(57)【要約】  本発明は、試料チャンバ(112)の結合表面(111)に結合した磁性粒子(1)を検出する方法及びセンサデバイス(100)に関する。前記検出は、引力磁場の作用中及び/又はそのすぐ後に行われる。前記引力磁場は、未結合粒子を前記結合表面(111)から除去する斥力磁場(B)に優先されることが好ましい。前記引力磁場(B)のため、結合磁性粒子(1)は、前記結合表面(111)により近づく。その結果、たとえば減衰全内部反射のような表面に固有な検出法の信号が増大する。前記信号のさらなる改善は、前記結合表面(111)に平行な引力磁場によって、未結合磁性粒子と結合磁性粒子との間での鎖の生成が誘起されることで実現されうる。
2014532872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料チャンバ内で磁性粒子を検出する方法であって：
斥力磁場と引力磁場をこの順序で発生させる段階であって、
前記引力磁場は、前記試料チャンバの結合表面に平行な成分を有し、かつ、前記結合表面に磁性粒子を引きつけ、
前記斥力磁場は、前記結合表面から磁性粒子を引き離し、
前記斥力磁場の期間及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は勾配よりも大きい、
段階；
前記引力磁場の開始後約0.01秒乃至約1秒の期間で前記結合表面での磁性粒子を検出する段階；
を有する方法。
【請求項２】
試料チャンバ内で磁性粒子を検出する方法であって：
磁性粒子を前記結合表面へ引きつける磁場を発生させる段階；
前記引きつける磁場を発生させる段階の間及び/又はそのすぐ後に前記結合表面で磁性粒子を検出する段階；
を有する方法。
【請求項３】
試料チャンバの結合表面に結合する磁性粒子を検出する本発明によるセンサデバイスであって：
前記結合表面に磁性粒子を引きつける引力磁場を発生させる磁場発生装置；
前記結合表面で磁性粒子を検出する検出ユニット；
磁性粒子が前記結合表面に引きつけられている間及び/又はそのすぐ後に検出が行われるように、前記検出ユニットと前記磁場発生装置を制御する制御ユニット；
を有するセンサデバイス。
【請求項４】
前記結合表面に結合される磁性粒子の量に関する検出を評価する評価ユニットが供されることを特徴とする、請求項3に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記結合表面での磁性粒子が、前記引力磁場の開始後約0.01秒〜1秒の間に属する時点で検出されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項６】
前記結合表面から磁性粒子を遠ざける他の磁場が、前記引力磁場より前に生成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項７】
前記斥力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配よりも大きいことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
一連の斥力磁場と引力磁場が少なくとも2回繰り返されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項９】
前記結合表面での磁性粒子が、エバネッセント波の助けを借りて検出されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項１０】
前記エバネッセント波が、前記結合表面での光ビームの全内部反射によって生成されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記結合表面からの出力光ビームを検出する画像センサが供されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像センサのシャッター時間及び/又はフレーム速度が、前記の生成される磁場に同期されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記引力磁場は、前記結合表面に対して平行な成分を有することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項１４】
分子診断、生体試料分析、化学試料分析、食品分析、及び/又は鑑識分析への請求項3に記載のセンサデバイスの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料チャンバの結合表面に結合する磁性粒子を検出する方法及びセンサデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1は、光ビームの減衰全内部反射(FTIR)が評価され、かつ、結合表面での磁性粒子の量について評価される光バイオセンサを開示している。磁場は、結合を加速させるために磁性粒子を前記表面へ引きつけ、かつ、検出が行われる前に未結合粒子を洗い流すのに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2008/155716号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、感度の改善された表面に結合する粒子の定量的な検出を行う手段を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項1,2に記載の方法及び請求項3に記載のセンサデバイスによって実現される。好適実施例は従属請求項中に開示されている。
【０００６】
本発明による方法は、試料チャンバの結合表面に結合する磁性粒子を検出するように機能する。
【０００７】
本願において、「磁性粒子」という語句は、永久磁性粒子と磁化可能粒子-たとえば超常磁性ビードの両方を含む。前記磁性粒子のサイズは典型的には3nm乃至50μmの範囲である。しかも前記磁性粒子は、実際の関心対象である結合標的成分を含んで良い。「試料チャンバ」とは典型的には、開空洞、閉空洞、又は、流体接続チャネルによって相互に接続する空洞である。前記試料チャンバの「結合表面」とは、前記試料チャンバの一の専用内側表面である。前記一の専用内側表面には、前記磁性粒子又は他の物質が結合しうる。前記一の専用内側表面では、適切な方法による検出が行われうる。その名前が示す通り、前記結合表面には通常、磁性粒子が選択的に結合しうる結合サイトが供されてよい。
【０００８】
当該方法は以下の段階を有する。
a)磁性粒子を前記結合表面へ引きつける磁場を発生させる段階。この効果により、前記磁場は以降では「引力磁場」と呼ばれる。この引力磁場は、前記結合表面及び前記試料チャンバの少なくとも一部に及ぶ。前記磁性粒子に引力効果を発生させるため、前記磁場は一般的にゼロではない勾配を有する。
b)上述の段階-つまり引力磁場の発生-の間及び/又はそのすぐ後に前記結合表面で磁性粒子を検出する段階。本願において、「間」とは一般的に、前記引力磁場が存在する全期間を通じた連続的検出、又は、前記全期間内での1つ以上の離散的時点/時間間隔での検出を含む。「すぐ」という語句は、前記引力磁場は既になくなっているが前記磁性粒子は顕著な（つまり検出可能な）距離を移動していない時間を意味する。従ってこの語句は、前記磁場の効果の緩和時間、及び、前記粒子のブラウン運動の大きさ（表面付近では粘性が増大するため、この大きさは一般的に、バルク中よりも表面付近で小さくなる）に関連する。
【０００９】
上述の段階の前には通常、当該方法に固有な調製-たとえば前記試料チャンバ内で試料に磁性粒子を供し、かつ、前記磁性粒子が（能動的支援の有無にかかわらず）前記結合表面に結合することができる結合期間を供すること-が先に行われることに留意して欲しい。
【００１０】
本発明によるセンサデバイスは、試料チャンバの結合表面に結合する磁性粒子を検出するように機能し、かつ、以下の構成要素を有する。
a)前記結合表面に磁性粒子を引きつける引力磁場を発生させる磁場発生装置。前記磁場発生装置はたとえば、永久磁石又は電磁石によって実現されてよい。
b)前記結合表面で磁性粒子を検出する検出ユニット。
c)磁性粒子が前記結合表面に引きつけられている間及び/又はそのすぐ後に検出が行われるように、前記検出ユニットと前記磁場発生装置を制御する制御ユニット。前記制御ユニットは、専用の電子機器及び/又はソフトウエアと一緒になったデジタルデータ処理ハードウエアによって実現されてよい。
【００１１】
当該方法及びセンサデバイスは、同一の発明の基本思想-つまり引力磁場の効果のもとで磁性粒子を検出する-を異なる実施形態したものである。従ってこれらの実施形態のうちの一について与えられた説明及び定義は他の実施形態にも有効である。
【００１２】
磁性粒子の検出の精度及び感度は提案した基本思想によって向上しうる。このことは、驚きである。なぜなら前記表面から未結合磁性粒子を洗い流す斥力磁場の作用中に測定を行うことが不可避であると考えられているからである（特許文献1参照）。
【００１３】
以降では、上述の方法及びセンサデバイスに関する本発明の様々な好適実施例が記載されている。
【００１４】
好適には前記検出処理中に生成される検出結果を評価する評価ユニットが供され得る。前記評価は、前記結合表面に結合される磁性粒子の量に関して評価される。前記評価ユニットは、前記制御ユニットと統合される構成要素であって良い。
【００１５】
好適には前記結合表面での磁性粒子は、前記引力磁場の開始後約0.01秒〜1秒の間に属する時点で検出され得る。磁気引力の開始直後での検出は、前記の結合した磁性粒子が巣でに結合表面に近いため、未結合磁性粒子ではなく前記結合磁性粒子が支配的に、前記引力磁場に対して検出可能な反応を示すという利点を有する。
【００１６】
本発明の他の実施例によると、前記結合表面から磁性粒子を遠ざける他の磁場が生成される。この磁場は、前記引力磁場の前に生成される。その効果を参照すると、前記他の磁場は、以降では「斥力磁場」と呼ばれる。前記斥力磁場は、前記結合表面から未結合磁性粒子を除去するという利点を有する。その後に続く前記引力磁場の作用のため、（結合の許される範囲内では）最初に前記結合磁性粒子だけが前記結合表面に近づく。その結果検出可能な効果が発生する。対照的に前記未結合磁性粒子は、前記結合表面に到達する前に前記斥力磁場によって先に洗い流された距離を進行しなければならない。
【００１７】
上述の実施例では、前記斥力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配よりもそれぞれ大きいことが好ましい。このことは、平均としては、未結合磁性粒子は、前記引力磁場によって前記結合表面へ向かって引きつけられるよりも、前記斥力磁場によって前記結合表面から遠ざけられることを意味する。従って前記結合表面は依然として、検出が行われている間未結合磁性粒子が存在しないままである。
【００１８】
上述した最初に斥力磁場でその後引力磁場という順序は、（途中の中断の有無にかかわらず）2回以上繰り返されることが好ましい。よって複数の検出結果は、磁気引力の間に収集されて良い。これにより、統計の有意性が増大し、かつ、前記引力磁場が結合磁性粒子に特別な効果を示さない間に実験的に観察されうる事象を排除することが可能となる。
【００１９】
一般的には、前記結合表面の磁性粒子の検出には任意の方法が適用されて良い。前記結合表面に近い領域でのみ敏感な表面に固有な方法が用いられることが好ましい。この種類の好適方法の1つは、前記結合表面での磁性粒子の検出にエバネッセント波を利用する。エバネッセント波は、前記結合表面に隣接する小さな領域にのみ影響を及ぼすので、（磁性）粒子の分子層を選択的に検知するのに適しているという利点を有する。
【００２０】
上述のエバネッセント波は任意で、前記結合表面での光ビームの全内部反射によって生成され得る。透明材料と隣接する試料流体との界面で全内部反射する光ビームによる検出は、減衰全内部反射(FTIR)として知られる方法である。
【００２１】
本発明による他の実施例によると、前記結合表面からの出力光ビームを検出する画像センサが供される。この出力光ビームはたとえば、上述したように入力光ビームの（減衰）全内部反射によって生成されて良い。画像センサによる出力光ビームの検出は、前記結合表面が、（前記画像センサの複数の画素又は画素群によって表される）多くの位置で同時に観察及び評価できるという利点を有する。
【００２２】
上述の実施例では、前記画像センサのシャッター時間及び/又はフレーム速度が、前記の生成される（引力及び/又は斥力）磁場に同期されることが好ましい。よって前記結合表面の画像が、正しい時点−つまり典型的には前記引力磁場の開始直後−に生成されることが保証されうる。
【００２３】
前記引力磁場は、前記結合表面に対して平行であるか、又は、少なくとも前記結合表面に対して平行な成分を有することが好ましい。本願においては、前記磁場（磁力線）の方向は、磁性粒子上に生成される磁力を決定する磁場勾配とは異なることに留意して欲しい。一般的には、前記勾配は、前記磁力線に対して斜めとなる任意の方向を有して良い。前記結合表面に対して平行な磁場では、前記表面に平行な鎖が結合磁性粒子と未結合磁性粒子との間に生成される。このようにして前記結合磁性粒子に係る信号が改善される。
【００２４】
本発明はさらに、分子診断、生体試料分析、化学試料分析、食品分析、及び/又は鑑識分析への上述のセンサデバイスの使用に関する。分子診断はたとえば、標的分子に直接的又は間接的に付着する磁気ビード又は蛍光粒子の助けを借りて実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】概略的に側面から見た本発明によるセンサデバイス内での減衰全内部反射(FTIR)による結合磁性粒子の検出を表している。
【図２】結合磁性粒子及び未結合磁性粒子への引力磁場の効果を表している。
【図３】結合表面に対して平行な磁場によって改善される信号を表す、本発明によるセンサデバイスの概略的側面図である。
【図４】斥力磁場と引力磁場が交互に繰り返されている間での結合磁気ビードについての測定結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の上記及び他の態様は、以降で説明される実施例を参照することで明らかとなる。
【００２７】
核酸(DNA,RNA)、代謝物質（分子診断）、及びタンパク質（イムノアッセイ）−人体のすべての病気のマーカーとなりうる−は、ヘルスケアにおける重要な要素となっている。典型的なイムノアッセイ法は、溶液中での標的分子を検出するラベルとして小さな超常磁性粒子（ビード）を用いる。たとえば標的分子は、心筋梗塞を検出するマーカーとして用いられるトロポニン-Iタンパク質(cTnI)であって良い。これらのラベルは、標的分子を選択的に捕獲する抗体によってコーティングされる。官能性抗体によってもコーティングされた表面への結合後、磁気ラベルはたとえば、光学検出法によって検出される。減衰全内部反射(FTIR)はたとえば、表面上でのビードの濃度を測定するのに用いられて良い。この方法では、照射源−たとえばレーザー又はLED−からの光ビームが、その光ビームの全反射を起こす臨界角で表面に衝突する。
【００２８】
図1は、磁性粒子のFTIR検出のための典型的なセンサデバイス100の側面を概略的に示している。センサデバイス100は、たとえばガラス又はポリスチレンのような透明プラスチックで作られうる使い捨て可能なカートリッジ110内で光学測定を行うように設計される。カートリッジは、検出される標的成分を有する試料流体が供されうる試料チャンバ112を有する。試料は、磁性粒子1−たとえば超常磁性ビード1−をさらに有する。これらの粒子1は通常、上述の標的成分に対するラベルとして結合する（簡明を期すため、磁性粒子1のみが図示されている）。
【００２９】
カートリッジ110は、試料チャンバ112と（部分的に）境界をなす結合表面111を備える透明底部を有する。複数の「検出スポット」が一般的には結合表面111上に設けられる。複数の検出スポットはたとえば、標的成分と選択的に結合可能な結合サイト−たとえば抗体−を有する（図2参照）。
【００３０】
センサデバイス100は入力ビームL1を放出する光源120を有する。入力光ビームL1は、全内部反射(TIR)の臨界角よりも大きい角度θcで結合表面に到達するので、出力光ビームL2として全内部反射される。出力光ビームL2は、光検出器−たとえばカメラ130の感光性画素−によって検出される。よって光検出器130は、検出信号Sとして結合表面の画像を生成する。前記結合表面の画像は、評価及び制御ユニット140内においてさらに処理される。
【００３１】
センサデバイス100は磁場発生装置をさらに有する。前記磁場発生装置はたとえば、試料チャンバ112内で制御可能なように磁場を発生させるため、カートリッジ110の底部及び/又は上部（図示されていない）に設けられたコイルとコアを備える電磁石150によって実現される。この磁場の助けを借りることによって、磁性粒子1は操作−つまり磁化、及び、（勾配を有する磁場が用いられる場合には）特別に移動−されうる。よってたとえば、結合表面111への標的成分の結合を加速させるため、磁性粒子1を結合表面111へ引きつけることが可能である。
【００３２】
磁気ビードが表面付近のエバネッセント波に存在しないとき、光の吸収は起こらず、かつ、反射光ビームL2は本来の強度を100%含む。しかし粒子が表面上に存在するときには、吸収及び/又は散乱が起こり、かつ、反射ビームの強度は減少する。従って反射光ビームL2の強度Iref1は、表面上でのビードの濃度の指標である。これは次式によって表すことができる。
【００３３】
【数１】
2014532872.tif 000003
ここで、Iinは入力光ビームL1の入射強度で、Irefは反射強度で、n（チルダ）は表面上でのビード濃度で、βは、1個のビードについての信号を決定するパラメータ（その1個のビードについての吸収及び/又は散乱）である。
【００３４】
ビードが結合表面上に存在しないとき、反射光は本来の強度の100%を有する。本来の強度の変化及びシステム内での温度勾配に起因するカートリッジ材料の小さな変形によって、反射光ビーム強度の変化（システムのドリフト）が起こる。これにより装置の性能が制限され、かつ、表面上で依然として測定可能な最低ビード濃度が決定される。ドリフトに起因する反射ビーム強度の変化がΔIであると仮定すると、最低測定可能ビード濃度nmin（チルダ）は次式に等しくなる。
【００３５】
【数２】
2014532872.tif 000004
多くの用途−特に心臓マーカートロポニン-Iの検出−では、非常に低い濃度でも測定される必要がある。センサデバイスの性能を改善させる一の方法は、ビードについての信号値βを増大させることである。式2からわかるように、ビードについての信号値βが増大することで、表面上での最低検出可能なビード濃度の値が低くなり、その結果検出可能なトロポニン-Iの濃度も低くなる。以降では、1つのビードについての信号値βが改善されうる方法について説明する。
【００３６】
図1に表されているように、指数関数的に減衰するエバネッセント波Leが表面111の付近に生成される。光ビームは全内部反射される。このエバネッセント波の強度は表面で最も強くなり、かつ、表面への距離が増大すると共に指数関数的に減少する。このエバネッセント波中に存在するビード1は入射光ビームを減衰させる。その理由はビード1は光を吸収及び/又は散乱するからである。ビードによって吸収及び/又は散乱される光の量は、エバネッセント波中での位置に依存する。表面に非常に近い（つまり強いエバネッセント場内に存在する）ビードは、表面から離れた（つまり弱いエバネッセント場内に存在する）ビードよりも、多くの光を吸収及び/又は散乱する。従って1つのビードについての信号値βは、表面から離れているときよりも、表面に近いときに大きくなる。
【００３７】
図示されたセンサデバイス100内でのエバネッセント場の侵入深さはたとえば、約r=100nm（波長と厳密な入射角に依存する）である。このことは、100nmでは、エバネッセント場の強度が、表面での強度の1/e倍にまで減少することを意味する。エバネッセント場内のどこにビードが存在するのかを決定するため、図2に示される以下のモデルが用いられる。
【００３８】
試料から標的分子Tを捕獲するため、ビード1は、捕獲される標的分子Tに固有な抗体A−たとえばトロポニン-Iタンパク質に固有な560抗体−の層によって官能化される。これらの抗体のサイズは約15nmである。同様に表面111は、標的分子Tの他のエピトープに固有な抗体L−たとえば19C7抗体−によってコーティングされる。標的分子Tが磁気ラベル粒子1上の抗体によって捕獲され、かつ、ラベルが最終的に表面111に結合されたとき、標的分子Tは2つの異なる抗体間に挟まれる。トロポニン-I分子のサイズが4nmであるので、磁性粒子1は、表面から距離d0=(15+4+15)nm=34nmだけ離れることができる。これは図2の左側図示されている。当然のこととして、この値は分布する。なぜなら抗体の配向は分布するからである。しかも表面上には2分子層以上の抗体が存在して良い。
【００３９】
図2の中央部分は、表面111を向く垂直力Fが結合磁気ビード1に印加されるときの状況を示している。前記力は具体的に、磁場勾配によって生成されうる。力Fの効果として、ビード1と結合表面111との間の距離が減少する。ビード1はここでは表面により近いので、ビード1は、エバネッセント場のより強い領域内に存在するので、より多くの光を吸収及び/又は散乱する。ビードあたりの信号は垂直力によって改善された。図1のセンサデバイス100では、底部の（蹄鉄型）電磁石150によって引力磁場を発生させることによって、ビード1に係る垂直力Fを印加させることが可能である。
【００４０】
図2の右側部分に図示されているように、試料中には多くの自由に浮遊する磁気ラベル1’が存在する。自由に浮遊する磁気ラベル1’もまた、垂直力Fによって引きつけられ、かつ、結合表面111へ向かうように駆動される。表面付近のエバネッセント場内に存在する自由に浮遊する未結合ラベル1’もまた、光を吸収及び/又は散乱するので、反射光ビームの強度変化に寄与する。この結果誤った信号が発生する。これは、連続的な垂直力を印加することでビードあたりの信号を改善する上で問題である。
【００４１】
この問題に対する解決法は、非常に短期間にのみ垂直力Fを印加することである。結合磁気ラベル1は既に非常に表面に非常に近い(<35nm)。そのため磁気ラベル1が、表面に近づくように移動するのに非常に短い時間しかかからない。しかし自由に浮遊するラベル1’は一般的に表面から離れている。そのため自由に浮遊するラベル1’が結合表面111と接触するにはより長い時間が必要となる。結合ラベルと未結合ラベルとの間の時間差は、非常に短い垂直力の印加によって利用することができる。典型的な時間は0.1秒未満である。
【００４２】
垂直力が存在する時間が非常に短いので、ビードあたりの改善された信号は、非常に短い時間でのみ利用可能である。表面へ向かう垂直引力（引力磁場）と、それに続いて自由に浮遊するビードを表面から遠ざける垂直斥力（斥力磁場）を繰り返し用いることによって、ビードあたりの改善された信号が存在する合計時間は、信号の統計を増大させるように拡大しうる。
【００４３】
図1のセンサデバイス100の典型的な実施形態では、結合表面からの画像は、あるフレーム速度−たとえば毎秒5フレーム(FPS)−を用いることによってCCD又はCMOSカメラ130によって取得される。上述の方法を実施するため、カメラのシャッター時間が短いこと、及び、フレーム速度が、電磁石150の駆動電子機器に同期されることが重要である。この同期は、図1に図示された評価及び制御ユニット140によって制御されて良い。同期されることで、画像が、改善された信号の存在する瞬間に撮像されることが保証される。短いシャッター時間は、改善された信号を十分に利用する。
【００４４】
図3は、図1のセンサデバイス100を90°回転させた側面図を示している。図3は、底部の蹄鉄型電磁石150をより詳細に図示する。既に述べたように、結合表面111を向く垂直力Fはこの電磁石150によって生成されうる。しかしこの型の電磁石によって生成される磁場Bは水平である（垂直であるこの磁場の勾配とは対照的である）。水平磁場Bは、磁気クラスタ（つまり、磁場の存在によって互いに磁気的に付着するビード鎖）の方向を決定する。垂直力が印加されるとき、結合ビード1に非常に近い自由に浮遊するビード1’は、結合ビード1によって引きつけられ、かつ、小さな水平多粒子クラスタ（図示されているように2つの粒子の「二重粒子(doublet)」）を生成する。この結果、結合粒子の数に比例する信号がさらに改善される。
【００４５】
上述の方法は、エバネッセント波を用いた装置において試験された。さらに装置には、個々の磁気ビード(500nm)を可視化することで、実際に改善されたビードについての信号測定することを可能にする高解像度対物レンズが備えられる。最終的にこの装置は、電磁石の駆動電子機器とカメラのトリガ発生との間での完全な同期を利用した。結合表面を向く垂直場は、蹄鉄型磁石によって生成され、かつ、0.1秒の間スイッチがオンにされ、その後垂直場は結合表面から遠ざかる方向を向く期間が続く。後者の場合、磁場は、試料チャンバ上方の洗浄磁石によって生成される。このような引きつけと洗浄の順序は複数回繰り返された。結合表面に結合した多数のビードから、強度信号Iが時間tの関数として記録された。この装置は反射ビームを利用せずにビードの反射光を直接利用するので、信号はFTIR装置の信号に反比例する。表面に近いビードは、エバネッセント場においてより多くの光を散乱するので、記録された画像中では明るく見える。
【００４６】
図4は、引きつけと洗浄の順で処理が行われている間での16の異なるビードについての記録された強度信号Iを示している。突然の強度の増大が、表面を向く垂直力のスイッチがオンになる瞬間と一致するパルス信号が観測される。自由に浮遊するビードを再度除去するために洗浄磁石のスイッチがオンになるとき、強度は低いレベルに低下する。信号の増大が頻繁に観測されるとしても、そのような増大は毎回起こっている訳ではない。従って引きつけと洗浄の順の処理を複数回繰り返すことが好ましい。
【００４７】
まとめると、本発明は、垂直引力を用いたビードについての信号の改善がどのようにして実現されうるのかを開示している。垂直力が、実質的に水平な磁場を与える電磁石によって生成されるとき、小さな水平クラスタ（たとえば二重粒子）が、結合ビードの周辺に生成される。この結果、結合ビードの数に比例する信号がさらに改善される。本発明の他の重要な特徴−単独で実現されて良いし組み合わせて実現されても良い−は以下である。
−  表面を向く垂直力は、溶液からの自由に浮遊するビードが表面に到達することで、誤った信号を生成するのを防止するために限られた期間しか印加されない。
−  信号を改善を十分に利用する（複数の）電磁石の駆動電子機器と信号取得機構（たとえばカメラ又は光検出器）との間での同期。
−  表面を向く垂直力が印加される期間に等しいカメラ又は光検出器のシャッター時間。
−  0.1秒のオーダーである引きつけ時間。
−  表面を向く垂直力に続いて、表面から離れる方向を向く垂直力によって、自由に浮遊するビードは表面から遠ざけられる。このような表面へ向かうように動かす処理（引きつけ）と表面から離れるように動かす処理（洗浄）は、改善された信号の統計を向上させるように繰り返し用いられる。
【図１】
2014532872.tif 000005
【図２】
2014532872.tif 000006
【図３】
2014532872.tif 000007
【図４】
2014532872.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月8日(2014.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料チャンバ内で磁性粒子を検出する方法であって：
斥力磁場と引力磁場をこの順序で発生させる段階であって、
前記引力磁場は、前記試料チャンバの結合表面に平行な成分を有し、かつ、前記結合表面に磁性粒子を引きつけ、
前記斥力磁場は、前記結合表面から磁性粒子を引き離し、
前記斥力磁場の期間及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は勾配よりも大きい、
段階；
前記引力磁場の開始後約0.01秒乃至約1秒の期間で前記結合表面での磁性粒子を検出する段階；
を有する方法。
【請求項２】
試料チャンバ内で磁性粒子を検出する方法であって：
磁性粒子を前記結合表面へ引きつける磁場を発生させる段階；
前記引力磁場の開始後約0.01秒〜1秒の間に属する時点で前記結合表面にて磁性粒子を検出する段階；
を有する方法。
【請求項３】
試料チャンバの結合表面に結合する磁性粒子を検出する本発明によるセンサデバイスであって：
斥力磁場と引力磁場をこの順序で発生させる磁場発生装置であって、
前記引力磁場は、前記試料チャンバの結合表面に平行な成分を有し、かつ、前記結合表面に磁性粒子を引きつけ、
前記斥力磁場は、前記結合表面から磁性粒子を引き離し、
前記斥力磁場の期間及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は勾配よりも大きい、
磁場発生装置；
前記引力磁場の開始後約0.01秒〜1秒の間に属する時点で前記結合表面にて磁性粒子を検出する検出ユニット；
前記引力磁場の開始後約0.01秒乃至約1秒の期間で検出が行われるように、前記検出ユニットと前記磁場発生装置を制御する制御ユニット；
を有するセンサデバイス。
【請求項４】
前記結合表面に結合される磁性粒子の量に関する検出を評価する評価ユニットが供されることを特徴とする、請求項3に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記結合表面から磁性粒子を遠ざける他の磁場が、前記引力磁場より前に生成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項６】
前記斥力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配は、前記引力磁場の期間及び/又は強度及び/又は勾配よりも大きいことを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
一連の斥力磁場と引力磁場が少なくとも2回繰り返されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項８】
前記結合表面での磁性粒子が、エバネッセント波の助けを借りて検出されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項９】
前記エバネッセント波が、前記結合表面での光ビームの全内部反射によって生成されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記結合表面からの出力光ビームを検出する画像センサが供されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像センサのシャッター時間及び/又はフレーム速度が、前記の生成される磁場に同期されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記引力磁場は、前記結合表面に対して平行な成分を有することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項１３】
分子診断、生体試料分析、化学試料分析、食品分析、及び/又は鑑識分析への請求項3に記載のセンサデバイスの使用。
【国際調査報告】
2014532872.tif 000009
2014532872.tif 000010
2014532872.tif 000011