(57)【要約】  【課題】  磁気微粒子とＳＱＵＩＤ磁気センサを用いて、抗原抗体反応を磁気的方法により高感度に効率的に検出可能な免疫検査技術を提供する。  【解決手段】  磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器２を円周上に保持する円盤型試料ホルダー３と、ホルダー３をその中心軸の回りに回転させる回転手段４と、標識化検体を磁気シールド１の外部で磁化する磁化手段と、磁化された標識化検体から発生する磁場を磁気シールドの内部で検出する磁気センサ１１とを有する。ホルダー２の回転により、異なる試料容器を保持する領域が順次磁気シールドの内部に挿入され、第１の試料容器に収納される標識化検体の磁化と、第２の試料容器に収納される標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行される。【選択図】  図４
2005257425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を円周上に保持する円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出する磁気センサと、前記磁気センサを囲む磁気シールドとを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入されるよう構成され、かつ、前記磁化手段は前記標準化検体を前記磁気シールドの外部で磁化し、前記磁気センサーは磁化された前記標準化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出し、前記磁場の検出と前記磁化とが並行して実行されるよう構成したことを特徴とする免疫検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記磁気センサは、検出コイルとＳＱＵＩＤを具備することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で、前記磁気センサの出力が収集されることを特徴とする免疫検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を表示する表示手段を有することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を、複数回の前記円盤型試料ホルダーの回転毎に加算する加算手段と、前記加算手段による加算結果を表示する表示手段とを有することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記回転手段は、超音波モーターを具備することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記円盤型試料ホルダーの回転位置を検出する位置検出用のマーカーを、前記円盤型試料ホルダーの周辺部に具備することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の免疫検査装置において、前記円盤型試料ホルダーの前記周辺部に照射されるレーザー光と、前記マーカーから反射される前記レーザー光を検出する光学センサとを具備することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項９】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記磁気センサは酸化物超電導体薄膜により形成されたＳＱＵＩＤを具備し、かつ、前記ＳＱＵＩＤに照射する光源が設けられ、前記光源から発する光の照射によって前記ＳＱＵＩＤを超電導転移温度以上に上げて磁束トラップを除去することを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の免疫検査装置において、前記検出コイルの面と、前記試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接して配置される前記試料容器の間隔がｄ√２以上であることを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の免疫検査装置において、前記複数の試料容器が、前記同一円周上もしくは同心円周上に配置されることを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１２】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に保持する円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁気センサと、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサを囲む磁気シールドとを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入されるよう構成され、かつ、前記磁化手段は前記標準化検体を前記磁気シールドの外部で磁化し、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサーは磁化された前記標準化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出し、前記磁場の検出と前記磁化とが並行して実行されるよう構成したことを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１３】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に保持する円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁気センサと、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサを囲む磁気シールドとを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入されるよう構成され、かつ、前記磁化手段は前記標準化検体を前記磁気シールドの外部で磁化し、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサは磁化された前記標準化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出し、前記磁場の検出と前記磁化とが同時に実行されるよう構成したことを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１４】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を保持する試料ホルダーと、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサの検出コイルの面と、前記試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接して配置される前記試料容器の間隔がｄ√２以上であることを特徴とする免疫検査装置。
【請求項１５】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を円周上に保持する円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入され、かつ、前記検出工程での磁場の検出と、前記磁化工程での磁化とが、並行して実行されることを特徴とする免疫検査方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の免疫検査方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で、前記磁気センサの出力が収集されることを特徴とする免疫検査方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の免疫検査方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を表示する表示工程を有することを特徴とする免疫検査方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の免疫検査方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を、複数回の前記円盤型試料ホルダーの回転毎に加算する加算工程と、前記加算工程で得られた加算結果を表示する表示工程とを有することを特徴とする免疫検査方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の免疫検査方法において、前記円盤型試料ホルダーの周辺部に具備する位置検出用のマーカーを用いて、前記円盤型試料ホルダーの回転位置を検出する工程を有することを特徴とする免疫検査方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の免疫検査方法において、前記円盤型試料ホルダーの前記周辺部にレーザー光が照射される工程と、前記マーカーから反射される前記レーザー光が光学センサにより検出される工程とを具備することを特徴とする免疫検査方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の免疫検査方法において、前記磁気センサは、酸化物超電導体薄膜により形成されたＳＱＵＩＤを具備し、前記ＳＱＵＩＤに光を照射して前記ＳＱＵＩＤを超電導転移温度以上に上げて磁束トラップを除去する工程を有することを特徴とする免疫検査方法。
【請求項２２】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に保持する円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部でＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入され、かつ、前記検出工程での磁場の検出と、前記磁化工程での磁化とが、並行して実行されることを特徴とする免疫検査方法。
【請求項２３】
抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に保持する円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部でＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記複数の試料容器は前記円盤型試料ホルダーの回転により順次前記磁気シールドの外部から内部に挿入され、かつ、前記検出工程での磁場の検出と、前記磁化工程での磁化とが、同時に実行されることを特徴とする免疫検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気微粒子とＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子：Superconducting Quantum Interference Device）磁気センサを用いて、抗原抗体反応を磁気的方法により検出する免疫検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、免疫反応によって種々の病原菌、がん細胞、ＤＮＡ、環境有害物質等の検査対象を高感度に検出する要求が高まっており、そのための免疫検査装置の開発が盛んに行われている。免疫検査の一般的な方法として、検出対象とする抗原に選択的に結合する検出用抗体を蛍光酵素等の光学マーカーで標識して、抗原−抗体の結合反応を光学マーカーからの光信号を検出し、抗原の種類及び量を検出する光学的方法がある。しかし、光学的方法では、検出感度が十分ではなく、未結合の光学マーカーを洗い流す工程が必要であった。
【０００３】
光学的方法を上回る検出感度を得るために、近年、磁気微粒子とＳＱＵＩＤ磁気センサを用い、抗原抗体反応を検出する磁気的方法が提案されている。この磁気的方法では、磁気微粒子で磁気的に標識された検出用抗体（以下、磁気マーカーという）を、非常に高感度なＳＱＵＩＤ磁気センサを用いて検出する。
【０００４】
磁気マーカーを検出する方法について、以下に説明する、（１）磁化率の測定、（２）磁気緩和の測定、（３）残留磁気の測定、に基づく方法が提案されている。以下、（１）〜（３）について説明する、
（１）磁化率を測定する方法：
ＳＱＵＩＤ磁気センサの磁束検出方向と直角な方向から、磁気マーカーを磁化させる直流磁界を印加し、ＳＱＵＩＤ磁気センサの磁束検出領域内を移動する磁気マーカーより生じた磁界の変化を測定している（例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３を参照）。
【０００５】
また、磁気マーカーに対して交流磁界を印加し、その信号をＳＱＵＩＤ磁気センサを用いて抗原抗体反応を検出している（例えば、特許文献２を参照）。
【０００６】
（２）磁気緩和を測定する方法：
磁気マーカーへの１ｍＴのパルス磁界印加直後から１秒後までの磁気緩和を測定している。測定は未結合の磁気マーカーが共存する溶液中で行なっており、結合した磁気マーカーを検出している（例えば、非特許文献１、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６を参照）。
【０００７】
また、液相及び固相中の被検体を磁気緩和測定により定量的に検出する方法、磁気緩和測定での検出のための化合物、並びに分析及び免疫マグネトグラフィーにおけるそれらの使用に関する報告がある（例えば、特許文献３を参照）。
【０００８】
（３）残留磁気を測定する方法：
磁気微粒子のサイズが大きくなると、磁気微粒子の残留磁気は緩和しなくなる。ＳＱＵＩＤ磁気センサから離れた場所で磁気マーカーに０.１Ｔ程度の磁界を印加し、磁気マーカーに残留磁化を発生させる。この後に、試料を乗せた基板を移動し残留磁化をＳＱＵＩＤ磁気センサで測定する（例えば、非特許文献１、非特許文献７、非特許文献８を参照）。
【０００９】
残留磁気測定による液相及び固相における分析物の定量検出のための方法、この目的に適する化合物、並びに分析化学におけるその利用に関する報告がある（例えば、特許文献４を参照）。
【００１０】
また、磁気マーカーを磁化させた後冷却し、磁気微粒子のブラウン運動を抑制させてＳＱＵＩＤ磁気センサにより磁気信号を高感度に検出する可能であるとの報告がある（例えば、特許文献５を参照）。
【００１１】
また、試料が配置される回転体と、回転体上の試料が回転する際に磁気マーカーを磁化させる磁石と、常伝導部材で作成された検出コイルとを有し、回転毎に磁気マーカーを磁化させて、検出コイルの位置で磁場の検出を行なうとの報告がある（例えば、特許文献６を参照）。
【００１２】
なお、磁気センサとを有ししてＳＱＵＩＤセンサを使用せず、誘導コイルを用いた磁気微粒子の測定に関する装置の報告がある（例えば、特許文献７、特許文献８を参照）。
【００１３】
以下、抗原抗体反応を検出する磁気的方法に関する具体例を説明しておく（例えば、非特許文献１を参照）。
【００１４】
図１は、抗原抗体反応を用いた従来技術の磁気的免疫検査方法の手順例を模式的に説明する図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、試料容器の底面１０２に固定用抗体１０１を固定する。次に、試料容器に生体試料を注入すると、生体試料に含まれる抗原１０３は、図１（ｂ）に示すように、抗原抗体反応によって固定用抗体１０１と選択的に結合する。次に、試料容器に抗原１０３の標識となる磁気マーカーを注入すると、図１（ｃ）に示すように、固定用抗体１０１に結合している抗原１０３に抗原抗体反応によって結合し、抗原１０３に結合していない未結合の磁気マーカー１０４ｂは溶液中をブラウン運動によってランダムに動く。
【００１６】
抗原１０３に抗原抗体反応によって結合した磁気マーカーは参照番号１０４ａで示されている。この状態で、試料に磁場を、図１（ｄ）に示す矢印の方向に印加すると、抗原１０３に結合した磁気マーカー１０４ａは磁化され、印加磁場がなくなっても磁気マーカー１０４ａの残留磁気により、抗原１０３の量に比例した磁気信号が発生する。この磁気信号を高感度のＳＱＵＩＤ磁気センサの検出コイル１０５で検出することによって、調べたい抗原の量を測定できる。
【００１７】
なお、未結合の磁気マーカー１０４ｂも同様に磁化されるが、溶液中をランダムに運動しているので、これらの未結合の磁気マーカー１０４ｂからの磁気信号は相殺され、その総和は０となる。即ち、未結合の磁気マーカーを洗浄によって除去する必要がない。光学マーカーを用いた免疫検査では洗浄工程が必須であることを考慮すると、この洗浄工程が不要であるという特徴は、磁気マーカーを用いた免疫検査における長所の１つである。
【００１８】
図２は、従来技術の磁気的免疫検査方法における磁気マーカーの例を模式的に説明する図である。磁気マーカーは、高分子２０２によって包まれた磁気微粒子２０１を、検出用抗体２０３と結合させた構造をもっている。例えば、磁気微粒子２０１として、直径２５ｎｍのＦｅ３Ｏ４微粒子を用いている。磁気微粒子２０１にマクロモノマーを吸着させた後に、モノマーと架橋剤をテトラヒドロフラン溶媒中でラジカル共重合させることによって、磁気微粒子２０１を高分子２０２で包んだ構造を実現している。高分子２０２と磁気微粒子２０１を合わせた粒子の直径は約８０ｎｍである。
【００１９】
図３は、残留磁気を用いた免疫検査の従来技術による結果例を示す図であり、抗原（ＩＬ８：インターロイキン８）の重さｗ（ｐｇ）と信号磁束Φｓとの関係を示す図である。抗原の重さは０.１ｐｇから１５０ｐｇまで変化させており、この範囲で両者にはよい相関関係が得られている。図３に示すように、この実験では、０.１ｐｇまでの抗原（ＩＬ８）が検出できている。ＩＬ８の分子量は１万であるため、０.１ｐｇは１０ａｔｔｏ  ｍｏｌに相当する。このように、抗原の量と抗原に結合した磁気マーカーからの信号磁束はある相関関係を示すので、磁気マーカーからの信号磁束を高感度の磁気センサであるＳＱＵＩＤで検出することによって、高感度に抗原を検出可能となる。
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−３３４５５号公報
【００２１】
【特許文献２】特開２００１−１３３４５８号公報
【特許文献３】特表平１０−５１３５５１号公報
【特許文献４】特表平１１−５０８０３１号公報
【特許文献５】特開２００３−２０７５１１号公報
【特許文献６】特開２００３−３５７５８号公報
【特許文献７】特表２００１−５２４６７５号公報
【特許文献８】特表２００３−５１５７４３号公報
【非特許文献１】円福敬二：  応用物理学会誌 第７３巻、第１号、２８（２００４）
【非特許文献２】K. Enpuku, et al.: Jpn. J. Appl. Phys. 38, L1102 (1999)
【非特許文献３】K. Enpuku, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond.  11, 661 (2001)
【非特許文献４】Y. R. Chemla, et al.: Proc. National Acad. Sciences of U.S.A. 97, 14268 (2000)
【非特許文献５】A. Haller, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond. 11, 1371 (2001)
【非特許文献６】S. K. Lee, et al.: Appl. Phys. Lett. 81, 3094 (2002)
【非特許文献７】R. Kotitz, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond. 7, 3678(1997)
【非特許文献８】K. Enpuku, et al.: IEEE Trans. Appl. Supercond. 13, 371 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
磁気マーカーを用いた磁気的方法による免疫検査装置の実用化のためには、多数の試料の効率的な測定が要求される。磁気的方法が光学的方法に比べて感度の点で上回っていても、検査の効率で劣っている限り、多数の検体を扱う血液検査等において実用的とは言えない。従来技術の磁気的方法では、いかに微量の磁気マーカーを測定するかに主眼が置かれ、多数の試料を計測するための方法の具体的な提案は従来なされていない。
【００２３】
従来の磁気的方法では、生体試料あるいは磁気マーカーを収納する容器を固定して測定するか、あるいは、直線的に移動して測定する方法が採られていた。直線的に移動する機構では、必然的に移動方向を反転させる必要があり、移動方向の反転に際して移動速度の変化を生じるので、多数の生体試料の短時間計測に適していない。
【００２４】
先述の特許文献１に記載の技術では、試料をＳＱＵＩＤ磁気センサの磁束検出領域内で移動させる搬送手段を具備しているが、これは多数の試料を計測することを目的とするものではない。また、磁化コイルを磁気シールド内部に設置してあるため、ＳＱＵＩＤ磁気センサの検出する磁束と平行な方向の磁界を打ち消す磁界を発生する補償コイルによって、磁化コイルが発生する磁界の垂直成分を打ち消し、ＳＱＵＩＤ磁気センサの直下に実質的に水平な一様な磁界を形成するように調整を行う必要があった。
【００２５】
先述の特許文献６（実施例１０参照）に記載の技術では、回転軸を中心として試料を回転させ、常伝導検出コイルの位置で磁場の検出を回転毎に行ない、加算平均処理を行なっている。回転スピードは、測定したい帯域、例えば、１０ｋＨｚのスピードに合わせることが望ましい。１０ｋＨｚの場合、１００００回転／秒（６０００００ｒｐｍ）以上の回転が望ましいことになるが、実際にはこれらの速さの回転を作ることは難しいため、加算回数を多くとることでＳ／Ｎの改善を行なうことになる。なお、先述の特許文献６に記載の技術では、多数の試料を計測することについての記載はない。
【００２６】
磁気的方法による免疫検査装置では、搬送手段を使用する場合には、搬送手段（例えば、駆動モーター等）の発生する磁場が磁気雑音となるという共通の課題がある。
【００２７】
磁気的方法による免疫検査装置の実用化のために、試料を収納する多数の試料容器を試料容器搭載台に搭載して、順次各試料容器内の試料に関する計測を行なうことが考えられる。しかし、試料容器間の距離が小さ過ぎると磁気マーカーの発する磁気信号が干渉する可能性があり、試料容器間距離が大き過ぎると測定の効率が悪くなってしまう。また、計測手順の制御装置や計測された信号のデータ処理装置の性能との兼ね合いを考慮すると、低価格の装置を実現する際に必要となる。
【００２８】
そこで、本発明の目的は、磁気微粒子とＳＱＵＩＤ磁気センサを用いて、抗原抗体反応を磁気的方法により高感度に効率的に検出可能な免疫検査技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような構成を有する。
【００３０】
すなわち、磁気マーカーに外部磁場を印加する手段として磁石又は磁場発生コイルが磁気シールドの外部に配置され、磁気マーカーから発生する磁場を検出する磁気センサが磁気シールドの内部に配置される。抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器は、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーの円周上に保持される。
【００３１】
非磁性の円盤型試料ホルダーは、複数の試料容器を円周上に固定する機構を具備する。円盤型試料ホルダーは、超音波モーターから構成される回転機構により回転可能である。ＳＱＵＩＤ磁気センサは、磁気シールド装置の内部に配置される。円盤型試料ホルダーを磁気シールド装置内に挿入するための移動機構及び位置調整機構が設けられる。
【００３２】
円盤型試料ホルダーの回転位置検出を行うために、円盤型試料ホルダーの周辺部につけられたマーカーにレーザー光を照射し、その反射光を光学センサで読み取ることによって位置検出を行う機構が設けられる。円盤型ホルダーの一部が磁気シールドの外部に露出するように、磁気シールドの一部には円盤型ホルダー及び上記の回転機構を通すための穴が空けられており、ある位置の試料容器の試料中の磁気マーカーから発生する磁場の計測中も上記の磁石又は磁場発生コイルにより、上記のある位置と異なる位置の試料容器の試料中の磁気マーカーを磁化させることが可能なように構成される。
【００３３】
本発明の免疫検査装置は、磁気マーカーから発生する磁場を高感度に検出するＳＱＵＩＤ、ＳＱＵＩＤを冷却するクライオスタット、ＳＱＵＩＤを駆動する駆動回路を有し、ＳＱＵＩＤの出力を収集し、表示及び加算処理を行う装置を有する。また、ＳＱＵＩＤをレーザー又はハロゲンランプの光源によって超電導転移温度以上に加熱して、磁気雑音の原因となる磁束トラップを除去するためのＳＱＵＩＤ昇温用光源を有する。この磁束トラップの除去は、磁場の計測に先立って実行される。
【００３４】
なお、本発明の免疫検査装置では、磁気センサの検出コイル面と試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接する試料容器をｄ√２以上の間隔を置いて配置して、即ち、隣接する試料容器間のギャップ距離をｄ√２以上として、隣接する試料容器内の磁気マーカーから発する磁気信号の干渉を抑制している。
【００３５】
以上、本発明の免疫検査装置を要約すると、以下の通りである。生体試料の位置制御及び連続計測を容易にするため、回転機構により回転制御可能な円盤型試料ホルダーを用いた。生体試料を収納する複数の試料容器を同一円周上に配置し、光学センサにより位置検出を行う。磁気シールドには試料容器を通すための穴を設け、試料に磁場を印加する機構を磁気シールドの外部に配置し、計測と試料の磁化を同時に行えるようにした。
【００３６】
円盤型試料ホルダーのための回転機構には磁気雑音の小さな超音波モーターを使用した。磁気マーカーの磁気信号をより正確に計測するために、円盤型試料ホルダーを複数回回転させて、試料が回転している状態で、１回転毎に磁気マーカーの磁気信号を計測し、加算平均を行えるようにした。また、ＳＱＵＩＤの磁気雑音の原因となる磁束トラップを短時間で除去するために、ＳＱＵＩＤ昇温用光源を設けた。
【００３７】
また、磁気センサの検出コイル面と試料容器の内部底面との距離をｄとした時、試料容器をｄ√２以上の間隔を置いて配置することによって、隣接する試料容器内の磁気マーカーから発する磁気信号の干渉がないようにした。
【００３８】
以上のようにして、磁気マーカーを用いた磁気的方法による免疫反応計測において、多数の生体試料を効率良く計測可能としている。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、隣接する試料容器間での磁気干渉が少なく、多数の生体試料の抗原抗体反応を高感度で効率良く短時間に検出可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
本発明の実施例で説明する免疫検査装置及び免疫検査方法では、図２に示すような磁気マーカーを用いて、図１に示すような磁気的免疫検査方法の手順例が適用される。また、本発明の実施例の免疫検査装置の磁場検出を行なう近傍で使用される構成要素は、非磁性材料で構成されることが、計測への磁気雑音の混入抑制の点から望ましい。
【００４２】
図４は、本発明の一実施例になる免疫検査装置の一部構成を示す断面を含む図であり、装置の測定時における構成要素の配置状態を説明する図である。
【００４３】
複数の試料容器２は、非磁性の円盤型試料ホルダー３（以下、単に、試料ホルダー３という）により円周上に固定されている。試料ホルダー３は回転機構４によって回転する。回転機構４は、移動ステージ５上で３次元方向に移動可能に保持されている。移動ステージ５上での回転機構４の移動により、試料ホルダー３は、磁気シールド１の内部へ移動され位置調整される。
【００４４】
磁気マーカーの磁気信号を検出する高温超電導ＳＱＵＩＤ１１（以下、単に、ＳＱＵＩＤ１１という）は、サファイアロッド９及び銅ロッド１０を介して、液体窒素７によって超電導転移温度以下に冷却され、真空断熱容器の外槽６ａ、真空断熱容器の内槽６ｂから構成される真空断熱容器６によって外部と熱的に遮断されている。真空断熱容器６は、ＳＵＳやＦＲＰ等の非磁性材料から構成される。真空断熱容器６の内槽６ｂの内部へ排気・供給ポート８を通して、気化した窒素の排気、液体窒素の供給が行なわれる。ＳＱＵＩＤ昇温用光源１３は、ＳＱＵＩＤ１１を加熱しトラップ磁束の除去に使用される。
【００４５】
ＳＱＵＩＤ１１は、環境磁気雑音の入力を低減するために、磁気シールド１によって囲まれている。磁気シールド１は、パーマロイ等の高透磁率材料から構成され、磁気シールド１ａ、１ｂ、１ｃから構成される３層構造をもっている。なお、磁気シールドの効率をより向上させるために、磁気シールド１を多層構造とすることが望ましい。
【００４６】
磁気シールド１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の一部には切欠き穴１９が形成されている。図４に示すように、測定時には、試料容器２及び試料ホルダー３の一部は、切欠き穴１９から磁気シールド１の外部に露出した状態となっている。
【００４７】
試料容器２の交換時又はＳＱＵＩＤ１１の制御回路の調整時には、試料ホルダー３及び試料容器２は完全に磁気シールド１の外部に露出した状態となる。
【００４８】
以上説明した構成により、永久磁石又は磁場印加用コイルの発する磁場のＳＱＵＩＤ１１に対する影響を低減できる。
【００４９】
即ち、磁気シールド１の内部にある試料容器２内の磁気マーカーの磁気信号をＳＱＵＩＤ１１によって測定しながら、磁気シールド１の外部にある他の試料容器２内の磁気マーカーに磁場を印加することが可能となる。その結果、試料ホルダー３を回転させることによって、磁気シールド１の内部にある試料容器２内の磁気マーカーから発生する磁場の測定と、磁気シールド１の外部にある他の試料容器２内の磁気マーカーの磁化とを、同時にもしくは並行して行うことができ、検査の効率を大幅に向上可能となる。
【００５０】
図５は、本実施例の免疫検査装置の一部構成を示す断面図であり、ＳＱＵＩＤ及び冷却系の構成を示す図である。
【００５１】
試料容器２内の磁気マーカーとＳＱＵＩＤ１１との距離を小さくし、磁気信号の検出感度及び空間分解能を高くするために、試料容器２の下部にＳＱＵＩＤ１１を配置した構成とする。試料容器２の下部にＳＱＵＩＤ１１を配置するために、ＳＱＵＩＤ１１を液体窒素により直接冷却するのではなく、熱伝導率の高い銅ロッド１０及びサファイアロッド９を介してＳＱＵＩＤ１１を間接的に冷却する構造を採用している。ＳＱＵＩＤ１１と銅ロッド１０との間にサファイアロッド９を介することにより、銅ロッド１０から発生する磁気雑音の影響を低減する効果がある。
【００５２】
真空断熱容器６の外槽６ａ、内槽６ｂは、ＳＵＳやＦＲＰ等の非磁性材料で構成される。また、試料容器２内の磁気マーカーとＳＱＵＩＤ１１の距離を小さくするために、ＳＱＵＩＤ１１と試料容器２との間は、厚さ１ｍｍ以下の薄いサファイアウインドウ１２で隔てられている。磁場を高効率で検出するためには、ＳＱＵＩＤ１１と試料容器２の内部底面との距離は１.５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５３】
図６は、本実施例の免疫検査装置で使用する高温超電導ＳＱＵＩＤ１１の構成を模式的に示す平面図である。
【００５４】
検出コイル６４及びＳＱＵＩＤリング６６は、ＳｒＴｉＯ３やＭｇＯ等の材料で構成される基板６１上に、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ等の高温超電導材料を薄膜形成することによって構成される。ＳＱＵＩＤリング６６は、基板６１上のバイクリスタル接合面６２でジョセフソン結合６７ａ、６７ｂを有している。
【００５５】
検出コイル６４は、２つのループを持つ８の字型の微分コイルを構成しており、検出コイル６４に磁束が入力すると、２つのループの各ループに生じる誘導電流の差分量がＳＱＵＩＤリング６６に電流として流れる。この電流が磁束としてＳＱＵＩＤリング６６内に入力される。フィードバックコイル６３は、検出コイル６４のうち片方のループを囲うように基板６１上にパターニングされ形成されている。
【００５６】
基板６１上には、配線パット部６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ、６５ｆがパターニングされている。図６に示すように、配線パット部６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄはそれぞれＳＱＵＩＤリング６６と電気接続されており、配線パット部６５ｅ、６５ｆはそれぞれフィードバックコイル６３と電気接続されている。
【００５７】
図７は、本実施例の免疫検査装置の一部構成を示す斜視図であり、装置の測定時における構成要素の配置状態を説明する図である。図７は、図４に対応する図である。
【００５８】
図７に示すように、磁気信号の測定時には、試料容器２及び試料ホルダー３の一部は、磁気シールド１ａの外部に露出する構成をとる。この構成により、永久磁石又は磁場印加用コイルの発する磁場のＳＱＵＩＤ１１に対する影響を低減できる。
【００５９】
即ち、磁気シールド１の内部にある試料容器２内の磁気マーカーの磁気信号をＳＱＵＩＤ１１によって測定しながら、同時にもしくは並行して磁気シールド１の外部にある試料容器２内の磁気マーカーを磁化させることが可能となる。その結果、試料ホルダー３を回転させることによって、磁場測定と磁化とを同時にもしくは並行して行うことができ、検査の効率を大幅に向上可能となる。
【００６０】
図８は、本実施例の免疫検査装置の一部構成を示す断面を含む図であり、試料容器２の交換時及び高温超電導ＳＱＵＩＤ１１の制御回路の調整時における、構成要素の配置状態を説明する図である。図８で使用する参照番号は、図４で使用する参照番号と共通である。
【００６１】
試料容器２及び試料ホルダー３は、移動ステージ５によって磁気シールド１の外部に移動される。試料容器２及び試料ホルダー３が磁気シールド１の外部に移動した状態で、試料容器２を交換する。また、ＳＱＵＩＤ１１の制御回路の調整を行う。この状態でＳＱＵＩＤ１１の自己磁気雑音が大きい場合には、ＳＱＵＩＤ昇温用光源１３によってＳＱＵＩＤ１１を超電導転移温度以上に加熱し、磁気雑音の原因となるトラップ磁束を除去する。ＳＱＵＩＤ昇温用光源１３は、レーザー又はハロゲンランプによって構成される。装置を短時間に計測可能な状態とするために、ＳＱＵＩＤ昇温用光源１３によってＳＱＵＩＤ１１を超電導転移温度以上に加熱するために要する時間は、数秒以内とすることが望ましい。
【００６２】
新たな試料容器２を試料ホルダー３に固定し、ＳＱＵＩＤ１１の磁束トラップ除去及びＳＱＵＩＤ駆動回路の調整の後、移動ステージ５により、磁気シールド１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の切欠き穴１９を通して、試料容器２を保持する試料ホルダー３を磁気シールド１の内部へ移動させることにより、図４に示す計測状態に移行する。
【００６３】
図９は、本実施例の免疫検査装置の一部構成を示す断面図であり、円盤型試料ホルダーの回転機構及び磁場印加機構の構成を模式的に示す図である。
【００６４】
複数の試料容器２は、試料ホルダー３に円周上に固定されている。試料ホルダー３は、回転支持板２０で保持されるタイミングベルト１８を介して超音波モーター１６によって回転する。試料ホルダー３の中心軸は、回転支持板２０に回転可能に支持されている。また、回転支持板２０には、位置検出センサ１４、永久磁石又は磁場発生コイル１５が配置されている。エンコーダー１７は超音波モーター１６の回転速度を検出する。超音波モーター１６の回転速度は、毎分１０回転から毎分１００回転程度の範囲で調節可能である。
【００６５】
位置検出センサ１４は、試料ホルダー３の周辺部にレーザー光を照射し、その反射光を光学センサで読み取ることによって、試料ホルダー３の周辺部の上面又は下面に形成される位置検出用マーカー４２（図１２で後述する）の位置検出を行う。マーカー４２の位置検出によって、磁気信号の加算平均を行うことが可能となり、加算平均を行うことによって磁気信号のＳ／Ｎを向上できる。回転速度が毎分６０回転であれば、１分間で６０回の加算平均された信号を取得できる。
【００６６】
永久磁石又は磁場発生コイル１５の発生する磁場によって、試料容器２に入っている磁気マーカーを磁化させる。本実施例の免疫検査装置では、磁気マーカーの検出方法として、磁気マーカー中の磁気微粒子の残留磁気を計測する方法又は／及び磁気緩和を測定する方法が望ましい。磁気マーカーを効率良く磁化するために、永久磁石又は磁場発生コイル１５の発生する磁場は、鉛直方向に一様であることが望ましい。
【００６７】
図１０は、本実施例の免疫検査装置において、最近接の試料容器２内の磁気マーカーの磁気信号の相互干渉を説明するための図であり、磁気センサの検出コイル面と試料容器２の内部底面との距離ｄと磁気モーメントＭの位置関係を説明する図である。図１０は、試料ホルダー３に試料容器２を最適配置条件を求めるためのモデル図として使用される。
【００６８】
図１０に示すように、生体試料と結合した磁気マーカーの磁気モーメントの総和が、ｚ方向の磁気モーメントＭ＝（０、０、ｍ）として、原点Ｏ（０、０、０）に存在するものと仮定する。点（ｘ、０、ｄ）におけるｚ方向の磁場をＢｚ（ｘ）＝Ｂｚ（ｘ、０、ｄ）、θ＝ｔａｎ−１（｜ｘ｜／ｄ）、Ｂｚ（０）＝ｍとして、Ｂｚ（ｘ）／Ｂｚ（０）は、（数１）で示される。
Ｂｚ（ｘ）／Ｂｚ（０）＝（１−３ｓｉｎ２θ／２）ｃｏｓ３θ  …（数１）
図１１は、本実施例の免疫検査装置において、（数１）をｘ／ｄの関数として示すグラフである。
【００６９】
磁気モーメントＭによる信号は、原点Ｏ（０、０、０）から離れるに従って減衰し、図１１に示すように、Ｂｚ（ｘ）／Ｂｚ（０）は、ｘ＝±ｄ√２≒±１.４ｄで０となり、｜ｘ｜≧ｄ√２≒１.４ｄではほぼ０となる。従って、隣接する試料容器２内の磁気マーカーの磁気信号が互いに干渉しないためには、少なくとも試料容器２間の距離をｄ√２≒１．４ｄ以上にすることが好ましい。即ち、磁気センサの検出コイル面と試料容器の内部底面との距離をｄとした時、最近接の試料容器間のギャップ距離Δをｄ√２≒１．４ｄ以上離して配置することのが好ましい。隣接する試料容器内から発する磁気信号の干渉を抑制するためには、条件Δ≧ｄ√２を満足すればよい。
【００７０】
図１２は、本実施例の免疫検査装置における円盤型試料ホルダーの一構成例を示す平面図である。
【００７１】
試料ホルダー３は、樹脂材料等の非磁性材料から構成され、試料容器固定用の穴４１が円周上に等間隔で配置されている。試料容器２は、穴４１に固定保持される。また、回転位置検出のために、試料ホルダー３の周辺部の一箇所（上面又は下面）に、光学検出可能な位置検出用マーカー４２がつけられている。位置検出用マーカー４２は、試料ホルダー３と反射率の異なる構造であるものとする。位置検出センサ１４は、１回転ごとに位置検出用マーカー４２を検出する。
【００７２】
図１１の説明で述べたように、磁気センサの検出コイル面と試料容器２の内部底面との距離をｄとして、試料容器２をｄ√２以上のギャップ距離Δで同一円周上に配置することが望ましい。試料ホルダー３の回転中心をＯ、各試料容器２の中心をＰｊ（ｊ＝１、…、Ｎ：図１１では、Ｎ＝１２の例を示す）とし、｜ＯＰｊ｜＝Ｒ、∠ＰｉＯＰｊ＝φｉｊとおく。Ｒは、複数の容器が配置される円周の半径である。この時、｜ＰｉＰｊ｜＝２Ｒｓｉｎ（φｉｊ／２）≧ｄ√２≒１.４ｄ、即ち、（数２）を満足するように試料容器２を配置することが望ましい。
φｉｊ≧２ｓｉｎ−１（ｄ／（Ｒ√２））                         …（数２）
図１３は、本実施例の免疫検査装置の全体構成を示す図である。
【００７３】
アルミニウム等の導電材料より構成されるケース５１の中に、図４から図９、図１２により説明した免疫検査装置の主要部を収納することによって、免疫検査装置の主要部を保護し電磁シールドできる効果がある。
【００７４】
真空排気ポンプ５２は、ケース５１内の真空断熱容器６の真空槽を排気する。ＳＱＵＩＤ１１の出力は、制御回路５４及びコンピュータ５６によって処理され、オシロスコープ５３、表示装置５５に計測結果が表示される。
【００７５】
図１４は、本実施例の免疫検査装置における計測手順を説明するフロー図である。
【００７６】
まず、試料の準備を行う。ここでは、図１で説明したように、試料容器２に固定用抗体を結合させた後、生体試料を試料容器２に入れ、次に磁気マーカーを入れ混合して、試料容器２内で抗原抗体反応を進行させる。この反応が完了した試料容器２を試料ホルダー３に固定する（工程Ｓ１）。
【００７７】
次に、ＳＱＵＩＤ１１の調整を行う（工程Ｓ２〜工程Ｓ４）。工程Ｓ２では、ＳＱＵＩＤ制御回路の調整を行い、ＦＬＬ回路を動作させる。この状態でＳＱＵＩＤ１１の自己雑音を測定し（工程Ｓ３）、磁束トラップに起因する磁気雑音が大きな場合は、ＳＱＵＩＤ加熱用光源によってＳＱＵＩＤ１１を超電導転移温度以上に加熱して、再度超電導状態に戻すことによってＳＱＵＩＤ１１にトラップされた磁束を除去する（工程Ｓ４）。
【００７８】
工程Ｓ２〜工程Ｓ４によりＳＱＵＩＤ１１の調整が終わると、移動ステージ５により、試料ホルダー３は磁気シールド１の内部に挿入され、計測位置で止まる（工程Ｓ５）。そして、試料ホルダー３が所定の回転速度で回転し（工程Ｓ６）、計測が開始される（工程Ｓ７）。この時、磁気シールド１の外部では、磁気マーカーの磁化が同時に行われている。ＳＱＵＩＤ１１の出力はコンピュータに取り込まれ、加算平均処理が行われる。計測が終了すると、試料ホルダー３は、回転を中止し最初の位置に移動して、一連の手順が終了する（工程Ｓ８）。
【００７９】
以下、図１５、図１６、図１７に基づいて、本実施例の免疫検査装置の操作の手順例を表示装置５５の表示画面を用いて説明する。
【００８０】
図１５は、本実施例の免疫検査装置の初期状態における表示画面例を示す図である。
【００８１】
図１６は、本実施例の免疫検査装置において、計測パラメータの設定を行う表示画面例を示す図である。
【００８２】
図１７は、本実施例の免疫検査装置において、計測パラメータ設定の確認を行う表示画面例を示す図である。
【００８３】
図１５に示す初期画面では、測定モードとして、「残留磁化計測」、「緩和磁化計測」、「ノイズ測定」及び「トラップ解除」のモードが示され、使用者はモードを選択する。例えば、「ノイズ測定」のモードが選択されると、バックグラウンドの磁気信号の測定を行い、その周波数特性が表示画面に表示される。「残留磁化計測」あるいは「緩和磁化計測」のモードが選択されると、装置は選択された測定モードに移行し、図１６に示される画面が表示される。ここで、「サンプリング周波数」、「加算回数」、「回転速度（回転数）」、「待ち時間」のそれぞれ計測パラメータの設定を行う。
【００８４】
計測パラメータの設定後、図１６に示す表示画面で、「計測開始」を選択すると、図１７に示す画面が表示される。ここでは、図１６に示した画面で設定した「計測パラメータの確認」を行う。ここに示す測定では、サンプリング周波数＝２００Ｈｚ、加算回数＝１００回、回転数＝６０ｒｐｍ、待ち時間＝１０ｓと設定している。ここで、「ＯＫ」を選択すると、待ち時間＝１０秒が経過した後に、移動機構が駆動を開始し、試料ホルダー３が磁気シールド１内に挿入され、試料ホルダー３の回転が開始され、試料ホルダー３の回転速度（回転数）が６０ｒｐｍに到達した時点で、磁場の計測が開始される。
【００８５】
ここでは、加算回数＝１００回と設定しているので、計測の開始から試料ホルダー３が１００回転した時点で、計測は終了する。回転速度＝６０ｒｐｍなので、試料ホルダー３の１回転に要する時間は１秒であり、計測される信号の１００回加算のために要する時間は１００秒となる。計測が終了すると、試料ホルダー３の回転は停止され、移動機構が駆動して試料ホルダー３は磁気シールド１の外部の初期位置に移動される。
【００８６】
図１８は、本発明の実施例の免疫検査装置により１２個の各試料容器内の試料に関して検出された磁気信号の時間波形を示すグラフである。
【００８７】
図１８の計測では、磁気微粒子（例えば、品名ｎａｎｏｍａｇ−Ｄ、マイクロモド社製）そのものを試料として用いた。使用した試料量は、Ｆｅ３Ｏ４のみの重量として、それぞれ、試料番号−１、２、３では２.３×１０４ｐｇ、試料番号−４、５、６では１.２×１０３ｐｇ、試料番号−７、８、９では２．３×１０３ｐｇ、試料番号−１０、１１、１２では１.２×１０４ｐｇである。試料番号−ｊ（ｊ＝１、…、１２）の試料は、試料容器−ｊ（ｊ＝１、…、１２）の内部底面に保持されている。
【００８８】
また、図１８の計測を行なった免疫検査装置における、試料ホルダー３の回転中心半径は、Ｒ＝７５ｍｍ、磁気センサの検出コイル面と試料容器２の内部底面との距離は、ｄ＝１.５ｍｍ（従って、ｄ√２＝２.１ｍｍ）である。１２個の各試料容器は半径Ｒ＝７５ｍｍの円周上に等間隔に配置した。従って、隣接する試料容器の中心間距離は３８.８ｍｍである。使用した試料容器の底面の半径は２.５ｍｍであり、隣接する試料容器間のギャップ距離Δは（３８.８−２×２.５）ｍｍ＝３３.８ｍｍである。明らかに、隣接する試料容器内の磁気微粒子から発する磁気信号の干渉を抑制するための先述した条件Δ≧ｄ√２は満たされている。
【００８９】
図１８の縦軸はＳＱＵＩＤ磁気センサによる出力結果（信号磁束φｓ）、横軸は時間（秒）を示す。図１８に示すように、試料ホルダー３の回転により各試料容器２がＳＱＵＩＤ磁気センサ１１の下部を通過するとき大きな磁気信号が得られている。横軸の時間位置、（０〜０.２５）秒、（０.７５〜１.００）秒に出現している磁気信号は、時間軸方向の順に、試料容器−１、２、３、試料容器−１０、１１、１２内の試料に由来するものである。図１８に示す例では、試料ホルダー３の回転速度は６０ｒｐｍであり、１回転に要する時間は１秒である。仮に、１２個の全ての試料容器２内の試料から有意な磁気信号が検出される場合には、０.０８３（＝１／１２）秒間隔で有意な信号が検出される。位置検出センサによって位置検出用マーカーの位置を検出し、この検出を同期信号として、検出された磁気信号の加算平均を行う。
【００９０】
図１８（ａ）は、加算平均をしていない磁気信号を示し、図１８（ｂ）は、１０回の加算平均された磁気信号を示し、図１８（ｃ）は、１００回の加算平均された磁気信号を示す。図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）に示す信号波形の比較から明らかなように、検出された磁気信号の加算平均によって、磁気信号のＳ／Ｎの大幅な向上を認めることができる。Ｓ／Ｎの向上により磁気信号をより正確に計測可能となる。
【００９１】
また、例えば、１００回の加算平均しても計測に要する時間は１００秒であり、試料ホルダー３を回転させる構成により、短時間で加算平均データを得ることが可能となる。直線的に試料を移動させる従来方式では、このように短時間で加算平均を取ることは困難である。こうして得られた各試料容器２からの磁気信号の出力を、図３に示されるような予め求められている相関関係を用いて、重さ又はモル数に換算して、各試料容器２に含まれる抗原の量を検出できる。
【００９２】
図１９は、円盤型試料ホルダーの別の構成例を示し、半径の異なる複数の円周上に試料容器２を固定可能な円盤型試料ホルダー３を示す平面図である。図１９で使用する参照番号は、図１２で使用する参照番号と共通である。
【００９３】
試料ホルダー３は、図１２の説明で述べたように、樹脂材料等の非磁性材料から構成され、試料容器固定用の穴４１が半径の異なる複数の円周上に配置されている。ここでは、３つの同心円周上にそれぞれ１２個ずつ計３６個の試料容器固定用の穴４１が配置されている例を示す。試料容器２は穴４１に固定保持される。また、回転位置検出のために、試料ホルダー３の周辺部の一箇所（上面又は下面）に、光学検出可能な位置検出用マーカー４２がつけられている。図１９に示すように、多数の試料を円盤型試料ホルダーに固定するために、試料ホルダー３には半径の異なる複数の円周上に試料容器固定用の穴４１が配置されている。試料ホルダー３に固定される試料容器２の数を増やすことにより、スループット向上を実現できる。
【００９４】
図１１及び図１２の説明で述べたように、磁気センサの検出コイル面と試料容器２の内部底面との距離をｄとして、試料容器２をｄ√２以上のギャップ距離Δで配置することが望ましい。
【００９５】
図２０は、図１９の円盤型試料ホルダーを用いた免疫検査装置の一部断面を含む図であり、試料容器の交換時及びＳＱＵＩＤ１１の制御回路の調整時における、構成要素の配置状態を説明する図である。図２０で使用する参照番号は、図４で使用する参照番号と共通である。
【００９６】
複数の試料容器２は、図１９で説明した試料ホルダー３により、半径の異なる複数の同心円周上に固定されている。ここでは、図１９と同様に、３つの同心円周上にそれぞれ１２個ずつ計３６個の試料容器固定用の穴４１が配置されている例を示す。ここでは、３つの同心円周上に固定されている試料を効率良く検出するために、図２０のように３個のＳＱＵＩＤ１１を有している。それぞれのＳＱＵＩＤ１１は、試料ホルダー３を磁気シールド１内に挿入した時に３つの同心円周上に固定されている試料がＳＱＵＩＤ１１の直上を通過するように間隔を置いて配置されている。また、ここではＳＱＵＩＤ１１を３個有するため、ＳＱＵＩＤ昇温用光源１３も３個有する構成となっている。この構成により、単位時間当たりに検出する試料の数を向上できる。
【００９７】
図２１は、本発明の免疫検査装置の一部構成を示す斜視図であり、試料の分注時における構成要素の配置状態を説明する図である。
【００９８】
検査対象である検体は、分注機構３０３により検体格納部３０７に複数備えられた検体容器３０６から試料ホルダー３上に複数配置された試料容器２に分注される。また、磁気マーカーは、分注機構３０２により磁気マーカー格納部３０５に複数備えられた磁気マーカー容器３０４から、同様に試料容器２に分注される。その後、攪拌機構３０１により、試料容器２内の検体及び磁気マーカーは攪拌される。分注機構３０２、３０３及び攪拌機構３０１は可動アームによって上下運動及び回転運動が可能であるものとする。試料容器２内の検体及び磁気マーカーの混合溶液を十分に攪拌した後、試料容器２内の混合溶液の温度を抗原抗体反応に最適な温度、例えば３７℃から４０℃程度に保つことにより、抗原抗体反応を進行させる。所定の反応時間の後、図１４で説明した工程Ｓ２に移行し、同様に工程Ｓ８まで進行して一連の手順が終了する。
【００９９】
以下に、本発明の免疫検査装置の特徴を整理しておく。
【０１００】
（１）本発明の免疫検査装置は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出する磁気センサとを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドに形成された穴部から前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と異なる第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１０１】
（２）前記（１）の装置において、前記磁気センサは検出コイルとＳＱＵＩＤを具備することを特徴とする。
【０１０２】
（３）前記（１）の装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で、前記磁気センサの出力が収集されることを特徴とする。
【０１０３】
（４）前記（１）の装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を表示する表示手段を有することを特徴とする。
【０１０４】
（５）前記（１）の装置において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を、複数回の前記円盤型試料ホルダーの回転毎に加算する加算手段と、前記加算手段による加算結果を表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【０１０５】
（６）前記（１）の装置において、前記回転手段は超音波モーターを具備することを特徴とする。
【０１０６】
（７）前記（１）の装置において、前記円盤型試料ホルダーの回転位置を検出する位置検出用のマーカーを、前記円盤型試料ホルダーの周辺部に具備することを特徴とする。
【０１０７】
（８）前記（７）の装置において、装置において、前記円盤型試料ホルダーの前記周辺部に照射されるレーザー光と、前記マーカーから反射される前記レーザー光を検出する光学センサとを具備することを特徴とする。
【０１０８】
（９）前記（１）の装置において、前記磁気センサは酸化物超電導体薄膜により形成されたＳＱＵＩＤを具備し、前記ＳＱＵＩＤに照射する光源を有し、前記光源から発する光の照射によって前記ＳＱＵＩＤを超電導転移温度以上に上げて磁束トラップを除去することを特徴とする。
【０１０９】
（１０）前記（１）の装置において、前記検出コイルの面と、前記試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接して配置される前記試料容器の間隔がｄ√２以上であることを特徴とする。
【０１１０】
（１１）前記（１０）の装置において、前記複数の試料容器が同一円周上に配置されることを特徴とする。
【０１１１】
（１２）本発明の免疫検査装置は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１１２】
（１３）本発明の免疫検査装置は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、同時に実行されることを特徴とする。
【０１１３】
（１４）本発明の免疫検査装置は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を固定保持し、非磁性体から構成される試料ホルダーと、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサの検出コイルの面と、前記試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接して配置される前記試料容器の間隔がｄ√２以上であることを特徴とする。
【０１１４】
（１５）本発明の免疫検査装置は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を半径の異なる複数の同心円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する複数の磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出する単一又は複数のＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、複数の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記試料容器と対向する位置に固定保持される複数の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１１５】
（１６）本発明の免疫検査装置は、検体及び磁気微粒子で標識された検出用抗体を試料容器に分注する分注機構と、試料容器内の溶液を混合する攪拌機構を有し、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーと、前記円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転手段と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１１６】
以下に、本発明の免疫検査方法の特徴を整理しておく。
【０１１７】
（１）本発明の免疫検査方法は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドに形成された穴部から前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と異なる第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１１８】
（２）前記（１）の方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で、前記磁気センサの出力が収集されることを特徴とする。
【０１１９】
（３）前記（１）の方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を表示する表示工程を有することを特徴とする。
【０１２０】
（４）前記（１）の方法において、前記円盤型試料ホルダーが回転している状態で前記磁気センサにより検出された信号を、複数回の前記円盤型試料ホルダーの回転毎に加算する加算工程と、前記加算工程で得られた加算結果を表示する表示工程とを有することを特徴とする。
【０１２１】
（５）前記（１）の方法において、前記円盤型試料ホルダーの周辺部に具備する位置検出用のマーカーを用いて、前記円盤型試料ホルダーの回転位置を検出する工程を有することを特徴とする。
【０１２２】
（６）前記（４）の方法において、前記円盤型試料ホルダーの前記周辺部にレーザー光が照射される工程と、前記マーカーから反射される前記レーザー光が光学センサにより検出される工程とを具備することを特徴とする。
【０１２３】
（７）前記（１）の方法において、前記磁気センサは酸化物超電導体薄膜により形成されたＳＱＵＩＤを具備し、前記ＳＱＵＩＤに光を照射して前記ＳＱＵＩＤを超電導転移温度以上に上げて磁束トラップを除去する工程を有することを特徴とする。
【０１２４】
（８）本発明の免疫検査方法は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部でＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、並行して実行されることを特徴とする。
【０１２５】
（９）本発明の免疫検査方法は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部でＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、同時に実行されることを特徴とする。
【０１２６】
（１０）本発明の免疫検査方法は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を半径の異なる複数の同心円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部で単一又は複数のＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、同時に実行されることを特徴とする。
【０１２７】
（１１）本発明の免疫検査方法は、検体及び磁気微粒子で標識された検出用抗体を試料容器に分注する分注工程と、試料容器内の溶液を混合する攪拌工程と、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を同一の円周上に固定保持し、非磁性体から構成される円盤型試料ホルダーをその中心軸の回りに回転させる回転工程と、前記標識化検体を磁気シールドの外部で磁化する磁化工程と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を前記磁気シールドの内部でＳＱＵＩＤ磁気センサにより検出する検出工程とを有し、前記円盤型試料ホルダーの回転により、異なる前記試料容器を固定保持する領域が順次、前記磁気シールドの内部に挿入され、第１の前記試料容器に収納される前記標識化検体の磁化と、前記第１の前記試料容器と対向する位置に固定保持される第２の前記試料容器に収納される前記標識化検体から発生する磁場の検出とが、同時に実行されることを特徴とする。
【０１２８】
以下に、本発明の免疫検査装置における試料容器の配置方法の特徴を整理しておく。
【０１２９】
（１）本発明の免疫検査装置における試料容器の配置方法は、抗原抗体反応により磁気微粒子で検体が標識された標識化検体を収納する複数の試料容器を固定保持する試料ホルダーと、前記標識化検体を磁化する磁化手段と、磁化された前記標識化検体から発生する磁場を検出するＳＱＵＩＤ磁気センサとを有する免疫検査装置における試料容器の配置方法であって、前記ＳＱＵＩＤ磁気センサの検出コイルの面と、前記試料容器の内部底面との距離をｄとした時、隣接して配置される前記試料容器の間隔がｄ√２以上となるように、複数の前記試料容器が前記試料ホルダーに固定保持され配置されることを特徴とする。
【０１３０】
（２）前記（１）の配置方法において、複数の前記試料容器が前記試料ホルダーに同一円周上に配置されることを特徴とする。
【０１３１】
（３）前記（１）の配置方法において、複数の前記試料容器が前記試料ホルダーに半径の異なる複数の同心円周上に配置されることを特徴とする。
【０１３２】
以上、本発明によれば、隣接する試料容器間での磁気干渉が少なく、多数の生体試料の抗原抗体反応を高感度で効率良く短時間に検出可能な免疫検査技術を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】抗原抗体反応を用いた従来の磁気的免疫検査方法の手順例を説明する図。
【図２】従来の磁気的免疫検査方法における磁気マーカーの例を説明する図。
【図３】残留磁気を用いた免疫検査の従来技術による結果例を示す図。
【図４】本発明の一実施例になる免疫検査装置の一部構成を示す断面を含む図であり、装置の測定時における構成要素の配置状態を説明する図。
【図５】本発明の免疫検査装置における、ＳＱＵＩＤ及び冷却系の構成を示す断面図。
【図６】本発明の免疫検査装置で使用する高温超電導ＳＱＵＩＤの構成を模式的に示す平面図。
【図７】本発明の免疫検査装置の測定時における構成要素の配置状態を説明する斜視図。
【図８】本発明の免疫検査装置の一部構成を示す断面を含む図であり、試料容器の交換時及び高温超電導ＳＱＵＩＤの制御回路の調整時における、構成要素の配置状態を説明する図。
【図９】本発明の免疫検査装置の一部構成を示す断面図であり、円盤型試料ホルダーの回転機構及び磁場印加機構の構成を模式的に示す図。
【図１０】本発明の免疫検査装置において、最近接の試料容器内の磁気マーカーの磁気信号の相互干渉を検討するための図であり、磁気センサの検出コイル面と試料容器の内部底面との距離と磁気モーメントの位置関係を説明する図。
【図１１】本発明の免疫検査装置において、（数１）をｘ／ｄの関数として示す特性線図。
【図１２】本発明の免疫検査装置における円盤型試料ホルダーの一構成例を示す平面図。
【図１３】本発明の免疫検査装置の全体構成を示す図。
【図１４】本発明の免疫検査装置における計測手順を説明するフロー図。
【図１５】本発明の免疫検査装置の初期状態における表示画面例を示す図。
【図１６】本発明の免疫検査装置において、計測パラメータの設定を行う表示画面例を示す図。
【図１７】本発明の免疫検査装置において、計測パラメータ設定の確認を行う表示画面例を示す図。
【図１８】本発明の免疫検査装置により検出された磁気信号の時間波形を示す特性線図。
【図１９】本発明の免疫検査装置において、円盤型試料ホルダーの別の構成例を示す平面図。
【図２０】図１９の円盤型試料ホルダーを用いた免疫検査装置の一部断面を含む図であり、試料容器の交換時及びＳＱＵＩＤの制御回路の調整時における、構成要素の配置状態を説明する図。
【図２１】本発明の免疫検査装置の一部構成を示す斜視であり、試料の分注時における構成要素の配置状態を説明する図。
【符号の説明】
【０１３４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…磁気シールド、２…試料容器、３…円盤型試料ホルダー、４…回転機構、５…移動ステージ、６…真空断熱容器、６ａ…真空断熱容器の外槽、６ｂ…真空断熱容器の内槽、７…液体窒素、８…排気・供給ポート、９…サファイアロッド、１０…銅ロッド、１１…高温超電導ＳＱＵＩＤ、１２…サファイアウインドウ、１３…ＳＱＵＩＤ昇温用光源、１４…位置検出センサ、１５…磁石又は磁場発生コイル、１６…超音波モーター、１７…エンコーダー、１８…タイミングベルト、１９…切欠き穴、２０…回転支持板、４１…試料容器固定用の穴、４２…位置検出用マーカー、５１…ケース、５２…真空排気ポンプ、５３…オシロスコープ、５４…制御回路、５５…表示装置、５６…コンピュータ、６１…基板、６２…バイクリスタル接合面、６３…フィードバックコイル、６４…検出コイル、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ…配線パット部、６６…ＳＱＵＩＤリング、６７ａ、６７ｂ…ジョセフソン結合、１０１…固定用抗体、１０２…試料容器底面、１０３…抗原、１０４ａ…結合した磁気マーカー、１０４ｂ…未結合の磁気マーカー、１０５…検出コイル、２０１…磁気微粒子、２０２…高分子、２０３…検出用抗体、３０１…攪拌機構、３０２、３０３…分注機構、３０４…磁気マーカー容器、３０５…磁気マーカー格納部、３０６…検体容器、３０７…検体格納部。
【図１】
2005257425.tif 000003
【図２】
2005257425.tif 000004
【図３】
2005257425.tif 000005
【図４】
2005257425.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005257425.tif 000009
【図８】
2005257425.tif 000010
【図９】
2005257425.tif 000011
【図１０】
2005257425.tif 000012
【図１１】
2005257425.tif 000013
【図１２】
2005257425.tif 000014
【図１３】
2005257425.tif 000015
【図１４】
2005257425.tif 000016
【図１５】
2005257425.tif 000017
【図１６】
2005257425.tif 000018
【図１７】
2005257425.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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