[发明专利]振荡器、质量测量系统以及质量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振荡器、质量测量系统以及质量测量方法，并且特别地，本发明涉及一种可在流体环境中测量微小物体的质量的振荡器、质量测量系统以及质量测量方法。

背景技术

近年来，由于微机电、纳米以及生物技术的进步，各种微机电材料、纳米材料以及生物材料被视为具有广泛应用于层面材料而为各界所重视。并且由于现今科技趋向微小化，对于新材料的研究除了研究其宏观的性质外，其微观的性质也是研究的重点议题。以微观而言，对于物质的基本性质的测量，例如质量、电性或是材料机械特性的测量等，并不如宏观时容易测量，因此新材料的特性往往难以掌握。因此，微测量技术在微科技发展中扮演重要的角色。

以质量而言，在现有技术中，美国专利第6722200号提出一种可测量单一原子质量的硅材料感测技术。该现有技术以高频纳米机械共振器的表面在高真空环境下吸附原子，并根据其振动频率的变化计算吸附在共振器表面的原子的质量。

上述的美国专利第6722200号所披露的技术是在真空环境下进行而可忽略阻尼效应，使高频纳米机械共振器可以保持自然共振。另外，由于现有技术的测量方法用复杂度高的机械结构来进行，其成本较高，并且由于其测量方法的参数均与所设计的机械结构有关，因此计算其质量时必须套用各种复杂的机械模型。然而，生物或化学检测往往是大量检测并且在流体环境下进行，上述的现有技术由于成本过高、计算所套用的模型复杂以及只在真空环境下进行，所以不适用于生物或化学检测。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种利用线状蛋白质结构体构成的振荡器，该振荡器可用来计算待测物质量，以解决上述问题。

根据具体实施例，本发明的振荡器包含线状蛋白质结构体以及负载物。线状蛋白质结构体的两端分别固定于基座上。负载物附着于线状蛋白质结构体上的附着位置，此附着位置至线状蛋白质结构体的两端的距离在本具体实施例中大体上相等。

在本具体实施例中，当线状蛋白质结构体振动时，其振动频率与负载物的质量相关。负载物的表面上可以涂布反应层，通过此反应层可以吸附或化学键结的方式结合待测物。当待测物被吸附或键结在负载物上时，负载物的重量变化将会改变原本的振动频率。因此，根据线状蛋白质结构体的弹性系数以及负载物吸附待测物后线状蛋白质结构体的振动频率变化，可计算获得待测物的质量。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，线状蛋白质结构体位于微生物的表面上。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该线状蛋白质结构体是鞭毛(flagellum)或纤毛(线毛，pili)。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，其中纤毛选自由第一型纤毛、第三型纤毛以及P型纤毛组成的组。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该负载物的表面上涂布有反应层，用来结合待测物，并且待测物选自由病毒、微生物、细胞、蛋白质分子以及核酸分子组成的组。

根据本发明的振荡器，在具体实施方式中，该负载物的表面上涂布有反应层，用来与待测物产生化学反应。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该线状蛋白质结构体的两端分别通过辅助物固定在基座上。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该辅助物通过激光镊夹(optical tweezer)将线状蛋白质结构体的两端固定于基座上，并且负载物通过激光镊夹固定于线状蛋白质结构体。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该负载物由聚苯乙烯材料以及磁性材料制成。

根据本发明的振荡器，在具体实施例中，该线状蛋白质结构体通过光学驱动系统驱动而振动。

本发明的另一目的在于提供一种利用线状蛋白质结构体的质量测量系统来测量待测物的质量，来解决上述问题。

根据具体实施例，本发明的质量测量系统用来在流体环境中测量待测物的质量，其包含流道、线状蛋白质结构体、驱动装置、测量装置以及处理装置。流道可用来容纳流体。线状蛋白质结构体的两端分别固定于流道的内壁上，并且线状蛋白质结构体上的附着位置上附着负载物，此负载物可用来吸附待测物，此外，附着位置至两端的距离大体上相等。

在本具体实施例中，质量测量系统的驱动装置可驱动线状蛋白质结构体进行振动，并且，测量装置可以测量其振动频率。当线状蛋白质结构体的附着位置上仅有负载物而未吸附待测物时，测量装置根据测量出的振动频率产生关于此振动频率的参考频率测量信号；当负载物吸附待测物后，测量装置则根据测量出的振动频率产生关于此振动频率的实验频率测量信号。接着，处理装置可以根据参考频率测量信号以及实验频率测量信号，计算待测物质量。