(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体または流体中の標的成分の特徴を迅速に検出する装置であって、
流体に接触し流体または流体中の標的成分の特徴を検出するセンシング表面を有する、基板上に取り付けられセンサーと、
前記検出の促進を考慮して、機械波を発生し基板を介して伝播して流体を混合し、少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または前記少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げる、基板上に取り付けられた機械波発生器と、を含み、機械波がせん断垂直波成分を含み、
センシング表面が表面プラズモン共鳴センシング表面を含む、装置。
【請求項２】
センサーと機械波発生器が基板の共通表面に取り付けられている、請求項１に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項３】
機械波発生器がせん断垂直弾性表面波発生器を含む、請求項１または２に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項４】
基板が圧電基板である、請求項１〜３のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項５】
基板が圧電膜でコーティングされた非圧電基板を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項６】
せん断垂直弾性表面波発生器がくし型変換器電極を基板の共通表面上に含む、請求項３に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項７】
くし型変換器電極が圧電基板の共通表面上の金属膜で形成される、請求項６に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項８】
流体を含有する流体ウェルを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項９】
流体が流れる流路を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項１０】
センサーが、
基板の第１表面に配置された第１表面を有し、基板と反対側に表面プラズモン共鳴センシング表面を規定する金属膜と、
前記基板の第１表面と反対側の基板の第２表面に配置された光伝播プリズムと、を含み、表面プラズモン共鳴励起光が金属膜の第１表面に向かって、プリズムおよび基板を通って伝播し、光が金属膜の第１表面で反射し、基板およびプリズムを通って伝播する、請求項１に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する装置。
【請求項１１】
流体または流体中の標的成分の特徴を迅速に検出する方法であって、
流体を基板上のセンシング表面に接触させ、
機械波を基板を介して伝播して流体を混合し、少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または前記少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げ、ここで機械波を伝播する工程はせん断垂直波成分を発生させることを含み、
センシング表面上で流体または流体中の標的成分の特徴を検出し、ここで流体を混合し、前記少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または前記少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げることが、検出を促進し、
センシング表面が表面プラズモン共鳴センシング表面を含む、方法。
【請求項１２】
センシング表面が基板の表面に位置し、機械波を伝播する工程がせん断垂直弾性表面波を発生させ、基板の前記表面に沿って伝播させることを含む、請求項１１に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１３】
基板が圧電基板である、請求項１１〜１２のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１４】
流体を流体ウェル中に含有させることを含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１５】
流体を流路中に流すことを含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１６】
第１表面を有する金属膜を基板の第１表面に配置し、金属膜は金属膜の第１表面と反対側に表面プラズモン共鳴センシング表面を規定し、
光伝播プリズムを前記基板の第１表面と反対側の基板の第２表面に配置し、
表面プラズモン共鳴励起光を金属膜の第１表面に向かってプリズムおよび基板を通って伝播させ、
金属膜の第１表面で反射した光を基板およびプリズムを通って伝播させる、請求項１１に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１７】
分析対象物を含む分析試料において結合動力学を分析するための、請求項１１〜１６のいずれかに記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１８】
結合動力学が、親和定数、解離定数、平衡状態および時定数からなる群から選択される、請求項１７に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【請求項１９】
分析対象物が、ＤＮＡ、タンパク質、抗体／抗原、病原体および他の生体分子からなる群から選択される、請求項１７に記載の流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して流体または流体中の標的成分の特徴を迅速に検出する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬産業においては、ポイントオブケア検査とハイスループットスクリーニングを共に目的とする、生体分子の相互作用を検出、分析するためのアフィニティーバイオセンサーが近年急速に開発されてきている。表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）は、以下のような優れた特徴により、これらのバイオセンサーに広く用いられている。すなわち、
・ＳＰＲは無標識でよく、蛍光標識を必要としない。
・ＳＰＲはリアルタイムに作動し、反応動態を測定できる。
・ＳＰＲはハイスループットスクリーニングと複数の標的成分の検出を平行して行うことができる。
・ＳＰＲにより定量的アフィニティー測定ができる。
【０００３】
数種のＳＰＲバイオセンシングシステムが市販されており、多くの確立された利用基盤を有している。しかし、ＳＰＲバイオセンシングシステムはまだ、大学においても民間部門においても研究開発にかなりの余地を残している。この理由の一つは、医薬研究者や医薬産業が、現在のＳＰＲバイオセンシングシステムよりもさらに高度な性能を要求していることである。ＳＰＲバイオセンシングシステムには以下の２つの課題がある。すなわち、
・非特異的な吸着による感度の限界を克服すること、そして
・均質でタイムリーな分析のために、微小流体レベルで効率的混合を行うこと、である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ  ２００４／０１０１９７５  Ａ１
【特許文献２】ＵＳ  ２００６／０１７３６３６  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ６，１６１，４３７  Ｂ１
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の非制限的な例示的態様によれば、流体または流体中の標的成分の特徴を迅速に検出する装置であって、
流体に接触し流体または流体中の標的成分の特徴を検出するセンシング表面を有する、基板上に取り付けられセンサーと
検出の促進を考慮して、機械波を発生し基板を介して伝播して流体を混合し、少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げる、基板上に取り付けられた機械波発生器を含み、機械波がせん断垂直波成分を含む、装置を提供する。
【０００６】
本発明の第２の非制限的な例示的態様によれば、流体または流体中の標的成分の特徴を迅速に検出する方法であって、
流体を基板上のセンシング表面に接触させ、
機械波を基板を介して伝播して流体を混合し、少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げ、ここで機械波を伝播する工程はせん断垂直波成分を発生させることを含み、
センシング表面上で流体または流体中の標的成分の特徴を検出し、ここで流体を混合し、少なくとも１つの非標的成分をセンシング表面から脱着させ、および／または少なくとも１つの非標的成分のセンシング表面への吸着を妨げることが、検出を促進する、方法を提供する。
【０００７】
本発明の前述および他の目的、利点および特徴は、添付図面を用いて例示される、以下の例示的な実施形態の非制限的な記述を理解することにより、さらに明らかになるであろう。
【０００８】
より詳細には、以下の開示には本発明を具現化する実施例について記載する。すなわち上記の２つの課題を解決するために、ＳＶ−ＳＡＷとＳＰＲを共通圧電基板上に一体化し、
・非特異吸着によりＳＰＲセンシング表面に結合した非標的成分（例えば寄生的生体分子）を、ＳＶ−ＳＡＷ波（レイリー波ともいう）を用いて減少または除去（脱着）し、さらに
・同じくＳＶ−ＳＡＷ波を用いて「音響流」により微小流体を混合する。
【０００９】
共通圧電基板に一体化されたＳＶ−ＳＡＷとＳＰＲにより、標的成分（例えば、病原体、タンパク質バイオマーカー、遺伝的バイオマーカーなど）の検出や同定のための微小流体分析が改善され、医薬品開発、伝染性疾患の検出、環境試験、医学的診断などの複数の用途において、より高い精度、選択性、スピードで分析できるようになる。
【００１０】
非特異的吸着とは、少なくとも１つの非標的成分、例えば標的成分以外の生体分子の、物理吸着などの機構によるＳＰＲセンシング表面への非共有（弱い）結合である。良くても、非特異的吸着により偽陽性の結果および／または標的成分濃度の定量的推定値に誤差が生じる。最悪の場合、標的成分の測定は非標的成分によって完全に妨害される可能性がある。弱く結合した寄生的分子（非標的成分）をＳＰＲセンシング表面からＳＶ−ＳＡＷによって減少または強制的に除去（脱着）させると、測定の信号対雑音比が上昇することになる。
【００１１】
また、高価な試薬の使用量を最小にするために、最新のセンシング装置や方法は微小流体を用い、マイクロまたはナノリットル量の液量を、数百から数十ミクロンの断面寸法を有する小流路を通じて送液している。このような小スケールでの流体流は層流であるので、微小流体に関する課題は試薬を効果的に混合することである。層流により主に、比較的遅い拡散が起こり混合と表面組織効果が制限され、リガンドと分析物の結合速度が非直線になる（吸着等温線）。例えば、一般的な表面生化学反応には反応の完結に数時間かけて放置するものもある。ＳＶ−ＳＡＷにより加速された微小流体混合により、ＳＰＲセンシング装置や他の類似のセンシング法の処理量はかなり向上するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置の一実施形態の概略図である。
【図２】クレッチマンＳＰＲ配置の概略図である。
【図３Ａ】流体（液状媒体）中へのせん断垂直弾性表面波（ＳＶ−ＳＡＷ、レイリー波ともいう）の伝播とカップリングを示す概略図である。
【図３Ｂ】液状媒体中のＳＶ−ＳＡＷ波の伝播およびカップリングを示す図３Ａの拡大図である。
【図３Ｃ】ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ（InterDigited Transducer：くし型変換器）電極の光学顕微鏡による上面図である。
【図３Ｄ】図３ＣのＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極の部分上面図を示す拡大図である。
【図４】エネルギーをＳＶ−ＳＡＷ波から流体中に移動させ、微小流体の混合と脱着を共に促進する、圧電基板の表面に垂直な方向のＳＶ−ＳＡＷ波による圧電基板の変形を示す概略図である。
【図５】ＳＶ−ＳＡＷの振幅と電気励起周波数の関係を示すグラフであり、最大振幅は共鳴周波数ｆ0で得られている。
【図６】異なった光屈折率（η1＝１．３３００；η2＝１．３３２５；η3＝１．３３５０；η4＝１．３３７５；η5＝１．３４００；η6＝１．３４２５；η7＝１．３４５０；η8＝１．３４７５およびη9＝１．３５００）を有する９種の流体（液体）のＳＰを示すグラフである。
【図７Ａ】ＳＶ−ＳＡＷを用いずに、ビオチン化ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ−ビオチン）をＳＰＲセンシング表面へ吸着させた後、アビジンをビオチンへ共有結合させて得られたＳＰＲ反射率曲線を示すグラフである。
【図７Ｂ】ＳＶ−ＳＡＷを用いて、ビオチン化ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ−ビオチン）をＳＰＲセンシング表面に吸着させた後、アビジンをビオチンへ共有結合させて得られたＳＰＲ反射率曲線を示すグラフである。
【図８】圧電基板上にＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ金属電極とＳＰＲ金属電極を有するＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置の一実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置の一実施例を図１を用いて以下に説明する。ＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置は、複数の異なった方法で構成できることに留意されたい。
【００１４】
図１に示すように、ＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置１００は圧電基板１０１を含む。図１に例示するように、ＳＰＲセンシング表面１０２とＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３は共に共通圧電基板１０１と一体化している。より具体的には、ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３とＳＰＲセンシング表面１０２は共に、共通圧電基板１０１の表面１０４上に付着した薄い金属膜である。フォトリソグラフィー、リフトオフ、ウエットエッチングなどの微細加工法を含む数種の方法を用いて、薄い金属膜を作製することができる。ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３とＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属膜は、同時に単一ステップで、または別々に異なったステップで作成することができる。
【００１５】
例えばポリマー材料製の別の層１０５を、共通圧電基板１０１の表面１０４上に、ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３とＳＰＲセンシング表面１０２の上から付着し、標的成分を含む流体を受けるための流体ウェル１０６を形成する。図１からわかるように、ＳＰＲセンシング表面１０２は流体ウェル１０６の底部で露出する。
【００１６】
表面１０４の反対側の共通圧電基板１０１の表面１０７上に、通常三角形または半円形の断面を有するプリズム１０９の表面１０８を配置する。ＳＰＲ励起光１１０はＳＰＲ励起光路に沿ってプリズム１０９の表面１１１、プリズム１０９そして共通圧電基板１０１を通って伝播し、ＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属膜に達する。反射光１１２は、ＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属膜から、共通圧電基板１０１、プリズム１０９そしてプリズム１０９の表面１１３を通る光路を進む。プリズムは、プリズム１０９と表面１０７間の光変化を防ぐために用いられる物質と共に、基板１０１の表面１０７に固定される。実際、ＳＰＲ励起光路と反射光路は、プリズム１０９と共通圧電基板１０１を通って、ＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属層と連結される。例えばＬｉＮｂＯ3製の圧電基板１０１が、ＳＰＲ可視および近赤外励起光および反射光に対して実質的に透過性であろうことは、当業者には周知であろう。
【００１７】
例えば、流体ウェル１０６中に含まれる流体中の標的成分の、ＳＰＲセンシング表面１０２に結合したリガンドへの付着は、クレッチマン配置中のＳＰＲを用いて観察することができる。クレッチマンＳＰＲ配置の作動原理を図２に示す。より具体的には、図２はクレッチマンＳＰＲ配置２００の概略図である。
【００１８】
図２に示すように、ＳＰＲ励起偏光１１０は、光源２０１から一定の広がりの入射角αを超えて生じる。一定の広がりの入射角αを生成するために、光源２０１には、例えば、機械的走査や分散レンズを用いてもよい（図示せず）。
【００１９】
ＳＰＲ励起偏光１１０はＳＰＲ励起光路に沿ってプリズム１０９の表面１１１、プリズム１０９そして共通圧電基板１０１を通って伝播し、ＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属膜２０２、例えば金膜に達する。反射光１１２は、薄い金属膜２０２から共通圧電基板１０１、プリズム１０９そしてプリズム１０９の表面１１３を通る光路を進む。実際、ＳＰＲ励起光路と反射光路は、プリズム１０９と共通圧電基板１０１を通って、ＳＰＲセンシング表面１０２を形成する薄い金属層２０２と連結される。
【００２０】
標的成分がセンシング表面１０２上のリガンドに捕捉されると、薄い金属膜２０２における表面プラズモンカップリングの状態に変化が生じる。薄い金属膜２０２のＳＰＲセンシング表面１０２と接する誘電媒体の屈折率に依存する特定の臨界角において、入射励起偏光１１０は金属センシング表面１０２上で伝播する表面プラズモンと強く結合し、最小振幅が、光学検出器２０４によって検出される反射光１１２中に観測されることになる。２０８などの標的成分の２０９などのリガンドによる捕捉は、反射率曲線２０５（反射光の強度と反射光の伝播角度の関係）の最小角度位置２０６のずれ２０７を検出することで追跡できる。最小点Ｉは、標的成分が結合していない場合の反射率曲線２０５の最小角度位置２０６に相当し、最小点IIは、標的成分が結合した場合の反射率曲線２０５の最小角度位置２０６に相当する。
【００２１】
図２のＳＰＲ配置（プリズムが上、流体が下）は図１の配置と逆である。流体サブシステムもまた異なっている。図１では流体サブシステムは流体ウェル１０６であるが、図２では流体サブシステムは流路２１０である。流体は流路２１０を流れて、２０９などの標的成分がセンシング表面１０２上の２０８などのリガンドと結合する。もちろん、流路２１０は、その中を流れる流体が、ＳＰＲセンシング表面１０２に接触できるように設計されている。しかし、ＳＰＲの作動原理と機能はいずれの場合においても同じであり、これは、ＳＰＲと流体の態様が複数の異なった実施形態で実施できることを示している。
【００２２】
ＳＰＲは他の点においては当業者にとって周知であり、したがって本明細書にはこれ以上説明しない。
【００２３】
前述したように、図１のせん断垂直弾性表面波（ＳＶ−ＳＡＷ）くし型変換器（ＩＤＴ）電極１０３は共通圧電基板１０１の表面１０４上に装着され、ＳＶ−ＳＡＷ（レイリー波ともいう）を生成する。ＳＶ−ＳＡＷは、圧電基板１０１の表面１０４で伝播する機械的振動である。この振動は、圧電基板１０１の表面１０４上に付着した１０３などの薄膜金属ＩＤＴ電極を用いて生成される。
【００２４】
図３Ａに示すように、ＩＤＴ１０３は、例えばＬｉＮｂＯ3製の圧電基板の表面１０４上に付着した金属のくし様構造を含む。より具体的には、図３Ｃのくし型変換器（ＩＤＴ）１０３は、第１のくし様電極３０１と第２のくし様電極３０２を含む（共に一部のみを図３Ｃに示す）。くし様電極３０１と３０２はそれぞれ交互にかみ合う歯３０３と３０４を特徴とし、図３Ｃと３ＤのＩＤＴ電極構造を形成する。交互にかみ合う歯３０３と３０４の幅と間隔は、ＳＶ−ＳＡＷ波が望ましい波長となるように調整される。同様に、交互にかみ合う歯３０３と３０４の長さは、ＳＶ−ＳＡＷ波列が望ましい幅となるように調整される。電気信号、例えばパルス電気信号、をくし様電極３０１と３０２の両端、すなわち歯３０３と３０４の両端にかける。くし様電極３０１と３０２の両端にかけられる電気信号をまた、共鳴周波数ｆ0（図５中の５００を参照）で最大のＳＶ−ＳＡＷ振幅となるよう、基板１０１の圧電材料部の両端にかけて、圧電材料のこれらの部分を変形（縮小および拡大）し、電気エネルギーを機械エネルギーに、より具体的には共通圧電基板１０１の表面１０４で歯３０３および３０４に垂直な方向に伝播するＳＶ−ＳＡＷ波に変換する。ＩＤＴ電極１０３は両方向に等振幅なＳＶ−ＳＡＷ波を生成し、従って双方向性である。
【００２５】
図３Ａは、ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３を用いたＳＶ−ＳＡＷ波の生成と、共通圧電基板１０１、例えばＬｉＮｂＯ3製の圧電基板、の表面１０４上とＳＰＲセンシング表面１０４上のＳＶ−ＳＡＷ波３０５の伝播を示す概略図である。拡大図である図３Ｂは、流体中で生じる放射圧３０６による、脱着および混合を起こさせる音響エネルギーの流体３０７中への移動（矢印３０６）を示している。
【００２６】
ＳＰＲセンシング表面１０２とＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極１０３は共に共通圧電基板１０１の表面１０４で一体化しているので、ＳＶ−ＳＡＷ波３０５は、図１に見られるような流体ウェル１０６に向かって、あるいは図２に見られるような流路２１０に向かって、共通圧電基板１０１の表面１０４上を伝播する。より具体的には、ＳＶ−ＳＡＷ波は、流体ウェル１０６または流路２１０中の流体の混合（音響流）、および非標的成分、例えば不要な寄生的生体分子、のＳＰＲセンシング表面１０２からの脱着を誘導することになる。
【００２７】
図４に示したように、ＳＶ−ＳＡＷ波すなわちレイリー波は圧電基板１０１の表面１０４を表面１０４に垂直な方向に、海洋上をうねる波のように変形し、したがってＳＶ−ＳＡＷ波からのエネルギー（図３Ｂの矢印３０６参照）を流体ウェル１０６または流路２１０中の流体に移動させ、微小流体混合と脱着を促進する。これにより微小流体混合と脱着が促進され、ＳＰＲセンシング装置および方法の感度と処理量が向上することになる。
【００２８】
実験結果を解析すると、混合および反応時間、寄生的生体分子などの非特異的に結合した成分の除去（脱着）が促進されることが明らかになった。ＳＰＲは例えばＬｉＮｂＯ3製の圧電基板上でうまく行われている。脱着を起こさせ非標的成分、例えば非特異的に結合した化学種をＳＰＲセンシング表面１０２から除去することによって、ＳＶ−ＳＡＷはＳＰＲ測定の信号対雑音比を向上する。
【００２９】
実験によりまた、アミノシラン系化合物に適当なＳｉＯ2薄膜（厚さ１０ｎｍ）でコーティングされたＳＰＲ金属センシング表面を用いて、ＬｉＮｂＯ3基板上でＳＰＲを行うことができることが確認されている。
【００３０】
図６は、異なった光屈折率（η1＝１．３３００；η2＝１．３３２５；η3＝１．３３５０；η4＝１．３３７５；η5＝１．３４００；η6＝１．３４２５；η7＝１．３４５０；η8＝１．３４７５；およびη9＝１．３５００）を有する９種の流体（液体）に、ＬｉＮｂＯ3系基板を用いたＳＰＲ反射率曲線を示すグラフである。より具体的には図６は、あらかじめ調製された屈折率を有する一連の流体を用いた時の、屈折率の増加に伴う、ＳＰＲ反射率曲線の右へのずれ（最小反射率の角度が大きくなる）を示している。
【００３１】
ＬｉＮｂＯ3系チップのＳＰＲ性能をまた標準的なアフィニティー分析により調べた。すなわち、図７Ａのグラフに示すようなリン酸緩衝液（ＰＢＳ）中のビオチンとアビジンのアフィニティー分析では、ビオチン化ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）複合体をＳＰＲセンシング表面上に吸着させた後、ビオチンに強い親和性を有するアビジンを導入する。ＳＶ−ＳＡＷ作用による混合効率の向上を図７Ｂのグラフに示す。同じ時間間隔での同一の実験条件で、図７Ｂのグラフにおいて、一番右側のＳＰＲ曲線がより大きくずれていることから示されるように、より多くの物質（アビジン）がセンシング表面上のＢＳＡ−ビオチン複合体に結合したことが明らかである。
【００３２】
図８は、共通圧電基板上のＩＤＴおよびＳＰＲ金属センシング表面の配置の実施形態を示すＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲセンシング装置のチップの一例の写真である。
【００３３】
〔変形例〕
１．ＳＶ−ＳＡＷを、化学反応終了後にＳＰＲセンシング表面に非特異的に結合した非標的成分を除去（脱着）するために用いることができるが、ＳＶ−ＳＡＷをまた化学反応中の非特異的吸着を妨げるために用いて、ＳＰＲセンシング表面上のリガンドへの（特異的）共有結合による標的成分の付着効率を動的に向上させることができる。
【００３４】
２．ＳＶ−ＳＡＷ波は、圧電基板表面の機械的な変形だけでなく電場を介しても、機械的エネルギーを流体中に移動させる。これにより流体中に乱流が発生し、拡散のみによるゆっくりとした混合や反応時間に比べて、混合や化学反応が促進される。
【００３５】
３．本発明のＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲ装置および方法は、種々の構成において電子技術やソフトウェアを用いて制御することができる。
【００３６】
４．ＳＰＲセンシング範囲は単一のセンシング領域を含んでもよいし、ＳＰＲイメージング（ＳＰＲｉ）に用いられる配列構成のように複数のセンシング領域を含んでもよい。
【００３７】
５．共通基板は上記のような圧電基板であってもよいし、または例えば多結晶圧電材料（ＺｎＯ、ＢｉＴａＯ3、ＰＺＴ、ＰｂＺｒＯ3、ＡｌＮなど）、単結晶材料（ＬｉＴａＯ3）、石英、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）、あるいはＧａＰＯ4製の圧電膜でコーティングされた非圧電基板であってもよい（例えば、Lee等、Integrated ZnO surface acoustic wave microfluidic and biosensor system, IEEE International Electron Devices Meeting-IEDM '07, Washington, DC, USA, 2007）。
【００３８】
６．ＳＰＲ配置はクレッチマン配置に限定されず、導波路を用いたもの（Krol等、米国特許登録第6,829,073B1号）および／または回折光学素子を用いたもの（Knoll等、表面プラズモン野強化回折センサー、米国特許出願2006/0194346A1号および欧州特許出願EP20050003435号、Thirstrup等、Diffractive optical coupling element for surface plasmon resonance sensors. Sensors and Actuators B (Chemical), 2004, 100(3): p. 298-308）などの他のＳＰＲ配置も用いることができる。
【００３９】
７．ＳＰＲ配置は、角走査システム（非平行光を用いる機械的走査システムまたは並列システム）、角度分散システム、波長走査システム（調節可能な波長源または平行色分散システム）、ハイブリッドシステム（角度波長同時走査システム）、および近共鳴光位相走査システムを用いることができる。
【００４０】
８．ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極およびＳＰＲセンシング表面は、金が最も一般的ではあるが、種々の金属から製造することができる。他の例としては、銀、銅、アルミニウム、パラジウムが挙げられる。金属表面を保護するためおよび／または有機化学的な機能化を促進するために、金属をコーティングしてもよい。典型的なコーティング方法では二酸化ケイ素の薄膜を使用するが、他のコーティング材を利用してもよい。
【００４１】
９．ＩＤＴ電極は直線状電極に限定されず、バルク波や表面スキミングバルク波などの所望されるＳＶ−ＳＡＷ伝播の種類に応じて多様な配置に製造することができる（例えばWu等、Actuating and detecting of microdroplet using slanted finger interdigital transducers. J. of Applied Physics, 2005, 98(2): p. 024903-7）。ＩＤＴ電極のパルス励起の周波数は通常１０〜１０００ＭＨｚ程度であり、そのような周波数をこの微小流体システムに用いることができる。
【００４２】
１０．製造性に関しては、ＳＰＲセンシング表面とＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極は共に、分離度を要する金属蒸着を含むが、これは安価なリソグラフィーの工業的製造法で容易に達成できる。
【００４３】
１１．その用途に応じて、単一または複数のＩＤＴを含むＳＶ−ＳＡＷ配置を用いることができる。また、ＩＤＴは液滴操作やパルス／エコー液滴ローカライゼーションに用いることができる（Renaudin等、Surface acoustic wave two-dimensional transport and location of microdroplets using echo signal. Journal of Applied Physics, 2006, 100(11): p. 116101-1）。
【００４４】
１２．流体サブシステムは複数の可能な実施形態、例えば液滴、ウェル中の流体、微小流体流路中の流体などを含んでもよい。
【００４５】
１３．用語「流体」は、純粋な液体、混合液、懸濁液、コロイドおよび分散液、さらに固形物質、例えば生物学的材料（細胞、ＤＮＡ、タンパク質、分子、薬物、化合物、核酸、ペプチドなど）やカーボンナノチューブを含む液体を含んでもよい。
【００４６】
１４．前記の実施例はバイオアッセイや生物学的材料の検出に関するが、本発明は無機分子や無機物質などの無機成分の検出にも等しく適用される。
【００４７】
１５．共通基板上のＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴ電極とＳＰＲセンシング表面には多くの配列が可能で、図８はその一例に過ぎない。図８は、上記の説明の一般性に優先することを意味するものではない。
【００４８】
１６．流体中の生体分子を検出するためのＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲ一体型装置および方法を以上に説明したが、ＳＶ−ＳＡＷ／ＳＰＲ一体型装置および方法はまた、細胞接着、細胞遊走、薬物透過性および溶解性、ウイルス検出およびタンパク質分泌、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）吸着などの多様な研究の遂行にも使用可能であることを理解されたい。
【００４９】
１７．上記の説明ではＳＶ−ＳＡＷと組み合わせたＳＰＲについて明示的に述べているが、ＳＶ−ＳＡＷ  ＩＤＴと同じ基板上の薄い金属膜を用いる、導波路格子（ＲＷＧ）センシング（K. TiefenthalerおよびW. Lukosz, "Sensitivity of grating couplers as integrated-optical chemical sensors," Journal of the Optical Society of America, 6(2), 1989, p. 209-220）や微量熱量測定（A. Bourque-Viens, V. Aimez, A. Taberner, P. NielsenおよびP.G. Charette, "Modelling and experimental validation of thin-film effects in thermopile-based microscale calorimeters," Sensors and Actuators A: Physical, 150(2), 2009, p. 199-206）などの任意のＳＰＲ以外のセンシング技術を使用できることに留意されたい。
【００５０】
１８．上記の明細書ではＳＶ−ＳＡＷについて述べているが、ＳＶ−ＳＡＷを、適用目的の流体を適切に混合できるせん断垂直成分を含み、基板表面で伝播する機械波を生じさせることのできる他の任意の技術に置き換えることができることに留意されたい。
【００５１】
１９．流体または流体中の標的成分の特徴を検出する方法を、ＤＮＡ、タンパク質、抗体／抗原、病原体、他の生体分子などの分析対象物を含む分析試料における結合動力学（親和定数、解離定数、平衡状態、時定数など）を分析するために用いることができる。
【００５２】
以上、本発明を非制限的な例示的実施形態を用いて説明したが、これらの実施形態は、添付の請求項の範囲内で本発明の思想および本質から逸脱することなしに任意に変更することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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