(57)【要約】【課題】  簡便かつ迅速に測定可能なバイオセンサを提供する。【解決手段】  分析器本体６に対して挿抜可能に構成されたカートリッジ５の内底面にセンサチップ１を設け、磁性体粒子Ｍｇを含浸させた不織布４６をセンサチップ１の対向位置に配置し、蓋４５の開口部より試料溶液を滴下する。磁性体粒子Ｍｇが試料溶液に溶解して、センサチップ表面１に落ち、さらに反応を行う。反応後、センサチップに磁場を印加し、未結合の磁性体粒子をセンサチップ１から遠ざけつつ、磁場の強度を検出することで測定対象物の分析が可能である。このようにすることで、磁性体粒子を別試料として用意するなどの手間もなく、簡便かつ迅速に分析を行うことができる。【選択図】図１
2006184250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体粒子の量を測定することで測定対象物を分析するバイオセンサにおいて、
前記反応槽内に配置され、前記測定対象物と特異的に結合する第１の分子受容体を表面に有する磁性体粒子と、
前記測定対象物を含む溶液を保持するための反応槽と、
前記反応槽に設置され、前記磁性体粒子の量を測定するセンサチップと、
を備え、
前記センサチップは、検知した磁場の強さに応じた出力値を出力する複数の磁場検知素子が２次元に配置されてなる磁気センサと、前記磁場検知素子の各々を選択する選択回路と、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記測定対象物と特異的に結合する前記磁気センサの表面に形成された第２の分子受容体と、を備えることを特徴とするバイオセンサ。
【請求項２】
前記センサチップと対向する位置に、磁場発生装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサ。
【請求項３】
前記磁性体粒子の周囲を、乾燥した糖類及び緩衝剤で覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオセンサ。
【請求項４】
前記磁性体粒子を、不織布に分散固定した状態で前記反応槽内に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項５】
前記不織布を前記磁気センサと対向する位置に配置したことを特徴とする請求項４記載のバイオセンサ。
【請求項６】
前記反応槽を振動させる振動発生装置を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項７】
前記センサチップへ電源を供給するための電極、前記選択回路へ信号を送るための電極、及び前記増幅回路からの出力信号を取り出すための電極を、前記反応槽の底面又は側面に形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項８】
前記反応槽の底面に形成された電極は、スマートカード用コネクタと接続可能なことを特徴とする請求項７に記載のバイオセンサ。
【請求項９】
前記センサチップは、前記測定対象物の情報を予め記憶したメモリ素子を備えることを特徴とする請求項１〜８のいすれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１０】
前記反応槽に、複数の前記磁気センサを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１１】
前記複数の磁気センサの表面に、それぞれ異なる前記第２の分子受容体を形成したことを特徴とする請求項１０に記載のバイオセンサ。
【請求項１２】
前記磁場検知素子は半導体ホール素子であり、前記センサチップを構成するセンサ基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１３】
前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、異なる材料からなる２以上の絶縁膜を形成し、その絶縁膜のうちの少なくとも１つの絶縁膜は、前記センサ基板に設けた前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１４】
前記２以上の絶縁膜として、酸化珪素膜と、前記酸化珪素膜の上に形成される窒化珪素膜と、を備え、前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある前記窒化珪素膜部分が除去されていることを特徴とする請求項１３に記載のバイオセンサ。
【請求項１５】
前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、除去速度の速い第１の絶縁膜が所定層を挟んでより除去速度の遅い第２の絶縁膜に所定層を介して積層し、前記第１の絶縁膜及び前記所定層は、前記センサ基板に設けた前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１６】
前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、複数の金属配線層を形成し、その金属配線層のうち積層方向最上層に形成された金属配線層は、前記センサ基板に設置した前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
【請求項１７】
前記センサチップは、外部と電気的に接続するための電極が所定の領域に設けられ、この領域と前記磁気センサを隔てるワイヤーが表面に設置されたことを特徴とする請求項１〜１６項に記載のバイオセンサ。
【請求項１８】
請求項２〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサを用いた測定対象物の測定方法であって、
前記磁性体粒子を、前記センサチップ上に導入された測定対象物を含む溶液中に溶解させるステップと、
前記測定対象物を介して前記磁性体粒子を前記磁気センサ表面に結合させるステップと、
結合せず溶液中に浮遊する前記磁性体粒子、及び測定対象物を介さずに前記磁気センサ表面に結合した前記磁性体粒子を、前記磁場発生装置により前記磁気センサ表面から遠ざけた後、前記測定対象物を介して磁気センサ表面に結合した磁性体粒子の量を特定するステップと、
前記磁性体粒子の量に基づいて、測定対象物の量を特定するステップと、を含み、
これらのステップを連続的に予め設定したプログラムに基づいて自動的に行うようにしたことを特徴とする対象物測定方法。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサに用いるカートリッジであって、
前記磁性体粒子及び前記センサチップを備える反応槽を、装置本体に挿抜可能な筐体に形成したものであることを特徴とするバイオセンサ用カートリッジ。
【請求項２０】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサに用いる不織布であって、
前記第１の分子受容体を表面に有する磁性体粒子を分散固定したことを特徴とする不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオセンサ、対象物測定方法、バイオセンサ用カートリッジ及び不織布に関し、特に簡便、迅速に測定可能なバイオセンサ、対象物測定方法、バイオセンサ用カートリッジ及び不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨床診断・検出や遺伝子の解析においては、抗原、抗体、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）、ＲＮＡ（Ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）等を検出するために、抗原とそれに対する抗体との結合等の特定の分子同士の特異的な結合を利用した免疫学的手法が用いられている。
これらの分析の手法の１つである固相結合分析には、磁性体粒子を用いる方法がある。磁性体粒子を用いた固相分析の模式図を図１３に示す。
【０００３】
図１３に示されるように、この分析は、固相９１と、第２の分子受容体９５と、磁性体粒子Ｍｇと、第１の分子受容体９３としての２次抗体と、を用いて行われ、測定対象物９４の分析を行う。
固相９１は、試料溶液と接する固相面を有し、該固相面に第２の分子受容体９５を固定する。固相９１には、ポリスチレンビーズ、反応槽壁、基板等が用いられる。
第２の分子受容体９５は、試料溶液中に存在する抗原、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の測定対象物９４を選択的に固相９１に保持する物質である。第２の分子受容体９５としては、測定対象物９４に特異的に結合する分子が用いられ、抗原、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ等が用いられる。
【０００４】
磁性体粒子Ｍｇは、磁性を帯びた粒子であり標識物質として用いられる。すなわち、この磁性体粒子Ｍｇの形成する磁場を検知することにより磁性体粒子Ｍｇの量を特定し、試料溶液中の測定対象物９４の有無あるいは濃度を認識する。磁性体粒子Ｍｇのほかに標識として、放射性物質、蛍光体、化学発光体、酵素など検知可能な信号を発するものが用いられている。これら標識を用いた検査法としては、抗原−抗体反応を利用した酵素免疫測定法（ＥＩＡ法）や、イムノアッセイの標識化合物として化学発光性化合物で標識する狭義の化学発光法（ＣＬＩＡ）や化学発光性化合物を検出系に用いて酵素活性を高感度に検出する化学発光酵素法（ＣＬＥＩＡ）等の化学発光法（ＣＬ法）等が公知である。
【０００５】
第１の分子受容体９３は、測定対象物９４に特異的に結合するものであり、あらかじめ磁性体粒子Ｍｇに固定される。
図１３に示す分析では、まず、あらかじめ第２の分子受容体９５を固定した固相９１に、測定対象物９４を含む試料溶液を投入する。これにより、測定対象物９４が、第２の分子受容体９５を介して固相９１に結合する。試料溶液中に含まれる他の物質は、固相９１に結合することなく、試料溶液中を浮遊する。次に、第１の分子受容体９３を固定した磁性体粒子Ｍｇを試料溶液中に投入する。このとき、第１の分子受容体９３が測定対象物９４に特異的に結合することで、磁性体粒子Ｍｇが第２の分子受容体９５を介して固相９１に結合する。次に、この磁性体粒子Ｍｇの磁気を検知し、固相９１に結合した磁性体粒子Ｍｇの量を特定する。これにより、固相９１に結合した測定対象物９４の濃度あるいは、位置を特定することができる。この磁性体粒子により形成される磁気を、アレイ状に配置した磁気抵抗素子により検出する方法が特許文献１により開示されている。
【０００６】
また、ホール素子をアレイ状に配置し、磁性体粒子を検知する方法が、特許文献２及び特許文献３により開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，９８１，２９７号明細書
【特許文献２】国際公開第０３／６７２５８号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０３／１０２５４６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの分析手法では磁性体粒子の検出するセンサに関する技術については開示されているが、実際に測定対象物を分析するシステム全体に関する技術は開示されていない。
さらに迅速かつ簡便な分析を行う為には、工程数が少なくかつ手間のかからない手法が望まれる。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、抗原、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の測定対象物を迅速かつ簡便に分析可能なバイオセンサ、対象物測定方法、バイオセンサ用カートリッジ及び不織布を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１によるバイオセンサは、磁性体粒子の量を測定することで測定対象物を分析するバイオセンサにおいて、前記反応槽内に配置され、前記測定対象物と特異的に結合する第１の分子受容体を表面に有する磁性体粒子と、前記測定対象物を含む溶液を保持するための反応槽と、前記反応槽に設置され、前記磁性体粒子の量を測定するセンサチップと、を備え、前記センサチップは、検知した磁場の強さに応じた出力値を出力する複数の磁場検知素子が２次元に配置されてなる磁気センサと、前記磁場検知素子の各々を選択する選択回路と、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記測定対象物と特異的に結合する前記磁気センサの表面に形成された第２の分子受容体と、を備えることを特徴とする。
このように、センサチップとともに予め第１の分子受容体を備えた磁性体粒子を反応槽内に配置させておくことにより、測定時には、測定対象物を含む溶液を反応槽に滴下するだけで、磁性体粒子を試薬として別途準備しておく等の手間を要することなく磁性体粒子を迅速かつ簡便に測定することができる。
【０００９】
本発明の請求項２によるバイオセンサは、請求項１において、前記センサチップと対向する位置に、磁場発生装置を備えたことを特徴とする。
測定対象物を含む溶液を滴下し、所定の時間が経過した時、磁性体粒子の一部が測定対象物を介してセンサチップ表面上に特異的に結合し、残りの磁性体粒子は結合せずに溶液中に浮遊するか、センサチップ表面に沈降している。従って、センサチップと対向する位置に磁場発生装置を備え、磁場を発生させることで、特異的に結合していない磁性体粒子をセンサチップ表面から遠ざけることができる。さらに、この状態を保持したまま、すなわち特異的に結合していない磁性体粒子をセンサチップ表面から遠ざけ、かつセンサチップに磁場を印加した状態で、センサチップ表面に特異的に結合した磁性体粒子をセンサチップにより検出することができる。
【００１０】
本発明の請求項３によるバイオセンサは、請求項１又は２において、前記磁性体粒子の周囲を、乾燥した糖類及び緩衝剤で覆うことを特徴とする。
磁性体粒子を乾燥した糖類及び緩衝剤で覆った状態で配置することにより、第１の分子受容体を安定して保存することが可能となり、さらに測定時に測定対象物を含む溶液に曝された時、磁性体粒子が溶け出しやすくなる。また、反応槽内への磁性体粒子の配置も容易である。
【００１１】
本発明の請求項４によるバイオセンサは、請求項１〜３のいずれか１項において、前記磁性体粒子を、不織布に分散固定した状態で前記反応槽内に配置したことを特徴とする。
磁性体粒子を不織布に含浸させ乾燥させることにより、乾燥した磁性体粒子の取扱が容易になり、より分散した状態で不織布に固定されることから測定対象物を含む溶液に曝された時、磁性体粒子がより溶け出しやすくなる。
【００１２】
本発明の請求項５によるバイオセンサは、請求項４において、前記不織布を前記磁気センサと対向する位置に配置したことを特徴とする。
磁性体粒子を含浸させた不織布を磁気センサと対向する位置に配置することにより、測定対象物を含む溶液を滴下した時に、不織布から溶け出す磁性体粒子が直ちに磁気センサ表面に到達し、反応時間を短縮することができる。また、測定対象物を含む溶液は不織布を通過することになり、センサチップ表面への磁性体粒子の結合を阻害する、溶液に含まれる夾雑物を除去することができる。
【００１３】
本発明の請求項６によるバイオセンサは、請求項１〜５のいずれか１項において、前記反応槽を振動させる振動発生装置を備えたことを特徴とする。
振動発生装置を備えることにより反応槽中の溶液を撹拌でき、測定対象物と第１及び第２の分子受容体の反応を促進することができる。また乾燥させた磁性体粒子の溶解を促進することができる。
本発明の請求項７によるバイオセンサは、請求項１〜６のいずれか１項において、前記センサチップへ電源を供給するための電極、前記選択回路へ信号を送るための電極、及び前記増幅回路からの出力信号を取り出すための電極を、前記反応槽の底面又は側面に形成したことを特徴とする。
電極が筐体の裏面、すなわち反応槽の底面又は側面に配置することにより筐体を小型化することができる。
【００１４】
本発明の請求項８によるバイオセンサは、請求項７において、前記反応槽の底面に形成された電極は、スマートカード用コネクタと接続可能なことを特徴とする。
スマートカード用コネクタを用いることにより反応槽裏側の電極とコネクタ間の接続の信頼性を向上することができる。
本発明の請求項９によるは、請求項１〜８のいずれか１項において、前記センサチップは、前記測定対象物の情報を予め記憶したメモリ素子を備えることを特徴とする。
測定対象物の情報を予め記憶させることにより、測定対象物毎に異なる測定条件を操作者が設定すること無しに自動的に設定することができる。
【００１５】
本発明の請求項１０によるバイオセンサは、請求項１〜９のいずれか１項において、前記反応槽に、複数の前記磁気センサを備えることを特徴とする。
磁気センサを複数備えることにより、複数種の測定対象物を同時に分析することができる。この時、同一のセンサ基板に複数の磁気センサを配置しても良いし、センサ基板を複数配置しても良い。
本発明の請求項１１によるバイオセンサは、請求項１０において、前記複数の磁気センサの表面に、それぞれ異なる前記第２の分子受容体を形成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１２によるは、請求項１〜１１のいずれか１項において、前記磁場検知素子は半導体ホール素子であり、前記センサチップを構成するセンサ基板はシリコン基板であることを特徴とする。
シリコンを基板として用いることにより、微小かつ性能の均一な複数の半導体ホール素子と電子回路を容易かつ低コストに同一基板上に作製することができる。
【００１７】
本発明の請求項１３によるバイオセンサは、請求項１〜１２のいずれか１項において、前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、異なる材料からなる２以上の絶縁膜を形成し、その絶縁膜のうちの少なくとも１つの絶縁膜は、前記センサ基板に設けた前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする。
ここで、磁気センサの表面とは、少なくとも磁気センサに配置された各磁場検知素子の表面を含む領域をいう。
磁気センサの表面のみ絶縁膜の一部を除去することにより、磁気センサの感磁面と表面の距離を短くすることができ、磁性体粒子に対する感度を向上させることができる。さらに、除去する絶縁膜と残す絶縁膜を異なる材料とすることにより、除去工程での材料による除去速度の違いを利用して、除去する膜厚を正確に制御することができる。
【００１８】
本発明の請求項１４によるバイオセンサは、請求項１３において、前記２以上の絶縁膜として、酸化珪素膜と、前記酸化珪素膜の上に形成される窒化珪素膜と、を備え、前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある前記窒化珪素膜部分が除去されていることを特徴とする。
一般に、窒化膜のドライエッチング条件では、酸化珪素膜よりも窒化珪素膜の方がエッチング速度が速い。従って、この速度差により、窒化珪素膜を完全に除去しつつ、酸化珪素膜を金属配線が露出しない程度に残すことが可能である。
【００１９】
本発明の請求項１５によるバイオセンサは、請求項１〜１４のいずれか１項において、前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、除去速度の速い第１の絶縁膜が所定層を挟んでより除去速度の遅い第２の絶縁膜に所定層を介して積層し、前記第１の絶縁膜及び前記所定層は、前記センサ基板に設けた前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする。
ここで、所定層は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の間に形成される任意の層であり、例えば金属配線層である。
このように、除去速度の異なる絶縁膜が連続的に積層してる場合には、この除去速度の差により、第１の絶縁膜を完全に除去しつつ、第２の絶縁膜を金属配線が露出しない程度に残すことが可能である
【００２０】
本発明の請求項１６によるバイオセンサは、請求項１〜１５のいずれか１項において、前記センサチップを構成するセンサ基板の表面に、複数の金属配線層を形成し、その金属配線層のうち積層方向最上層に形成された金属配線層は、前記センサ基板に設置した前記磁気センサと積層方向で対向する位置にある部分が除去されていることを特徴とする。
磁気センサ表面に対向する部分には最上層の金属配線を配置しないことで、最上層の金属配線上の絶縁膜が単層のとき、磁気センサ領域のこの絶縁膜を除去しても、金属配線の露出を防止することができる。
【００２１】
本発明の請求項１７によるバイオセンサは、請求項１〜１６のいずれか１項において、前記センサチップは、外部と電気的に接続するための電極が所定の領域に設けられ、この領域と前記磁気センサを隔てるワイヤーが表面に設置されたことを特徴とする。
電極領域と磁気センサ領域を隔てるワイヤを表面に設置することで、電極領域を樹脂により封止する時、樹脂が磁気センサ領域に流れるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項１８による対象物測定方法は、請求項２〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサを用いた測定対象物の測定方法であって、前記磁性体粒子を、前記センサチップ上に導入された測定対象物を含む溶液中に溶解させるステップと、前記測定対象物を介して前記磁性体粒子を前記磁気センサ表面に結合させるステップと、結合せず溶液中に浮遊する前記磁性体粒子、及び測定対象物を介さずに前記磁気センサ表面に結合した前記磁性体粒子を、前記磁場発生装置により前記磁気センサ表面から遠ざけた後、前記測定対象物を介して磁気センサ表面に結合した磁性体粒子の量を特定するステップと、前記磁性体粒子の量に基づいて、測定対象物の量を特定するステップと、を含み、これらのステップを連続的に予め設定したプログラムに基づいて自動的に行うようにしたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１９によるバイオセンサ用カートリッジは、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサに用いるカートリッジであって、前記磁性体粒子及び前記センサチップを備える反応槽を、装置本体に挿抜可能な筐体に形成したものであることを特徴とする。
本発明の請求項２０による不織布は、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバイオセンサに用いる不織布であって、前記第１の分子受容体を表面に有する磁性体粒子を分散固定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡便かつ迅速に測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に本実施形態に係るバイオセンサの概略構成を示す。なお、本発明に係るバイオセンサは、従来技術の項で説明したように、第１の分子受容体、測定対象物、及び第２の磁性体分子を介して、固相であるセンサチップに結合した磁性体粒子の量を測定することで、測定対象物の分析を行うものである。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態のバイオセンサは、分析器本体６と、分析器本体６に抜き差し可能に構成されたカートリッジ５と、を備える。
カートリッジ５は、後に詳細に記述するが、反応槽としての機能を果たす筺体であり、内部にはセンサチップ１と、磁性体粒子Ｍｇと、が配置されている。上部は、開口部を有する蓋４５によって覆われており、この開口部の上方から測定対象物の溶液を滴下することで、カートリッジ５に設けられたセンサチップ１に測定対象物を含む溶液を導入可能になっている。センサチップ１は、分析器本体６からの信号により制御されるとともに、分析器本体６に測定結果を送る。
【００２７】
分析器本体６は、磁場発生装置としてのコイル６１及び磁性体コア６２と、分析結果を表示する表示装置６３と、磁場発生装置、表示装置６３及びセンサチップ１を制御する制御装置６４と、カートリッジ５裏面の電極と接続するコネクタ６５と、を備える。
磁性体コア６２は、センサチップ１の対向位置に配置され、周囲に巻かれたコイル６１に通電することにより、センサチップ上に存在する磁性体粒子Ｍｇを上向きに引きつける磁場を形成する。
【００２８】
表示装置６３は、制御装置６４により制御され、測定の経過や測定結果を操作者に表示する。
制御装置６４は、コイル６１に電流を流しセンサチップ１に印加される磁場を制御すると共に、センサチップ１の制御とセンサチップ１からの信号を処理するためのものである。また、表示装置６３を制御し、分析結果を表示させる。本実施形態では、磁場発生装置、表示装置６３及びセンサチップ１をそれぞれ制御する各種制御回路と、演算処理装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置と、を備えて構成され、プログラム化された測定手順に基づいて、各種制御回路に指令を送出することで、測定を自動的に実行するようになっている。
【００２９】
コネクタ６５は、カートリッジ５の電極と分析器本体６とを、制御装置６４とカートリッジ５の間で双方向に信号を授受し、電力をカートリッジ５に供給可能に接続するものである。このような接続をするものであれば特にインターフェースは限定されず、ＵＳＢ用コネクタやスマートカード用コネクタ等を用いることができる。スマートカード用コネクタは、保証される挿抜回数が多いため、カートリッジ５を抜き差しする分析器本体６に用いるコネクタとして好適である。
【００３０】
また、図示していないが、カートリッジ５を振動させることで、カートリッジ５に導入した試料溶液を攪拌する為の振動発生装置を備えてもよい。振動発生装置としては、例えば振動モーター、超音波振動子等を用いる。
さらに、図示していないが、測定前にはコイル６１及び磁性体コア６２を退避させ、測定時にはセンサチップ１の対向位置に移動させるアクチュエータを設けてもよい。これにより、センサチップ１への試料溶液の滴下が容易になる。
【００３１】
（カートリッジの基本構成について）
次に、図２を用いて本実施形態のカートリッジ５の構成について説明する。図２（ａ）はカートリッジ５の断面図、図２（ｂ）はカートリッジ５の平面図、図２（ｃ）はカートリッジ５の底面を示す図である。
カートリッジ５の蓋４５には、センサチップ１の磁場検知領域であるホール素子アレイ９領域（後述する）に対向する位置に開口部が設けられるとともに、この開口部周囲の裏面には取付具（図示せず）が設けられている。そして、開口部を塞ぐように磁性体粒子Ｍｇを含浸させた不織布４６が装着されている。測定対象物を分析するときは試料溶液を不織布４６の領域に滴下する。これにより、不織布４６中の磁性体粒子は試料溶液に溶け出してセンサチップ１表面に分散する。なお、磁性体粒子Ｍｇを含浸させた不織布４６の詳細は後述する。
【００３２】
センサチップ１表面には、固定層を介して、測定対象物と特異的に結合する第２の分子受容体が固定されている。この固定層は、第２の分子受容体をセンサチップ表面に固定する為の層であり、例えば第２の分子受容体が抗体の場合には、シランカップリング剤により形成することが望ましい。シランカップリング剤を用いることで、固定層表面を疎水性とし、疎水結合により抗体をセンサチップ１表面に固定することができる。固定層の形成は、センサチップ１製造時、チップに分割する前のウエハー状態でスピンコーターにより塗布してもよいし、センサチップ１をカートリッジ５に設置し、後述するようにその電極を樹脂４４で封止した後にディスペンサにより塗布してもよい。
【００３３】
第２の分子受容体の固定は、センサチップ１を樹脂４４で封止後、第２の分子受容体を含む溶液を、固定層が形成された状態のセンサチップ１上に塗布することにより行う。第２の分子受容体は、センサチップ１上のホール素子アレイ９領域のみに固定してもよいし、センサチップ１の表面が露出している領域全面に固定してもよい。
また、センサチップ１表面には、電極（センサチップ１への電源の供給する電極、センサチップ１から信号を取り出すための電極、及び、センサチップ１に信号を送るための電極）が設けられており、金属配線４３によってカートリッジ５の内底面に設けられた電極に接続されている。さらに、その電極はカートリッジ５の底面の電極４２（図２（ｃ）参照）に接続される。これら金属配線４３及びセンサチップ１上の電極とカートリッジ５内部の電極は樹脂４４により封止され、凹部に試料溶液を導入しても漏電しないようにされている。樹脂４４の封止については、後述する。
【００３４】
カートリッジ５底面の電極４２は、分析器本体６のコネクタ６５の電極と接続することで、分析器本体６からセンサチップ１への電源の供給を受けるとともに、センサチップ１と分析器本体６との間で信号の授受を行う。このように、電極４２をカートリッジ５の底面に配置することで、反応槽としての空間を避けて上面に設置する場合に比べて、カートリッジ５を小型化できる。
【００３５】
次に、図３に不織布を用いない場合のカートリッジの（ａ）断面図、（ｂ）平面図、（ｃ）底面図を示す。
センサチップ１の表面には、磁性体粒子Ｍｇが塊の状態で配置される。磁性体粒子Ｍｇは、第２の分子受容体を固定後に、糖類及び緩衝液に浸漬したものをセンサチップ１上に滴下し、凍結乾燥させたものである。測定対象物を分析するときは試料溶液を蓋４５の開口部に滴下することで、磁性体粒子Ｍｇの塊は溶け出し、磁性体粒子Ｍｇはセンサチップ１上に分散する。
（複数の種類の測定対象物を測定するカートリッジ）
【００３６】
次に、図４を用いて、カートリッジ５の他の構成例を説明する。
図４（ａ）に示すカートリッジ５は、内底面に２つのセンサチップ１が配置されており、センサチップそれぞれにホール素子アレイ９が１つ配置されている。センサチップ１上の電極、カートリッジ５内の電極、及びこれらを接続する配線は樹脂４４により封止する。２つのセンサチップ１には、それぞれ異なる種類の第２の分子受容体が固定されており、これにより２種類の測定対象物が同時に測定可能になっている。２種類以上の測定対象物を測定する場合は、それに合わせて２つ以上のセンサチップ１を設置する。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示すカートリッジ５は、１つのセンサチップ１の両端にそれぞれホール素子アレイ９が配置されている。センサチップ１上の中央部の電極、カートリッジ５内の電極、及びこれらを接続する配線は樹脂４４により封止する。２種類の分子受容体は両端のホール素子アレイ９，９にそれぞれ固定する。２種類以上の測定対象物を測定する場合は、それに合わせて２つ以上のホール素子アレイ９を１つのセンサチップ１上に配置する。
また、図２又は図３に示すような複数のカートリッジ５を１つの筺体に形成し、複数の種類の測定対象物を測定しても良い。この場合、複数の種類の測定対象物を含む試料溶液をそれぞれの反応槽に分注する必要がある。
【００３８】
（磁性体粒子について）
次に、不織布に含浸させた状態で、又は、センサチップ１表面に凍結乾燥させた状態で配置される磁性体粒子Ｍｇについて説明する。
この磁性体粒子Ｍｇは、表面に第１の分子受容体を備えたものである。磁性体粒子Ｍｇ自体は、磁性材料そのものを粒子状にしたものでも、ポリスチレン等のポリマーに磁性材料を含浸させたものでもよい。
この磁性体粒子Ｍｇを不織布４６に固定する場合には、磁性体粒子Ｍｇを糖類及び緩衝液に浸漬させた溶液を不織布４６に含浸させ、凍結乾燥させる。不織布４６の材質は特に限定するものではなく、セルロース、ポリエステル、ガラス等がある。
【００３９】
図３のように不織布を用いない場合は、分子受容体を固定した磁性体粒子は、糖類及び緩衝液に浸漬したものをセンサチップ１上に滴下する。
なお、上述のように、複数の種類の測定対象物を測定する場合は、夫々の測定対象物用のセンサチップ１あるいはホール素子アレイ９領域に、その測定対象物に対応した第１の分子受容体を固定した磁性体粒子を滴下する。この場合に、複数の種類の第１の分子受容体を１つの磁性体粒子に固定してもよいし、第１の分子受容体の種類毎に別の磁性体粒子に固定してもよい。
【００４０】
（樹脂の封止について）
図５は、本実施形態のカートリッジ５内の金属配線４３の樹脂による封止について説明する為の図であり、カートリッジ５の内底面の一部を示す。図５ではセンサチップ１の両側にホール素子アレイ９を配置した場合を例について説明する。
まず、センサチップ１上の電極とカートリッジ５の内底面に設けられた電極間を金属配線４３で接続する。次に、この配線４３が設けられた領域を挟んで両側にそれぞれワイヤ４８を設ける。このワイヤ４８は、配線が設けられた領域全体をカバーするように、カートリッジ５の内底面からセンサチップ１を跨ぎ反対側の内底面に至るまでセンサチップ１表面に接触するように設ける。金属配線４３とワイヤ４８は、金やアルミニウム等、同じワイヤ材料でよい。次に、樹脂４４を塗布し電極及び金属配線４３を封止する。樹脂４４は塗布する時、センサチップ１の表面を流れるが、ワイヤ４８で堰き止められる。
このように、ワイヤ４８を設けることにより樹脂４４の広がりを防ぐことができ、ホール素子アレイ９上に、樹脂４４が流れるのを防ぐことが出来る。樹脂４４は金属配線４３の絶縁が保てれば材料を限定する必要は無く、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いる。
【００４１】
（センサチップの構成について）
次に、センサチップ１の構成について説明する。図６は本実施形態に係るセンサチップ１の一部を示す概略図、図７は、センサチップ１のブロック図である。
センサチップ１は、磁場検知素子であるホール素子２を複数アレイ状に配置してなるホール素子アレイ９と、測定対象物の情報を予め記憶させておくメモリー回路８２と、任意のホール素子２及びメモリー回路８２を構成するメモリ素子を選択する選択回路７１と、ホール素子２からの信号を増幅する増幅回路８１と、を備える。
ホール素子２は、詳細は後述するが、外部から感磁面（後述する）に対して垂直な磁束が加わると、磁束密度に比例した電圧を出力する。
【００４２】
選択回路７１は、制御装置６４からの特定のホール素子２を選択するためのアドレス信号に基づいて、後述するようにして、指定されたホール素子を選択する。そして、選択されたホール素子の出力電圧を増幅回路８１に出力する。また、制御装置６４からのアドレス信号に基づいて、メモリ素子も選択可能となっている。
増幅回路８１は、ホール素子２の検知信号を増幅し、制御装置６４に出力する。例えば、差動増幅回路を備えて構成される。
【００４３】
メモリー回路８２は、測定対象物の情報を不揮発に保持し、制御装置６４からの求めに応じて内部に保持する情報を出力する。この測定対象物の情報は、本実施形態では測定対象物のＩＤである。
このようなセンサチップ１は、周知の技術であるＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｎｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）製造プロセスによりシリコン基板１１上に形成される。センサチップ１表面の凹部１３の下には、ホール素子が形成されており、個々のホール素子の入力及び出力はゲート電極３０及び金属配線３７を介して行われる。最表面はプラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による窒化珪素膜或いは酸化珪素膜で覆われる。
【００４４】
（ホール素子について）
次に、上述のようにして形成される本実施形態のホール素子２について、図８を用いて説明する。図８（ａ）はホール素子２の上面図、図８（ｂ）は一点鎖線ａでの断面図、図８（ｃ）は一点鎖線ｂでの断面である。
このホール素子２は、ゲート電極３０、ソース電極３１、ドレイン電極３２、出力電極３３，３４、及び、絶縁層３５を含んで構成され、Ｐウエル領域３６に形成される。出力電極３３，３４を除くとｎ型ＭＯＳＦＥＴと同じ構成であり、図中では各々の電極への金属配線は省略してある。出力電極３３，３４は、センサチップ１表面に略垂直に形成される磁束と、ソース−ドレイン極間を流れる電流と、に垂直に電流が流れるように形成される。
【００４５】
次に、このホール素子２の動作について説明する。ゲート電極３０、ソース電極３１、ドレイン電極３２にバイアスを印加し、ＭＯＳＦＥＴと同様な動作状態に設定する。この時の動作状態は線形領域にあることが望ましい。この状態で外部から加わる磁束が存在しない場合、２つの出力電極３３，３４は同電位である。一方、外部からホール素子面に対して垂直な磁束が加わると、磁束密度に比例した電圧が出力電極３３と３４との間に差動電圧として現れ、後述するようにこの差動電圧は増幅回路８１に入力される。
【００４６】
なお、図８では金属配線層の図示を省略したが、図８（ｃ）と同じ断面について金属配線層３７及び絶縁膜１２を示すと図９のようになっている。すなわち、図９のセンサチップ１では、２層の金属配線層３７ａ，３７ｂが形成されており、このうち１層目の金属配線層３７ｂ上に形成された絶縁膜としての酸化珪素膜１２ｂが、他の領域と比べ、ゲート電極３０に積層方向で対向する部分で薄くなっている。これは、次のようにして形成することができる。まず、１層目の金属配線層３７ｂ、酸化珪素膜１２ｂ及び２層目の金属配線層３７ａを順に形成した後、ゲート電極３０に積層方向で対向する部分の金属配線層３７ａを除去する。次に、２層目の金属配線層３７ａの絶縁膜として窒化珪素膜１２ａを形成する。これにより、ゲート電極３０に対向する部分には、異なる種類の絶縁膜１２、すなわち酸化珪素膜１２ｂと窒化珪素膜１２ａとが連続して積層された状態となる。そして、この窒化珪素膜１２ａの形成後、この窒化珪素膜１２ａのうちゲート電極３０に積層方向で対向する部分を、センサチップ１と外部との電気的接続をする為のボンディングパッドの形成部分等とともに、ドライエッチングにより除去する。このとき、ボンディングパッドの形成部分では窒化珪素膜１２ａが除去されて金属配線層３７ａが露出するが、ゲート電極３０に対向する部分では酸化珪素膜１２ｂが若干除去される。絶縁膜の形成条件等を調整し、窒化珪素膜１２ａのエッチング速度の方が速い条件に設定しておくことで、酸化珪素膜をエッチングしすぎて下層の金属配線層が露出するのを確実に防止することができる。
【００４７】
このように、ホール素子の感磁面（ゲート電極３０とＰウエル領域３６との界面）とセンサチップ１の表面との距離を短くすることで、ホール素子の感度が優れたものとなる。
なお、本実施形態では、１層目も２層目もゲート電極３０に対向する部分に金属配線層３７ａ，３７ｂを設けていないが、１層目の金属配線層３７ｂを設けてもよい。だが、最上層の金属配線層（本実施形態では２層目の金属配線層３７ａ）を設けると、ホール素子の感磁面とセンサチップ１の表面との距離が長くなり、感度が劣化するので好ましくない。
【００４８】
なお、図示しないが、ホール素子アレイ領域（各ホール素子の領域と、ホール素子間の領域と、を合わせた領域）の配線は、最上層の金属配線層を設けない方が望ましい。これにより、ホール素子アレイ領域全体の窒化珪素膜１２ａを除去することができる。ホール素子アレイ領域内に最上層の金属配線があると各々のホール素子上の窒化珪素膜のみを除去しなければならず、より精度の高いエッチングを行わなければならない。
【００４９】
（ホール素子のアレイ状の配置、選択回路による各ホール素子の選択方法について）
次に、図１０を用いてアレイ状に配置した各々のホール素子を選択回路により選択して出力を取り出す方法について説明する。
各々のホール素子（Ｅ（０，０），Ｅ（０，１），・・・）のソース電極、ドレイン電極、及び一対の出力電極はスイッチ（Ｒ０，Ｒ１，・・・）を介してＶL、ＶH、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２へ接続されており、列方向Ｙの同一の列に共通に接続されている。また行方向Ｘの同一の行のゲート電極も共通で、各列毎に共通のゲート電極線Ｃ０、Ｃ１、・・・へと接続されている。ＶL、ＶHはホール素子側へバイアスを供給する配線であり、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２はホール素子からの出力を増幅回路８１へ送る配線である。
【００５０】
ホール素子Ｅ（０，０）を選択する場合について説明する。スイッチＲ０のみをオンし、スイッチＲ１、Ｒ２、・・・はオフする。またゲート電極線Ｃ０のみホール素子が動作状態になる電圧に設定し、ゲート電極線Ｃ１、Ｃ２、・・・はホール素子が動作しない電圧、すなわちソース電極、ドレイン電極にバイアスを印加してもソース−ドレイン間に電流が流れない状態に設定する。
【００５１】
この時、ホール素子Ｅ（０，０）及び同一の列にあるホール素子のソース電極、ドレイン電極にＶL、ＶHが印加されるが、電流はホール素子Ｅ（０，０）しか流れない。ホール素子Ｅ（０，０）の出力電極には磁束密度に応じた電圧が現れる。行方向に並んだホール素子の出力電極は、動作状態になっていないため、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２へはホール素子Ｅ（０，０）の出力電圧がそのまま出力される。この構成ではアレイの数が増えたとしても、アレイ内の配線数は同じで端部にスイッチが付け足されるだけなので、センサチップの面積はほぼアレイの数に比例し、容易にホール素子数の多いセンサチップを構成することができる。
【００５２】
（測定プログラムについて）
次に、本実施形態に係るプログラムに従ったバイオセンサの動作について説明する。
まず、制御装置６４においてコネクタ６５にカートリッジ５が挿入されたことを検出する。この時、カートリッジ５内には測定対象物を含む試料溶液が操作者によって導入された状態である。
次に、分析器本体６にカートリッジ５を挿入されたことを検出すると、センサチップの動作確認を実施する。このとき、正常に動作しない場合は、エラーメッセージを表示装置６３に出力する。この場合、操作者は再度測定対象物を含む試料を別のカートリッジ５の開口部に滴下し、分析器本体６に挿入する。
【００５３】
正常に動作する場合には、次のステップに移行して、センサチップ１に内蔵したメモリー回路から測定対象物のＩＤ情報を取得し、次のステップに移行する。
次に、取得したＩＤ情報に基づき、予め分析器本体６の記憶装置に保持される検査条件を抽出し、検査条件を設定する。次のステップ以降はこの検査条件に従った測定を行う。ここで、検査条件としては、例えば反応時間、後述する磁気洗浄における磁場強度、洗浄時間、測定値と測定対象物の検量線が挙げられる。このように、カートリッジ５に搭載する情報はＩＤ情報のみとすることにより、カートリッジを安価に構成することができる。なお、測定対象物のＩＤ情報は操作者が測定前に分析器本体６に入力してもよい。
【００５４】
次に、前記設定された検査条件に基づき、所定の反応時間待機する。この時、凍結乾燥状態で保持されていた磁性体粒子は溶け出して、センサチップ上に分散、沈降するとともに、その一部は測定対象物を介してセンサチップ表面に結合する。反応時間の経過後、次のステップに移行する。
次に、磁場発生装置に指令を送出することにより、センサチップ上に存在する、測定対象物を介して結合していない磁性体粒子を上方に引上げるには不十分な弱い磁場を印加し、このときのセンサチップ１からの出力信号を取得することでセンサチップ１表面における磁性体粒子の分散状態を測定する。
【００５５】
次に、測定対象物を介して結合していない磁性体粒子を引上げる所定の磁場を所定の時間印加する。このとき、測定対象物を介して結合している磁性体粒子はそのままセンサチップ表面にとどまり、結合していない磁性体粒子や、測定対象物を介さずにセンサチップ表面に弱く結合している磁性体粒子は上方に引上げられる。
次に、引上げられた磁性体粒子を落下させないように、引き続き測定用の所定の磁場を印加し、この時の各ホール素子出力を得ることで測定を行い、結果を制御装置６４内部の記憶装置に保存する。測定終了後、信号処理し、分析結果を表示装置６３に出力し、終了する。
【実施例】
【００５６】
本発明を実施例に基づいて説明する。
[実施例１]
（センサチップ）
センサチップ１は０．６μｍＣＭＯＳプロセスにより作製した。感磁面の大きさが約５μｍ角のホール素子２を約１５μｍピッチで１６×１６個のアレイとして配置し、ホール素子２の選択回路７１とホール素子２からの信号を増幅する増幅回路８１を配置した。金属配線（Ａｌ配線）の層数は２層とし、ホール素子アレイ９の領域は上層のＡｌ配線は用いずに、下層のＡｌ配線のみとした。さらに上層のＡｌ配線上の絶縁膜は窒化珪素膜とし、この窒化珪素膜はホール素子アレイ９の領域は除去した。
【００５７】
（抗体の準備）
ヘモフィルス  インフルエンザ（Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ  ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ）由来のリボゾーム蛋白質Ｌ７／Ｌ１２に対する２種類のモノクローナル抗体を、ＷＯ００／０６６０３に記述されている方法に従い準備した。このうち一方をセンサチップ１に固定する抗体（以下、１次抗体）、他方を磁性体粒子に固定する抗体（以下、２次抗体）とした。
【００５８】
（センサチップ１表面への１次抗体の固定）
センサチップ１表面に疎水性コート剤としてａｍｉｎｏａｌｋｙｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）をコートし、その上に、０．１Ｍ  ＭＥＳ（２−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ，ｐＨ６．０）にて１０μｇ／ｍｌの濃度に調製した１次抗体を室温、湿潤条件下で静置した。５時間後、表面をＰＢＳ−Ｔ（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｓａｌｉｎｅ，ｐＨ７．４，  ｗｉｔｈ  ０．０５％  Ｔｗｅｅｎ２０（Ｔｗｅｅｎは登録商標、ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓｏｒｂｉｔａｎ  ｍｏｎｏｌａｕｒａｔｅ））にてリンスした後、保存溶液１（５％  ｓｕｃｒｏｓｅ，  ０．１％  Ａｌｋａｌｉ−ｔｒｅａｔｅｄ  ｃａｓｅｉｎ  （Ｃｌｉｎｉｃａ  Ｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ，１９８２，１２３，１９３−１９８），０．１％  ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，０．１Ｍ  ＭＯＳＰＯ  （３−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）−２−ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ），ｐＨ７．０）で覆い、室温５分静置後、吸水紙で表面の水分を取り除いて乾燥させた。
【００５９】
（磁性体粒子への２次抗体の固定）
ＰｒｏｔｅｉｎＧを用いた抗体精製キット（ＭａｂＴｒａｐ  Ｋｉｔ，  Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ社製）により精製した２次抗体を、ＰＢＳ（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｓａｌｉｎｅ，ｐＨ７．４）にて９．３ｍｇ／ｍｌに調製した。この２次抗体溶液１０８μｌに対し、２０ｍＭ  Ｂｉｏｔｉｎ−ＰＥＧ−ＮＨＳ試薬水溶液（Ｎｅｋｔａｒ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ，  ＭＷ３４００）を３．３μｌ加え、室温にて２時間反応させた。反応後、分画分子量３万の遠心式限外濾過膜フィルターユニット（Ｕｌｔｒａｆｒｅｅ−ＣＬ，  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）で濃縮し、ＰＢＳによる希釈、濃縮を３回繰り返すことで洗浄した。得られたＢｉｏｔｉｎ−ＰＥＧ標識２次抗体のＢｉｏｔｉｎ標識率をＥＺ−Ｌｉｎｋ  Ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳ−Ｂｉｏｔｉｎｙｌａｔｉｏｎ  Ｋｉｔ（ＰＩＥＲＣＥ）中のｂｉｏｔｉｎ定量試薬により定量したところ、抗体１分子あたりのｂｉｏｔｉｎ標識数は２．８分子であった。
【００６０】
次に、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ  ＭｙＯｎｅ  Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ（Ｄｙｎａｂｅａｄｓは登録商標、Ｄｙｎａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈ社製）をＰＢＳにて１％（ｗ／ｖ）にした溶液１００μｌに対し、３ｍｇ／ｍｌのＢｉｏｔｉｎ−ＰＥＧ標識２次抗体溶液を３３μｌ添加し、さらにＰＢＳ３６７μｌで最終液量５００μｌにしたのち、室温で１時間攪拌しながら反応を行った。反応後、磁石（Ｄｙｎａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ）を用いて磁性体粒子固定化した２次抗体のみ回収し、上澄みを除去した。回収した磁性体粒子固定化した２次抗体にＰＢＳを１ｍｌ添加し、同様な操作で洗浄、回収を行い、最終的に、保存溶液２（１０％  ｓｕｃｒｏｓｅ，０．２５％  Ａｌｋａｌｉ−ｔｒｅａｔｅｄ  ｃａｓｅｉｎ（Ｃｌｉｎｉｃａ  Ｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ，１９８２，１２３，１９３−１９８），０．５％  ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，５０ｍＭ  ＭＥＳ  （２−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ），ｐＨ６．０）にて２％（ｗ／ｖ）濃度にした。
【００６１】
（磁性体粒子固定化２次抗体の不織布への含浸）
２％（ｗ／ｖ）濃度に調製した磁性体粒子固定化２次抗体を、３％トレハロースを含む１０ｍＭ  ＭＥＳ（２−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ，ｐＨ６．０）にて０．５％（ｗ／ｖ）濃度にし、１．５μｌをカートリッジ蓋部の開口部に装着した不織布（ＢＥＭＣＯＴ、旭化成株式会社製）に含浸させた後、凍結乾燥した。凍結乾燥は、不織布をポリプロピレン製容器に入れ、容器ごとヘキサン−ドライアイスにて冷却し溶液を凍結させた後、凍結乾燥機（ＦＤ−１０００型、東京理化器械株式会社製）にて１６時間乾燥させた。
【００６２】
（カートリッジの作製について）
センサチップ１はＰＣＢ基板に固定し、センサチップ１上の電極とＰＣＢ基板上面の電極とをＡｌワイヤーで接続した。電極及びＡｌワイヤーはエポキシ樹脂により封止した。これをＡＢＳ樹脂により形成した筐体にはめ込み、前述の１次抗体の固定をセンサチップ１表面に対して行った後、図２の様に磁性体粒子Ｍｇを含浸させた不織布４６をセンサチップ１に対向する位置に設置した。
【００６３】
（測定サンプルの調製について）
ヘモフィルス  インフルエンザ（Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ  ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ）ＡＴＣＣ１０２１１をチョコレート寒天培地（ポアメディア、栄研化学株式会社製）を用いて３７℃にて２４時間培養した。培養後、生理的食塩水にて回収し４℃に保管すると共に、回収溶液の一部を希釈し、同様の培養により生菌数をカウントした。生理的食塩水にて適当な生菌数に希釈した各サンプル１０μｌに対し、抽出液（１％  Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００  （Ｔｒｉｔｏｎは登録商標、ｔ−ｏｃｔｙｌｐｈｅｎｏｘｙｐｏｌｙｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｏｌ），  ２０ｍＭ  ｄｉｔｈｉｏｔｈｒｅｉｔｏｌ，  ０．１Ｍ  ＭＥＳ  （２−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ），  ｐＨ６．０）を９０μｌ加えた後、希釈液（３０％  Ｆｅｔａｌ  Ｃａｌｆ  Ｓｅｒｕｍ，  ６％  Ａｌｋａｌｉ−ｔｒｅａｔｅｄ  ｃａｓｅｉｎ  （Ｃｌｉｎｉｃａ  Ｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ，１９８２，１２３，１９３−１９８），  ０．２Ｍ  ＭＯＰＳＯ（３−（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏ）−２−ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ），ｐＨ７．５）にて２倍希釈したものを測定サンプルとした。測定サンプルごとの生菌数表示は、最終的な希釈後の数値を表すこととする。
【００６４】
（測定及び測定結果について）
１次抗体を固定して乾燥させたカートリッジ本体に、凍結乾燥により乾燥させた不織布を装着したカートリッジ蓋部をセットし、測定用カートリッジを完成させた。完成したカートリッジに対し、上記各生菌数に希釈した測定サンプルを滴下し、分析器本体に挿入し測定を行った。測定シーケンスを図１１に示す。挿入後の２分間静置することで、不織布からの磁性体粒子の溶出、測定対象物と１次抗体および２次抗体との反応を行わせた（ステップＳ２）。静置後、未結合磁性体粒子を５秒間１２ｍＴ、周波数６２５ＨｚのＡＣ磁場（交流磁場）により引上げた（ステップＳ３）。その後１２ｍＴ、周波数６２５ＨｚのＡＣ磁場、すなわち弱磁場中で１６×１６個のホール素子のＡＣ信号を測定した（ステップＳ４）。次に、１２ｍＴ、周波数６２５ＨｚのＡＣ磁場に５０ｍＴのＤＣ磁場（直流磁場）、すなわち磁性体粒子の磁化が飽和するような強磁場を印加し、ＡＣ信号を測定した（ステップＳ５）。ステップＳ６の信号処理としては、ＡＣ磁場中での１６×１６個のＡＣ信号（交流磁場成分の微小変化に対する各ホール素子の出力の交流成分の変化量の比）の偏差値（平均偏差）とＡＣ＋ＤＣ磁場中での１６×１６個のＡＣ信号の偏差値の差分を算出し、ステップＳ７において結果を出力した。２分間の静置（ステップＳ２）後、測定結果が出力されるまでの時間は約１分であった。測定結果を図１２に示す。陰性対象、すなわち生菌を含まないサンプルは偏差値の差分はほぼゼロに近い値を示した。生菌の濃度が増えるに従い偏差の差分が増加していた。この結果より、サンプルの滴下から測定結果の出力まで３分間で行うことができ、しかも１．７×１０5ＣＦＵ／ｍｌと微量な生菌の定量が可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係るバイオセンサの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態のカートリッジの構成について説明する図である（不織布を用いた場合）。
【図３】本実施形態のカートリッジの構成について説明する図である（不織布を用いない場合）。
【図４】本実施形態のカートリッジの構成について説明するずである（複数の磁気センサを備える場合）。
【図５】金属配線の樹脂による封止について説明する図である。
【図６】本実施形態に係るセンサチップの一部を示す概略図である。
【図７】センサチップのブロック図である。
【図８】ホール素子の構造を説明する図である。
【図９】金属配線層及び絶縁膜の形成状態を説明する図である。
【図１０】各ホール素子を選択して出力を取り出す方法について説明する図である。
【図１１】実施例の測定シーケンスを示す図である。
【図１２】実施例の結果を示すグラフである。
【図１３】磁性体粒子を用いた固相分析の模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１            センサチップ
２            ホール素子
９            ホール素子アレイ
１１          シリコン基板
１２          絶縁膜
１２ａ        窒化珪素膜
１２ｂ        酸化珪素膜
１３          凹部
３０          ゲート電極
３１          ソース電極
３２          ドレイン電極
３３，３４    出力電極
３５          絶縁層
３６          ウエル領域
３７          金属配線層
３７ａ，３７ｂ       金属配線層
３８          金属プラグ
４２          電極
４３          金属配線
４４          樹脂
４５          蓋
４６          不織布
４８          ワイヤ
５            カートリッジ
６            分析器本体
６１          コイル
６２          磁性体コア
６３          表示装置
６４          制御装置
６５          コネクタ
９１          固相
９３          第１の分子受容体
９４          測定対象物
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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