(57)【要約】  本発明は、バイオセンサーに関し、本発明の実施例に係るバイオセンサーは、所定の長さを有する支持板（１１）、及び支持板（１１）の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に局所表面プラズモン共鳴現象を発生させる導電性ナノ粒子又はナノ構造体（１４）が分散配置されて形成された薄膜層（１３）を含み、ターゲット試料（３）に浸漬され、ターゲット試料（３）内のターゲット物質が薄膜層（１３）に結合される感知部（１０）、及び支持板（１１）の一端と連結され、ユーザーによって把持される把持部（２０）を含む。
2019516993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さを有する支持板、及び前記支持板の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に局所表面プラズモン共鳴現象を発生させる導電性ナノ粒子又はナノ構造体が分散配置されて形成された薄膜層を含み、ターゲット試料に浸漬され、前記ターゲット試料内のターゲット物質が前記薄膜層に結合される感知部；及び
前記支持板の一端と連結され、ユーザーによって把持される把持部；
を含むバイオセンサー。
【請求項２】
前記把持部と前記支持板とを互いに連結し、内部に前記ターゲット試料を収容するキュベット内に挿脱可能に挿入されるキャップをさらに含む、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項３】
前記キャップの外面に配置され、前記キャップが前記キュベット内に挿入されるときに位置又は形態が変わりながら復元力が発生し、前記キュベットの内周面に密着する固定部をさらに含む、請求項２に記載のバイオセンサー。
【請求項４】
前記固定部は、前記キャップの外面から延長・折り曲げられて形成される、請求項３に記載のバイオセンサー。
【請求項５】
前記キャップの外面のうち前記固定部と対向する対向部分は凹状に陥没する、請求項４に記載のバイオセンサー。
【請求項６】
前記支持板は、他端を基準にした所定の高さで幅が相対的に狭くなる狭幅部を備える、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項７】
前記狭幅部は、上昇防止溝が前記支持板の側面から凹状に陥没して形成される、請求項６に記載のバイオセンサー。
【請求項８】
前記上昇防止溝は、前記支持板の両側面のそれぞれに形成される、請求項７に記載のバイオセンサー。
【請求項９】
前記上昇防止溝は、前記支持板の側面に沿って長さ方向に離隔して多数形成される、請求項７に記載のバイオセンサー。
【請求項１０】
前記感知部は、多数に互いに離隔し、並んで配置される、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項１１】
前記感知部を挟んで互いに向かい合う側に配置され、前記感知部を保護する一対のガードをさらに含む、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項１２】
内部に前記ターゲット試料を収容するキュベットの底面の下側に配置され、前記キュベットの高さを調節するアダプターをさらに含む、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項１３】
前記アダプターは、ブロック形状に形成され、前記キュベットの底面が挿入されて結合されるように外面から陥没した結合溝を備える、請求項１２に記載のバイオセンサー。
【請求項１４】
前記ターゲット試料はキュベットに収容され、
前記感知部が前記キュベットに挿入され、前記ターゲット試料に浸漬された状態で、前記キュベットに光を照射することによって前記ターゲット試料を分析する、請求項１に記載のバイオセンサー。
【請求項１５】
前記ターゲット試料の分析は、タンパク質定量分析、免疫反応分析、キネティック分析、又は小分子検出である、請求項１４に記載のバイオセンサー。
【請求項１６】
（ａ）請求項１から請求項１５のいずれか一つによるバイオセンサーを準備する段階；
（ｂ）検出物質を含有した検出試料に前記バイオセンサーの感知部を浸漬させることによって前記検出物質を固定する段階；及び
（ｃ）前記検出物質に特異的に結合されるターゲット物質を収容するキュベット内に、前記検出物質が固定された前記感知部を挿入し、前記感知部を前記ターゲット物質に浸漬させる段階；を含むバイオセンサーを用いた試料分析方法。
【請求項１７】
前記（ｂ）段階と前記（ｃ）段階との間に、
前記バイオセンサーの感知部をリンシング溶液に浸漬させる段階をさらに含む、請求項１６に記載のバイオセンサーを用いた試料分析方法。
【請求項１８】
前記（ｃ）段階後、
前記キュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む、請求項１６に記載のバイオセンサーを用いた試料分析方法。
【請求項１９】
前記（ｂ）段階において、前記バイオセンサーの感知部は、前記検出物質を収容するキュベットに挿入されて浸漬され、
前記（ｂ）段階と前記（ｃ）段階との間に、
前記検出物質を収容するキュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む、請求項１６に記載のバイオセンサーを用いた試料分析方法。
【請求項２０】
前記バイオセンサーの感知部は、前記リンシング溶液を収容するキュベットに挿入されて浸漬され、前記リンシング溶液を収容するキュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む、請求項１６に記載のバイオセンサーを用いた試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサー及びこれを用いた試料分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
局所表面プラズモン共鳴分析法（ＬＳＰＲ：Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）は、金属ナノ粒子を透明な基質表面上にコーティングすることによって薄膜を形成し、光を照射し、金属膜を通じて反射又は透過される光の強さ又は波長変化を測定することによって、試料の濃度による屈折率の変化を分析する方法である。このような共鳴分析法を適用した生物学的又は非生物学的試料の分析方法は、従来の蛍光基盤分析法の短所である複雑な試料処理及び長時間の分析過程を克服する方案として研究されている。
【０００３】
頻繁に使用される核酸又はタンパク質などの生物学的試料の分析法は、次のように大きく二つの分野に分けられる。第一の方法は、可視光−紫外線分光分析法を用いて光学的吸光度を測定することによって試料の濃度を測定する方法であって、一定の強さの光を物質に通過させた後、通過前後の光の強さを比較することによって吸光度を測定する。このような光学的吸光度測定方法は、試料に含まれた特定の官能基の濃度のみを測定するので、生物学的反応による特定結合物質の反応度及び活性度を定量的に分析するためには追加の分析方法を適用しなければならないという不便さがある。また、最高分析感度が１０−６Ｍの低減度分析法は、１０−１２Ｍの高感度分析が必要なバイオ試料分析には適していないという問題を有する。
【０００４】
第二の方法は、特許文献ＫＲ２０１３−００１４７１３に開示されたように、酵素免疫分析法を活用する方法である。酵素免疫分析法は、特定試料の反応度及び活性度を定量的に１０−１２Ｍの高感度で分析するために一般的に用いられる方法であって、特定対象の抗原−抗体反応でペルオキシダーゼ（ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）やガラクトシダーゼ（ｇａｌａｃｔｏｓｉｄａｓｅ）などの酵素を抗体に化学的に結合させた後、標識抗体で検出して定量分析する方法を用いたり、又は抗体や抗原にフルオレセインやローダミンなどの蛍光色素を標識したものを用いて蛍光分析器で試料物質を分析する免疫蛍光法を用いる。
【０００５】
このような分析方法は、試料のターゲット物質と反応物質との結合による反応度又は活性度を優れた検出感度で分析できるので広く活用されているが、複雑な試料前処理工程、試料又はターゲットの蛍光物質ラベリング又は高価の検出器使用などで多くの時間及び費用がかかるという問題を有していた。特に、酵素免疫分析法又は蛍光免疫分析法などは、ターゲット物質による別途の抗体を使用しなければならなく、分析時間が長いので、医薬開発又はバイオマーカーの開発過程中に多量のライブラリーを迅速にスクリーニングすることも難しい。
【０００６】
したがって、従来の試料分析方法の問題を解決するための方案が切実に要求されている状況である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためのものであって、本発明の一側面は、支持板の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に導電性ナノ粒子又はナノ構造体が分散配置された薄膜層を形成することによって、局所表面プラズモン共鳴現象を発生させ、試料を検知するバイオセンサーを提供する。
【０００８】
また、本発明の他の側面は、支持板の所定の位置に幅が相対的に狭くなる狭幅部が形成され、並んだ各支持板間又はキュベットの内側面と支持板との間の間隙に沿って試料が上昇することを遮断できるバイオセンサーを提供する。
【０００９】
また、本発明の更に他の側面は、局所表面プラズモン共鳴現象を活用したバイオセンサーを用いることによって、別途の前処理工程なしで相対的に簡単且つ安価に試料を分析できる試料分析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施例に係るバイオセンサーは、所定の長さを有する支持板、及び前記支持板の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に局所表面プラズモン共鳴現象を発生させる導電性ナノ粒子又はナノ構造体が分散配置されて形成された薄膜層を含み、ターゲット試料に浸漬され、前記ターゲット試料内のターゲット物質が前記薄膜層に結合される感知部；及び前記支持板の一端と連結され、ユーザーによって把持される把持部；を含む。
【００１１】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記把持部と前記支持板とを互いに連結し、内部に前記ターゲット試料を収容するキュベット内に挿脱可能に挿入されるキャップをさらに含む。
【００１２】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記キャップの外面に配置され、前記キャップが前記キュベット内に挿入されるときに位置又は形態が変わりながら復元力が発生し、前記キュベットの内周面に密着する固定部をさらに含む。
【００１３】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記固定部は、前記キャップの外面から延長・折り曲げられて形成される。
【００１４】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記キャップの外面のうち前記固定部と対向する対向部分は凹状に陥没する。
【００１５】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記支持板は、他端を基準にした所定の高さで幅が相対的に狭くなる狭幅部を備える。
【００１６】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記狭幅部には、上昇防止溝が前記支持板の側面から凹状に陥没して形成される。
【００１７】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記上昇防止溝は前記支持板の両側面のそれぞれに形成される。
【００１８】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記上昇防止溝は、前記支持板の側面に沿って長さ方向に離隔して多数形成される。
【００１９】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記感知部は、多数に互いに離隔し、並んで配置される。
【００２０】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記感知部を挟んで互いに向かい合う側に配置され、前記感知部を保護する一対のガードをさらに含む。
【００２１】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、内部に前記ターゲット試料を収容するキュベットの底面の下側に配置され、前記キュベットの高さを調節するアダプターをさらに含む。
【００２２】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記アダプターは、ブロック形状に形成され、前記キュベットの底面が挿入されて結合されるように外面から陥没した結合溝を備える。
【００２３】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記感知部が前記ターゲット試料に浸漬された状態で、前記キュベットに光を照射することによって前記ターゲット試料を分析する。
【００２４】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーによると、前記ターゲット試料の分析は、タンパク質定量分析、免疫反応分析、キネティック分析、又は小分子検出（ｓｍａｌｌ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）である。
【００２５】
一方、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法は、（ａ）本発明の実施例に係るバイオセンサーを準備する段階；（ｂ）検出物質を含有した検出試料に前記バイオセンサーの感知部を浸漬させることによって前記検出物質を固定する段階；及び（ｃ）前記検出物質に特異的に結合されるターゲット物質を収容するキュベット内に、前記検出物質が固定された前記感知部を挿入し、前記感知部を前記ターゲット物質に浸漬させる段階；を含む。
【００２６】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法において、前記（ｂ）段階と前記（ｃ）段階との間に、前記感知部をリンシング溶液に浸漬させる段階をさらに含む。
【００２７】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法において、前記（ｃ）段階後、前記キュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む。
【００２８】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法において、前記（ｂ）段階において、前記バイオセンサーの浸漬部は、前記検出物質を収容するキュベットに挿入されて浸漬され、前記（ｂ）段階と前記（ｃ）段階との間に、前記検出物質を収容するキュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む。
【００２９】
また、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法において、前記バイオセンサーの浸漬部は、前記リンシング溶液を収容するキュベットに挿入されて浸漬され、前記リンシング溶液を収容するキュベットに挿入された状態の前記バイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定する段階をさらに含む。
【００３０】
本発明の特徴及び利点は、添付の図面に基づいた次の詳細な説明によってさらに明白になるだろう。
【００３１】
本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的且つ辞典的な意味で解釈してはならなく、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適宜定義できるという原則に立脚し、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念で解釈しなければならない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のバイオセンサーによると、支持板の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に導電性ナノ粒子又はナノ構造体が分散配置された薄膜層を形成することによって、局所表面プラズモン共鳴現象を発生させ、試料を定量的に検知し、各生物学的試料間の反応又は生物学的試料と非生物学的試料との間の反応を別途の試料前処理過程なしで簡単に誘導できるという効果がある。
【００３３】
また、本発明のバイオセンサーによると、試料が収容されたキュベット内に浸漬され、試料を分析する感知部において、前記感知部を構成する支持板の所定の位置に幅が相対的に狭くなる狭幅部が形成されることによって、並んだ各支持板間又はキュベットの内側面と支持板との間の間隙における毛細管力による試料の上昇を阻止できるという長所がある。
【００３４】
また、本発明のバイオセンサーを用いた試料分析方法によると、試料分子を発色団でラベリングする複雑な段階が必要であった酵素診断法とは異なり、局所表面プラズモン共鳴現象を基盤とするのでラベリングが必要でなく、可視光分光分析機のみで簡単な検出過程を通じて試料を定量的に分析できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係るバイオセンサーの斜視図である。
【図２ａ】図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２ｂ】図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】キュベットに挿入される本発明の実施例に係るバイオセンサーの側面図である。
【図４】キュベットに挿入された本発明の実施例に係るバイオセンサーの正面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るバイオセンサーの斜視図である。
【図６】本発明の実施例に係るバイオセンサーのアダプターの斜視図である。
【図７】本発明の実施例に係るバイオセンサーの信号を測定したグラフである。
【図８】本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法で分析した吸光度変化グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付の各図面と関連する以下の詳細な説明及び好適な実施例からさらに明白になるだろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付する際、同一の構成要素に限っては、たとえ他の図面上に表示されたとしても可能な限り同一の番号を付していることに留意しなければならない。また、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使用される用語であって、構成要素が前記各用語によって制限されることはない。以下、本発明を説明するにおいて、本発明の要旨を不明瞭にし得る関連する公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００３７】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施例に係るバイオセンサーの斜視図で、図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図で、図３は、キュベットに挿入される本発明の実施例に係るバイオセンサーの側面図で、図４は、キュベットに挿入された本発明の実施例に係るバイオセンサーの正面図である。
【００３９】
図１〜図４に示したように、本発明の実施例に係るバイオセンサーは、所定の長さを有する支持板１１、及び支持板１１の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つ以上に局所表面プラズモン共鳴現象を発生させる導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４が分散配置されて形成された薄膜層１３を含み、ターゲット試料３に浸漬され、ターゲット試料３内のターゲット物質が薄膜層１３に結合される感知部１０、及び支持板１１の一端と連結され、ユーザーによって把持される把持部２０を含む。
【００４０】
本実施例に係るバイオセンサーは、局所表面プラズモン共鳴現象を用いて試料を検知するセンサーに関し、感知部１０及び把持部２０を含む。
【００４１】
表面プラズモン共鳴（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＳＰＲ）は、導電性材料の表面又はその付近で特定波長を有する光子と電子とが結合されて生成された表面プラズモンポラリトン（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎ  ｐｏｌａｒｉｔｏｎｓ；ＳＰＰｓ）の伝搬現象を称する。前記表面プラズモン共鳴は、一般に、負の誘電関数を有する金属と正の誘電関数を有する媒質との界面に沿って伝搬する伝導帯電子の集団的な振動現象であり、入射された電磁気波より増加した強度を有し、前記界面から垂直方向に遠ざかるほど指数的に減少する消滅波の特性を有する。
【００４２】
表面プラズモン共鳴は、約１０ｎｍ〜２００ｎｍ厚の平坦な金属の表面と遺伝体との界面で観察される伝搬型プラズモン（ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  ｐｌａｓｍｏｎｓ）と、ナノ粒子又はナノ構造体で観察される局所表面プラズモン共鳴（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＬＳＰＲ）とに分類され得る。このうち局所表面プラズモン共鳴は、各ナノ粒子又はナノ構造体の表面の化学的及び物理的環境による変化、例えば、これらに接する媒質の屈折率の変化による最大吸収率又は散乱率を有するプラズモン共鳴波長の変化を検出することによって特定分子を識別したり、特定分子の媒質内の濃度を求めることができ、前記屈折率の変化に高感度を有するので非標識（ｌａｂｅｌ−ｆｒｅｅ）方式による検知が可能である。本発明に係るバイオセンサーは、このような局所表面プラズモン共鳴が適用されるように形成される。
【００４３】
このとき、局所表面プラズモン共鳴は感知部１０で発生するが、感知部１０は、支持板１１及び薄膜層１３を含む。
【００４４】
ここで、支持板１１は、所定の長さを有する板状の部材である。このとき、支持板１１は、必ずしも平板に限定されるものではなく、いずれか一面が湾曲したり、凹凸を有する形態などの多様な形態で形成され得る。但し、以下では、支持板１１が平板である場合を仮定して説明する。
【００４５】
一方、支持板１１は透明又は不透明支持板１１であり得るが、このうち透明支持板１１であることが好ましい。このような透明支持板１１は、例えば、ガラス又は光学的に所定の透光度を有する高分子材料からなり得る。このとき、高分子材料は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、又はポリイミドなどを含み得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。不透明支持板１１の場合は、サファイア又はシリコン単結晶などからなり得る。但し、支持板１１の材料は、必ずしも上述した材料に限定されるものではなく、分析対象、工程などの条件を考慮した上で多様な材料を活用することができる。
【００４６】
薄膜層１３は、支持板１１の一面及び他面のうち少なくともいずれか一つに形成される層であって、局所表面プラズモン共鳴現象を発生させる導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４が分散配置されて形成される。ここで、薄膜層１３は、支持板１１の一面のみに形成されてもよく（図２ａ参照）、支持板１１の一面及び他面、すなわち、両面に形成されてもよい（図２ｂ参照）。一方、導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４は、球形、ナノチューブ、ナノカラム、ナノロッド、ナノ気孔、及びナノワイヤのうちいずれか一つ又はこれらが組み合わされた形状を有することができ、形状によって中実の形態であってもよく、多孔又は中空の形態であってもよい。このような導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４は、炭素、黒鉛、半金属、金属、前記半金属又は金属の合金、導電性金属酸化物、金属窒化物の導電性粒子であってもよく、金属薄膜などの導電層がコーティングされたコアシェル構造の粒子であってもよい。但し、導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４は、必ずしも上述した形態及び材料に限定されるものではない。
【００４７】
一方、導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４は、バインダー１５によって支持板１１に結合されるが（図２参照）、ここで、バインダー１５は、イオン性高分子であって、例えば、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ｐｏｌｙ  ｄｉａｌｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリアリルアミンヒドロクロリド（ｐｏｌｙ  ａｌｌｙｌａｍｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド（ｐｏｌｙ  ４−ｖｉｎｙｌｂｅｎｚｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリエチレンイミン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙ  ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ｐｏｌｙ  ｓｏｄｉｕｍ  ４−ｓｔｙｒｅｎｅ  ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）、ポリビニルスルホン酸（ｐｏｌｙ  ｖｉｎｙｌｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリナトリウム塩（ｐｏｌｙ  ｓｏｄｉｕｍ  ｓａｌｔ）、及びポリアミノ酸（ｐｏｌｙ  ａｍｉｎｏ  ａｃｉｄｓ）のうちいずれか一つ又はこれらの混合物を含み得る。但し、バインダー１５は、導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４を支持板１１に結合できる物質であれば、上述した高分子に限定されるものではない。
【００４８】
支持板１１にこのような薄膜層１３が配置されて形成された感知部１０はターゲット試料３に浸漬される。このとき、支持板１１の自由端からターゲット試料３に浸漬されながら、薄膜層１３もターゲット試料３に浸される。ここで、支持板１１の自由端は、後述する把持部２０に連結される支持板１１の一端の反対側の末端を意味する。薄膜層１３がターゲット試料３に浸されると、ターゲット試料３内のターゲット物質が薄膜層１３に結合される。
【００４９】
このとき、薄膜層１３とターゲット物質とが結合されるために、ターゲット物質と特異的に結合される検出物質が薄膜層１３に固定され得る。ここで、検出物質は、例えば、低分子化合物、抗原、抗体、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡ、酵素、酵素基質、ホルモン受容体、及び官能基を含む合成試薬などであり得る。但し、上述した物質は、例示的に列挙したものに過ぎなく、検出物質が必ずしもこれに限定されるものではなく、このような物質の組み合わせを含み、ターゲットの物質と結合される全ての公知の物質を含み得る。このような検出物質が薄膜層１３、すなわち、導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４、又はバインダー１５に固定され、ターゲット物質と特異的に結合されることによって、ターゲット物質が薄膜層１３に結合される。但し、必ずしも検出物質が薄膜層１３に固定されるべきではない。
【００５０】
一方、感知部１０は一つ以上であり得る。感知部１０が多数である場合は、互いに所定の間隔を有して離隔し、並んで配置されるが、このとき、並んで配置された感知部１０は、いずれか一つの支持板１１の一面と他の支持板１１の一面又は他面とが互いに向かい合うように配列される。このような一つ以上の感知部１０は把持部２０に連結されて固定される。
【００５１】
ここで、把持部２０は、ユーザーによって把持される部材であって、支持板１１の一端と連結される。したがって、ユーザーは、把持部２０を把持し、ターゲット試料３が収容されたキュベット１内に感知部１０を浸漬させることができる。ここで、キュベット１は、ターゲット試料３の分光分析のためにターゲット試料３を入れておく容器である。但し、感知部１０が浸漬されるとき、必ずしもターゲット試料３がキュベット１内に収容されるべきではない。しかし、一般的な試料分析工程でキュベット１内にターゲット試料３を準備し、キュベット１に感知部１０が浸漬された状態で分光分析を行うので、以下では、キュベット１内にターゲット試料３が収容される場合を仮定して説明する。
【００５２】
上述した内容をまとめると、本実施例に係るバイオセンサーは、支持板１１の一面に導電性ナノ粒子又はナノ構造体１４が分散配置された薄膜層１３が形成されることによって、局所表面プラズモン共鳴現象を発生させ、特定分子を識別したり、特定分子の媒質内の濃度を求めることができ、非標識方式による検知が可能であるという効果を有する。
【００５３】
一方、本実施例に係るバイオセンサーはキャップ３０をさらに含み得る。ここで、キャップ３０は、キュベット１内に挿脱可能に挿入され、開放されたキュベット１の入口を閉鎖するように形成される。このようなキャップ３０は、把持部２０の下部に配置され、把持部２０と支持板１１とを互いに連結する。また、キャップ３０は、キュベット１の内面に接し、感知部１０がキュベット１内で動かないように支持板１１を固定する。
【００５４】
ここで、キュベット１のサイズが全て一律的ではない。したがって、キュベット１のサイズに応じてキャップ３０の外面とキュベット１の内面との間にギャップが生じる場合があり、これによって、キャップ３０がキュベット１に固定されないので、正確なターゲット試料３の分析が難しくなるという問題が発生し得る。そこで、本実施例に係るバイオセンサーは、キュベット１のサイズに関係なく感知部１０が固定されるように固定部４０をさらに含み得る。
【００５５】
前記固定部４０は、キャップ３０の外面に配置され、キャップ３０がキュベット１に挿入されるときに本来の位置又は形態が変わり、このときに発生する復元力によってキュベット１の内周面に密着するように形成される。このようにキャップ３０に配置された固定部４０がキュベット１に密着すると、キャップ３０に連結された感知部１０がキュベット１内で固定される。
【００５６】
具体的に、固定部４０は、キュベット１にキャップ３０が挿入されるときにキュベット１の内面によって加圧されながら変形が起こり、弾性力によってキュベット１の内面に密着する弾性体であり得る。このような固定部４０は、ゴムなどの素材が持つ本来の弾性力を用いてもよく、ばねなどの部品の属性を用いてもよい。但し、固定部４０は、必ずしも材料及び部品が有する弾性力を用いなければならないものではなく、所定の構造を通じても具現可能であるが、それについては、以下で詳細に説明する（図４参照）。
【００５７】
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【００５８】
上述した構造以外にも、陥没した前記対向部分の内面から固定部４０が延長され、キャップ３０の外面の外側に突出部が形成されることによって「Ｌ」字状の構造からなってもよい。
【００５９】
結果的に、固定部４０は、キャップ３０の外面から延長され、キャップ３０がキュベット１に挿入されるときにテンションによってキュベット１の内面に密着する限り、上述した構造以外にも多様な構造に変形可能である。
【００６０】
一方、本実施例に係るバイオセンサーは、支持板１１が狭幅部１２を備えることができる。ここで、狭幅部１２は、支持板１１の他端（自由端）を基準にした所定の高さで支持板１１の幅が他の部分に比べて相対的に狭くなる部分である。
【００６１】
ターゲット試料３を分析するためには、キュベット１内に感知部１０が挿入された状態でキュベット１の外側から光を照射する。このとき、感知部１０とキュベット１の内面との間の間隙や互いに並んだ各感知部１０間の間隙で毛細管力が発生し、ターゲット試料３が上昇するようになる（図４参照）。このようなターゲット試料３の上昇により、薄膜層１３が配置された支持板１１領域を超えてターゲット試料３が移動するので、分析に必要なターゲット試料３の量が増加し、分析信頼度が深刻に低下する。このような問題を解決するための方案としてなされたものが狭幅部１２である。ターゲット試料３は、支持板１１との間で作用する引力によって支持板１１に沿って上昇するようになるが、狭幅部１２で支持板１１の幅が狭くなると、支持板１１とターゲット試料３とが接する面積が小さくなり、これ以上ターゲット試料３が上昇しなくなる。
【００６２】
具体的に、狭幅部１２は、支持板１１の側面に上昇防止溝１７が凹状に陥没することによって形成され得る。ここで、上昇防止溝１７は、支持板１１の一側面から他側面の方向に所定の深さだけ陥没して形成されるので、上昇防止溝１７が形成された位置における支持板１１の幅、すなわち、両側面間の距離が小さくなることによって狭幅部１２が形成される。このような上昇防止溝１７は、支持板１１の一側面にのみ形成されてもよく、両側面のそれぞれに形成されてもよい。両側面のそれぞれに上昇防止溝１７が形成された場合、互いに向かい合うように形成されてもよいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ジグザグ形式で交互に形成されてもよい。また、上昇防止溝１７は、支持板１１の側面に沿って長さ方向に所定の間隔だけ離隔して多数形成されてもよい。
【００６３】
このような上昇防止溝１７は、陥没する部位が湾曲しながら丸みを帯びて形成されてもよいが、必ずしもこのような形状に形成されるべきではなく、支持板１１の幅が狭くなる限り、いかなる形態に陥没してもよい。このとき、上昇防止溝１７の幅、すなわち、上昇防止溝１７の深さに対して垂直な距離に特別な制限はないので、上昇防止溝１７の幅は、支持板１１の所定の高さからその一端までであってもよい。
【００６４】
図５は、本発明の他の実施例に係るバイオセンサーの斜視図である。図５に示したように、本発明の他の実施例に係るバイオセンサーは、感知部１０を保護するために一対のガード５０をさらに含み得る。ここで、一対のガード５０は、感知部１０を挟んで感知部１０と離隔し、互いに向かい合う側に配置される部材である。多数の感知部１０が配置された場合にも、一対のガード５０間に多数の感知部１０が配列されるようにガード５０が配置される。このようにガード５０が感知部１０の両側の最外側にそれぞれ配置されるので、キュベット１の内面に感知部１０が接しないようにし、外部の衝撃などから感知部１０を保護することができる。ガード５０は、支持板１１の形態と同一の形状に形成されてもよいが、必ずしもその形態がこれに限定されるものではない。但し、ガード５０が板状に形成された場合、並んで配置されるガード５０と感知部１０との間隙又はガード５０とキュベット１の内側面との間の間隙でターゲット試料３が上昇することもあるので、ガード５０にも所定の高さで相対的にその幅が狭くなる狭幅部１２ａが形成され得る。このとき、狭幅部１２ａもガード５０の側面に上昇防止溝１７ａが陥没して形成され得るが、必ずしもガード５０に狭幅部１２ａが形成されたり、上昇防止溝１７ａによって狭幅部１２ａが形成されるべきではない。また、試料分析過程で感知部１０に光が照射されなければならないので、ガード５０は透明に形成されることが好ましいが、必ずしも透明であるべきではない。
【００６５】
図６は、本発明の実施例に係るバイオセンサーのアダプター６０の斜視図である。図６に示したように、本実施例に係るバイオセンサーはアダプター６０をさらに含み得る。ここで、アダプター６０はキュベット１の高さを調節する部材である。試料を分析するためには、キュベット１に感知部１０を挿入した後、キュベット１の外側から感知部１０の薄膜層１３に向かって光を照射する（図３参照）。このとき、光を照射する装備によって光が照射される高さ、幅、焦点などが異なるので、キュベット１の製造会社は、所定の光照射装備に合わせてキュベット１の高さを設計する。したがって、光照射装備にマッチングされないキュベット１を使用すると、試料分析に要求されるキュベット１の適正な高さに光を照射できないので、光照射装備によるキュベット１の汎用性が制限される。このように光照射装備とキュベット１とがマッチングされないためキュベット１の使用に問題が発生する場合、アダプター６０をキュベット１の底面の下側に配置することによってキュベット１の高さを調節することができる。したがって、光照射装備及びキュベット１の種類に関係なくキュベット１の高さを調節することによって、光が照射される位置を自由に制御することができる。
【００６６】
具体的に、アダプター６０は、所定の高さを有するブロック形状に形成されるが、外面から凹状に陥没した結合溝６１を備えることによって、キュベット１の底面が結合溝６１に挿入され、アダプター６０とキュベット１とが結合される。ここで、アダプター６０は、互いに異なる高さを有するように製作され、高さ別にキュベット１に結合されることによってキュベット１の高さを調節する。
【００６７】
本実施例に係るバイオセンサーは、感知部１０がターゲット試料３に浸漬された状態で、すなわち、感知部１０がキュベット１に挿入された状態で、キュベット１に光を照射することによってターゲット試料３を分析する。このとき、ターゲット試料３の分析は、タンパク質定量分析、免疫反応分析、キネティック分析、又は小分子検出を含む。従来は、別途の装置を用いてそれぞれのタンパク質定量分析、免疫反応分析、キネティック分析、小分子検出を別途の方式で施行していたが、本実施例に係るバイオセンサーの場合は、上述した全てのタゲット試料の分析が可能である。
【００６８】
図７は、本発明の実施例に係るバイオセンサーの信号を測定したグラフである。図７では、本発明に係るバイオセンサーを用いて多様な条件で信号値を連続的に測定した。第１段階では、ＰＢＳバッファーを入れ、本発明に係るバイオセンサーのバックグラウンドを測定した。第２段階では、抗体（検出物質）が収容されたキュベットに本発明に係るバイオセンサーを挿入することによって信号を測定した。第３段階では、薄膜層のうち検出物質が固定されていない空の部分をブロッキング物質で処理した後で信号を測定した。第４段階では、リンシング溶液でブロッキングに関与していない余分のブロッキング物質を除去することによって信号を測定した。第５段階では、抗原（ターゲット物質）が収容されたキュベットに本発明に係るバイオセンサーを挿入することによって抗原抗体反応を誘導し、信号の増加値を測定した。その結果、それぞれの段階を経ながら信号値が変わることを確認した。また、第２段階と第３段階との間で、本発明に係るバイオセンサーをリンシング溶液に浸漬させた後で信号を測定した場合にも信号値が表れることを確認した（図示せず）。このような結果を通じて、本発明に係るバイオセンサーは、検知する物質によって特異的な信号値を示しながら作動することが分かる。
【００６９】
以下では、本発明に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法について説明する。
【００７０】
図８は、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法のフローチャートで、図９は、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法で分析した吸光度変化グラフである。
【００７１】
図８に示したように、本発明の実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法は、（ａ）上述した実施例のうちいずれか一つによるバイオセンサーを準備する段階（Ｓ１００）、（ｂ）検出物質を含有した検出試料にバイオセンサーの感知部を浸漬させることによって検出物質を固定する段階（Ｓ２００）、及び（ｃ）検出物質に特異的に結合されるターゲット物質を収容するキュベット内に、検出物質が固定された感知部を挿入し、感知部をターゲット物質に浸漬させる段階（Ｓ３００）を含む。
【００７２】
本実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法は、本発明に係るバイオセンサーを準備する段階（Ｓ１００）、検出物質を固定する段階（Ｓ２００）、及び感知部をターゲット物質に浸漬させる段階（Ｓ３００）を含む。ここで、本実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法では上述した本発明に係るバイオセンサーを用いるので、重複する内容については説明を省略したり、簡単に記述する。
【００７３】
本実施例に係るバイオセンサーを用いた試料分析方法によると、まず、上述した実施例のうちいずれか一つのバイオセンサーを準備し（Ｓ１００）、ターゲット物質に特異的に結合される検出物質を含有した検出試料にバイオセンサーの感知部を浸漬させ、薄膜層に検出物質を固定する（Ｓ２００）。このとき、検出物質はキュベットに収容されて準備され、バイオセンサーの感知部をそのキュベットに挿入して浸漬させることができる。このようにキュベットにバイオセンサーが挿入され、検出物質が固定されると、キュベットに挿入されたバイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定することもできる。但し、ここでは、必ずしも吸光度の測定が行われるべきではない。
【００７４】
検出物質が感知部に固定されると、ターゲット物質を収容するキュベット内に感知部を挿入し、感知部をタゲット物質に浸漬させる（Ｓ３００）。このとき、感知部の検出物質がターゲット物質と結合される。例えば、検出物質が抗体で、ターゲット物質が抗原である場合、ここで抗原抗体反応が誘導される。
【００７５】
一方、検出物質が感知部に固定（Ｓ２００）された後、ターゲット物質に浸漬（Ｓ３００）される前に、バイオセンサーの感知部をリンシング溶液に浸漬させることができる。検出物質は、例えば、物理的及び静電気的な反応を経て感知部に固定されるが、リンシング溶液に感知部を浸漬させることによって、ここで意図していない方式で結合された検出物質を除去する。このとき、リンシング溶液は、キュベットに収容されて準備され、そのキュベットにバイオセンサーの感知部を挿入して浸漬させることができる。このように検出物質が除去されると、そのキュベットに挿入されたバイオセンサーを分光分析機に配置することによって吸光度を測定することができる。但し、必ずしもこのような吸光度の測定が行われるべきではない。
【００７６】
ターゲット物質に感知部が浸漬された後、バイオセンサーをキュベットに挿入した状態で分光分析機に配置し、吸光度を測定することによってターゲット試料を分析することができる。このとき、バイオセンサーが配置される前に予め分光分析機を予熱し、ターゲット物質に感知部が浸漬された直後に分光分析機にバイオセンサーを配置することが好ましい。但し、必ずしも分光分析機を予め予熱すべきではない。
【００７７】
このような段階によって、小便（ｕｒｉｎｅ）内のタンパク分解酵素であるＭＭＰ−９試料の濃度による吸光度差を分析した結果は、図９を通じて確認可能である。
【００７８】
以上では、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであって、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野で通常の知識を有する者によってその変形や改良が可能であることが明白である。
【００７９】
本発明の単純な変形及び変更は、いずれも本発明の領域に属するものであって、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲によって明確になるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明によると、局所表面プラズモン共鳴現象を発生させることによって試料を定量的に検知し、生物学的試料間の反応又は生物学的試料と非生物学的試料との間の反応を別途の試料前処理過程なしで簡単に誘導できるので、産業上の利用可能性が認められる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【図９】
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【国際調査報告】
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