(57)【要約】【課題】  磁性粒子を用いた被検物質分析において、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対して高い自由度を有する、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を提供する。【解決手段】  プラスチック樹脂４からなる被測定サンプル２０の底面に、抗原抗体反応を利用して磁性粒子を固定し、被測定サンプル２０には、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の固定部１９が設けられ、この固定部１９をどちらか一方の磁気検出コイル３上に配置してある。２種類の周波数を発生する第１の磁場発生源１及び第２磁場発生源２と、この磁場発生源１，２からの磁場中に配置された磁気検出コイル３からなるとともに、この磁気検出コイル３上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出部とを備え、この磁気検出部により被検物質の磁束変化量を検出することにより、この被検物質を定量する。【選択図】  図８
2006112976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類の周波数を発生する複数の磁場発生手段と、
該磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、
該磁気検出手段により前記複合体の磁束変化量を検出することにより、該被検物質を定量することを特徴とする被検物質分析装置。
【請求項２】
前記２種類の周波数が、１Ｈｚ以上で１ｋＨｚ以下の低周波数と、１００ｋＨｚ以上で１０ＭＨｚ以下の高周波数であることを特徴とする請求項１に記載の被検物質分析装置。
【請求項３】
前記低周波数の磁場発生手段による磁場中及び前記高周波数の磁場発生手段による磁場中に、前記磁気検出コイルを配置したことを特徴とする請求項２に記載の被検物質分析装置。
【請求項４】
前記特異的な結合が、特異的な親和性を有する物質間での結合で、抗原と抗体、糖とレクチン、ヌクレオチド鎖とそれに相補的なヌクレオチド鎖、リガンドとレセプターなどであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の被検物質分析装置。
【請求項５】
２種類の周波数を発生する複数の磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備えた被検物質分析装置を用いた被検物質定量方法であって、
前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を前記磁気検出コイル上に配置するステップと、
低周波数の前記磁場発生手段と高周波数の前記磁場発生手段により２種類の周波数を各々同時に発生するステップと、
前記磁場発生手段の磁場中に前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することによって生じる該複合体の磁束変化量を、前記磁気検出コイルで検出して前記被検物質を定量するステップと
を有することを特徴とする被検物質定量方法。
【請求項６】
前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、抗体を表面に有する基材に、前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応で固定化させ、前記基材ごと前記磁気検出コイル上に配置することを特徴とする請求項５に記載の被検物質定量方法。
【請求項７】
前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、前記磁気検出コイルの表面に直接抗体を結合させることを特徴とする請求項５に記載の被検物質定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物質分析装置及び定量方法に関し、より詳細には、標識として磁性粒子を用い、磁気検出手段として磁気センサを用いた試料中の被検物質の濃度を定量的に測定する被検物質分析装置及び定量方法に関する。特に、医療診断や環境計測などに好適である。
【背景技術】
【０００２】
試料中の被検物質量を測定する方法として、酵素免疫測定法や蛍光免疫測定法などの光学的測定法が広く用いられている。  
酵素免疫測定法では、被検物質と特異的に反応する物質を酵素で標識し、被検物質が存在する場合には、例えば、酵素反応による発色を光学的に計測する方法である。しかしながら、酵素安定性の問題や検出系の感度が低いなどの問題がある。
【０００３】
また、蛍光免疫測定法では、被検物質と特異的に反応する物質を蛍光体で標識し、被検物質が存在する場合の蛍光体からの蛍光強度を計測し、被検物質量を測定する方法である。この蛍光免疫測定法は、一般的に高感度測定法として知られているが、迷光の影響を受け易くバックグラウンドノイズ発生の問題や蛍光体の褪色の問題がある。
【０００４】
上述した光学測定法に対して、近年、磁気センサと磁性粒子を用いて被検物質を測定する磁気測定法が注目されている。磁気測定法では、バックグラウンドノイズの発生源は磁性体のみであり、蛍光免疫測定法に代表される光学測定法と比較すると外部からのバックグラウンドノイズが低く有効な測定法である。
【０００５】
高感度磁気測定装置としては、超伝導量子緩衝装置（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ；以下、ＳＱＵＩＤという）が知られている。このＳＱＵＩＤは、超伝導ループにおける磁束の量子化を利用したデバイスで、２個のジョセフソン素子と超伝導配線で超伝導ループを形成した高感度の素子である。しかしながら、このＳＱＵＩＤのピックアップループを冷却された温度に維持しなければならないという実質的な問題点がある。
【０００６】
本発明の先行技術文献として、誘導センサコイルを用いた磁性粒子検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されている方式は、数１００ｋＨｚ程度の高周波数で強磁場を発生させて磁性体を高感度に検出するものである。
【０００７】
また、ＳＱＵＩＤを用いて抗原抗体反応を利用した免疫測定法については、特許文献２に開示されている。この特許文献２に記載のものは、一つの抗原又は抗体に磁性体超微粒子を標識して磁性体標識体とし、この磁性体標識体と検体を抗原抗体反応させ、その後の検体から、未反応の磁性体標識体を分離除去し、その後の検体の磁化をＳＱＵＩＤで測定するものである。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，０４６，５８５号明細書
【特許文献２】特開昭６３−９０７６５号公報
【非特許文献１】Ａｕｇｕｓｔ  ２００３  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ社技術資料
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１のものは、高周波数で強磁場を発生させる際、コイルのインダクタンスの影響による発熱やコイルの破壊の問題がある。そのためこの特許文献１では、極めて狭いギャップを持つ環状コア型の電磁石を用いて、このギャップ内に高周波数の強磁場を発生させ、このギャップ内に被測定サンプルを設置して測定を行っている。
【００１０】
すなわち、このことは被測定サンプルの厚みが大きく制限され、測定汎用性が低いことを意味している。そして、ギャップの大きさは、非特許文献１では、０．４３ｍｍとされており、被測定サンプルの厚みは必然的に０．４３ｍｍ以下に制限されることとなることからもこの方式を採用する装置が被測定サンプルの厚みが大きく制限され、測定汎用性が低いという課題を持っていることは明らかである。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁性粒子を用いた被検物質分析において、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対して高い自由度を有する、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、２種類の周波数を発生する複数の磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、該磁気検出手段により前記複合体の磁束変化量を検出することにより、該被検物質を定量することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２種類の周波数が、１Ｈｚ以上で１ｋＨｚ以下の低周波数と、１００ｋＨｚ以上で１０ＭＨｚ以下の高周波数であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記低周波数の磁場発生手段による磁場中及び前記高周波数の磁場発生手段による磁場中に、前記磁気検出コイルを配置したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記特異的な結合が、特異的な親和性を有する物質間での結合で、抗原と抗体、糖とレクチン、ヌクレオチド鎖とそれに相補的なヌクレオチド鎖、リガンドとレセプターなどであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、２種類の周波数を発生する複数の磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備えた被検物質分析装置を用いた被検物質定量方法であって、前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を前記磁気検出コイル上に配置するステップと、低周波数の前記磁場発生手段と高周波数の前記磁場発生手段により２種類の周波数を各々同時に発生するステップと、前記磁場発生手段の磁場中に前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することによって生じる該複合体の磁束変化量を、前記磁気検出コイルで検出して前記被検物質を定量するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、抗体を表面に有する基材に、前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応で固定化させ、前記基材ごと前記磁気検出コイル上に配置することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、前記磁気検出コイルの表面に直接抗体を結合させることを特徴とする。
【００１９】
本発明者は、上述した課題を解決するため鋭意検討した結果、２種類の周波数の磁場、すなわち、１ｋＨｚ以下の低周波数の磁場と１００ｋＨｚ以上の高周波の磁場を被測定サンプルに印加して、磁性粒子の透磁率変化の非線形性を利用して検出することに着目した結果、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対する自由度の高い、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を完成させるに至ったものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、２種類の周波数を発生する複数の磁場発生手段と、この磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、この磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、この磁気検出手段により複合体の磁束変化量を検出することにより、被検物質を定量するようにしたので、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対して高い自由度を有する、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、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は、本発明に係る被検物質分析装置の一実施例を説明するための構成図で、図中符号１は低周波磁場発生の第１の磁場発生源、２は励磁コイルなどによる高周波磁場発生の第２の磁場発生源、３ａ，３ｂは２個の磁気検出コイルを示している。図２は、図１における第２の磁場発生源２と２個の磁気検出コイル３ａ，３ｂを示す図で、図３は、図１において磁気検出コイル３ａ，３ｂ上に、被検物質を設けたプラスチック樹脂４を配置した図である。なお、符号５はリード、Ａは励磁コイル２のＸ方向の長さで１２ｍｍ、Ｂは磁気検出コイル３ａ，３ｂの内径で２．８ｍｍを示している。
【００２２】
本発明の被検物質分析装置は、２種類の周波数を各々同時に発生する第１の磁場発生源（低周波磁場発生）１及び第２の磁場発生源（高周波磁場発生）２と、この磁場発生源１，２からの磁場中に配置された磁気検出コイル３ａ，３ｂからなるとともに、この磁気検出コイル３ａ，３ｂ上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出部とを備え、この磁気検出部により複合体の磁束変化量を検出することにより、この被検物質を定量するように構成されている。
【００２３】
このように、本発明の被検物質分析装置は、２種類の周波数を同時に発生しうる磁場発生源１，２と、磁化の変化を検出する磁気検出コイル３ａ，３ｂとを備えており、本発明における低周波数磁場の磁場発生源１による磁場周波数は、１Ｈｚ以上で１ｋＨｚ以下であり、コイルのインダクタンスによる発熱という点から、好ましくは１Ｈｚ以上で１００Ｈｚ以下である。
【００２４】
磁場発生源１の磁場強度は、磁性粒子の透磁率の非線形効果が生じる磁場強度を磁性粒子に対して印加する必要があるため、少なくとも５０ガウス以上、好ましくは１００ガウス以上、より好ましくは２００ガウス以上である。
【００２５】
また、高周波数磁場の磁場発生源２による磁場周波数は、１００ｋＨｚ以上で１０ＭＨｚ以下であり、検出感度の点から、１ＭＨｚ以上で１０ＭＨｚ以下が好ましい。また、磁場強度は感度の点から大きい方が好ましいが、コイルのインダクタンスによる発熱及びコイル破壊を考慮して、好ましくは０．１ガウス以上で１０ガウス以下である。
【００２６】
低周波磁場発生の磁場発生源１としては、フェライト環状コアコイルやヘルムホルツコイルなどがあげられるがこれらに限定されるものではない。また、高周波磁場発生の磁場発生源２としては、銅線からなるプリントコイルなどがあげられるがこれらに限定されるものではない。さらに、磁気検出コイルは、この磁気検出コイルに生じる誘導起電力変化から磁化の変化を検出する形態のものであり、磁気検出コイルを貫く磁束変化によって生じる誘導起電力から、磁場変化を検出するものである。また、磁気検出コイルは、例えば、銅線からなるプリントコイルなどが考えられ、このプリントコイル上に高分子膜などを有していても構わない。
【００２７】
磁気検出コイルの形状はどのような形状でもよく、円形や角型などが考えられるが、これらに限定されるものではない。複数の検出コイルを使用することも可能であり、この場合には差動形式で接続して使用することも可能である。
【００２８】
本発明は、上述したような２種類の周波数を同時に発生しうる磁場発生源１，２と、磁気検出コイル３ａ，３ｂを備えた被検物質分析装置であって、この被検物質分析装置を用いて被検物質の定量を行うことができる。
【００２９】
具体的には、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を、被検物質分析装置の磁気検出部に配置させることによって生じる磁束変化量を、磁気検出コイルで検出して被検物質の定量をする被検物質の定量方法である。
【００３０】
ここで特異的結合とは、特異的な親和性を有する物質間での結合のことであり、特異的結合の例として、抗原と抗体、糖とレクチン、ヌクレオチド鎖とそれに相補的なヌクレオチド鎖、リガンドとレセプターなどの結合が挙げられる。例えば、被検物質が抗原の場合、本発明で分析する対象物は、磁性粒子表面に予め固定された抗体と被検物質の抗原とが特異的結合したものを測定することになる。
【００３１】
また、本発明で用いられる磁性粒子は、少なくとも外部から磁場を作用させた際に磁化する粒子であればよく、強磁性体を含有した粒子などが挙げられる。
【００３２】
強磁性体としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属、この強磁性金属を含む合金、非磁性体中に強磁性金属又は強磁性金属を含む合金を含有するもの、強磁性金属中又は強磁性金属を含む合金中に非磁性体を含有するものなどを挙げることができる。
【００３３】
また、磁性粒子の粒子径は、反応効率の点から大きすぎないことが好ましく、測定感度の点から小さすぎないことが好ましい。したがって、本発明の磁性粒子の平均粒子径は、０．００１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．０１μｍ〜５μｍ、より好ましくは０．１μｍ〜３μｍである。平均粒子径は、動的光散乱法や電子顕微鏡など公知の方法で測定することができる。
【００３４】
この磁性粒子は、一般的に超常磁性体といわれるもので、外部から磁石を作用させている間は磁化し、外部からの磁石の遮断により速やかに減磁する性質を持つことが特に好ましい。そのような磁性粒子としては、例えば、Ｄｙｎａｌ社製Ｄｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標）Ｍ−４５０、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ  （登録商標）Ｍ−２８０、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標）Ｍｙｏｎｅ（商標）、Ｍｅｒｃｋ  Ｃｈｉｍｅ，  Ｓ．Ａ．，Ｓ社製Ｅｓｔａｐｏｒ（登録商標）Ｍ１−０７０−４０、Ｅｓｔａｐｏｒ（登録商標）Ｍ１−０７０−６０、Ｅｓｔａｐｏｒ（登録商標）Ｍ１−０３０−４０、Ｓｅｒａｄｙｎ社製Ｓｅｒａ−ｍａｇ（商標）等が挙げられる。磁性粒子は、適用される免疫反応物質等の種類に応じて、適切な表面処理がなされたもの、適切な官能基を有するもの等が選択される。
【００３５】
なお、磁性粒子には、予め被検物質と特異的結合する物質、例えば、被検物質が抗原の場合には、抗体が公知の方法により化学的吸着または物理的吸着により付与されている場合が多く、このような磁性粒子に被検物質が特異的結合してなる磁性粒子の複合体を本発明の被検物質分析装置で測定するものである。
【００３６】
図１には、低周波磁場発生の磁場発生源１としてヘルムホルツコイルを使用しているが、これに限定されるものではない。また、図２では、高周波磁場発生の磁場発生源２と磁気検出コイル３ａ，３ｂは同一面内にあるプリントコイルとなっているが、磁場発生源２が磁気検出コイル３ａ，３ｂを包含している形態であれば、これらに限定されない。また、図２において磁気検出コイルとして、２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂが差動形式で接続された形態となっているが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
被検物質の分析においては、図１に示す配置で磁気検出コイル３ａ，３ｂ上に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することで、磁性粒子量の測定を介して被検物質を定量することが出来る。
【００３８】
また、図２に示すように、２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂを使用する場合、どちらか一方にのみ被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置し、もう一方は参照用磁気センサとして使用する。
【００３９】
本発明で、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を磁気検出部に配置して分析する方法を、被検物質を抗原とした場合について具体的に説明する。
【００４０】
磁気検出部に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置する方法は、以下の２つの方法がある。
【００４１】
まず、第１の方法は、抗体を表面に有する基材に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応で固定化させて基材ごと配置する方法である。ここに用いる基材の材料は、ポリアクリルニトリル等のような抗体を公知の方法で表面に結合できるものであればかまわない。
【００４２】
このような、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を基材に固定化したものを用いて分析する方法は、被検物質の種類が変わっても基材ごと取り替えれば直ぐに分析することが可能であるため数多くの被検物質測定サンプルを迅速に分析できる点において有効である。
【００４３】
第２の方法は、磁気検出コイルの表面に直接抗体を結合させて、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応によって固定化させて分析するものである。このような方法は、上述した第１の方法に比べて、厚みを有する基材を配置する必要が無い点において、より高い磁界を発生させることが可能となる点において有効である。
【００４４】
次に、本発明の被検物質分析装置における磁気検出方法について以下に説明する。以下、２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂを用いた場合について説明するが、磁気検出コイルは２つに限定されない。
【００４５】
図２に示すように、磁気検出コイル３ａ，３ｂは差動形式で接続されており、この２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂは同一の形状を有し、かつ巻き方向が反対となる形態をとる。磁性粒子の検出時には、図１に示すように、磁場発生源１と磁場発生源２から磁気検出コイル３ａ，３ｂに対して同時に磁場を印加する形態をとる。磁場発生源１と磁場発生源２からの磁場は、周波数をもって変動している交番磁場であるため、磁気検出コイル３ａ，３ｂを貫く磁束が時間変化し、各々の磁気検出コイル３ａ，３ｂにおいて誘導起電力が生じる。誘導起電力は印加磁場強度と印加磁場周波数に比例するため、本発明における磁気検出コイル３ａ，３ｂが検出する誘導起電力は、磁場発生源２による被検物質の磁束変化によるものである。
【００４６】
図２において、２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂの結合形態から、各々の磁気検出コイル３ａ，３ｂに生じる誘導起電力は、同強度・逆位相となる。図２に示すように、２つのセンサコイルは差動形式で接続されているため、磁性粒子の存在しない状態では信号出力は打ち消される。
【００４７】
次に、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の検出方法について説明する。  
図４は、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の磁化曲線を示す図である。この図４に示すように、磁性粒子の透磁率は外部からの印加磁場強度に対して非線形応答する。本発明に示すように、磁場発生源１により、磁性粒子の透磁率が非線形効果を示す程度の磁場を該磁性粒子に印加した場合、磁場発生源１による磁場の大きさが最大となるポイント５の点では、磁性粒子の透磁率変化は小さい。
【００４８】
一方、磁場発生源１による磁場の大きさが最小となるポイント６では、磁性粒子の透磁率変化は線形領域にあり、磁性粒子の透磁率変化は最大となる。磁場発生源１により交番磁場を磁性粒子に印加した状態で、磁場発生源２により高周波数の交番磁界を磁性粒子に印加すると、ポイント５における磁場発生源２による磁性粒子の透磁率変化は最小となり、磁気検出コイル３ａ，３ｂに生じる誘導起電力も最小となる。
【００４９】
一方、ポイント６における磁場発生源２による磁性粒子の透磁率変化は最大となり、磁気検出コイル３ａ，３ｂに生じる誘導起電力は最大となる。ポイント５及びポイント６で生じる誘導起電力の差を計測することにより、被測定サンプルである磁性粒子量を計測することができる。
【００５０】
図５は、磁気発生源に対する磁性粒子の信号出力波形を示した図である。図５から磁場発生源１による磁場の大きさが最大となる点において磁場発生源２に対する磁性粒子による誘導起電力の変化は最小となり、また、磁場発生源１による磁場の大きさが最小となる点において、磁場発生源２に対する磁性粒子による誘導起電力の変化は最大となることがわかる。
【００５１】
以上、本発明の被検物質分析装置及び定量方法について説明した。  
次に、本発明の被検物質分析装置を用いた被検物質の磁性粒子の検出方法について以下に説明する。
【００５２】
＜磁性粒子の検出システム＞
図６、磁性粒子の検出システムにおける磁気検出コイルを示す図である。  
磁気検出コイルとして図６に示すように、内径Ｂは２．８ｍｍ、巻き数５のプリントコイルを使用し、本発明では２つの磁気検出コイル３ａ，３ｂを差動形式で接続して磁性粒子の検出を行った。
【００５３】
磁場発生源２は、図６に示すように、磁気検出コイル３ａ，３ｂを包含する形態であり、内径Ａｘ×Ａｙ（１２ｍｍ×７ｍｍ）、巻き数５のプリントコイルを使用した。交流電流を用いて磁場発生源２に交番磁場を発生させた。磁場発生源２の磁場周波数は、２．２４ＭＨｚとし、磁場強度は１ガウスとして磁性粒子の検出を行った。
【００５４】
磁場発生源１には、空芯のヘルムホルツコイルを使用した。交流電流を用いて磁場発生源１のギャップ部に交番磁場を発生させた。磁場発生源１の磁場周波数は６３Ｈｚとし、磁場強度は１５０ガウスとして磁性粒子の検出を行った。
【００５５】
図７は、本発明の被検物質分析装置における信号処理系を示す構成図で、図中符号７，１７は周波数発生器、８はパワースプリッター、９，１２，１５，１８は増幅器、１０はプリントボード、１３は周波数混合器、１６はロックインアンプ、２０は被測定サンプルを示している。
【００５６】
周波数発生器７による交流電流をパワースプリッター８により２分割し、一方は周波数混合器１３に入力する。他方は増幅器９により増幅して磁場発生源２に入力し、磁場発生源２による交番磁場を発生させ、磁気検出コイル３ａ，３ｂに磁場を印加した。本発明では、磁場発生源２と磁気検出コイル３ａ，３ｂとが一体となった形態のプリントボード１０を使用した。このプリントボード１０には、被測定サンプル２０が設けられていて、この被測定サンプル２０は、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体として機能する。
【００５７】
配線１４から、磁気検出コイル３ａ，３ｂから得られた信号を取り出し、信号増幅器１２で信号を増幅し、周波数混合器１３に増幅信号を入力した。この周波数混合器１３により、周波数発生器７からの入力信号と増幅信号を周波数混合し、得られた磁気信号を信号増幅器１５により増幅し、ロックインアンプ１６に入力した。
【００５８】
一方、周波数発生器１７による交流電流は、増幅器１８により磁場発生源１に入力し、この磁場発生源１による交番磁場を発生させ、磁気検出コイル３ａ，３ｂに磁場を印加すると同時に、ロックインアンプ１６に参照信号として入力した。
【００５９】
周波数発生器１７からの参照信号と磁気信号を、ロックインアンプ１６を用いた周知の技術である位相検波技術を用いて検出することにより磁気信号の検出を行った。
【００６０】
＜被測定サンプルの準備＞
厚み約６ｍｍのプラスチック樹脂４からなる被測定サンプル２０の底面に、抗原抗体反応を利用して磁性粒子を固定した。磁性粒子は直径約２ｍｍの円形状に固定した。また、磁性粒子として、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ  Ｍｙｏｎｅを使用した。
【００６１】
図８は、磁性粒子の検出方法を説明するための被検物質分析装置の構成図で、図中１９は磁性粒子の固定部、２０は被測定サンプル、その他、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００６２】
図８に示すように、被測定サンプル２０には、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の固定部１９が設けられ、この固定部１９をどちらか一方の磁気検出コイル３ａ，３ｂ上に配置して測定を行った。
【００６３】
上述した磁性粒子の検出システム及び被測定サンプルを用いた磁性粒子の検出の結果を表１に以下に示す。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
表１に示すように、本発明の被検物質分析装置は、被測定サンプルの厚みに対して高い自由度で、高感度に磁性粒子を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る被検物質分析装置の一実施例を説明するための構成図である。
【図２】図１における第２の磁場発生源と２個の磁気検出コイルを示す図である。
【図３】図１において磁気検出コイル上に被検物質を設けたプラスチック樹脂を配置した図である。
【図４】被検物質が特異的に結合した磁性粒子の磁化曲線を示す図である。
【図５】磁気発生源に対する磁性粒子の信号出力波形を示した図である。
【図６】磁性粒子の検出システムにおける磁気検出コイルを示す図である。
【図７】本発明の被検物質分析装置における信号処理系を示す構成図である。
【図８】磁性粒子の検出方法を説明するための被検物質分析装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  第１の磁場発生源
２  第２の磁場発生源
３ａ，３ｂ  ２個の磁気検出コイル
４  被検物質を設けたプラスチック樹脂
５  リード
７，１７  周波数発生器
８  パワースプリッター
９，１２，１５，１８  増幅器
１０  プリントボード
１３  周波数混合器
１４  配線
１６  ロックインアンプ
１９  磁性粒子の固定部
２０  被測定サンプル
【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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