電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法
【課題】 電磁気誘導を用いてバイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法を提供する。
【解決手段】 一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報を探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、第１の金属に周波数成分を有する信号を加えるように配置される信号ソース部と、プローブ生分子と試料間のバイオ結合前後のそれぞれの第１の金属の信号値を測定するように配置される検出部とを備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【解決手段】 一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報を探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、第１の金属に周波数成分を有する信号を加えるように配置される信号ソース部と、プローブ生分子と試料間のバイオ結合前後のそれぞれの第１の金属の信号値を測定するように配置される検出部とを備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法に係り、詳しくは、電磁気誘導を用いてバイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップとは、ガラス、シリコンまたはナイロン製の小さな固形基板上にその配列が知られているＤＮＡ、ＤＮＡ断片、ＲＮＡなどの生分子（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）を数百個から数十万個まで一定の間隔をあけて配列することにより、遺伝子の発現方式、分布の様相及び突然変異などを分析できる生物学的なマイクロチップを言う。バイオチップの表面上には、試料に含まれている特定の遺伝情報を探索できるプローブ（探針）として働ける物質を固定する。バイオチップに分析しようとする試料を反応させれば、試料に含まれている物質とバイオチップの表面に取り付けられたプローブは互いに結合して混成化状態となり、これを検出して解析することにより、試料が含んでいる物質に関する情報を得ることができる。
【０００３】
バイオチップに係わる技術としては、プローブの取り付け技術、信号検出技術及び情報処理技術などが挙げられる。現在汎用されている信号の検出方法としては、レーザ誘発蛍光検出法、電気化学的な検出法、質量検出法及び機械的な検出法などがある。
図１Ａないし図１Ｄは、従来のバイオ結合の検出方式を示す図である。
図１Ａは、従来のレーザ誘発蛍光検出法を説明するための図である。レーザ誘発蛍光検出法は、試料に蛍光物質を結合させ、試料とプローブ間の結合反応後に蛍光検出機器によりその結果を読み取ることにより、光学的にプローブの結合有無を区別する方法であって、現在最も汎用されている。しかしながら、この方法は、プローブと試料間の結合反応前に試料に蛍光物質を結合する前処理反応を行う必要があり、試料に損失や汚れなどを引き起こす可能性がある。また、プローブと試料間の結合反応後にこれを読み取るための光学読取系が複雑であり、高価な計測装備が必要となるという不都合があるだけではなく、光学的な検出法は小型化が困難であり、デジタル化された出力結果が見られないという不都合もある。
【０００４】
図１Ｂは、従来の機械的な検出装置を示す図である。機械的な検出法は、プローブと試料間の結合前後の分子間結合力の測定に、微細に組み立てられた片持ち梁（カンチレバー）を用いる方法である。しかし、この場合、片持ち梁の屈折を極めて精度よく測定する必要があるが、このためにはレーザなどのさらなる装備が必要となる。
図１Ｃ及び図１Ｄは、従来のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図である。図１Ｃは、トレンチ状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図であり、図１Ｄは、フラット状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図である。
【０００５】
キャパシタンス素子の特性の変化を用いる場合、小型のキャパシタンス素子を形成し難いという問題がある。なぜならば、キャパシタンスは、断面積に比例して厚さに反比例するため、断面積を広げろとともに、バイオ処理が容易になるように設計することは極めて困難であるからである。図１Ｃに示すようなトレンチ状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置は、トレンチを深く形成して薄肉化を図ると共に、断面積を広げる方法を用いたものであって、実質的にギャップが極めて狭くてバイオ処理が極めて困難になるという不具合がある。図１Ｄは、平面上にくし状に形成されたキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置であって、金属膜が極めて薄いために少量のキャパシタンス素子が形成され、実質的にバイオ結合の検出感度が良好ではないという不具合がある。
【０００６】
そして、従来のＳＰＭ（走査プローブ顕微鏡）を用いたバイオ結合検出方式は、レーザ装備とフォトダイオードなどさらなる装備が必要となるという欠点がある。
さらに、従来の圧電センサーを用いたバイオ結合検出方法は、圧電センサーが基本的な物理量の一種である圧力を感知して電気信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する方法である。しかし、この検出方法は温度などの周辺環境に敏感であり、しかも工程誤差に敏感であるという欠点がある。そして、従来のＬＤ／ＰＤ（レーザダイオード／フォトダイオード）を用いたバイオ結合検出方法は、多数の工数が必要となり、しかも高コストがかかるという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、電磁気誘導を用い、バイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、 一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報が探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、第１の金属に周波数成分を有する信号を加える信号ソース部と、プローブ生分子と試料間のバイオ結合前後のそれぞれの第１の金属の信号値を測定する検出部とを備える。
【０００９】
このとき、片持ち梁は、磁場及び第１の金属に加えられる信号に基づき、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップの板面と直交する方向に揺動する。そして、バイオ結合後に、片持ち梁の揺動周波数は変わる。
好ましくは、磁場ソースは、永久磁石及び誘導磁石のうちどちらか一方であり、検出部は、電流計及び電圧計のうちどちらか一方である。
【００１０】
そして、好ましくは、バイオチップの下部の片持ち梁の板面上に第１の金属と別体に形成され、検出部と接続されて検出部にバイオ結合前後の信号値を測定させる第２の金属をさらに備える。
そして、上記のバイオ結合検出装置を用いて化学ガスを検出することができる。
一方、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法は、一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の板面上に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加え、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、加えられる信号の方向と直交する方向に磁場を形成する段階と、磁場及び第１の金属に加えられる信号に基づき、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、片持ち梁がバイオチップの板面と直交する方向に運動し、片持ち梁の運動後の第１の金属の信号値を検出する段階と、片持ち梁の上部に形成されたバイオチップのプローブ生分子と分析しようとする試料をバイオ結合する段階と、バイオ結合後の第１の金属の信号値を検出してバイオ結合前に検出された第１の金属の信号値と比較することにより、バイオ結合の有無を判断する段階とを含む。
【００１１】
ここで、第１の金属の信号値は、第１の金属の電圧値及び電流値のうちどちらか一方である。
好ましくは、バイオチップの下部の片持ち梁の板面上に第１の金属とは別体に第２の金属が形成され、バイオ結合前後の第２の金属の信号値を検出して第２の金属の信号値の変化によりバイオ結合の有無を判断する。このとき、第２の金属の電流値及び電圧値のうちどちらか一方を検出する。
【００１２】
ここで、バイオ結合後に片持ち梁の質量及び弾性係数が変わることにより、片持ち梁の運動周波数が変わる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電磁気誘導を用いてバイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することによりバイオ結合の有無を検出することから、バイオ結合検出能が高まり、且つ、バイオ結合検出時間を短縮できる。
また、バイオ結合検出が電気的な信号の変化のみに基づいて行われることから、別途の計測装備が不要になると共に、検出装置の構造が単純化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。
図２は、本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示すブロック図である。
図２に示すように、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、電磁気誘導部５０、信号ソース部６０、検出部７０及び変換部８０を備える。このとき、変換部８０は、片持ち梁１０、第１の金属２０、第２の金属３０及びバイオチップ４０を備える。
【００１５】
先ず、変換部８０は、片持ち梁１０の上部に第１の金属２０及び第２の金属３０がそれぞれ形成され、第１の金属２０及び第２の金属３０の上部にバイオチップ４０が形成されている。第１の金属２０及び第２の金属３０は線形であり、片持ち梁１０の上部にそれぞれ別々に形成される。第１の金属２０には交流電流が加えられ、第２の金属３０には片持ち梁１０の運動により誘導電流が生じる。そして、バイオチップ４０が片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０及び第２の金属３０上に位置する。このバイオチップ４０には、分析しようとする試料から特定の情報を探索できるプローブ生分子が取り付けられている。
【００１６】
そして、電磁気誘導部５０は、磁場を形成することにより、片持ち梁１０を運動自在にする。ここで、片持ち梁１０の運動方向は、電磁気誘導部５０により形成される磁場の形成方向による。このとき、電磁気誘導部５０は、永久磁石または誘導磁石で構成することができる。
信号ソース部６０は、周波数成分を有する交流電流を第１の金属２０に加える。
【００１７】
検出部７０は、バイオチップ４０に取り付けられているプローブ生分子とＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、生分子などの試料がバイオ結合する前と、プローブ生分子と試料がバイオ結合した後における、第２の金属３０に生じる誘導電流の変化を検出する。ここで、第２の金属３０を形成しないこともできる。この場合には、検出部７０は、バイオ結合前後における第１の金属２０に生じる逆起電力の変化または逆起電力の変化による電流の変化を検出する。検出部７０において検出された第１の金属２０、第２の金属３０の値が変わっている場合には、バイオ結合が起こったことが検出可能である。このとき、検出部７０は、電流を測定する電流計または電圧を測定する電圧計でありうる。
【００１８】
図３Ａは、本発明の第１の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
図３Ａに示すように、信号ソース部６０が片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０に交流電流を加え、永久磁石などの電磁気誘導部５０が第１の金属２０の回りにあれば、磁場が形成される。第１の金属２０のように電流が流れる導体が磁場中に置かれると、導体にはローレンツの力が働き、第１の金属２０が形成された片持ち梁１０は運動をする。
【００１９】
このとき、片持ち梁１０が運動する方向は、第１の金属２０に加えられる交流電流Ｉと同じ平面において交流電流と直交する方向であって、磁場Ｂが形成された場合、フレミングの左手の法則に基づき、図３Ａに示すように、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な下方向となる。交流電流の方向がこれと逆方向である場合には、片持ち梁１０の運動方向は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な上方向となる。すなわち、片持ち梁１０は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な方向となる上下方向に運動をする。
【００２０】
片持ち梁１０がバイオチップ４０の板面と直交する方向に運動することにより、交流電流が流れる導体である第１の金属２０が動き、その結果、逆起電力が生じる。そして、第１の金属２０の電流により第２の金属３０には誘導電流が生じる。第２の金属３０に誘導電流が生じた場合、検出部７０は、第２の金属３０における誘導電流値または電圧値を測定する。このとき、検出部７０において測定された電流値または電圧値は、バイオチップに形成されたプローブ生分子と試料がバイオ結合する前の検出値であって、バイオ結合後の検出値との比較の目安となる。
【００２１】
バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子と試料を結合した結果、バイオ結合が起こった場合には、バイオチップ４０の質量が増えて片持ち梁１０の運動周波数に変化がもたらされる。すなわち、バイオ結合が行われ、試料の質量によりバイオチップ４０の質量が増えることにより、ローレンツの力による片持ち梁１０の運動周波数は下がる。これは、周波数ｗは質量ｍの平方根に反比例し、弾性係数ｋの平方根に比例するからである。
【００２２】
【数１】
このようなバイオ結合により、片持ち梁１０の運動周波数が変わり、第２の金属３０の誘導電流値または電圧値も変わる。ことにより、バイオ結合の有無を検出することができる。
【００２３】
一方、バイオ結合が行われることにより、すなわち、プローブ生分子に試料が結合することにより、バイオチップ４０の表面張力が変わり、その結果、機械的な変動が起こる。これにより、片持ち梁１０の運動の弾性係数ｋが変わる。すなわち、周波数は弾性係数の平方根に比例するため、バイオ結合により片持ち梁１０の運動周波数も変わり、検出部７０において検出される第２の金属３０の誘導電流値または電圧値が変わる。このため、検出部７０において検出される電流値または電圧値の変化を測定することにより、バイオ結合の有無を検出することができる。
【００２４】
図３Ｂは、本発明の第２の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｂに示すように、第１の金属２０及び第２の金属３０が形成されている点が図３Ａと異なるが、図３Ａの場合と同じ動作原理に基づいて片持ち梁１０が動作するため、バイオ結合の有無を検出することができる。
図３Ｃは、本発明の第３の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂとは異なり、第２の金属３０が形成されず、第１の金属２０だけが形成されている。このため、検出部７０がバイオ結合前後の第２の金属３０ではなく、第１の金属２０に生成される電流値または電圧値を測定する。
【００２５】
図３Ｃに示すように、バイオ結合前に第１の金属２０に交流電流を加え、磁場が図３Ｃに示すように、交流電流が流れる方向の平面と同じ平面上に電流方向と直交する方向に形成されると、図３Ａ及び図３Ｂに基づいて述べたように、片持ち梁１０がローレンツの力により図３Ｃのように運動する。すなわち、片持ち梁１０が磁場の形成方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面と直交する方向に運動する。これにより、第１の金属２０に逆起電力が生じて、第１の金属２０に流れる電流はこの逆起電力により下がるため、この電流値を電流計により測定する。このようにして測定された電流値は、バイオ結合前の電流値であって、バイオ結合後の電流値との比較の目安となる。
【００２６】
バイオ結合後には、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子に結合された試料の質量により片持ち梁１０の上部に形成されたバイオチップ４０の質量が増え、且つ、片持ち梁１０の質量が増えて片持ち梁１０の運動周波数が下がる。逆起電力は周波数に比例するため、この周波数の減少により第１の金属２０に生じる逆起電力も弱まる。逆起電力の減少により第１の金属２０に加えられる全体的な電圧は高くなるため、第１の金属２０に流れる電流値は大きくなる。
【００２７】
例えば、信号ソース部６０により第１の金属２０に加えられる電流ＩがＡｓｉｎｗｔ（Ｉ＝Ａｓｉｎｗｔ）であり、磁場Ｂが形成されたとき、片持ち梁１０に働くローレンツの力はＢＬＡｓｉｎｗｔ（Ｆ＝ＢＬＡｓｉｎｗｔ）となる。ここで、Ｌはローレンツの力が働く導線の長さ、ｗは各振動数となる。そして、バイオ結合前に逆起電力の発生により第１の金属２０に流れる電流をＩ’とし、バイオ結合後に逆起電力の減少により第１の金属２０に流れる電流をＩ”としたとき、バイオ結合前における第１の金属２０に流れる電流Ｉ’＝（Ｖ−ｅ）／Ｒであり、バイオ結合後における逆起電力の減少により第１の金属２０に流れる電流Ｉ”＝（Ｖ−ｅ’）／Ｒとなる。このとき、Ｖは信号ソース部６０により第１の金属２０に加えられる電圧、ｅはバイオ結合前の逆起電力、ｅ’はバイオ結合後の逆起電力である。ｅ’がｅよりも小さな値を有するため、Ｉ”がＩ’よりも大きな値を有する。これにより、バイオ結合後における第１の金属２０に流れる電流Ｉ”がバイオ結合前における第１の金属２０に流れる電流Ｉ’よりも大きな値を有することを電流計により検出したため、バイオ結合が起こったことが分かる。
【００２８】
図３Ｄは、本発明の第４の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｄは、図３Ｃにおいて、磁場が形成される方向とは異なる方向に磁場が形成される場合を示す図である。図３Ｄは、図３Ｃの場合とは磁場が形成される方向のみ異なるため、その動作原理は図３Ｃの場合と同様であり、片持ち梁１０が運動する方向のみ異なる。
【００２９】
図３Ｄに示すように、片持ち梁１０は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面と直交する方向に運動する。磁場が図３Ｄのように形成され、第１の金属２０に (1)方向から(2)方向へと電流が流れる場合、(1)方向に電流が流れる側におけるローレンツの力は(1)'方向に働く。これに対し、第１の金属２０のうち(2)方向に電流が流れる側におけるローレンツの力は(2)'方向に働く。このため、片持ち梁１０はｘ−ｘ’軸を目安として(1)'方向及び(2)'方向に周波数運動をする。
【００３０】
図３Ｃ及び図３Ｄに基づき、第１の金属２０のみを備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置の場合、磁場が形成される方向を変えることにより、片持ち梁１０の運動方向が変わってくることについて説明した。しかし、図３Ａ及び図３Ｂのように、第１の金属２０及び第２の金属３０を備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置の場合にも、図３Ｄのように磁場方向を形成して片持ち梁１０の運動方向を変えることができる。このとき、その動作原理は図３Ｄの場合と同様である。
【００３１】
図４は、本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、先ず、図３Ａないし図３Ｄに示す電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置において、片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０に信号ソース部６０から供給される交流電流が加えられ、永久磁石または誘導磁石よりなる電磁気誘導部５０により片持ち梁１０の回りに磁場が形成される（Ｓ４０１）。
【００３２】
第１の金属２０に電流が流れて磁場が形成されれば、ローレンツの力により片持ち梁１０は運動し、第１の金属２０に逆起電力が起こり、第２の金属３０には誘導電流が生じる（Ｓ４０３）。
磁場が片持ち梁１０の第１の金属２０に流れる電流の方向と同じ平面上に、電流の方向と直交する方向に形成された場合、片持ち梁１０は磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、片持ち梁１０はバイオチップ４０の板面と直交する方向に、すなわち、昇降運動をする。片持ち梁１０の運動による磁場の変化により第１の金属２０には逆起電力が起こり、第２の金属３０には誘導電流が生じる。
【００３３】
そして、検出部７０は、第２の金属３０に生じた誘導電流を検出する。このとき、検出部７０は、電流を測定する電流計または電圧を測定する電圧計を採用することができる。検出部７０において測定された誘導電流値は、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子と試料が結合する前、すなわち、バイオ結合前の誘導電流値であって、バイオ結合後の誘導電流値との比較の目安となる。このとき、電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、第２の金属３０を備えない構成とすることもできる。この場合には、第１の金属２０に起こる逆起電力により変わる電圧値または電流値を測定することにより、バイオ結合の有無を判断する。
【００３４】
次いで、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子とＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの試料を結合する（Ｓ４０５）。
次いで、バイオ結合後の第２の金属３０に生じた誘導電流を検出して誘導電流の変化を検出する（Ｓ４０７）。バイオ結合が起こった場合、図３Ａ及び図３Ｂに基づいて述べたように、バイオチップの質量が増えたり、周波数運動をする片持ち梁１０の弾性係数が変わったりする。片持ち梁１０の質量または弾性係数の変化により、片持ち梁１０の運動周波数が変わり、その結果、第２の金属３０に生じる誘導電流の値も変わる。検出部７０は、この変わった誘導電流値を検出する。
【００３５】
しかしながら、第２の金属３０が形成されない場合には、検出部７０は、第１の金属２０に起こった逆起電力の変化による第１の金属２０の電圧値または電流値の変化を検出する。
そして、バイオ結合前後の第２の金属３０に生じた誘導電流の値を比較するか、バイオ結合前後の第１の金属２０の電圧値または電流値を比較する。比較の結果、バイオ結合前後の電圧値または電流値が変わっている場合には、バイオ結合が起こったことを示す。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されることなく、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、だれでも各種の変形が実施可能であることは言うまでもない。また、これらの変形は請求範囲の範囲内にあるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
電磁気誘導を用い、バイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換してバイオ結合の有無を検出することにより、バイオ結合の検出能が向上され、しかも検出時間が短縮されたバイオ結合検出装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｂ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｃ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｄ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示すブロック図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の第３の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｄ】本発明の第４の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０：片持ち梁
２０：第１の金属
３０：第２の金属
４０：バイオチップ
５０：電磁気誘導部
６０：信号ソース部
７０：検出部
８０：変換部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法に係り、詳しくは、電磁気誘導を用いてバイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップとは、ガラス、シリコンまたはナイロン製の小さな固形基板上にその配列が知られているＤＮＡ、ＤＮＡ断片、ＲＮＡなどの生分子（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）を数百個から数十万個まで一定の間隔をあけて配列することにより、遺伝子の発現方式、分布の様相及び突然変異などを分析できる生物学的なマイクロチップを言う。バイオチップの表面上には、試料に含まれている特定の遺伝情報を探索できるプローブ（探針）として働ける物質を固定する。バイオチップに分析しようとする試料を反応させれば、試料に含まれている物質とバイオチップの表面に取り付けられたプローブは互いに結合して混成化状態となり、これを検出して解析することにより、試料が含んでいる物質に関する情報を得ることができる。
【０００３】
バイオチップに係わる技術としては、プローブの取り付け技術、信号検出技術及び情報処理技術などが挙げられる。現在汎用されている信号の検出方法としては、レーザ誘発蛍光検出法、電気化学的な検出法、質量検出法及び機械的な検出法などがある。
図１Ａないし図１Ｄは、従来のバイオ結合の検出方式を示す図である。
図１Ａは、従来のレーザ誘発蛍光検出法を説明するための図である。レーザ誘発蛍光検出法は、試料に蛍光物質を結合させ、試料とプローブ間の結合反応後に蛍光検出機器によりその結果を読み取ることにより、光学的にプローブの結合有無を区別する方法であって、現在最も汎用されている。しかしながら、この方法は、プローブと試料間の結合反応前に試料に蛍光物質を結合する前処理反応を行う必要があり、試料に損失や汚れなどを引き起こす可能性がある。また、プローブと試料間の結合反応後にこれを読み取るための光学読取系が複雑であり、高価な計測装備が必要となるという不都合があるだけではなく、光学的な検出法は小型化が困難であり、デジタル化された出力結果が見られないという不都合もある。
【０００４】
図１Ｂは、従来の機械的な検出装置を示す図である。機械的な検出法は、プローブと試料間の結合前後の分子間結合力の測定に、微細に組み立てられた片持ち梁（カンチレバー）を用いる方法である。しかし、この場合、片持ち梁の屈折を極めて精度よく測定する必要があるが、このためにはレーザなどのさらなる装備が必要となる。
図１Ｃ及び図１Ｄは、従来のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図である。図１Ｃは、トレンチ状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図であり、図１Ｄは、フラット状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置を示す図である。
【０００５】
キャパシタンス素子の特性の変化を用いる場合、小型のキャパシタンス素子を形成し難いという問題がある。なぜならば、キャパシタンスは、断面積に比例して厚さに反比例するため、断面積を広げろとともに、バイオ処理が容易になるように設計することは極めて困難であるからである。図１Ｃに示すようなトレンチ状のキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置は、トレンチを深く形成して薄肉化を図ると共に、断面積を広げる方法を用いたものであって、実質的にギャップが極めて狭くてバイオ処理が極めて困難になるという不具合がある。図１Ｄは、平面上にくし状に形成されたキャパシタンス素子を用いたバイオ結合検出装置であって、金属膜が極めて薄いために少量のキャパシタンス素子が形成され、実質的にバイオ結合の検出感度が良好ではないという不具合がある。
【０００６】
そして、従来のＳＰＭ（走査プローブ顕微鏡）を用いたバイオ結合検出方式は、レーザ装備とフォトダイオードなどさらなる装備が必要となるという欠点がある。
さらに、従来の圧電センサーを用いたバイオ結合検出方法は、圧電センサーが基本的な物理量の一種である圧力を感知して電気信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する方法である。しかし、この検出方法は温度などの周辺環境に敏感であり、しかも工程誤差に敏感であるという欠点がある。そして、従来のＬＤ／ＰＤ（レーザダイオード／フォトダイオード）を用いたバイオ結合検出方法は、多数の工数が必要となり、しかも高コストがかかるという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、電磁気誘導を用い、バイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することにより、バイオ結合の有無を検出する電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置及びこれによる検出方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、 一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報が探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、第１の金属に周波数成分を有する信号を加える信号ソース部と、プローブ生分子と試料間のバイオ結合前後のそれぞれの第１の金属の信号値を測定する検出部とを備える。
【０００９】
このとき、片持ち梁は、磁場及び第１の金属に加えられる信号に基づき、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップの板面と直交する方向に揺動する。そして、バイオ結合後に、片持ち梁の揺動周波数は変わる。
好ましくは、磁場ソースは、永久磁石及び誘導磁石のうちどちらか一方であり、検出部は、電流計及び電圧計のうちどちらか一方である。
【００１０】
そして、好ましくは、バイオチップの下部の片持ち梁の板面上に第１の金属と別体に形成され、検出部と接続されて検出部にバイオ結合前後の信号値を測定させる第２の金属をさらに備える。
そして、上記のバイオ結合検出装置を用いて化学ガスを検出することができる。
一方、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法は、一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の板面上に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加え、第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、加えられる信号の方向と直交する方向に磁場を形成する段階と、磁場及び第１の金属に加えられる信号に基づき、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、片持ち梁がバイオチップの板面と直交する方向に運動し、片持ち梁の運動後の第１の金属の信号値を検出する段階と、片持ち梁の上部に形成されたバイオチップのプローブ生分子と分析しようとする試料をバイオ結合する段階と、バイオ結合後の第１の金属の信号値を検出してバイオ結合前に検出された第１の金属の信号値と比較することにより、バイオ結合の有無を判断する段階とを含む。
【００１１】
ここで、第１の金属の信号値は、第１の金属の電圧値及び電流値のうちどちらか一方である。
好ましくは、バイオチップの下部の片持ち梁の板面上に第１の金属とは別体に第２の金属が形成され、バイオ結合前後の第２の金属の信号値を検出して第２の金属の信号値の変化によりバイオ結合の有無を判断する。このとき、第２の金属の電流値及び電圧値のうちどちらか一方を検出する。
【００１２】
ここで、バイオ結合後に片持ち梁の質量及び弾性係数が変わることにより、片持ち梁の運動周波数が変わる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電磁気誘導を用いてバイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換することによりバイオ結合の有無を検出することから、バイオ結合検出能が高まり、且つ、バイオ結合検出時間を短縮できる。
また、バイオ結合検出が電気的な信号の変化のみに基づいて行われることから、別途の計測装備が不要になると共に、検出装置の構造が単純化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。
図２は、本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示すブロック図である。
図２に示すように、本発明に係る電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、電磁気誘導部５０、信号ソース部６０、検出部７０及び変換部８０を備える。このとき、変換部８０は、片持ち梁１０、第１の金属２０、第２の金属３０及びバイオチップ４０を備える。
【００１５】
先ず、変換部８０は、片持ち梁１０の上部に第１の金属２０及び第２の金属３０がそれぞれ形成され、第１の金属２０及び第２の金属３０の上部にバイオチップ４０が形成されている。第１の金属２０及び第２の金属３０は線形であり、片持ち梁１０の上部にそれぞれ別々に形成される。第１の金属２０には交流電流が加えられ、第２の金属３０には片持ち梁１０の運動により誘導電流が生じる。そして、バイオチップ４０が片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０及び第２の金属３０上に位置する。このバイオチップ４０には、分析しようとする試料から特定の情報を探索できるプローブ生分子が取り付けられている。
【００１６】
そして、電磁気誘導部５０は、磁場を形成することにより、片持ち梁１０を運動自在にする。ここで、片持ち梁１０の運動方向は、電磁気誘導部５０により形成される磁場の形成方向による。このとき、電磁気誘導部５０は、永久磁石または誘導磁石で構成することができる。
信号ソース部６０は、周波数成分を有する交流電流を第１の金属２０に加える。
【００１７】
検出部７０は、バイオチップ４０に取り付けられているプローブ生分子とＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、生分子などの試料がバイオ結合する前と、プローブ生分子と試料がバイオ結合した後における、第２の金属３０に生じる誘導電流の変化を検出する。ここで、第２の金属３０を形成しないこともできる。この場合には、検出部７０は、バイオ結合前後における第１の金属２０に生じる逆起電力の変化または逆起電力の変化による電流の変化を検出する。検出部７０において検出された第１の金属２０、第２の金属３０の値が変わっている場合には、バイオ結合が起こったことが検出可能である。このとき、検出部７０は、電流を測定する電流計または電圧を測定する電圧計でありうる。
【００１８】
図３Ａは、本発明の第１の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
図３Ａに示すように、信号ソース部６０が片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０に交流電流を加え、永久磁石などの電磁気誘導部５０が第１の金属２０の回りにあれば、磁場が形成される。第１の金属２０のように電流が流れる導体が磁場中に置かれると、導体にはローレンツの力が働き、第１の金属２０が形成された片持ち梁１０は運動をする。
【００１９】
このとき、片持ち梁１０が運動する方向は、第１の金属２０に加えられる交流電流Ｉと同じ平面において交流電流と直交する方向であって、磁場Ｂが形成された場合、フレミングの左手の法則に基づき、図３Ａに示すように、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な下方向となる。交流電流の方向がこれと逆方向である場合には、片持ち梁１０の運動方向は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な上方向となる。すなわち、片持ち梁１０は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面に垂直な方向となる上下方向に運動をする。
【００２０】
片持ち梁１０がバイオチップ４０の板面と直交する方向に運動することにより、交流電流が流れる導体である第１の金属２０が動き、その結果、逆起電力が生じる。そして、第１の金属２０の電流により第２の金属３０には誘導電流が生じる。第２の金属３０に誘導電流が生じた場合、検出部７０は、第２の金属３０における誘導電流値または電圧値を測定する。このとき、検出部７０において測定された電流値または電圧値は、バイオチップに形成されたプローブ生分子と試料がバイオ結合する前の検出値であって、バイオ結合後の検出値との比較の目安となる。
【００２１】
バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子と試料を結合した結果、バイオ結合が起こった場合には、バイオチップ４０の質量が増えて片持ち梁１０の運動周波数に変化がもたらされる。すなわち、バイオ結合が行われ、試料の質量によりバイオチップ４０の質量が増えることにより、ローレンツの力による片持ち梁１０の運動周波数は下がる。これは、周波数ｗは質量ｍの平方根に反比例し、弾性係数ｋの平方根に比例するからである。
【００２２】
【数１】
このようなバイオ結合により、片持ち梁１０の運動周波数が変わり、第２の金属３０の誘導電流値または電圧値も変わる。ことにより、バイオ結合の有無を検出することができる。
【００２３】
一方、バイオ結合が行われることにより、すなわち、プローブ生分子に試料が結合することにより、バイオチップ４０の表面張力が変わり、その結果、機械的な変動が起こる。これにより、片持ち梁１０の運動の弾性係数ｋが変わる。すなわち、周波数は弾性係数の平方根に比例するため、バイオ結合により片持ち梁１０の運動周波数も変わり、検出部７０において検出される第２の金属３０の誘導電流値または電圧値が変わる。このため、検出部７０において検出される電流値または電圧値の変化を測定することにより、バイオ結合の有無を検出することができる。
【００２４】
図３Ｂは、本発明の第２の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｂに示すように、第１の金属２０及び第２の金属３０が形成されている点が図３Ａと異なるが、図３Ａの場合と同じ動作原理に基づいて片持ち梁１０が動作するため、バイオ結合の有無を検出することができる。
図３Ｃは、本発明の第３の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂとは異なり、第２の金属３０が形成されず、第１の金属２０だけが形成されている。このため、検出部７０がバイオ結合前後の第２の金属３０ではなく、第１の金属２０に生成される電流値または電圧値を測定する。
【００２５】
図３Ｃに示すように、バイオ結合前に第１の金属２０に交流電流を加え、磁場が図３Ｃに示すように、交流電流が流れる方向の平面と同じ平面上に電流方向と直交する方向に形成されると、図３Ａ及び図３Ｂに基づいて述べたように、片持ち梁１０がローレンツの力により図３Ｃのように運動する。すなわち、片持ち梁１０が磁場の形成方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面と直交する方向に運動する。これにより、第１の金属２０に逆起電力が生じて、第１の金属２０に流れる電流はこの逆起電力により下がるため、この電流値を電流計により測定する。このようにして測定された電流値は、バイオ結合前の電流値であって、バイオ結合後の電流値との比較の目安となる。
【００２６】
バイオ結合後には、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子に結合された試料の質量により片持ち梁１０の上部に形成されたバイオチップ４０の質量が増え、且つ、片持ち梁１０の質量が増えて片持ち梁１０の運動周波数が下がる。逆起電力は周波数に比例するため、この周波数の減少により第１の金属２０に生じる逆起電力も弱まる。逆起電力の減少により第１の金属２０に加えられる全体的な電圧は高くなるため、第１の金属２０に流れる電流値は大きくなる。
【００２７】
例えば、信号ソース部６０により第１の金属２０に加えられる電流ＩがＡｓｉｎｗｔ（Ｉ＝Ａｓｉｎｗｔ）であり、磁場Ｂが形成されたとき、片持ち梁１０に働くローレンツの力はＢＬＡｓｉｎｗｔ（Ｆ＝ＢＬＡｓｉｎｗｔ）となる。ここで、Ｌはローレンツの力が働く導線の長さ、ｗは各振動数となる。そして、バイオ結合前に逆起電力の発生により第１の金属２０に流れる電流をＩ’とし、バイオ結合後に逆起電力の減少により第１の金属２０に流れる電流をＩ”としたとき、バイオ結合前における第１の金属２０に流れる電流Ｉ’＝（Ｖ−ｅ）／Ｒであり、バイオ結合後における逆起電力の減少により第１の金属２０に流れる電流Ｉ”＝（Ｖ−ｅ’）／Ｒとなる。このとき、Ｖは信号ソース部６０により第１の金属２０に加えられる電圧、ｅはバイオ結合前の逆起電力、ｅ’はバイオ結合後の逆起電力である。ｅ’がｅよりも小さな値を有するため、Ｉ”がＩ’よりも大きな値を有する。これにより、バイオ結合後における第１の金属２０に流れる電流Ｉ”がバイオ結合前における第１の金属２０に流れる電流Ｉ’よりも大きな値を有することを電流計により検出したため、バイオ結合が起こったことが分かる。
【００２８】
図３Ｄは、本発明の第４の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。図３Ｄは、図３Ｃにおいて、磁場が形成される方向とは異なる方向に磁場が形成される場合を示す図である。図３Ｄは、図３Ｃの場合とは磁場が形成される方向のみ異なるため、その動作原理は図３Ｃの場合と同様であり、片持ち梁１０が運動する方向のみ異なる。
【００２９】
図３Ｄに示すように、片持ち梁１０は、磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、バイオチップ４０の板面と直交する方向に運動する。磁場が図３Ｄのように形成され、第１の金属２０に (1)方向から(2)方向へと電流が流れる場合、(1)方向に電流が流れる側におけるローレンツの力は(1)'方向に働く。これに対し、第１の金属２０のうち(2)方向に電流が流れる側におけるローレンツの力は(2)'方向に働く。このため、片持ち梁１０はｘ−ｘ’軸を目安として(1)'方向及び(2)'方向に周波数運動をする。
【００３０】
図３Ｃ及び図３Ｄに基づき、第１の金属２０のみを備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置の場合、磁場が形成される方向を変えることにより、片持ち梁１０の運動方向が変わってくることについて説明した。しかし、図３Ａ及び図３Ｂのように、第１の金属２０及び第２の金属３０を備える電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置の場合にも、図３Ｄのように磁場方向を形成して片持ち梁１０の運動方向を変えることができる。このとき、その動作原理は図３Ｄの場合と同様である。
【００３１】
図４は、本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、先ず、図３Ａないし図３Ｄに示す電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置において、片持ち梁１０上に形成された第１の金属２０に信号ソース部６０から供給される交流電流が加えられ、永久磁石または誘導磁石よりなる電磁気誘導部５０により片持ち梁１０の回りに磁場が形成される（Ｓ４０１）。
【００３２】
第１の金属２０に電流が流れて磁場が形成されれば、ローレンツの力により片持ち梁１０は運動し、第１の金属２０に逆起電力が起こり、第２の金属３０には誘導電流が生じる（Ｓ４０３）。
磁場が片持ち梁１０の第１の金属２０に流れる電流の方向と同じ平面上に、電流の方向と直交する方向に形成された場合、片持ち梁１０は磁場が形成される方向と直交する方向を軸として、片持ち梁１０はバイオチップ４０の板面と直交する方向に、すなわち、昇降運動をする。片持ち梁１０の運動による磁場の変化により第１の金属２０には逆起電力が起こり、第２の金属３０には誘導電流が生じる。
【００３３】
そして、検出部７０は、第２の金属３０に生じた誘導電流を検出する。このとき、検出部７０は、電流を測定する電流計または電圧を測定する電圧計を採用することができる。検出部７０において測定された誘導電流値は、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子と試料が結合する前、すなわち、バイオ結合前の誘導電流値であって、バイオ結合後の誘導電流値との比較の目安となる。このとき、電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置は、第２の金属３０を備えない構成とすることもできる。この場合には、第１の金属２０に起こる逆起電力により変わる電圧値または電流値を測定することにより、バイオ結合の有無を判断する。
【００３４】
次いで、バイオチップ４０に形成されたプローブ生分子とＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの試料を結合する（Ｓ４０５）。
次いで、バイオ結合後の第２の金属３０に生じた誘導電流を検出して誘導電流の変化を検出する（Ｓ４０７）。バイオ結合が起こった場合、図３Ａ及び図３Ｂに基づいて述べたように、バイオチップの質量が増えたり、周波数運動をする片持ち梁１０の弾性係数が変わったりする。片持ち梁１０の質量または弾性係数の変化により、片持ち梁１０の運動周波数が変わり、その結果、第２の金属３０に生じる誘導電流の値も変わる。検出部７０は、この変わった誘導電流値を検出する。
【００３５】
しかしながら、第２の金属３０が形成されない場合には、検出部７０は、第１の金属２０に起こった逆起電力の変化による第１の金属２０の電圧値または電流値の変化を検出する。
そして、バイオ結合前後の第２の金属３０に生じた誘導電流の値を比較するか、バイオ結合前後の第１の金属２０の電圧値または電流値を比較する。比較の結果、バイオ結合前後の電圧値または電流値が変わっている場合には、バイオ結合が起こったことを示す。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されることなく、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、だれでも各種の変形が実施可能であることは言うまでもない。また、これらの変形は請求範囲の範囲内にあるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
電磁気誘導を用い、バイオ結合前後の物性の変化を電気的な信号に変換してバイオ結合の有無を検出することにより、バイオ結合の検出能が向上され、しかも検出時間が短縮されたバイオ結合検出装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｂ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｃ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図１Ｄ】従来のバイオ結合検出方式を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示すブロック図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の第３の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図３Ｄ】本発明の第４の実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態による電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０：片持ち梁
２０：第１の金属
３０：第２の金属
４０：バイオチップ
５０：電磁気誘導部
６０：信号ソース部
７０：検出部
８０：変換部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、
前記片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、
前記第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報を探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、
前記第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、前記信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、
前記第１の金属に前記周波数成分を有する信号を加えるように配置される信号ソース部と、
前記プローブ生分子と前記試料間のバイオ結合前後のそれぞれの前記第１の金属の信号値を測定するように配置される検出部と、
を備えることを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項２】
前記片持ち梁は、実質的に前記バイオチップの板面と直交する方向に揺動することを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項３】
前記磁場ソースは、永久磁石及び誘導磁石のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項４】
前記磁場ソースは、誘導磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載のバイオ結合検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、電流計及び電圧計のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項６】
前記バイオチップの下部の前記片持ち梁の板面上に前記第１の金属と別体に形成され、前記検出部と接続されて前記バイオ結合前後の信号値を前記検出部によって測定される第２の金属をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項７】
前記バイオ結合後に、前記片持ち梁の揺動周波数が変化することを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を用いて化学ガスを検出する方法。
【請求項９】
一端は固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の板面上に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加え、前記第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、前記加えられる信号の方向と直交する方向に磁場を形成する段階と、
前記片持ち梁が前記バイオチップの板面と直交する方向に運動しつつ、前記片持ち梁の運動後であると共に、バイオ結合前である前記第１の金属の信号値を検出する段階と、
前記片持ち梁の上部に形成されたバイオチップのプローブ生分子と分析しようとする試料をバイオ結合する段階と、
前記バイオ結合後の前記第１の金属の信号値を検出して前記バイオ結合前に検出された前記第１の金属の信号値と比較することにより、前記バイオ結合の有無を判断する段階と、
を含むことを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１０】
前記第１の金属の信号値は、前記第１の金属の電圧値及び電流値のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１１】
前記バイオチップの下部の前記片持ち梁の板面上に、前記第１の金属とは別体に第２の金属が形成され、前記バイオ結合前後の前記第２の金属の信号値を検出し、前記第２の金属の信号値の変化に基づいて前記バイオ結合の有無を判断することを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１２】
前記第２の金属の電流値及び電圧値のうちどちらか一方を検出することを特徴とする請求項１１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１３】
前記バイオ結合後に前記片持ち梁の質量及び弾性係数が変化することにより、前記片持ち梁の運動周波数が変わることを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１４】
ａ）一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の上部に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加える段階と、
ｂ）前記信号が加えられる方向と直交する方向であり、且つ、前記第１の金属に加えられる周波数成分を有する信号と同じ平面上に磁場を形成する段階と、
ｃ）前記第１の金属の上部に形成されると共にプローブ生分子を有するバイオチップを用いる段階と、
ｄ）前記片持ち梁の持続的な運動後に前記第１の金属の信号値を測定する段階と、
ｅ）試料を分析する段階と、
ｆ）バイオ結合後の前記第１の金属の信号値を検出し、前記バイオ結合前後の第１の金属の信号値を比較することにより、前記バイオ結合の有無を判断する段階と、
を含むことを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法。
【請求項１】
一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁と、
前記片持ち梁の板面上に形成され、周波数成分を有する信号が加えられる第１の金属と、
前記第１の金属の上部に形成され、分析しようとする試料に関する特定の情報を探索できるプローブ生分子が形成されたバイオチップと、
前記第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、前記信号が加えられる方向と直交する方向に磁場を形成する磁場ソースと、
前記第１の金属に前記周波数成分を有する信号を加えるように配置される信号ソース部と、
前記プローブ生分子と前記試料間のバイオ結合前後のそれぞれの前記第１の金属の信号値を測定するように配置される検出部と、
を備えることを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項２】
前記片持ち梁は、実質的に前記バイオチップの板面と直交する方向に揺動することを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項３】
前記磁場ソースは、永久磁石及び誘導磁石のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項４】
前記磁場ソースは、誘導磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載のバイオ結合検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、電流計及び電圧計のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項６】
前記バイオチップの下部の前記片持ち梁の板面上に前記第１の金属と別体に形成され、前記検出部と接続されて前記バイオ結合前後の信号値を前記検出部によって測定される第２の金属をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項７】
前記バイオ結合後に、前記片持ち梁の揺動周波数が変化することを特徴とする請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置を用いて化学ガスを検出する方法。
【請求項９】
一端は固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の板面上に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加え、前記第１の金属に加えられる信号の方向と同じ平面上に、前記加えられる信号の方向と直交する方向に磁場を形成する段階と、
前記片持ち梁が前記バイオチップの板面と直交する方向に運動しつつ、前記片持ち梁の運動後であると共に、バイオ結合前である前記第１の金属の信号値を検出する段階と、
前記片持ち梁の上部に形成されたバイオチップのプローブ生分子と分析しようとする試料をバイオ結合する段階と、
前記バイオ結合後の前記第１の金属の信号値を検出して前記バイオ結合前に検出された前記第１の金属の信号値と比較することにより、前記バイオ結合の有無を判断する段階と、
を含むことを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１０】
前記第１の金属の信号値は、前記第１の金属の電圧値及び電流値のうちどちらか一方であることを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１１】
前記バイオチップの下部の前記片持ち梁の板面上に、前記第１の金属とは別体に第２の金属が形成され、前記バイオ結合前後の前記第２の金属の信号値を検出し、前記第２の金属の信号値の変化に基づいて前記バイオ結合の有無を判断することを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１２】
前記第２の金属の電流値及び電圧値のうちどちらか一方を検出することを特徴とする請求項１１に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１３】
前記バイオ結合後に前記片持ち梁の質量及び弾性係数が変化することにより、前記片持ち梁の運動周波数が変わることを特徴とする請求項９に記載の電磁気誘導を用いたバイオ結合検出装置による検出方法。
【請求項１４】
ａ）一端が固定され、他端は揺動自在に設けられた片持ち梁の上部に形成された第１の金属に周波数成分を有する信号を加える段階と、
ｂ）前記信号が加えられる方向と直交する方向であり、且つ、前記第１の金属に加えられる周波数成分を有する信号と同じ平面上に磁場を形成する段階と、
ｃ）前記第１の金属の上部に形成されると共にプローブ生分子を有するバイオチップを用いる段階と、
ｄ）前記片持ち梁の持続的な運動後に前記第１の金属の信号値を測定する段階と、
ｅ）試料を分析する段階と、
ｆ）バイオ結合後の前記第１の金属の信号値を検出し、前記バイオ結合前後の第１の金属の信号値を比較することにより、前記バイオ結合の有無を判断する段階と、
を含むことを特徴とする電磁気誘導を用いたバイオ結合検出方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３０２０６（Ｐ２００６−３０２０６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１０１１６（Ｐ２００５−２１０１１６）
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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