WO2005012906A1 - メカノケミカル式センサー - Google Patents

メカノケミカル式センサー Download PDF

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WO2005012906A1
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mechanochemical
functional thin
sensor
mechanochemical sensor
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PCT/JP2004/010657
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French (fr)
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Yutaka Yamagata
Kozo Inoue
Hitoshi Ohmori
Joon-Wan Kim
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Riken
Fuence Co.,Ltd.
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    • 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
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content

Definitions

  • the present invention relates to a mechanochemical sensor, and more particularly to a mechanochemical sensor that detects mechanical deformation of a functional thin film and detects a chemical reaction of the functional thin film based on the mechanical deformation. .
  • a force sensor for detecting a minute change in mechanical properties has to be used in a large size due to the structure of the device, and there is a limit in detection sensitivity in view of the size effect.
  • SAM Self-Assemble Monolayer
  • an object of the present invention is to provide a mechanochemical sensor that solves the above-mentioned problems.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention comprises:
  • a micromechanical structure in which a functional thin film is formed on at least a part of the surface thereof, and a supporting means for supporting the micromechanical structure,
  • Detecting means for detecting mechanical property changes (at least one of physical property changes such as expansion, contraction, elastic constant, and stress change) of the micro mechanical structure Container)
  • a chemical reaction or the like of a functional thin film is detected based on the detected mechanical deformation. I can put it out.
  • a micromechanical structure in which a functional thin film is formed in advance is used, a higher detection signal with a higher bonding strength between the functional thin film and the microstructure can be obtained, resulting in higher measurement accuracy and measurement. Sensitivity can be improved.
  • a functional thin film with a minute amount detection function can be attached to this sensor as it is deposited, eliminating the two-step operation of conventional deposition, peeling, and attachment. Since the influence of the stress generated inside the film at the time of peeling and mounting can be completely eliminated, the measurement can be performed with extremely high accuracy and high sensitivity.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention includes:
  • the microstructure includes a first region in which the functional thin film is formed on a surface thereof, and a second region supported by the support means, and the first and second regions are separated from each other.
  • the first region is a thin film
  • a change in mechanical properties of a functional thin film can be detected with high sensitivity and high accuracy by making the first region a thin film as thin as possible. Further, by separating the second region from the first region, the influence on the functional thin film existing in the first region can be suppressed, and the measurement accuracy and the measurement sensitivity can be further improved. That is, by supporting the structure in the second region where the functional thin film is not formed, it is possible to reduce a change in the mechanical properties of the functional thin film formed on the surface. And the measurement accuracy can be further improved.
  • the plurality of microstructures are provided, and each of the microstructures includes a different functional thin film.
  • measurement and quantification of a sample solution containing one or more unknown substances can be performed in a single operation.
  • the functional thin film may be a biopolymer (for example, a protein) or a synthetic polymer (for example, a functional resin, a synthetic fiber, a synthetic rubber, or the like).
  • a biopolymer for example, a protein
  • a synthetic polymer for example, a functional resin, a synthetic fiber, a synthetic rubber, or the like.
  • other materials metal that can be formed in the thin film formation region of the microstructure and can be fixed to the surface of the region with a certain amount of bonding force and that react with the target material at some force. Or inorganic substances) obtain.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention includes:
  • the functional thin film is formed directly on the surface of the microstructure by electrospray deposition (ESD).
  • the ESD method can form a film in any temperature range without heating during film formation, the mechanical activity of a functional material (protein) or the like, which is a material of the film at the time of film formation, can be improved. And the biological activity is not impaired at all, which further improves the measurement sensitivity and the measurement accuracy.
  • a functional material protein
  • the biological activity is not impaired at all, which further improves the measurement sensitivity and the measurement accuracy.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention includes:
  • the functional thin film is formed directly on the surface of the microstructure by an inkjet method.
  • the ink jet method has various advantages such as low cost of the apparatus and high reproducibility of film formation.
  • the inkjet method and the ESD method can produce an extremely thin thin film with good reproducibility.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention includes:
  • the detection means has a region (a portion acting as a fulcrum of a lever, for example, a hinge portion) in which no or very small displacement occurs due to a change in mechanical properties of the functional thin film,
  • the region is placed near the liquid surface
  • a mechanochemical sensor characterized by the following.
  • the mechanochemical sensor according to the present invention includes:
  • the detection means includes a force detection sensor, and an actuator that applies tension such as initial tension to the functional thin film, It is characterized by that.
  • the mechanochemical sensor according to the invention is a mechanochemical sensor according to the invention.
  • the micromechanical structure includes a microcantilever, and the functional thin film is formed on the microcantilever,
  • the detection means is a sensor (an optical lever sensor, a laser interferometer, or the like) capable of detecting bending deformation of the micro cantilever of the micro mechanical structure.
  • the mechanochemical detection method according to the present invention includes:
  • FIG. 1 is an integrated microstructure used in a mechanochemical sensor according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a structure of a (detector main body).
  • FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a mechanochemical sensor according to the present invention using the integrated detector shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a mechanochemical sensor according to the present invention using the integrated detector shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the flow cell portion (the effect of reducing the water level fluctuation force) of the integrated detector in more detail.
  • FIG. 4 is a diagram showing steps of a method for manufacturing a microstructure used as a detector main body (photolithography + precision machining).
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of forming a functional thin film on a detector main body used in the present invention using an ESD method.
  • Figure 6 shows a microstructure with a functional thin film formed on the surface of a cantilever (cantilever). It is a figure showing the composition of the mechanochemical type sensor used.
  • FIG. 7 is a graph showing a detection signal when one lactalbumin is detected by the mechanochemical sensor according to the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the same experimental results without forming a protein thin film.
  • the functional material by forming the functional material integrally on a microstructure prepared in advance, the functional material can be miniaturized and miniaturized, and the handling thereof can be facilitated, and the detection speed and sensitivity can be improved.
  • This allows for improved detection, miniaturization of the medium to be detected, and simultaneous detection with a large number of samples.
  • the resonance frequency can be kept high even when using an elastically deformed part with extremely low confluence due to the size effect, so that changes in the mechanical properties of the functional thin film can be performed with high sensitivity and high accuracy. Can be detected.
  • the functional thin film directly on the microstructure, the strength of the junction with the microstructure can be greatly increased, and a larger detection signal can be obtained. Furthermore, the use of electrospray deposition or ink jet as a method of forming a functional thin film allows the formation of a thin film (100 band and a few ⁇ m) thicker than a monomolecular film. A signal can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of an integrated microstructure (detector main body) used in a mechanochemical sensor according to the present invention.
  • the detector main body (integrated microstructure) 10 is composed of a support part 11 to be attached to the main body, and two arms 14a, 14a, Consists of b.
  • One arm 14a of the two arms is connected to an actuator, and the other arm 14b is connected to a micro-force sensor.
  • the thin film formation region 16 connected to the lower ends of the two arms is thinned to a thickness of about 1 to 10 ⁇ m (about 100 to 1000 ⁇ m in the longitudinal direction).
  • a functional polymer / protein chip that is, a functional thin film 18 is bonded.
  • the connection between the chip and the detector body can be made directly by the electrospray method. It is possible to apply an immobilizing material such as carboxymethyl dextran beforehand.
  • the elastic hinge portion 12 has a width of about 1 to 10 xm, which is thinner than the thickness, and has a very low rigidity in a direction in a plane in a front view, but a large rigidity in a direction perpendicular to the plane.
  • the two levers can be moved only in the longitudinal direction of the protein membrane. As a result, the influence of the film twisting or the like can be minimized.
  • the two arms 14 are connected to both ends of the thin film formation region 16 (this is the point of emphasis).
  • the arm 14 functions as a lever (lever), and the elastic hinge 12 functions as a fulcrum. Then, the upper part of the arm 14 contacts a sensor (not shown) or a actuator (not shown), and that portion functions as an action point, and changes in mechanical properties of the functional thin film 18 on the thin film formation region 16. Is measured with high sensitivity.
  • FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a mechanochemyl sensor according to the present invention using the integrated detector shown in FIG.
  • the mechanochemical sensor 100 includes a base 110, a detector mounting portion (supporting means) 120, an integrated detector (detector main body) 130, a small force sensor 140, a piezoelectric actuator 150, and a fine movement stage. 152, and a flow cell 160. Further, the integrated detector 130 is supported by the mounting portion 120 of the base 110. The integrated detector 130 is formed on an arm 134a in contact with the piezoelectric actuator 150, an arm 134b in contact with the micro-force sensor 140, a thin film formation region 136, and a surface formed in the thin film formation region. 138 (in this example, a protein film is used). Although not shown, this sensor is an AZD converter that converts the detected signal into a digital value. DSP or a display that displays the detection results as a graph, a storage device that stores the measurement results, an actuator, a fine movement stage, and a micro force. It also has a controller to control sensors and other devices.
  • the part supported by the integrated detector 130 is relatively large (about 15 mm) and has excellent strength, so that it can be easily handled by holding it with tweezers or the like.
  • the piezoelectric actuator 150 is an element capable of generating a displacement of about 1 to 100 ⁇ m, and is used to apply elastic vibration to a protein film during an analysis process and to measure an elastic modulus.
  • Force sensor 140 has a resolution of about 1 ⁇ 1 or less, and the force generated by the expansion and contraction of the protein membrane Is detected via the arm (lever) on the right side, and the change in expansion and contraction and the change in elastic modulus based on the change in molecular level caused by the binding of the functional polymer film / membrane and the target substance are measured.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the flow cell portion (the effect of reducing the water level fluctuation force) of the integrated detector in more detail.
  • the thin film forming region 136 and the functional thin film (protein chip) 138 which are the tip portions of the detector, are immersed in a flow cell 160 through which a solution containing a target substance flows.
  • a buffer solution for keeping the pH constant and a solution containing the target substance are alternately flowed to check whether or not a reaction by the target substance occurs.
  • the force of the water surface of the flow cell 160 fluctuating due to the pulsation of the pump for feeding the solution or the influence of vibration, etc.
  • the size of the flow cell 160 and the protein chip is very small, so the influence of the surface tension, which is the area force, is large. Therefore, there is a problem that this acts as a disturbance to the signal.
  • the flow cell includes a liquid supply device (such as a pump) capable of supplying a fixed amount of liquid.
  • a temperature control device such as a thermostat that keeps the entire sensor (at least the functional thin film and the arm portion of the microstructure) at a constant temperature. ) Is preferred.
  • a displacement enlarging mechanism can be incorporated in the microstructure.
  • multiple microstructures i.e., functional thin films of multiple different substances
  • FIG. 4 shows a method of manufacturing a microstructure used as a detector body (photolithography + precision It is a figure which shows the process of (machining method).
  • a thick-film photoresist (SU-8) or the like is applied on the wafer, exposed through a mask, and developed. Thereby, the shape of the fine structure is formed by the photoresist.
  • This process can use an X-ray process.
  • the structure of the photoresist is subjected to an electric structure of nickel, chromium, etc. to form a structure. Since the structure formed at this time is greatly deteriorated in flatness due to the electric structure, it is subjected to ultra-precision grinding. Using a processing method (such as an ELID grinding method), flattening is performed or necessary steps are performed.
  • the photoresist is removed and the finished microstructure 410 is taken out, so that mass production can be performed at low cost.
  • a machining method such as an ultra-precision machining method, a discharge machining method, or press punching.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of forming a functional thin film on the detector body used in the present invention by using the ESD method.
  • An electrospray deposition (ESD) method can be used as a technique for forming a functional thin film on a microstructure.
  • a water-soluble polymer (PVP or the like) is applied in advance to the lower part of the microstructure 510, and a thin film of a functional polymer protein or the like is formed from the top of the water-soluble polymer by the elect-port spray deposition method.
  • the functional polymer is immobilized by a method such as treatment with a cross-linking agent (such as dataraldehyde) with steam.
  • a cross-linking agent such as dataraldehyde
  • the underlying water-soluble polymer and the like are dissolved, and the microstructure integrated with the independent thin film can be taken out.
  • a water-soluble polymer base is not required, but a functional thin film can be formed by the same method.
  • a thin film can also be formed by an ink-jet method, a micro-stamping method, a method using an atomizer using a piezoelectric actuator and a collecting action by electrostatic force, or a spotting method. It is.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a mechanochemical sensor using a microstructure in which a functional thin film is formed on the surface of a cantilever (cantilever).
  • a functional thin film 618 is coated on the surface of the lever portion 605 of the cantilever 610 as a microstructure.
  • the functional thin film 618 is fixed to the surface of the cantilever that does not stand alone.
  • a change in the physical properties of the functional thin film 618 (elongation and contraction, change in elastic constant) generates tension on the surface of the lever 605, and the amount of bending of the lever changes.
  • This change is caused by irradiating the functional thin film 618 with a laser from a laser light source and detecting the reflected light with a four-division photodiode 630.
  • this change is detected by an optical lever, a piezoresistive detector, a laser interferometer, or the like.
  • a plastic material can be used in addition to silicon and metal.
  • a functional thin film on the surface of the lever part of the cantilever it is possible to use an electorifice Z spray 'deposition method, an inkjet method, a screen printing method, or the like.
  • FIG. 7 is a graph showing a detection signal when a mechanochemical sensor according to the present invention detects Hi-lactalbumin.
  • a structure is formed using an epoxy-based photoresist (MicroChem SU-8) as a cantilever-type microstructure, and a gold thin film is deposited on the surface to make it conductive, and electrospray deposition is performed on top of it.
  • Protein (a-lactalbumin) thin film It was.
  • the detection signal was obtained by dropping pure water, a buffer solution (HEPES), and a calcium solution while monitoring the displacement by the “light lever method” from below the cantilever.
  • FIG. 8 is a graph showing a similar experimental result in a state where no protein thin film is formed.
  • the device according to the present invention is capable of detecting, quantifying, and analyzing minute substances in liquids and gases, or detecting light, temperature, radiation, etc., by a specific chemical reaction between a functional thin film and substances in liquids and gases. Used for detection, quantification, and analysis of environmental changes.
  • the main fields of application are biochemical analysis for pharmaceuticals and medical care, analysis of small organic substances and proteins in biochemistry and molecular biology, water quality testing in chemistry, biological plants, agriculture, etc. It can be used for concentration quantitative management. It can also be used to detect trace gases in the air and to measure environmental changes such as light, temperature, and radiation.
  • a solution was used as a detection target in the embodiment, but this is merely an example, and a substance that causes some interaction with a functional thin film, a gas, radiation, an electromagnetic wave, light, or the like may be used. Detection and quantification are possible with a mechanochemical sensor.
  • a protein is used as the functional thin film.
  • a protein amorphous film, a protein crystallized film, and the like can be used, and other organic polymer films, metal films, and inorganic films can be used. Ceramic films and the like can also be used.
  • rod-like, fibrous, plate-like and film-like substances other than membranes can also be used.
  • the mechanical properties to be measured include elastic constants (longitudinal elasticity, lateral elasticity, It can measure various things such as Poisson's ratio), internal damping constant, and change in natural length (stretch).

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Abstract

　その表面の少なくとも一部に機能性薄膜が形成されている微小機械構造体と、前記微小機械構造体を支持する支持手段と、前記微小機械構造体の機械的物性変化を検出する検出手段とを具えることを特徴とするメカノケミカル式センサーを提供する。予め機能性薄膜が一体化して形成された微小機械構造体を使用するため、機能性薄膜と微小構造体との接合強度が高く、より高い検出シグナルが得られ、より測定精度や測定感度を向上させることができる。

Description

明 細 書
メカノケミカル式センサー
技術分野
[0001] 本発明は、メカノケミカル式センサーに関するものであり、特に、機能性薄膜の機械 的変形を検出してこれに基づき機能性薄膜の化学反応などを検出するメカノケミカル 式センサーに関するものである。
背景技術
[0002] 従来、様々な微量物質によって機械特性が変化する材料が知られており、これらの 材料は微少量検出の手段として用いられている。し力しながら、従来技術では検出 機能を持つ薄膜材料を別個に製作しそれらを機械特性試験装置に取り付けることに よって測定を行っていた。このため、検出機能をもつ材料を小型化する事ができず、 検出速度、検出感度の点で問題を抱えていた。さらに、薄膜材料の剥離や装着時に 発生する応力や歪、装着される部材との接着強度の低下などの誤差要因が多力、つた
[0003] 例えば、従来技術のメカノケミカル式検出技法としては、モロゾフ他によるリガンドと 高分子材料との相互作用の検出する方法 (モロゾフ他著「リガンドと高分子材料との 相互作用の検出」 (Detection of ligand Interaction with polymeric materiaU米国特 許第 6, 033, 913号、発明者: Victor Morozov and Tamara Morozova,特許出願人： New York University)、モロゾフ他著 (Victor N. Morozov and Tamara Ya. Morozova, Mechanical Detecition of Interaction of Small Specific Ligands with Proteins and DNA in Cross-Linked Samples, Analytical Biochemistry 201, pp.68-79 (1992))を参 照されたい。）があるが、上述した諸課題を抱えている。
[0004] また、従来技術のピックアップ方式検出技法（山形他著「マイクロ蛋白質フィルムの メカノケミカル効果を用いた新バイオセンサー」（A new biosensor using
mechano-chemical effect of micro protein film, Y.Yamagata, V.N. Morozov, .Inoue, J.Kim, H.Ohmori, T.Higucm, The Seventh World Congress on Biosensors 2002 Abstract Book, A1.07 (2002)を参照されたい。）では、微細な針により機能性高分子 あるいはタンパク質のサンプノレを突き刺してピックアップする必要がある力 この方法 ではピックアップの作業自体が極めて困難であり、また、針により貫通させた穴の周 辺に応力が集中し、機能性高分子膜あるいはタンパク質膜の物性変化を正確に捉え られない（即ち、検出シグナルが小さくなる）という問題を抱えていた。また、微少物質 を含む溶液などの被検出媒体の量も多く必要であった。カロえて、機能性材料の交換 に手間と時間がかかり、機能性材料の設置位置のバラツキなどによって再現性が低 ぐさらに、多種類の検出用機能性材料を同時に使用する事は困難であった。
[0005] さらに、微小な機械物性変化を検出する力センサーもその装置の構造上から、大 型のものを使用せざるを得ず、サイズ効果を鑑みると検出感度には限界があった。ま た、微細構造体を用いたバイオセンサーとしては、自己組織化単分子膜（SAM : Sel f-Assemble Monolayer)を利用した研究例（フリッツ他著（J.Fritz, M.K.Baller, H.P.Lang, H.Rothuizen, P.Vettiger, E.Meyer, H.J.uuntherodt,し h.Gerber,
J.K.Gimzewski, Translating Biomeolecular Recognition int Nanomechanics, Science, vol.288,pp.316-318,April (2000))を参照されたい。）が報告されている力 単分子膜 を利用しているため、極めて検出シグナルが小さぐ実用的な感度は得られていない
[0006] 発明の目的
従って、本発明は、上述した諸課題を解決したメカノケミカル式センサーを提供する ことを目的とする。
発明の開示
[0007] 本発明によるメカノケミカル式センサーは、
その表面の少なくとも一部に機能性薄膜が形成されている微小機械構造体と、 前記微小機械構造体を支持する支持手段と、
前記微小機械構造体の機械的物性変化 (伸縮、歪、弾性定数や応力の変化など の物性変化の少なくとも 1つ）を検出する検出手段 (力センサー、光学式変位検出器 、非接触式変位検出器など）と、
を具えることを特徴とする。
[0008] 本発明によれば、検出された機械的変形に基づき機能性薄膜の化学反応等を検 出すること力できる。また、予め機能性薄膜が一体化して形成された微小機械構造 体を使用するため、機能性薄膜と微小構造体との接合強度が高ぐより高い検出シグ ナルが得られ、より測定精度や測定感度を向上させることができる。換言すれば、微 小量検出機能を持つ機能性薄膜を成膜したそのままの状態で本センサーに装着す ること力できるため、従来のような成膜、剥離、装着という 2段階の操作が不要となりこ の剥離 ·装着の際に発生する膜内部に発生する応力などの影響を皆無にすることが できるため、極めて高精度かつ高感度に測定を行うことが可能となる。
[0009] また、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記微小構造体は、その表面に前記機能性薄膜が形成されている第 1の領域と、 前記支持手段に支持される第 2の領域とを含み、前記第 1と第 2の領域とは離間され ており、前記第 1の領域は薄膜である、
ことを特徴とする。
[0010] 本発明によれば、第 1の領域をできる限り薄い薄膜にすることで、機能性薄膜の機 械的物性変化を高感度かつ高精度で検出することができる。さらに第 2の領域を第 1 の領域力 離間することで、第 1の領域に存在する機能性薄膜への影響を抑えること が可能となり、測定精度や測定感度をさらに向上させることができる。即ち、構造体を 支持するときに前記機能性薄膜が形成されていない第 2の領域で支持することにより 、表面に形成されている機能性薄膜の機械的物性に変化を与えることが少なくするこ とができ、さらに測定精度を向上させることもできる。
[0011] 本発明によるメカノケミカル式センサーでは、前記微小構造体は複数であり、それ ぞれ異なる前記機能性薄膜を具えることが好適である。複数の異なる機能性薄膜を 利用することで、未知の物質を 1つまたは複数含む試料溶液の測定 ·定量を一回の 操作で実施することが可能となる。
[0012] また、本発明によるメカノケミカル式センサーでは、前記機能性薄膜は、生体高分 子 (例えば蛋白質など)または合成高分子 (例えば機能性樹脂、合成繊維、合成ゴム など）を用レ、ることが好適である。しかしながら、微小構造体の薄膜形成領域で成膜 し、ある程度の結合力で当該領域表面に固定され得るものであって、標的物質と何ら 力の反応を起こす物質であれば、その他の物質 (金属や無機物質など)でも使用し 得る。
[0013] さらにまた、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記機能性薄膜は、エレクトロスプレーデポジション (ESD)法により前記微小構造 体の表面上に直接的に形成される、
ことを特徴とする。
[0014] 本発明によれば、 ESD法は、成膜時に加熱が必要なくあらゆる温度範囲で成膜が 可能なため、成膜時に膜の材料である機能性材料 (蛋白質)などの機構的活性や生 物学的活性を何ら損なうことがないため、さらに、測定感度'測定精度を向上させるこ とがでさる。
[0015] さらにまた、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記機能性薄膜は、インクジェット法により前記微小構造体の表面上に直接的に形 成される、
ことを特徴とする。
[0016] インクジェット法は、装置が安価であり成膜の再現性も高いなど様々な利点がある。
また、インクジェット法および ESD法は極めて薄い薄膜を再現性良く作製できる。
[0017] さらにまた、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記検出手段は、前記機能性薄膜の機械的物性変化によって変位しないあるい は極めて小さい変位しか発生しない領域（「てこ」の支点として作用する部分、例えば ヒンジ部など）を持ち、
前記微小構造体は、その一端を試料溶液に浸した場合に前記領域が液面付近に 置カゝれる、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[0018] 本発明によれば、変位が少ない領域が試料溶液の液面付近に置かれることによつ て、試料溶液による表面張力や水面変動による外乱が除去あるいは低減され、より 測定精度を向上させることができる。
[0019] さらにまた、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記検出手段は、力検出センサー、および、前記機能性薄膜に初期張力などの張 力を与えるァクチユエータを具える、 ことを特徴とする。
さらにまた、本発明によるメカノケミカル式センサーは、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサー（光てこセンサー、レーザ干渉計など）である、
ことを特徴とする。
[0020] 上述したように本発明の解決手段をセンサー即ち装置として説明してきたが、本発 明はこれらに実質的に相当する方法としても実現され得るものであり、本発明の範囲 にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明によるメカノケミカル式検出方法は、
微小機械構造体の表面の少なくとも一部に機能性薄膜を形成するステップと、 前記微小機械構造体を支持する支持ステップと、
センサーを用いて前記微小機械構造体の機械的物性変化 (伸縮、歪、弾性定数や 応力の変化などの物性変化の少なくとも 1つ）を検出する検出ステップと、 を含むことを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]図 1は、本発明によるメカノケミカル式センサーに使用される一体型微小構造体
(検出器本体)の構造を示す図である。
[図 2]図 2は、図 1に示した一体型検出器を用いた本発明によるメカノケミカル式セン サ一の基本構成を示す図である。
[図 3]図 3は、一体型検出器のフローセル部分 (水面変動力の低減効果）の構成をさ らに詳細に示す図である。
[図 4]図 4は、検出器本体として使用する微小構造体の製造法 (フォトリソグラフィ +精 密機械加工法）の工程を示す図である。
[図 5]図 5は、 ESD法を利用して本発明で使用する検出器本体に機能性薄膜を形成 する方法を示す模式図である。
[図 6]図 6は、カンチレバー（片持梁）の表面に機能性薄膜を形成した微小構造体を 用いたメカノケミカル式センサーの構成を示す図である。
[図 7]図 7は、本発明によるメカノケミカル式センサーでひ一 lactalbuminを検出したとき の検出シグナルを示すグラフである。
[図 8]図 8は、蛋白質薄膜を形成しない状態での同様の実験結果を示すグラフである
発明を実施するための最良の形態
[0022] はじめに、本発明の原理および作用を詳細に説明する。
本発明では、機能性材料を予め用意された微小構造体上に一体となるように形成 する事で、機能性材料の小型化、微小化を図ると共にその取り扱いを容易にさせ、 検出速度'感度の向上、被検出媒体の微少化、多数のサンプルによる同時検出を可 能とするものである。微小構造体を利用することで、サイズ効果により極めてコンブラ ィアンスの低い弾性変形部を利用しても共振周波数を高く保つことが可能なため機 能性薄膜の機械物性変化を高感度かつ高精度に検出可能である。
[0023] さらに、機能性薄膜を微小構造体上に直接形成することで、微小構造体との接合 部の強度を大幅に高めることが可能となりより大きな検出シグナルを得ることが可能と なる。さらに、機能性薄膜の形成手法として、エレクトロスプレーデポジション法やイン クジェット法などを使用することで、単分子膜に比較して厚い（100匪一数 μ m)薄膜 を形成可能なため、大きなシグナルを得ることが出来る。
[0024] 以下、諸図面を参照しつつ本発明の実施態様を詳細に説明する。
図 1は、本発明によるメカノケミカル式センサーに使用される一体型微小構造体 (検 出器本体）の構造を示す図である。図の上側 (斜視図）に示すように、検出器本体（ 一体型微小構造体） 10は、本体へ取り付けを行う支持部 11とそれに弾性ヒンジ 12を 介して接続された 2個のアーム 14a, bより構成される。 2個のアームのうち一方のァー ム 14aは、ァクチユエータに接続され、他方のアーム 14bは微小力センサーに接続さ れる。 2個のアームの下端に繋がる薄膜形成領域 16は図の下側 (側面図）に示すよう に厚さが 1から 10 μ m程度（長手方向には約 100— 1000 μ m)と薄くなつており、こ こに機能性高分子/タンパク質チップ、即ち機能性薄膜 18が結合されている。チッ プと検出器本体との結合は、エレクトロスプレー法などにより直接結合させることも可 能であるが、カルボキシルメチルデキストランなどのような固定化材を事前に塗布して おいてもよレ、。弾性ヒンジ部 12は幅が 1から 10 x m程度と厚さに比べて薄くできてお り、正面図で平面内の方向への剛性は非常に低いが平面と垂直な方向の剛性は大 きくなつており 2個のレバーをタンパク質膜の長手伸縮方向へのみ動かすことができ る。これにより、膜のねじれ等による影響を最小限にすることができる。また、両アーム 14は各々薄膜形成領域 16の両端 (ここが力点となる）に接続しており、この両端が力 点、アーム 14はてこ（レバー）、弾性ヒンジ 12が支点としてそれぞれ機能する。そして 、アーム 14の上部はセンサー（図示しない）ゃァクチユエータ（図示しなレ、）に接触し 、その箇所が作用点として機能し、薄膜形成領域 16上の機能性薄膜 18の機械的物 性変化を感度よく測定し得る構成となっている。
[0025] 図 2は、図 1に示した一体型検出器を用いた本発明によるメカノケミル式センサーの 基本構成を示す図である。
図に示すように、メカノケミカル式センサー 100は、ベース 110、検出器取り付け部（ 支持手段） 120、一体型検出器 (検出器本体） 130、微小力センサー 140、圧電ァク チユエータ 150、微動ステージ 152、およびフローセル 160を具える。また、一体型検 出器 130は、ベース 110の取り付け部 120によって支持されている。一体型検出器 1 30は、圧電ァクチユエータ 150と接触させてあるアーム 134aと、微小力センサー 14 0と接触させてあるアーム 134bと、薄膜形成領域 136と、この薄膜形成領域の表面 上に形成されている機能性薄膜 (この例ではタンパク質膜を用いる） 138とを具える。 図示はしないが、本センサーは、検出した信号をデジタル値に変換する AZDコンパ ータゃ DSPまたは検出結果をグラフとして表示するディスプレイ、測定結果を格納す る記憶装置、ァクチユエータゃ微動ステージや微小力センサーなどを制御する制御 器なども具える。
[0026] 一体型検出器 130支持される部分は比較的大きく（1一 5mm程度）かつ強度も優 れているためにピンセットなどで保持して容易に取り扱うことが可能となっている。圧 電ァクチユエータ 150は 1から 100 μ m程度の変位を発生可能な素子で、分析過程 でタンパク質膜に伸縮振動を与え、弾性率を測定するために使用される。力センサ 一 140はおよそ 1 μ Ν以下の分解能を持ち、タンパク質膜の伸縮によって発生した力 を右側のアーム（レバー）を介して検知することによって、機能性高分子膜 / 質膜と標的物質の結合によって生じた分子レベルの変化に基づく伸縮、弾性率の変 化を測定する。
[0027] 図 3は、一体型検出器のフローセル部分 (水面変動力の低減効果）の構成をさらに 詳細に示す図である。
検出器の先端部分である薄膜形成領域 136および機能性薄膜 (蛋白質チップ） 13 8は、標的物質を含んだ溶液を流すフローセル 160に浸される。フローセル 160には 通常 pHを一定に保っためのバッファー溶液とこれに標的物質を含ませた溶液を交 互に流し標的物質による反応が発生するかどうかを検査する。この際に、溶液を送り 込むポンプの脈動や、振動の影響などによりフローセル 160の水面が変動する力 フ ローセル 160およびタンパク質チップのサイズが非常に小さいため面積力である表 面張力の影響が大きくなり、これが信号にたいして外乱として作用するという問題が あった。しかし、図示した構造の検出器ではヒンジ部分付近を水面近くになるように配 置することでこの表面張力や水位変化などの影響を最小限に押さえることができる。 これは、ヒンジ 132付近ではレバー（アーム）の変位が非常に小さい（即ちヒンジ 132 が支点として作用する)ためここに働く外力も結果として検出される力には非常に小さ な影響しか与えないためである。一般的に、機械的に弾性変形を発生する微細構造 体を利用する場合その変位が少なくなる点を水面付近に配置することで水面からの 表面張力による外乱を大幅に低減することが可能となる。図示はしないが、フローセ ルは、定量で液体を供給し得る液体供給装置 (ポンプなど）を具える。また、機械的 物性は、温度の影響を受け易いため、本センサー全体 (少なくとも微小構造体の機 能性薄膜とアーム部）を一定の温度に保持する恒温装置などの温度制御装置（図示 しない。）を具えることが好適である。
[0028] さらに、検出感度を高めるために、変位拡大機構を微小構造体に組み込むことも可 能である。さらに、複数の微小構造体 (即ち、複数の異なる物質の機能性薄膜)を使 用する場合は、構造体別にフローセルを用意し、異なる物質や異なる濃度の試料溶 液をそれぞれのフローセルに流すこともできる。
[0029] 図 4は、検出器本体として使用する微小構造体の製造法 (フォトリソグラフィ +精密 機械加工法）の工程を示す図である。
図に示すように、まずウェファ一上に厚膜フォトレジスト（SU—8)等を塗布し、マスク を介して露光を行い、現像する。これにより微細構造体の形状がフォトレジストにより 形成される。このプロセスは X線を用いたプロセスを利用することも可能である。前記 のフォトレジストの構造体にニッケル、クロム等の電気鎳造を施し、構造体を形成する .このときに形成される構造体は電気鎳造により平坦度が大きく悪化するためこれを超 精密研削加工法 (ELID研削法など）を用いて平坦ィ匕加工あるいは必要な段差カロェ を行う。その後、フォトレジストを除去して完成体の微細構造体 410を取り出すことで、 安価に大量生産を行うことが可能となる。この方法以外にも、超精密機械加工法、放 電加工法、プレス打ち抜きなどの機械加工法により直接微細構造体を形成することも 可能である。
[0030] 図 5に、 ESD法を利用して本発明で使用する検出器本体に機能性薄膜を形成す る方法を示す模式図である。機能性薄膜を微細構造体に形成する手法としては、ェ レクトロスプレーデポジション (ESD)法を利用することが出来る。微細構造体 510の 下部にはあらかじめ水溶性ポリマー（PVPなど）を塗布しておき、この上からエレクト口 スプレーデポジション法により機能性高分子タンパク質などの薄膜を形成する。その 後、架橋剤（ダルタルアルデヒドなど）の蒸気による処理等の方法により機能性高分 子を固定化する。さらにその後、水中に浸すことにより下地の水溶性ポリマー等が溶 出し、独立した薄膜と一体となった微小構造体を取り出すことが出来る。カンチレバ 一型の微小構造体を利用する場合は、水溶性ポリマーの下地は必要ないが、同様 の手法にて機能性薄膜を形成することが出来る。
[0031] また、エレクトロスプレーデポジション法以外にインクジェット法、マイクロスタンピン グ法、圧電ァクチヱエータによる霧化器と静電気力による捕集作用を利用した方法、 スポッティング法などにより薄膜を形成することも可能である。
機能性薄膜が微小構造体と結合する部位周辺に予め poly-L-lysineやその他の比 較的高い機械的強度が得られる高分子の薄膜を形成しておくことで、結合部の応力 集中を低減することが可能となり、かつ機能性薄膜の補強をすることが出来るため、 得られる検出シグナルが増大しさらに測定感度 ·測定精度を高めると共に、ハンドリン グをさらに容易することが可能となる。
[0032] 微小構造体の変形、即ち、機能性薄膜の張力変化、機械的物性変化を検出する 方法としては、様々な手法が存在するが、例えば前記の光てこ、レーザー干渉計や 静電容量式変位計、光学式変位系を利用する方法が考えられる。これ以外にも微小 構造体の弾性変形した部位の変形を検出することの出来るセンサーを組み込む方 法が可能である。このセンサーとしては、ピエゾレジスティブ材料ゃ圧電材料を利用 したもの、静電容量を利用したものなどが考えられる。
[0033] 機能性薄膜を装備した微小構造体を多数アレイ上に並べることで、異なる機能性 薄膜を用いて未知の微量物質を検出するシステムや、多数の標的物質を同時に検 出するシステムや、クローズされたマイクロチャンネルやフローセル内に設置すること で、取り扱いを容易にし、外乱の影響を少なくするシステムの構成も可能である。
[0034] 図 6は、カンチレバー（片持梁）の表面に機能性薄膜を形成した微小構造体を用い たメカノケミカル式センサーの構成を示す図である。
図に示すように、微小構造体としてのカンチレバー 610のレバー部 605の表面へ機 能性薄膜 618をコーティングする。機能性薄膜 618は自立することなぐカンチレバ 一の表面に固定される。この場合、機能性薄膜 618の物性変化 (伸縮、弾性定数の 変化）によりレバー部 605表面に張力が発生し、レバー部の曲がり量が変化する。こ の変化は、機能性薄膜 618にレーザ光源からレーザを照射し、その反射光を 4分割 フォトダイオード 630で検出する。例えば、この変化は、光てこ、ピエゾレジスティブ検 出器、レーザー干渉計などによって検出する。微小カンチレバーの材料としては、シ リコン、金属のほかにプラスチック材料を用いることも出来る。カンチレバーのレバー 部表面への機能性薄膜の形成は、エレクト口 Zスプレー'デポジション法やインクジェ ット法、スクリーンプリンティング法などが利用可能である。
[0035] 図 7は、本発明によるメカノケミカル式センサーでひ一 lactalbuminを検出したときの 検出シグナルを示すグラフである。
カンチレバー型の微小構造体としてエポキシ系フォトレジスト（MicroChem SU-8) を用いて構造体を形成し、その表面に導体化のために金の薄膜を蒸着し、さらにそ の上にエレクトロスプレーデポジション法により蛋白質（ a -lactalbumin)薄膜を形成し た。このカンチレバーの下方より「光てこ方式」にて変位をモニターしつつ、純水、バ ッファー溶液 (HEPES)、カルシウム溶液を滴下することにより検出シグナルを得た。
[0036] また、ブランクテストとして、図 8は、蛋白質薄膜を形成しない状態での同様の実験 結果を示すグラフである。
図 7に示すように、蛋白質薄膜が持つ検出器の場合は、カルシウムイオンによる反 応、即ち蛋白質と当該イオンとの間の化学結合御ち何らかの相互作用）を示すシグ ナルが得られており、一方、ブランクテストの図 8では何ら目立った信号の変化が無 レ、ことから、本センサーで微量物質を検出し得ることがわかる。
[0037] 本発明による装置は、機能性薄膜と液体中、気体中の物質との特異的化学反応に より、液体、気体中の微少物質の検出、定量、分析あるいは光、温度、放射線などの 環境変化の検出、定量、分析に用いられる。主な応用分野としては、製薬、医療のた めの生化学分析、生化学および分子生物学での微少有機物質、タンパク質等の分 析、化学、生物プラント、農業などでの水質検査、生成物資濃度定量管理などに使 用可能である。また、空気中の微量ガスの検出、光や温度、放射線等の環境変化の 測定にも使用できる。
産業上の利用可能性
[0038] 本明細書では、様々な実施態様で本発明の原理を説明してきたが、本発明は上述 した実施例に限定されず、当業者であれば、本明細書の開示に基づき幾多の変形 および修正を施すことが可能であり、これら変形および修正されたものも本発明に含 まれるものと理解されたい。
[0039] 例えば、実施態様の検出対象としては、溶液を用いたがこれは一例に過ぎず、機 能性薄膜と何らかの相互作用をもたらすもの、気体、放射線、電磁波、光などであつ ても本メカノケミカルセンサーで検出、定量などが可能である。
[0040] また、実施態様では、機能性薄膜として蛋白質を用いたが、詳細にはタンパク質非 晶質膜、蛋白結晶化膜など用いることができ、その他の有機高分子膜、金属膜、無 機セラミックス膜なども使用可能である。また、膜以外の棒状、線維状、板状、膜状物 質であっても用いることができる。
さらに、測定する機械的特性としては、必要に応じて弾性定数 (縦弾性、横弾性、 ポアソン比など）、内部減衰定数、 自然長の変化 (伸縮)など様々なものを測定可能 である。

Claims

請求の範囲
[1] その表面の少なくとも一部に機能性薄膜が形成されている微小機械構造体と、 前記微小機械構造体を支持する支持手段と、
前記微小機械構造体の機械的物性変化を検出する検出手段と、
を具えることを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[2] 請求項 1に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小構造体は、その表面に前記機能性薄膜が形成されている第 1の領域を含 み、この第 1の領域は薄膜である、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[3] 請求項 1に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小構造体は複数であり、それぞれ異なる前記機能性薄膜を具える、 ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[4] 請求項 1に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記機能性薄膜は、生体高分子、または、合成高分子である、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[5] 請求項 1一 4のいずれ力、 1項に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記機能性薄膜は、エレクトロスプレーデポジション法により前記微小構造体の表 面上に直接的に形成される、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[6] 請求項 1一 4のいずれ力、 1項に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記機能性薄膜は、インクジェット法により前記微小構造体の表面上に直接的に形 成される、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[7] 請求項 5に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記検出手段は、前記機能性薄膜の機械的物性変化によって変位しないあるい は極めて小さレ、変位しか発生しなレ、領域を持ち、
前記微小構造体は、その一端を試料溶液に浸した場合に前記領域が液面付近に 置カゝれる、 ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[8] 請求項 5に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記検出手段は、力検出センサー、および、前記機能性薄膜に張力を与えるァク チユエータを具える、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[9] 請求項 7に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記検出手段は、力検出センサー、および、前記機能性薄膜に張力を与えるァク チユエータを具える、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[10] 請求項 5に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサーである、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[11] 請求項 7に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサーである、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[12] 請求項 8に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサーである、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[13] 請求項 6に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、 前記検出手段は、力検出センサー、および、前記機能性薄膜に張力を与えるァク チユエータを具える、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[14] 請求項 13に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサーである、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
[15] 請求項 14に記載のメカノケミカル式センサーにおいて、
前記微小機械構造体は、微小片持ち梁を具えこの微小片持ち梁上に前記機能性 薄膜が形成されており、
前記検出手段は、前記微小機械構造体の微小片持ち梁の曲げ変形を検出し得る センサーである、
ことを特徴とするメカノケミカル式センサー。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110197684A1 (en) * 2003-05-16 2011-08-18 Kambiz Vafai Epsilon-shaped microcantilever assembly with enhanced deflections for sensing, cooling, and microfluidic applications
WO2009157055A1 (ja) * 2008-06-24 2009-12-30 株式会社フォスメガ 磁気ヘッド、ヘッドアッセンブリ、及び、磁気記録装置
US9102418B2 (en) 2010-10-28 2015-08-11 Hamilton Sundstrand Corporation Cantilevered differential motion sensor and associated frame

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003136005A (ja) * 2001-11-05 2003-05-13 Inst Of Physical & Chemical Res 固定化装置
JP2003185665A (ja) * 2001-10-23 2003-07-03 Samsung Electronics Co Ltd 相補分子間の結合検出方法およびその方法に利用されるせん断応力測定センサー

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2523304A1 (fr) * 1982-03-09 1983-09-16 Testut Aequitas Dynamometre a poutre de flexion
US4666198A (en) * 1984-09-06 1987-05-19 Microflex Technology, Inc. Piezoelectric polymer microgripper
US4896098A (en) * 1987-01-08 1990-01-23 Massachusetts Institute Of Technology Turbulent shear force microsensor
US5444244A (en) * 1993-06-03 1995-08-22 Park Scientific Instruments Corporation Piezoresistive cantilever with integral tip for scanning probe microscope
US5726480A (en) * 1995-01-27 1998-03-10 The Regents Of The University Of California Etchants for use in micromachining of CMOS Microaccelerometers and microelectromechanical devices and method of making the same
CA2258239C (en) * 1996-06-20 2005-09-06 New York University Detection of ligand interaction with polymeric material
WO1998050773A2 (en) * 1997-05-08 1998-11-12 University Of Minnesota Microcantilever biosensor
US6221653B1 (en) * 1999-04-27 2001-04-24 Agilent Technologies, Inc. Method of performing array-based hybridization assays using thermal inkjet deposition of sample fluids
EP1226437B1 (en) 1999-11-03 2004-08-11 International Business Machines Corporation Cantilever sensors and transducers
JP4797196B2 (ja) 2001-02-14 2011-10-19 株式会社 フューエンス マイクロチップ
US6474787B2 (en) * 2001-03-21 2002-11-05 Hewlett-Packard Company Flextensional transducer
US6941823B1 (en) * 2001-11-07 2005-09-13 Veeco Instruments Inc. Apparatus and method to compensate for stress in a microcantilever
WO2003081204A2 (en) * 2002-03-20 2003-10-02 Purdue Research Foundation Microscale sensor element and related device and method of manufacture
US8277713B2 (en) * 2004-05-03 2012-10-02 Dexcom, Inc. Implantable analyte sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003185665A (ja) * 2001-10-23 2003-07-03 Samsung Electronics Co Ltd 相補分子間の結合検出方法およびその方法に利用されるせん断応力測定センサー
JP2003136005A (ja) * 2001-11-05 2003-05-13 Inst Of Physical & Chemical Res 固定化装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FRITZ J. ET AL: "Translating biomolecular recognition into nanomechanics", SCIENCE, vol. 288, 2000, pages 316 - 318, XP000971747 *

Also Published As

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