12 Washington University Opto-mechanical system and method having chaos induced stochastic resonance and opto-mechanically mediated chaos transfer
US8704155B2 (en) * 2009-12-11 2014-04-22 Washington University Nanoscale object detection using a whispering gallery mode resonator
US20150285728A1 (en) 2009-12-11 2015-10-08 Washington University Detection of nano-scale particles with a self-referenced and self-heterodyned raman micro-laser
US9012830B2 (en) * 2009-12-11 2015-04-21 Washington University Systems and methods for particle detection
US9772284B2 (en) * 2010-04-20 2017-09-26 President And Fellows Of Harvard College Biomedical and chemical sensing with nanobeam photonic crystal cavities using optical bistability
US8779389B2 (en) 2010-06-10 2014-07-15 Universite Laval Detection method based on whispering gallery modes in microspheres floating in a solution under test
US8860935B2 (en) * 2010-09-17 2014-10-14 Ofs Fitel, Llc High Q-factor conical optical microresonator and utilization in the location characterization of optical fibers
EP2515099A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-24 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Wissenschaft E.V. Method of detecting molecules and optical sensor
EP2707767A4 (en) * 2011-05-13 2014-11-12 Adelaide Res & Innovation Pty METHOD AND SYSTEM FOR CHARACTERIZING A MATERIAL
US8582104B2 (en) * 2011-06-30 2013-11-12 Raytheon Company Optical device for detection of an agent
CN102798624A (zh) * 2012-08-08 2012-11-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于回音壁模式的近场拉曼生物传感器
CN102841054B (zh) * 2012-09-27 2015-07-29 复旦大学 一种耦合微腔光子分子的生物化学传感器
WO2014160235A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Applied Biomolecular Technologies Method for signal amplification in biosensor-based system for rapidly detecting infectious agents
KR102071525B1 (ko) * 2013-03-13 2020-03-02 삼성전자주식회사 광 바이오 센서 및 그 동작방법
JP2014178151A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Nagasaki Prefecture 微小球共振センサーを使用する微生物検出方法および装置
KR102074945B1 (ko) 2013-03-14 2020-02-07 삼성전자 주식회사 광 바이오센서 및 바이오 센싱 시스템
US10219729B2 (en) * 2013-06-06 2019-03-05 Profusa, Inc. Apparatus and methods for detecting optical signals from implanted sensors
US9680271B2 (en) 2014-09-22 2017-06-13 Mcgill University Sensor systems and methods for analyte detection
CN104297475A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 南昌大学 一种检测单核增生李斯特菌的试纸盒
CN104316686A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 南昌大学 一种检测大肠杆菌o157:h7的试纸盒
CN104297474A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 南昌大学 一种检测细菌的检测组合
US10197499B2 (en) * 2016-04-07 2019-02-05 Corning Incorporated Waveguide sensor with nanoporous surface layer
US10368411B2 (en) * 2016-09-20 2019-07-30 Bolb Inc. Ultraviolet light module having output power control mechanism
CN107014777B (zh) * 2017-03-30 2019-12-03 电子科技大学 聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器
CN108717116A (zh) * 2018-05-25 2018-10-30 南京邮电大学 一种基于光流控毛细管微腔的淋巴细胞生物光学传感器及其传感方法
CN109342330A (zh) * 2018-10-26 2019-02-15 南昌航空大学 一种光纤生物传感器及其检测方法
CN109709069B (zh) * 2018-12-26 2020-10-23 中国科学院半导体研究所 气体传感器及其制备方法
CN112071462B (zh) * 2020-06-05 2022-06-07 桂林电子科技大学 一种可调单光纤微粒输送器
CN115986543B (zh) * 2022-12-26 2023-06-13 北京大学长三角光电科学研究院 一种窄线宽激光器

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3833284A (en) 1973-08-27 1974-09-03 Bell Telephone Labor Inc Coupling arrangements for dielectric and metal-clad optical waveguides
US4715672A (en) 1986-01-06 1987-12-29 American Telephone And Telegraph Company Optical waveguide utilizing an antiresonant layered structure
US5077826A (en) * 1989-08-09 1991-12-31 International Business Machines Corporation Cache performance in an information handling system employing page searching
US5077822A (en) 1989-09-22 1991-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Optical film or strip waveguide having a dielectric waveguiding layer
US5094958A (en) * 1990-08-30 1992-03-10 Fiberchem Inc. Method of self-compensating a fiber optic chemical sensor
US5653864A (en) 1994-06-30 1997-08-05 Nok Corporation Protein biosensor and method for protein measurement with the same
US6101300A (en) 1997-06-09 2000-08-08 Massachusetts Institute Of Technology High efficiency channel drop filter with absorption induced on/off switching and modulation
US6389197B1 (en) 1999-02-10 2002-05-14 California Institute Of Technology Coupling system to a microsphere cavity
US6137117A (en) * 1999-06-21 2000-10-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Integrating multi-waveguide sensor
US6781696B1 (en) 1999-10-06 2004-08-24 The Board Of Regents For Oklahoma State University Apparatus and method for a microsphere whispering-gallery mode evanescent-wave sensor
US7266271B2 (en) 1999-10-06 2007-09-04 Nomadics, Inc. System, probe and methods for colorimetric testing
CA2384977A1 (en) 1999-10-14 2001-06-07 University Of Utah Research Foundation Resonant optical cavities for high-sensitivity, high-throughput biological sensors and methods
US6583399B1 (en) 1999-11-22 2003-06-24 California Institute Of Technology Optical resonator microsphere sensor with altering Q-factor
AU2001239789A1 (en) 2000-02-17 2001-08-27 Cquint Communications Corporation Cylindrical processing of optical media
AU2001247345A1 (en) 2000-03-09 2001-09-17 California Institute Of Technology Micro-cavity laser
EP1266253A4 (en) 2000-03-22 2005-08-03 California Inst Of Techn MICROACTIVITY OF A NON-SPHERICAL RESONATOR IN ECHO MODE
SE0001768D0 (sv) 2000-05-12 2000-05-12 Helen Andersson Mikrofluidisk flödescell för manipulering av partiklar
US6507684B2 (en) 2000-06-28 2003-01-14 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Optical microcavity resonator system
US6490039B2 (en) 2000-08-08 2002-12-03 California Institute Of Technology Optical sensing based on whispering-gallery-mode microcavity
WO2002016986A1 (en) 2000-08-18 2002-02-28 Cquint Communications Corporation Fiber-optic waveguides for transverse optical coupling
AU2001288517A1 (en) 2000-08-29 2002-03-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Microcavity-based optical channel router
CA2423008A1 (en) 2000-09-22 2002-03-28 Desmond R. Lim Methods of altering the resonance of waveguide micro-resonators
US6901101B2 (en) * 2000-11-28 2005-05-31 Rosemount Inc. Optical sensor for measuring physical and material properties
US6777244B2 (en) 2000-12-06 2004-08-17 Hrl Laboratories, Llc Compact sensor using microcavity structures
US7226733B2 (en) 2001-02-21 2007-06-05 University Of Rochester Microcavity biosensor and uses thereof
US6668111B2 (en) 2001-06-28 2003-12-23 The Charles Stark Draper Laboratory Optical microcavity resonator sensor
WO2003062372A2 (en) 2001-10-02 2003-07-31 The Regents Of The University Of California Nanoparticle assembled hollow spheres
US20040023396A1 (en) 2001-11-14 2004-02-05 Boyd Robert W. Ring or disk resonator photonic biosensor and its use
JP2003287636A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Nec Corp 光機能デバイスおよびその製造方法
GB2387130A (en) 2002-04-04 2003-10-08 Fluid Technologies Plc Hollow fibre filter membrane unit with microorganism detector, and associated usage
AU2003284319A1 (en) 2002-10-22 2004-05-13 Polytechnic University Enhancing the sensitivity of a microsphere sensor
US7095010B2 (en) * 2002-12-04 2006-08-22 California Institute Of Technology Silicon on insulator resonator sensors and modulators and method of operating the same
US20040196465A1 (en) 2002-12-12 2004-10-07 Stephen Arnold Using a change in one or more properties of light in one or more microspheres for sensing chemicals such as explosives and poison gases
US7043115B2 (en) * 2002-12-18 2006-05-09 Rosemount, Inc. Tunable optical filter
US7145660B2 (en) * 2003-08-13 2006-12-05 Lambda Crossing, Ltd. Micro-resonator based optical sensor
US7444045B2 (en) 2003-10-14 2008-10-28 3M Innovative Properties Company Hybrid sphere-waveguide resonators
US7259855B2 (en) 2003-10-14 2007-08-21 3M Innovative Properties Company Porous microsphere resonators
JP2005148468A (ja) 2003-11-17 2005-06-09 Sony Corp 光導波路、光源モジュール及び光情報処理装置
US7151738B2 (en) 2003-11-20 2006-12-19 Seagate Technology Llc Apparatus and method for coupling light to a thin film optical waveguide
US7058272B2 (en) 2003-12-29 2006-06-06 Eastman Kodak Company Wave-guided optical indicator
US7352933B2 (en) 2004-05-27 2008-04-01 3M Innovative Properties Company Dielectric microcavity sensors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021029510A1 (ko) * 2019-08-12 2021-02-18 재단법인대구경북과학기술원 예외점을 이용한 바이오 센서
US11448085B2 (en) * 2019-11-11 2022-09-20 Raytheon Technologies Corporation Remote temperature measurement system for gas turbine engine
US11859501B2 (en) 2019-11-11 2024-01-02 Rtx Corporation Remote temperature measurement system for gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1810007A2 (en) 2007-07-25
US20060062508A1 (en) 2006-03-23
WO2007008223A2 (en) 2007-01-18
US7257279B2 (en) 2007-08-14
WO2007008223A3 (en) 2007-07-05
EP2293046A1 (en) 2011-03-09
WO2007008223A8 (en) 2007-04-19
CN101057134A (zh) 2007-10-17
EP1810007B1 (en) 2012-06-13
KR101245925B1 (ko) 2013-03-20
JP2008513776A (ja) 2008-05-01
CN101057134B (zh) 2010-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101245925B1 (ko) 바이오 센싱하기 위한 시스템 및 방법과, 이를 위한마이크로 공진기 센서
US6254830B1 (en) Magnetic focusing immunosensor for the detection of pathogens
JP6039717B2 (ja) 検出システム及び方法
Taitt et al. Evanescent wave fluorescence biosensors
US20060068412A1 (en) Integrated multistep bioprocessor and sensor
US20060068490A1 (en) Flow-through chemical and biological sensor
JP2017512306A (ja) マイクロ流体チップ上の蛍光検出アッセイ
JP2009520188A (ja) サブミクロン表面プラズモン共鳴センサシステム
Daaboul et al. Label-free optical biosensors for virus detection and characterization
US20100099076A1 (en) Sensitive and rapid detection of viral particles in early viral infection by laser tweezers
US20210318300A1 (en) Optical biosensor comprising disposable diagnostic membrane and permanent photonic sensing device
TWI475209B (zh) 用於偵測有興趣的標的物之感測器
US11378516B2 (en) Label-free single molecule spectroscopy and detection
Cunningham Photonic crystals utilized for label-free and amplified fluorescence biodetection
CA2260095C (en) Process and device for carrying out quantitative, fluorescence affinity tests
WO2008053821A1 (fr) Procédé de détection fluorométrique d'une réaction antigène-anticorps
Shriver-Lake et al. Fiber-optic sensor detection of biological agents
Chin et al. Development of a bacteriophage displayed peptide library and biosensor
Yu et al. Whisper Gallery mode based biosensor with a micro-well array
BRPI0913786B1 (pt) Sistema de detecção e método de detecção

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee