ＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置及びその方法
【課題】 バイオ分子の形成されるレクテナを含むセンサーモジュールに伝送されるエネルギーが充電されるＲＦ無線エネルギーの充電時間の差を測定してバイオ分子結合を検出するＲＦ無線エネルギーを利用したバイオ分子結合検出装置及びその方法を提供すること。
【解決手段】 本発明は、固定された１つまたは複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、を含む構成を有する。
【解決手段】 本発明は、固定された１つまたは複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、を含む構成を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオ分子結合検出装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップとは、ガラス、シリコン、またはナイロンなどの材質から構成された小さい固形の基板上にその序列が知られたＤＮＡ、ＤＮＡ欠片、ＲＮＡなどのバイオ分子（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）を数百個から数十万個まで一定間隔で配列し付着することで、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マイクロチップを言う。バイオチップ技術は、狭義では遺伝子分析の先端技術として認められているＤＮＡマイクロアレイ技術を指しているが、広義では生体物質と既存の物理、化学、及び光変換機とを組み合せたバイオセンサー（ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ）、ＤＮＡ探針の内蔵されたＤＮＡマイクロアレイ、酵素や抗体抗原などのようなタンパク質が用いられたタンパク質チップ、植物細胞を用いたセルチップ（ｃｅｌｌ ｃｈｉｐ）、神経細胞を直接用いたニューロンチップ（ｎｅｕｒｏｎ ｃｈｉｐ）などを指す。
【０００３】
バイオチップ上には試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブ（ｐｒｏｂｅ）の役割を果たす物質をチップの表面に固定させる。バイオチップに分析する試料を反応させると、試料に含有されている物質とバイオチップ表面に固定されたプローブとは互いに結合され混成化（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）状態をなし、これを検出／解析することで試料が含有している物質に関する情報を同時に得られる。
【０００４】
バイオチップと関連する技術としてプローブの付着及び固定技術、信号検出技術、及び情報処理技術などがある。現在、使用されている信号検出方法は、光学的バイオ結合検出法、化学的変化を利用したバイオ結合検出法、機械的変化を利用したバイオ結合検出法などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学的バイオ分子結合検出方法は、試料に蛍光物質を結合させ、試料とプローブバイオ分子との結合反応後に蛍光検出機器でその結果を判読することで、光学的にプローブバイオ分子との結合の有無を区別する方法である。しかし、この方法はプローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合の反応前に、試料バイオ分子に蛍光物質を結合させる前処理反応を必要とするので、試料の損失や汚染が生じる恐れがある。また、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合反応後にこれを判別するための光学判読計が複雑であり、高価な計測装備を必要とする。しかも、光学的検出法は小型化を図るのが困難であり、デジタル化した出力が見られない問題がある。
【０００６】
機械的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）を用いる場合、ＳＡＷ（Surrace Acoustic Wave）バイオセンサーを用いる場合、そして、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いる場合がある。
カンチレバーを用いる方法は、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合の前後の分子間の結合力を測定してバイオ結合の有無を検出する。しかし、この方法はカンチレバービーム（ｂｅａｍ）の屈折を、極めて精密に測定しなければならないためレーザなどの付随的な装備が必要となる。
【０００７】
ＳＡＷバイオセンサーを用いる方法は、特定周波数の信号を入力しＳＡＷフィルタ上に形成されたプローブバイオ分子と試料バイオ分子との反応によるＳＡＷフィルタのフィルタリングの変化を利用してバイオ結合の有無を検出する。
そして、ＳＰＭを用いるバイオ分子結合検出方法は、レーザ装備とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などの付随的な装備を必要とする問題がある。
【０００８】
化学的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合が起こった電極上で他の化学物質の電気化学反応、すなわち、反応の度合いを利用してプローブバイオ分子の結合の有無を検出する方法である。しかし、この方法は光学的バイオ結合検出法に比べて検出力が落ちる問題がある。
電気的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、トレンチ型キャパシタンス素子を用いる場合、及び平面型キャパシタンス素子を用いる場合がある。
【０００９】
キャパシタンス素子の特性変化を利用する場合において、小型キャパシタンス素子を形成するのに問題がある。キャパシタンスは断面積に比例し厚さに反比例するため、断面積を大きくしながらバイオ処理が容易に施されるよう設計しなければならないが、このように設計することは困難である。
トレンチ型キャパシタンスを用いたバイオ結合検出方法は、トレンチを深く形成して厚さを薄くし断面積を大きくする方法を利用したことで、実際、ギャップ（gap：隙間）が非常に小さくてバイオ処理を施すのは困難である。
【００１０】
平面でコーム（ｃｏｍｂ）状にキャパシタンス素子を形成したキャパシタを用いたバイオ分子結合検出方法は、金属膜の厚さが非常に薄くて少数のキャパシタンス素子しか形成することがでない。そのため、バイオ分子結合検出感度が良くない問題がある。
本発明は、前記のような問題を鑑みてなされたものであって、その目的は、構造が簡単で製造が容易なバイオ分子結合検出装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本願第１発明に係るＲＦ（Radio Frequency）無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法は、１つまたは複数のプローブバイオ分子の固定されたセンサーモジュールにＲＦエネルギーを伝送するステップと、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子とを結合する前に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表示する前記センサーモジュールの一番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子とを結合した後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表示する前記センサーモジュールの二番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、前記一番目のエネルギー充電時間と前記二番目のエネルギー充電時間の変化に基づいてバイオ分子結合が発生したか決定するステップと、を含む。
【００１２】
上記のようなＲＦエネルギーを用いたバイオ分子結合検出方法は、バイオ結合の前後におけるＲＦエネルギーの充電時間の差により検出を行う。よって、試料バイオ分子に蛍光物質を結合する処理が不要、蛍光を検出するための高価な装置が不要、感知レバービームの屈折を測定するなどの精密度が不要、トレンチキャパシタを作成するなど複雑な工程が不要である。また、例えば、化学物質の反応度の測定等と比較して検出能力が高い。以上のように、本発明の方法によれば、簡単な構成でバイオ結合の有無を簡単に検出することができ、また装置の小型化が可能である。
【００１３】
第２発明は、第１発明において、前記センサーモジュールに伝送された前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールに備えられたレクテナにより受信され、前記ＲＦエネルギーは直流電流に整流され前記センサーモジュールの駆動電力として使用される。
第３発明は、第１発明において、前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールを含むバイオ分子結合検出装置の本体に備えられたアンテナによりレクテナへ伝送される。
【００１４】
第４発明は、第３発明において、前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間を保存し、前記センサーモジュールの充電が完了した時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録する。
第５発明は、第４発明において、前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められる。
【００１５】
第２発明は、第３発明において、前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間に前記ＲＦエネルギーに応じて伝送し、前記センサーモジュールが完全に充電される時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号に応じて前記センサーモジュールから前記エネルギー伝送復帰時間を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録する。
【００１６】
第７発明は、第６発明において、前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められる。
また、本願第８発明の他の目的に応じるバイオ分子結合検出装置は、固定された１つまたは複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、を含む。
【００１７】
第９発明は、第８発明において、前記センサーモジュールは、前記センサーモジュールが充電されれば充電完了信号を生成する生成部と、前記充電完了信号を前記本体のアンテナに伝送するレクテナと、前記ＲＦエネルギーを前記センサーモジュールの駆動電源として使用可能にする電源部と、を含む。
第１０発明は、第９発明において、前記電源部は、前記ＲＦエネルギーを直流電流に整流する整流器を含む。
【００１８】
第１１発明は、第９発明において、前記レクテナは、前記アンテナからエネルギー伝送時間情報を受信し、前記アンテナに充電完了信号を伝送する際、前記受信したエネルギー伝送時間情報の返信を前記アンテナに伝送する。
第１２発明は、第９発明において、前記本体の前記アンテナは、前記エネルギーを前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号を受信するよう構成され、前記本体は、前記エネルギーが前記レクテナに一番目に伝送される場合、内部に初期保存された前記エネルギー伝送時間情報に基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する分析部を備え、前記分析部は、前記レクテナから受信した前記充電完了信号の時間を利用する。
【００１９】
第１３発明は、第９発明において、前記本体のアンテナは、前記ＲＦエネルギーと前記エネルギー伝送時間を前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号と前記エネルギー伝送時間情報の返信を受信するよう構成され、前記本体の分析部は、前記レクテナからの前記エネルギー伝送時間と、前記レクテナから前記充電完了信号の受信した時間とに基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、プローブバイオ分子が形成されるレクテナを用いてエネルギーを送受信し、バイオ分子結合前後のエネルギー充電時間の変化を測定してバイオ結合の有無を検出することでバイオ分子結合を容易に検出することができる。これにより、バイオ分子結合検出のための装置の製造及び構造が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置を示す図である。
同図に示すように、本発明に係るＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置は、プローブバイオ分子の形成されるレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）２００を含み、エネルギーを送受信できるセンサーモジュール８００（ｓｅｎｓｏｒ ｍｏｄｕｌｅ）と、センサーモジュール８００にエネルギーを伝送し、センサーモジュール８００のエネルギー充電時間を分析する本体８５０とを含む。このときのエネルギーとしては、ＲＦ無線エネルギーを利用する。ここで、センサーモジュール８００は、発生部１００と、レクテナ２００と、整流器５５０（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）を含む電源部５００と、を備え、本体８５０はアンテナ３００と分析部４００とを備える。
【００２３】
まず、アンテナ３００は、生成したエネルギーを、本体８５０の分析部４００からセンサーモジュール８００に伝送する。このとき、伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を求めるため、生成したエネルギーの伝送時間は本体８５０に保存される。または、エネルギーの伝送時間は伝送されるエネルギーと共にセンサーモジュール８００に伝送される。
【００２４】
レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーが伝送され、分析する試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブバイオ分子が上部に形成される。アンテナ３００からエネルギーの伝送時間が共に伝送される場合は、レクテナ２００はエネルギーの伝送時間も受信する。レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーの伝送時間を受信した場合、アンテナ３００から伝送されたエネルギーの伝送時間を、伝送されたエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時に再びアンテナ３００に伝送する。
【００２５】
電源部５００は、レクテナ２００に伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００の駆動電源として使用可能にする。このとき、電源部５００はアンテナ３００から伝送されたエネルギーを直流電流に整流する整流器５５０を含む。生成された電力は、電源部５００から生成部１００及びレクテナ２００に伝送される。このとき、整流器５５０は電源部５００に含まれてもよく、レクテナ２００に含まれてもよい。
【００２６】
発生部１００は、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーがセンサーモジュール８００で充電された場合、充電完了信号を生成する。生成された充電完了信号は、レクテナ２００を介して本体８５０のアンテナ３００に伝送される。ここで、レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーの伝送時間を受信している場合、充電完了信号をアンテナ３００に伝送する際に、伝送されたエネルギーの伝送時間を再びアンテナ３００に伝送する。
【００２７】
分析部４００は、センサーモジュール８００に伝送されるエネルギーを生成し、アンテナ３００を介して伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を分析する。そして、エネルギーの充電時間を分析してバイオ分子結合の発生の有無を判断する。
ここで、エネルギーの充電時間は、エネルギーのセンサーモジュール８００への伝送時間と、センサーモジュール８００のレクテナ２００からエネルギー充電完了信号が受信される時間とに基づいて分析することにより求められる。すなわち、センサーモジュール８００からエネルギー充電完了信号が受信される時間と、センサーモジュール８００にエネルギーが伝送される時間との差が、センサーモジュール８００でのエネルギーの充電時間に該当する。
【００２８】
このとき、センサーモジュール８００にエネルギーが伝送される時間は、分析部４００に保存されていても良い。そして、レクテナ２００から伝送されるエネルギー充電完了信号を受信し、充電完了信号の受信時間と保存されている伝送時間とに基づいて充電時間を求める。または、エネルギー及びセンサーモジュール８００へのエネルギーの伝送時間をレクテナ２００に伝送しておき、その後、レクテナ２００はエネルギー充電完了信号及びエネルギーの伝送時間を分析部４００に伝送する。すなわち、エネルギーの伝送時間は、分析部４００に保存されるか、あるいはレクテナ２００に伝送された後、エネルギー充電時間を求める時に再びアンテナ３００に伝送される。
【００２９】
そして、分析部４００は、レクテナ２００に形成されたプローブ分子と分析する試料とのバイオ分子結合前に算出されたセンサーモジュール８００のエネルギー充電時間と、バイオ分子結合後に算出されたセンサーモジュール８００のエネルギー充電時間とを比較する。その結果、バイオ分子結合前後において、エネルギー充電時間における変化が検出される場合は、プローブ分子と試料とはバイオ結合が発生したと判断する。
【００３０】
図２Ａ〜２Ｃは図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。図２Ａはレクテナ２００にプローブバイオ分子６００が形成された場合であり、図２Ｂはレクテナ２００に形成されたプローブバイオ分子６００と試料バイオ分子７００とがバイオ分子結合する場合である。また、図２Ｃはプローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００をクリーニングする場合である。
【００３１】
図２Ａに示すように、バイオ分子結合を検出するため、センサーモジュール８００のレクテナ２００上部にプローブバイオ分子６００を形成する。まず、試料バイオ分子７００と結合していないプローブバイオ分子６００が形成されたレクテナ２００を備えるセンサーモジュール８００について、本体８５０から伝送されたエネルギーが充電される時間を求める。このとき、レクテナ２００に受信されたエネルギーは、整流器５５０を備える電源部５００によってセンサーモジュール８００の駆動電源として利用される。エネルギーの充電が完了すればセンサーモジュール８００は駆動する。
【００３２】
図２Ｂに示すように、分析する試料バイオ分子７００と、レクテナ２００上部に形成されたプローブバイオ分子６００とをバイオ結合させる。そして、図２Ｃに示すように、プローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００を取除く。
図２Ｃに示すようなバイオ分子結合後に、本体８５０からセンサーモジュール８００に伝送されるエネルギーの充電時間を求めて、バイオ分子結合前に求められたエネルギーの充電時間と比較する。バイオ分子結合前後に求められたエネルギーの充電時間の変化が検出される場合は、バイオ分子結合が発生したと判断する。
【００３３】
図３は本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するためのフローチャートである。ＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法は、プローブバイオ分子の形成されるレクテナ２００を備えるセンサーモジュール８００と、生成されるエネルギーをセンサーモジュール８００に伝送するアンテナ３００を備える本体８５０とを含むバイオ分子結合検出装置を例にとって説明する。
【００３４】
同図に示すように、分析する試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブバイオ分子６００が無線エネルギーを送受信するレクテナ２００上部に形成される。そして、生成されたエネルギーは、本体８５０の分析部４００からアンテナ３００を介してセンサーモジュール８００のレクテナ２００に伝送される（Ｓ９０１）。
次に、レクテナ２００にエネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間は分析部４００に保存される（Ｓ９０３）。伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を求めるため、エネルギーの伝送時間は分析部４００に保存される。このとき、エネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間もレクテナ２００に伝送しても良い。この場合には、アンテナ３００がレクテナ２００から信号を受信する際に、再びエネルギーの伝送時間をレクテナ２００から受信してエネルギーの充電時間を求める。
【００３５】
次に、センサーモジュール８００は、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーの充電を完了した場合、充電完了信号を生成し本体８５０のアンテナ３００に伝送する（Ｓ９０５）。具体的に、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００で充電を完了した場合、電源部５００は伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００の駆動電源として利用可能にし、生成部１００は充電完了信号を生成する。生成された充電完了信号はレクテナ２００を介してアンテナ３００に伝送される。
【００３６】
このとき、レクテナ２００にエネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間もレクテナ２００に伝送された場合、充電完了信号とともに、伝送されたエネルギーの伝送時間もアンテナ３００に伝送する。
次に、充電完了信号が伝送された分析部４００は、センサーモジュール８００がエネルギーを充電する時間を求める（Ｓ９０７）。エネルギーを充電する時間は、充電完了信号の伝送された時間とエネルギーが伝送された時間との差を検出することで求められる。このとき、エネルギーの伝送時間としては、分析部４００に保存された時間を利用したり、センサーモジュール８００から伝送された伝送時間を用いる。
【００３７】
センサーモジュール８００にエネルギーの伝送時間をセンサーモジュール８００に伝送した後、エネルギー充電完了信号の受信時に再び本体８５０に伝送する場合、多数のセンサーモジュールの充電時間を求める時に利用できる。例えば、分析部４００は多数のセンサーモジュールそれぞれのＩＤに対応したエネルギーの伝送時間をそれぞれ受信し、一元的にそれぞれのセンサーモジュールのエネルギー充電時間を求めることができる。ＩＤとともにエネルギーの伝送時間を受信し、エネルギー充電完了信号の受信時間とエネルギーの伝送時間との差により、該当するＩＤにおける充電時間を算出する。なお、分析部４００において、ＩＤ毎にエネルギーの伝送時間を記憶しておき、ＩＤとともにエネルギー充電完了信号を受信することで、各ＩＤの充電時間を算出することもできる。
【００３８】
また、エネルギーの伝送時間を分析部４００に保存した後、エネルギーの伝送時間をセンサーモジュール８００に伝送してから再び分析部４００が受信するようにしても良い。これにより、センサーモジュール８００と本体８５０との間のエネルギー送受信動作の遂行有無を確認できる。
次に、レクテナ２００の上部に形成されたプローブバイオ分子６００と分析する試料バイオ分子７００とをバイオ結合させ、プローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００を取除く。その後、センサーモジュール８００のエネルギー充電時間を求める（Ｓ９０９）。バイオ分子結合後のエネルギー充電時間は、バイオ分子結合前にエネルギーの伝送時間及び充電完了信号の受信された時間に基づいて求めるのと同様である。
【００３９】
次に、バイオ分子結合前後に求められたエネルギー充電時間の変化が検出される場合は、バイオ分子結合が発生したと判断する（Ｓ９１１）。
上記のようなＲＦエネルギーを用いたバイオ分子結合検出方法は、バイオ結合の前後におけるＲＦエネルギーの充電時間の差により検出を行う。よって、試料バイオ分子に蛍光物質を結合する処理が不要、蛍光を検出するための高価な装置が不要、感知レバービームの屈折を測定するなどの精密度が不要、トレンチキャパシタを作成するなど複雑な工程が不要である。また、例えば、化学物質の反応度の測定等と比較して検出能力が高い。以上のように、本発明の方法によれば、簡単な構成でバイオ結合の有無を簡単に検出することができ、またバイオ分子結合検出のための装置の製造及び構造が簡単になり、さらに小型化が可能となる。
【００４０】
本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではない。実際、当業者であれば、上記の説明に基づき、特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施形態に対し、種々の変更及び修正を施すことが可能であろう。従って、そのような変更及び修正は当然に、本発明の技術的範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置を示す図である。
【図２Ａ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 生成部
２００ レクテナ
３００ アンテナ
４００ 分析部
５００ 電源部
５５０ 整流器
６００ プローブバイオ分子
７００ 試料バイオ分子
８００ センサーモジュール
８５０ 本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオ分子結合検出装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップとは、ガラス、シリコン、またはナイロンなどの材質から構成された小さい固形の基板上にその序列が知られたＤＮＡ、ＤＮＡ欠片、ＲＮＡなどのバイオ分子（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）を数百個から数十万個まで一定間隔で配列し付着することで、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マイクロチップを言う。バイオチップ技術は、狭義では遺伝子分析の先端技術として認められているＤＮＡマイクロアレイ技術を指しているが、広義では生体物質と既存の物理、化学、及び光変換機とを組み合せたバイオセンサー（ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ）、ＤＮＡ探針の内蔵されたＤＮＡマイクロアレイ、酵素や抗体抗原などのようなタンパク質が用いられたタンパク質チップ、植物細胞を用いたセルチップ（ｃｅｌｌ ｃｈｉｐ）、神経細胞を直接用いたニューロンチップ（ｎｅｕｒｏｎ ｃｈｉｐ）などを指す。
【０００３】
バイオチップ上には試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブ（ｐｒｏｂｅ）の役割を果たす物質をチップの表面に固定させる。バイオチップに分析する試料を反応させると、試料に含有されている物質とバイオチップ表面に固定されたプローブとは互いに結合され混成化（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）状態をなし、これを検出／解析することで試料が含有している物質に関する情報を同時に得られる。
【０００４】
バイオチップと関連する技術としてプローブの付着及び固定技術、信号検出技術、及び情報処理技術などがある。現在、使用されている信号検出方法は、光学的バイオ結合検出法、化学的変化を利用したバイオ結合検出法、機械的変化を利用したバイオ結合検出法などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学的バイオ分子結合検出方法は、試料に蛍光物質を結合させ、試料とプローブバイオ分子との結合反応後に蛍光検出機器でその結果を判読することで、光学的にプローブバイオ分子との結合の有無を区別する方法である。しかし、この方法はプローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合の反応前に、試料バイオ分子に蛍光物質を結合させる前処理反応を必要とするので、試料の損失や汚染が生じる恐れがある。また、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合反応後にこれを判別するための光学判読計が複雑であり、高価な計測装備を必要とする。しかも、光学的検出法は小型化を図るのが困難であり、デジタル化した出力が見られない問題がある。
【０００６】
機械的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）を用いる場合、ＳＡＷ（Surrace Acoustic Wave）バイオセンサーを用いる場合、そして、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いる場合がある。
カンチレバーを用いる方法は、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合の前後の分子間の結合力を測定してバイオ結合の有無を検出する。しかし、この方法はカンチレバービーム（ｂｅａｍ）の屈折を、極めて精密に測定しなければならないためレーザなどの付随的な装備が必要となる。
【０００７】
ＳＡＷバイオセンサーを用いる方法は、特定周波数の信号を入力しＳＡＷフィルタ上に形成されたプローブバイオ分子と試料バイオ分子との反応によるＳＡＷフィルタのフィルタリングの変化を利用してバイオ結合の有無を検出する。
そして、ＳＰＭを用いるバイオ分子結合検出方法は、レーザ装備とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などの付随的な装備を必要とする問題がある。
【０００８】
化学的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、プローブバイオ分子と試料バイオ分子との結合が起こった電極上で他の化学物質の電気化学反応、すなわち、反応の度合いを利用してプローブバイオ分子の結合の有無を検出する方法である。しかし、この方法は光学的バイオ結合検出法に比べて検出力が落ちる問題がある。
電気的変化を利用したバイオ分子結合検出方法は、トレンチ型キャパシタンス素子を用いる場合、及び平面型キャパシタンス素子を用いる場合がある。
【０００９】
キャパシタンス素子の特性変化を利用する場合において、小型キャパシタンス素子を形成するのに問題がある。キャパシタンスは断面積に比例し厚さに反比例するため、断面積を大きくしながらバイオ処理が容易に施されるよう設計しなければならないが、このように設計することは困難である。
トレンチ型キャパシタンスを用いたバイオ結合検出方法は、トレンチを深く形成して厚さを薄くし断面積を大きくする方法を利用したことで、実際、ギャップ（gap：隙間）が非常に小さくてバイオ処理を施すのは困難である。
【００１０】
平面でコーム（ｃｏｍｂ）状にキャパシタンス素子を形成したキャパシタを用いたバイオ分子結合検出方法は、金属膜の厚さが非常に薄くて少数のキャパシタンス素子しか形成することがでない。そのため、バイオ分子結合検出感度が良くない問題がある。
本発明は、前記のような問題を鑑みてなされたものであって、その目的は、構造が簡単で製造が容易なバイオ分子結合検出装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本願第１発明に係るＲＦ（Radio Frequency）無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法は、１つまたは複数のプローブバイオ分子の固定されたセンサーモジュールにＲＦエネルギーを伝送するステップと、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子とを結合する前に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表示する前記センサーモジュールの一番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子とを結合した後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表示する前記センサーモジュールの二番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、前記一番目のエネルギー充電時間と前記二番目のエネルギー充電時間の変化に基づいてバイオ分子結合が発生したか決定するステップと、を含む。
【００１２】
上記のようなＲＦエネルギーを用いたバイオ分子結合検出方法は、バイオ結合の前後におけるＲＦエネルギーの充電時間の差により検出を行う。よって、試料バイオ分子に蛍光物質を結合する処理が不要、蛍光を検出するための高価な装置が不要、感知レバービームの屈折を測定するなどの精密度が不要、トレンチキャパシタを作成するなど複雑な工程が不要である。また、例えば、化学物質の反応度の測定等と比較して検出能力が高い。以上のように、本発明の方法によれば、簡単な構成でバイオ結合の有無を簡単に検出することができ、また装置の小型化が可能である。
【００１３】
第２発明は、第１発明において、前記センサーモジュールに伝送された前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールに備えられたレクテナにより受信され、前記ＲＦエネルギーは直流電流に整流され前記センサーモジュールの駆動電力として使用される。
第３発明は、第１発明において、前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールを含むバイオ分子結合検出装置の本体に備えられたアンテナによりレクテナへ伝送される。
【００１４】
第４発明は、第３発明において、前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間を保存し、前記センサーモジュールの充電が完了した時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録する。
第５発明は、第４発明において、前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められる。
【００１５】
第２発明は、第３発明において、前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間に前記ＲＦエネルギーに応じて伝送し、前記センサーモジュールが完全に充電される時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号に応じて前記センサーモジュールから前記エネルギー伝送復帰時間を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録する。
【００１６】
第７発明は、第６発明において、前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められる。
また、本願第８発明の他の目的に応じるバイオ分子結合検出装置は、固定された１つまたは複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１つまたは複数のプローブバイオ分子と１つまたは複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、を含む。
【００１７】
第９発明は、第８発明において、前記センサーモジュールは、前記センサーモジュールが充電されれば充電完了信号を生成する生成部と、前記充電完了信号を前記本体のアンテナに伝送するレクテナと、前記ＲＦエネルギーを前記センサーモジュールの駆動電源として使用可能にする電源部と、を含む。
第１０発明は、第９発明において、前記電源部は、前記ＲＦエネルギーを直流電流に整流する整流器を含む。
【００１８】
第１１発明は、第９発明において、前記レクテナは、前記アンテナからエネルギー伝送時間情報を受信し、前記アンテナに充電完了信号を伝送する際、前記受信したエネルギー伝送時間情報の返信を前記アンテナに伝送する。
第１２発明は、第９発明において、前記本体の前記アンテナは、前記エネルギーを前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号を受信するよう構成され、前記本体は、前記エネルギーが前記レクテナに一番目に伝送される場合、内部に初期保存された前記エネルギー伝送時間情報に基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する分析部を備え、前記分析部は、前記レクテナから受信した前記充電完了信号の時間を利用する。
【００１９】
第１３発明は、第９発明において、前記本体のアンテナは、前記ＲＦエネルギーと前記エネルギー伝送時間を前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号と前記エネルギー伝送時間情報の返信を受信するよう構成され、前記本体の分析部は、前記レクテナからの前記エネルギー伝送時間と、前記レクテナから前記充電完了信号の受信した時間とに基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、プローブバイオ分子が形成されるレクテナを用いてエネルギーを送受信し、バイオ分子結合前後のエネルギー充電時間の変化を測定してバイオ結合の有無を検出することでバイオ分子結合を容易に検出することができる。これにより、バイオ分子結合検出のための装置の製造及び構造が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置を示す図である。
同図に示すように、本発明に係るＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置は、プローブバイオ分子の形成されるレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）２００を含み、エネルギーを送受信できるセンサーモジュール８００（ｓｅｎｓｏｒ ｍｏｄｕｌｅ）と、センサーモジュール８００にエネルギーを伝送し、センサーモジュール８００のエネルギー充電時間を分析する本体８５０とを含む。このときのエネルギーとしては、ＲＦ無線エネルギーを利用する。ここで、センサーモジュール８００は、発生部１００と、レクテナ２００と、整流器５５０（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）を含む電源部５００と、を備え、本体８５０はアンテナ３００と分析部４００とを備える。
【００２３】
まず、アンテナ３００は、生成したエネルギーを、本体８５０の分析部４００からセンサーモジュール８００に伝送する。このとき、伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を求めるため、生成したエネルギーの伝送時間は本体８５０に保存される。または、エネルギーの伝送時間は伝送されるエネルギーと共にセンサーモジュール８００に伝送される。
【００２４】
レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーが伝送され、分析する試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブバイオ分子が上部に形成される。アンテナ３００からエネルギーの伝送時間が共に伝送される場合は、レクテナ２００はエネルギーの伝送時間も受信する。レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーの伝送時間を受信した場合、アンテナ３００から伝送されたエネルギーの伝送時間を、伝送されたエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時に再びアンテナ３００に伝送する。
【００２５】
電源部５００は、レクテナ２００に伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００の駆動電源として使用可能にする。このとき、電源部５００はアンテナ３００から伝送されたエネルギーを直流電流に整流する整流器５５０を含む。生成された電力は、電源部５００から生成部１００及びレクテナ２００に伝送される。このとき、整流器５５０は電源部５００に含まれてもよく、レクテナ２００に含まれてもよい。
【００２６】
発生部１００は、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーがセンサーモジュール８００で充電された場合、充電完了信号を生成する。生成された充電完了信号は、レクテナ２００を介して本体８５０のアンテナ３００に伝送される。ここで、レクテナ２００は、アンテナ３００からエネルギーの伝送時間を受信している場合、充電完了信号をアンテナ３００に伝送する際に、伝送されたエネルギーの伝送時間を再びアンテナ３００に伝送する。
【００２７】
分析部４００は、センサーモジュール８００に伝送されるエネルギーを生成し、アンテナ３００を介して伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を分析する。そして、エネルギーの充電時間を分析してバイオ分子結合の発生の有無を判断する。
ここで、エネルギーの充電時間は、エネルギーのセンサーモジュール８００への伝送時間と、センサーモジュール８００のレクテナ２００からエネルギー充電完了信号が受信される時間とに基づいて分析することにより求められる。すなわち、センサーモジュール８００からエネルギー充電完了信号が受信される時間と、センサーモジュール８００にエネルギーが伝送される時間との差が、センサーモジュール８００でのエネルギーの充電時間に該当する。
【００２８】
このとき、センサーモジュール８００にエネルギーが伝送される時間は、分析部４００に保存されていても良い。そして、レクテナ２００から伝送されるエネルギー充電完了信号を受信し、充電完了信号の受信時間と保存されている伝送時間とに基づいて充電時間を求める。または、エネルギー及びセンサーモジュール８００へのエネルギーの伝送時間をレクテナ２００に伝送しておき、その後、レクテナ２００はエネルギー充電完了信号及びエネルギーの伝送時間を分析部４００に伝送する。すなわち、エネルギーの伝送時間は、分析部４００に保存されるか、あるいはレクテナ２００に伝送された後、エネルギー充電時間を求める時に再びアンテナ３００に伝送される。
【００２９】
そして、分析部４００は、レクテナ２００に形成されたプローブ分子と分析する試料とのバイオ分子結合前に算出されたセンサーモジュール８００のエネルギー充電時間と、バイオ分子結合後に算出されたセンサーモジュール８００のエネルギー充電時間とを比較する。その結果、バイオ分子結合前後において、エネルギー充電時間における変化が検出される場合は、プローブ分子と試料とはバイオ結合が発生したと判断する。
【００３０】
図２Ａ〜２Ｃは図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。図２Ａはレクテナ２００にプローブバイオ分子６００が形成された場合であり、図２Ｂはレクテナ２００に形成されたプローブバイオ分子６００と試料バイオ分子７００とがバイオ分子結合する場合である。また、図２Ｃはプローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００をクリーニングする場合である。
【００３１】
図２Ａに示すように、バイオ分子結合を検出するため、センサーモジュール８００のレクテナ２００上部にプローブバイオ分子６００を形成する。まず、試料バイオ分子７００と結合していないプローブバイオ分子６００が形成されたレクテナ２００を備えるセンサーモジュール８００について、本体８５０から伝送されたエネルギーが充電される時間を求める。このとき、レクテナ２００に受信されたエネルギーは、整流器５５０を備える電源部５００によってセンサーモジュール８００の駆動電源として利用される。エネルギーの充電が完了すればセンサーモジュール８００は駆動する。
【００３２】
図２Ｂに示すように、分析する試料バイオ分子７００と、レクテナ２００上部に形成されたプローブバイオ分子６００とをバイオ結合させる。そして、図２Ｃに示すように、プローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００を取除く。
図２Ｃに示すようなバイオ分子結合後に、本体８５０からセンサーモジュール８００に伝送されるエネルギーの充電時間を求めて、バイオ分子結合前に求められたエネルギーの充電時間と比較する。バイオ分子結合前後に求められたエネルギーの充電時間の変化が検出される場合は、バイオ分子結合が発生したと判断する。
【００３３】
図３は本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するためのフローチャートである。ＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法は、プローブバイオ分子の形成されるレクテナ２００を備えるセンサーモジュール８００と、生成されるエネルギーをセンサーモジュール８００に伝送するアンテナ３００を備える本体８５０とを含むバイオ分子結合検出装置を例にとって説明する。
【００３４】
同図に示すように、分析する試料に含まれた特定遺伝情報の探索を可能にするプローブバイオ分子６００が無線エネルギーを送受信するレクテナ２００上部に形成される。そして、生成されたエネルギーは、本体８５０の分析部４００からアンテナ３００を介してセンサーモジュール８００のレクテナ２００に伝送される（Ｓ９０１）。
次に、レクテナ２００にエネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間は分析部４００に保存される（Ｓ９０３）。伝送されるエネルギーのセンサーモジュール８００での充電時間を求めるため、エネルギーの伝送時間は分析部４００に保存される。このとき、エネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間もレクテナ２００に伝送しても良い。この場合には、アンテナ３００がレクテナ２００から信号を受信する際に、再びエネルギーの伝送時間をレクテナ２００から受信してエネルギーの充電時間を求める。
【００３５】
次に、センサーモジュール８００は、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーの充電を完了した場合、充電完了信号を生成し本体８５０のアンテナ３００に伝送する（Ｓ９０５）。具体的に、レクテナ２００を介して伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００で充電を完了した場合、電源部５００は伝送されたエネルギーをセンサーモジュール８００の駆動電源として利用可能にし、生成部１００は充電完了信号を生成する。生成された充電完了信号はレクテナ２００を介してアンテナ３００に伝送される。
【００３６】
このとき、レクテナ２００にエネルギーを伝送する際に、エネルギーの伝送時間もレクテナ２００に伝送された場合、充電完了信号とともに、伝送されたエネルギーの伝送時間もアンテナ３００に伝送する。
次に、充電完了信号が伝送された分析部４００は、センサーモジュール８００がエネルギーを充電する時間を求める（Ｓ９０７）。エネルギーを充電する時間は、充電完了信号の伝送された時間とエネルギーが伝送された時間との差を検出することで求められる。このとき、エネルギーの伝送時間としては、分析部４００に保存された時間を利用したり、センサーモジュール８００から伝送された伝送時間を用いる。
【００３７】
センサーモジュール８００にエネルギーの伝送時間をセンサーモジュール８００に伝送した後、エネルギー充電完了信号の受信時に再び本体８５０に伝送する場合、多数のセンサーモジュールの充電時間を求める時に利用できる。例えば、分析部４００は多数のセンサーモジュールそれぞれのＩＤに対応したエネルギーの伝送時間をそれぞれ受信し、一元的にそれぞれのセンサーモジュールのエネルギー充電時間を求めることができる。ＩＤとともにエネルギーの伝送時間を受信し、エネルギー充電完了信号の受信時間とエネルギーの伝送時間との差により、該当するＩＤにおける充電時間を算出する。なお、分析部４００において、ＩＤ毎にエネルギーの伝送時間を記憶しておき、ＩＤとともにエネルギー充電完了信号を受信することで、各ＩＤの充電時間を算出することもできる。
【００３８】
また、エネルギーの伝送時間を分析部４００に保存した後、エネルギーの伝送時間をセンサーモジュール８００に伝送してから再び分析部４００が受信するようにしても良い。これにより、センサーモジュール８００と本体８５０との間のエネルギー送受信動作の遂行有無を確認できる。
次に、レクテナ２００の上部に形成されたプローブバイオ分子６００と分析する試料バイオ分子７００とをバイオ結合させ、プローブバイオ分子６００と結合していない試料バイオ分子７００を取除く。その後、センサーモジュール８００のエネルギー充電時間を求める（Ｓ９０９）。バイオ分子結合後のエネルギー充電時間は、バイオ分子結合前にエネルギーの伝送時間及び充電完了信号の受信された時間に基づいて求めるのと同様である。
【００３９】
次に、バイオ分子結合前後に求められたエネルギー充電時間の変化が検出される場合は、バイオ分子結合が発生したと判断する（Ｓ９１１）。
上記のようなＲＦエネルギーを用いたバイオ分子結合検出方法は、バイオ結合の前後におけるＲＦエネルギーの充電時間の差により検出を行う。よって、試料バイオ分子に蛍光物質を結合する処理が不要、蛍光を検出するための高価な装置が不要、感知レバービームの屈折を測定するなどの精密度が不要、トレンチキャパシタを作成するなど複雑な工程が不要である。また、例えば、化学物質の反応度の測定等と比較して検出能力が高い。以上のように、本発明の方法によれば、簡単な構成でバイオ結合の有無を簡単に検出することができ、またバイオ分子結合検出のための装置の製造及び構造が簡単になり、さらに小型化が可能となる。
【００４０】
本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではない。実際、当業者であれば、上記の説明に基づき、特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施形態に対し、種々の変更及び修正を施すことが可能であろう。従って、そのような変更及び修正は当然に、本発明の技術的範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出装置を示す図である。
【図２Ａ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】図１を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＲＦ無線エネルギー伝送を利用したバイオ分子結合検出方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１００ 生成部
２００ レクテナ
３００ アンテナ
４００ 分析部
５００ 電源部
５５０ 整流器
６００ プローブバイオ分子
７００ 試料バイオ分子
８００ センサーモジュール
８５０ 本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数のプローブバイオ分子が固定されたセンサーモジュールにＲＦエネルギーを伝送するステップと、
１つまたは複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子とを結合する前に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表す、前記センサーモジュールの一番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、
１または複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子との結合後に、前記伝送されたＲＦ（Radio Frequency）エネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表す前記センサーモジュールの二番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、
前記一番目のエネルギー充電時間と前記二番目のエネルギー充電時間との変化に基づいてバイオ分子結合が生じたか決定するステップと、
を含むことを特徴とするバイオ分子結合検出方法。
【請求項２】
前記センサーモジュールに伝送された前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールに備えられたレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）により受信され、前記ＲＦエネルギーは直流電流に整流され前記センサーモジュールの駆動電力として使用されることを特徴とする請求項１に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項３】
前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールを含むバイオ分子結合検出装置の本体に備えられたアンテナによりレクテナへ伝送されることを特徴とする請求項２に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項４】
前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間を保存し、前記センサーモジュールの充電が完了した時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録することを特徴とする請求項３に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項５】
前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められることを特徴とする請求項４に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項６】
前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間に前記ＲＦエネルギーに応じて伝送し、前記センサーモジュールが完全に充電される時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号に応じて前記センサーモジュールから前記エネルギー伝送復帰時間を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録することを特徴とする請求項３に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項７】
前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められることを特徴とする請求項６に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項８】
固定された１または複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、
前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１または複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、
を含むことを特徴とするバイオ分子結合検出装置。
【請求項９】
前記センサーモジュールは、
前記センサーモジュールが充電されれば充電完了信号を生成する生成部と、
前記充電完了信号を前記本体のアンテナに伝送するレクテナと、
前記ＲＦエネルギーを前記センサーモジュールの駆動電源として使用可能にする電源部と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１０】
前記電源部は、前記ＲＦエネルギーを直流電流に整流する整流器を含むことを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１１】
前記レクテナは、前記アンテナからエネルギー伝送時間情報を受信し、前記アンテナに充電完了信号を伝送する際、前記受信したエネルギー伝送時間情報の返信を前記アンテナに伝送することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１２】
前記本体の前記アンテナは、前記エネルギーを前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号を受信するよう構成され、前記本体は、前記エネルギーが前記レクテナに一番目に伝送される場合、内部に初期保存された前記エネルギー伝送時間情報に基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する分析部を備え、前記分析部は、前記レクテナから受信した前記充電完了信号の時間を利用することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１３】
前記本体のアンテナは、前記ＲＦエネルギーと前記エネルギー伝送時間を前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号と前記エネルギー伝送時間情報の返信を受信するよう構成され、前記本体の分析部は、前記レクテナからの前記エネルギー伝送時間と、前記レクテナから前記充電完了信号の受信した時間とに基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１】
１または複数のプローブバイオ分子が固定されたセンサーモジュールにＲＦエネルギーを伝送するステップと、
１つまたは複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子とを結合する前に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表す、前記センサーモジュールの一番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、
１または複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子との結合後に、前記伝送されたＲＦ（Radio Frequency）エネルギーにより前記センサーモジュールが完全に充電される時間量を表す前記センサーモジュールの二番目のエネルギー充電時間を決定するステップと、
前記一番目のエネルギー充電時間と前記二番目のエネルギー充電時間との変化に基づいてバイオ分子結合が生じたか決定するステップと、
を含むことを特徴とするバイオ分子結合検出方法。
【請求項２】
前記センサーモジュールに伝送された前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールに備えられたレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）により受信され、前記ＲＦエネルギーは直流電流に整流され前記センサーモジュールの駆動電力として使用されることを特徴とする請求項１に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項３】
前記ＲＦエネルギーは前記センサーモジュールを含むバイオ分子結合検出装置の本体に備えられたアンテナによりレクテナへ伝送されることを特徴とする請求項２に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項４】
前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間を保存し、前記センサーモジュールの充電が完了した時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録することを特徴とする請求項３に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項５】
前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められることを特徴とする請求項４に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項６】
前記本体は、前記センサーモジュールにエネルギー伝送が開始される時間に前記ＲＦエネルギーに応じて伝送し、前記センサーモジュールが完全に充電される時前記センサーモジュールにより送られた充電完了信号に応じて前記センサーモジュールから前記エネルギー伝送復帰時間を受信し、前記充電完了信号が受信された時間を記録することを特徴とする請求項３に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項７】
前記一番目のエネルギー充電時間と二番目のエネルギー充電時間は、それぞれエネルギー伝送時間と充電完了時間に基づいて求められることを特徴とする請求項６に記載のバイオ分子結合検出方法。
【請求項８】
固定された１または複数のプローブバイオ分子を有し、ＲＦエネルギーを受信するレクテナを備えるセンサーモジュールと、
前記ＲＦエネルギーを前記レクテナへ伝送するアンテナを有し、１または複数のプローブバイオ分子と１または複数の試料バイオ分子との結合前後に、前記伝送されたＲＦエネルギーにより前記センサーモジュールの充電時間の差を決定することによってバイオ分子結合の発生を検出する本体と、
を含むことを特徴とするバイオ分子結合検出装置。
【請求項９】
前記センサーモジュールは、
前記センサーモジュールが充電されれば充電完了信号を生成する生成部と、
前記充電完了信号を前記本体のアンテナに伝送するレクテナと、
前記ＲＦエネルギーを前記センサーモジュールの駆動電源として使用可能にする電源部と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１０】
前記電源部は、前記ＲＦエネルギーを直流電流に整流する整流器を含むことを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１１】
前記レクテナは、前記アンテナからエネルギー伝送時間情報を受信し、前記アンテナに充電完了信号を伝送する際、前記受信したエネルギー伝送時間情報の返信を前記アンテナに伝送することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１２】
前記本体の前記アンテナは、前記エネルギーを前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号を受信するよう構成され、前記本体は、前記エネルギーが前記レクテナに一番目に伝送される場合、内部に初期保存された前記エネルギー伝送時間情報に基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析する分析部を備え、前記分析部は、前記レクテナから受信した前記充電完了信号の時間を利用することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【請求項１３】
前記本体のアンテナは、前記ＲＦエネルギーと前記エネルギー伝送時間を前記レクテナへ伝送したり、前記レクテナから前記充電完了信号と前記エネルギー伝送時間情報の返信を受信するよう構成され、前記本体の分析部は、前記レクテナからの前記エネルギー伝送時間と、前記レクテナから前記充電完了信号の受信した時間とに基づいて前記センサーモジュールの充電時間の差を分析することを特徴とする請求項９に記載のバイオ分子結合検出装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２０８３７６（Ｐ２００６−２０８３７６Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１９１（Ｐ２００６−３１９１）
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【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．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【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．
【Ｆターム（参考）】
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