(57)【要約】【課題】  微弱な磁気量を測定するための新規な磁気測定装置を提供する。【解決手段】  １つ以上の二次元回転中心と、回転中心に対して法線方向に磁界を発生する１つ以上の磁場発生装置と、該磁場に対して垂直に設置しうる１つ以上の磁気センサーと、該磁気センサーと磁気を測定する試料を平行、かつ、二次元回転中心に向けて対峙させるための１つ以上の試料設置台を具備した磁気測定装置であって、該磁場発生装置および／または該磁気センサーは、該試料が選択された回転中心を中心として二次元同心円状に相対運動可能な駆動機能を持ち、該磁気センサーからの磁気測定信号を利用可能な形態に変換する信号処理装置を備えた磁気測定装置。【選択図】  図１。
2005188950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の二次元回転中心と、回転中心に対して法線方向に磁界を発生する１つ以上の磁場発生装置と、該磁場に対して垂直に設置しうる１つ以上の磁気センサーと、該磁気センサーと磁気を測定する試料を平行、かつ、二次元回転中心に向けて対峙させるための１つ以上の試料設置台を具備した磁気測定装置であって、該磁場発生装置および／または該磁気センサーは、該試料が選択された回転中心を中心として二次元同心円状に相対運動可能な駆動機能を持ち、該磁気センサーからの磁気測定信号を利用可能な形態に変換する信号処理装置を備えた磁気測定装置。
【請求項２】
磁気センサーが磁気抵抗素子である請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項３】
磁気センサーがホール素子である請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項４】
磁場発生装置と磁気センサーが実質的に一体となっている請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項５】
実質的に一体となった磁場発生装置が固定され、試料および試料台が二次元同心円状に相対的に駆動する請求項４記載の磁気測定装置。
【請求項６】
試料が平均粒径１．０ｎｍないし５μｍの磁気ビーズである請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項７】
試料が免疫反応による特異的な結合により基材に固定された磁気ビーズである請求項１または６記載の磁気測定装置。
【請求項８】
信号処理装置が、二次元同心円状の相対運動に同期して信号を取り出す処理を含む請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項９】
信号処理装置が、信号を可視化する装置を含む請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１０】
信号処理装置が、外部信号処理装置との通信機能を持つ請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１１】
信号処理装置が、磁気センサーからの信号を増幅するための、１段以上の段数の増幅器を含む請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１２】
駆動機能が、二次元同心円状の相対運動の相対速度を可変とする機能を含む請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１３】
磁場発生装置が永久磁石である請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１４】
磁場発生装置が電磁石である請求項１記載の磁気測定装置。
【請求項１５】
信号処理装置が、電磁石への電流の印加遮断を制御する処理を含む請求項１４記載の磁気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微弱な磁気量を測定する磁気測定装置に関する。特に磁気ビーズ標識を用いた免疫反応の結果を磁気量に変換し、判断および評価するための磁気測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気量の測定には、ホール素子、磁気抵抗素子、誘導コイル、超伝導量子干渉素子(SQUID)、巨大磁気抵抗素子(GMR)等が知られている。微弱な磁気量の測定では、SQUIDがきわめて高感度に測定できるが、超伝導を利用しているため、測定が極低温環境となり一般用途には適さず、主に分析、解析、研究用途として用いられている。一方、ホール素子は、価格も安く、日常環境下の中で使用できるため、モーターの回転制御をはじめとして民生用の磁気センサーとしてきわめて広範囲に用いられている。しかし、磁気ビーズや磁気インクのような微小粒子による磁界の変化を測定するには感度の面で十分ではない。
特許文献１には、誘導コイルを用い、生化学反応を介した磁性粒子の蓄積量の測定が開示されている。ここでは、片側に間隙を持つ環状コアによる交流磁界の発生装置を用い、該間隙内を磁性粒子試料が通過したときに、交流磁界により励起された磁性粒子の磁界を誘導コイルにより測定する形態がとられている。しかし、該間隙の幅が制限されており、試料厚みが０．１〜１ｍｍとなるため、実質的に紙一枚程度の厚みの試料しか測定できない。
【０００３】
たとえば、生化学検査用キットのような医療現場で用いられる場合には、キットを解体して測定部位のみを取り出し、前記文献の測定機で評価しなければならず、必ずしも民生用途に合致したものではない。また、試料パターンサイズが、直径０．２５ｍｍ以内という制限があり、工業的に安価、かつ、均一に製造するためには困難なものであった。
特許文献２および３にも同様の測定装置が開示されており、ここではホールセンサー、磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子等もセンサーとして利用可能であることが示唆されているが、前記特許文献１と同様の問題点を含んでおり、実用には至っていない。
一般に、磁気抵抗素子等の磁気センサーを用いた場合、非特許文献１に開示されているように、センサーの出力や感度は試料とセンサー間の間隙に大きく依存するため、至近距離での測定が必須となる。したがって、紙幣に印刷された磁気インクを検出するケースのように試料の厚さは、たかだか紙幣一枚程度の厚みとなるのが現実である。このため、試料保護の目的で実際の試料がプラスチックのケース等に収納されている場合、特許文献１〜３のような実用上の問題点が発生することになる。
【０００４】
特許文献４には、磁気抵抗素子の直上で磁性粒子を用いた生化学検査を実施し、その結果を磁気抵抗素子の伝導度変化として検出する装置および方法の開示がある。理論的に磁界の強さは距離の三乗に逆比例することが導かれるため、この装置および方法は、磁気抵抗素子に対して最大の磁界変化を与えることが可能である。したがって、理論上は、最も信号強度が高く、Ｓ／Ｎ比（対雑音信号強度比）が大きくとれる理想形態と考えることができる。
しかし、生化学的検査の場合、反応に用いられる試薬は必ずしも中性でなく、弱アルカリまたは弱酸性を示す場合が多いばかりか、生理食塩水に代表されるイオン性試薬を使う場合が一般的で、しかもたいていが液状試薬である。磁気抵抗素子直上でこういった試薬を反応させる場合、試薬添加自体による温度変化に起因した磁気抵抗素子特性の変化の発生、試薬の特性による試薬を介した電気的な漏洩に起因した測定ミスや誤作動の発生、回路、ボンディングワイヤーの腐食発生の懸念がある。
【０００５】
また、生化学検査は、一般に特異的な反応のみを選択的に発生させる処方がとられるが、実際は非特異的な反応もわずかながら発生する。そのため反応不成立時もわずかながら信号が発生し、高感度であるがゆえ反応不成立時も信号が出てしまうといった不具合がある。
特許文献５および６には、ＳＱＵＩＤによる生化学的反応の検出装置が開示されているが、これについては前述の通り極低温が必須であり、特殊な断熱容器も必要となり民生用途には不向きなものである。
一方、特許文献７には、生化学分析の高感度測定手段として磁性粒子と水晶発振子を用いたものが開示されている。ここでの磁性粒子は粒子に吸着した反応試薬、反応後の成分を磁石により効率よく回収することが示されており、磁性粒子の磁気的な特性を用いた検出方法とは異なる。このような磁性粒子を反応物と被反応物を磁石により分離する、いわゆるＢ／Ｆ分離の目的で用いられる場合は、生化学反応の分野では一般的な公知技術である。
【０００６】
特許文献７には、支持体に固定された抗原抗体反応後の複数の検体の検出を、該支持体を回転又は往復運動することにより、信号対雑音比を向上させる測定方法および測定装置が開示されている。この文献の技術内容は、回転又は往復運動することにより繰り返し測定をすることによる、信号対雑音比の向上であり、ランダムノイズを除去するための微弱信号処理では一般的な手法である。また、支持体を回転する測定装置は本発明との類似点があると想像されるが、該特許文献における測定装置の概念は、被検出物質の発生する信号方向と回転軸方向が一致しており、被検出物質とその回転中心及び検出ヘッドの位置関係が、あたかもフロッピー（登録商標）ディスクとその回転中心及びピックアップとの関係と同様になっているものである。
【０００７】
この場合、該特許文献の第１図に例示されているように、被検出物質の支持体は必然的にディスク状となり、被検出物質の発生する信号方向はディスク面に対して垂直、すなわち、回転軸方向と同一となる。したがって、検出ヘッドの向きは同様に回転軸方向となるものであり、本発明の概念と異なる。
一般に、被検出物質と検出ヘッドの距離は近ければ近いほど検出感度の向上が実現できる。通常、免疫反応に用いられる被検出物質は、紙、プラスチック等のケーシング状の治具に支持されており、ケーシングの剛性保持のため、被検出物質と検出ヘッドを至近距離に近づけて回転させることは該文献の概念では不可能である。
【０００８】
【特許文献１】特表２００１−５２４６７５号公報
【特許文献２】特表２００３−５１５７４３号公報
【特許文献３】米国特許第６５１８７４７号明細書
【特許文献４】国際公開第９７／４５７４０号パンフレット
【特許文献５】特開２００１−１３３４５８号公報
【特許文献６】特開２００１−３３４５５号公報
【特許文献７】特開平７−２２５２３３号公報
【特許文献７】特開昭６３−３０２３６７号公報
【非特許文献１】株式会社村田製作所技術資料                                                  「磁気識別センサ情報」http://www.murata.co.jp/sensor/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、微弱な磁気量を測定するための新規な磁気測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記背景技術に鑑み鋭意検討した結果、次のような手段を用いることにより課題を解決するものである。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
（１）  １つ以上の二次元回転中心と、回転中心に対して法線方向に磁界を発生する１つ以上の磁場発生装置と、該磁場に対して垂直に設置しうる１つ以上の磁気センサーと、該磁気センサーと磁気を測定する試料を平行、かつ、二次元回転中心に向けて対峙させるための１つ以上の試料設置台を具備した磁気測定装置であって、該磁場発生装置および／または該磁気センサーは、該試料が選択された回転中心を中心として二次元同心円状に相対運動可能な駆動機能を持ち、該磁気センサーからの磁気測定信号を利用可能な形態に変換する信号処理装置を備えた磁気測定装置。
【００１１】
（２）  磁気センサーが磁気抵抗素子である（１）に記載の磁気測定装置。
（３）  磁気センサーがホール素子である（１）に記載の磁気測定装置。
（４）  磁場発生装置と磁気センサーが実質的に一体となっている（１）に記載の磁気測定装置。
（５）  実質的に一体となった磁場発生装置が固定され、試料および試料台が二次元同心円状に相対的に駆動する（４）に記載の磁気測定装置。
（６）  試料が平均粒径１．０ｎｍないし５μｍの磁気ビーズである（１）に記載の磁気測定装置。
【００１２】
（７）  試料が免疫反応による特異的な結合により基材に固定された磁気ビーズである（１）または（６）記載の磁気測定装置。
（８）  信号処理装置が、二次元同心円状の相対運動に同期して信号を取り出す処理を含む（１）に記載の磁気測定装置。
（９）  信号処理装置が、信号を可視化する装置を含む（１）に記載の磁気測定装置。
（１０）  信号処理装置が、外部信号処理装置との通信機能を持つ（１）に記載の磁気測定装置。
【００１３】
（１１）  信号処理装置が、磁気センサーからの信号を増幅するための、１段以上の段数の増幅器を含む（１）に記載の磁気測定装置。
（１２）  駆動機能が、二次元同心円状の相対運動の相対速度を可変とする機能を含む（１）に記載の磁気測定装置。
（１３）  磁場発生装置が永久磁石である（１）に記載の磁気測定装置。
（１４）  磁場発生装置が電磁石である（１）に記載の磁気測定装置。
（１５）  信号処理装置が、電磁石への電流の印加遮断を制御する処理を含む（１４）に記載の磁気測定装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気測定装置を用いれば、試料のサイズに制限されることなく、また、極低温も必要とせず、微弱な磁気量を測定できる。試料と磁気センサーが選択された回転中心を中心として二次元同心円状に相対運動することにより、実際のセンシング時のみ試料と磁気センサーが至近距離になるため、試料形状に自由度を持ちながら、高感度に測定が可能となる。また、二次元同心円状に相対運動ためセンサー信号と運動の同期がとり安いため、信号の積算等の処理が簡便に行え、さらなるＳ／Ｎ比の拡大が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明について以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の磁気測定装置の第一の実施形態を示した図である。磁場発生装置１０２は、回転中心１０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁場発生装置としては、永久磁石または電磁石が用いられる。
永久磁石を用いた場合は、特別な回路を必要とせず安価な装置を実現することができる。磁石材料としては、フェライト磁石、サマリウムコバルト、ネオジウムといった希土類磁石が好ましい。
電磁石を用いた場合は、磁場強度の安定性および再現性の面で好適である。また回転と磁場発生を同期することができる利点がある。同期することにより、バックグラウンドの少ない信号のみを取り出すことが容易になるばかりか、信号の積算等の処理が簡便に行え、さらなるＳ／Ｎ比の拡大が可能である。
【００１６】
磁気センサー１０３は、磁場発生装置１０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。磁気センサーとしては、磁気抵抗素子またはホール素子が用いられる。磁気抵抗素子を用いた場合は高感度測定が可能である。また、ホール素子を用いた場合は安価な測定装置の実現が可能である。
磁気センサー１０３と磁場発生装置１０２は実質的に一体となっていることが好ましい。実質的に一体とすることによって磁気センサー１０３へ供給する磁場が安定し、その結果、磁気センサー１０３の出力が安定となるからである。また、実質的に一体化することで装置を構成する部品点数を少なくすることが可能となり、装置のコンパクト化とコストダウンが実現できる。ここで言う実質的な一体化とは、たとえば磁気センサー１０３と磁場発生装置１０２をトランスファーモールドの手法を用いて樹脂で一体に包埋したり、接着剤等で一体化したものを金属缶に封入するといったことを意味する。
【００１７】
磁気センサー１０３と磁気を測定する試料１０４を平行に対峙させるための試料設置台１０５が設けられている。試料設置台１０５は、磁気センサーの感磁領域に侵入するため、非磁性材料である必要がある。材料としては、アルミ、真鍮、ＳＵＳ３０４等の非磁性金属、プラスチック材料、ガラス材料等が用いられるが、加工の容易性、軽量性およびコストの面からプラスチック材料が好適である。
回転テーブル１０６は、磁場発生装置１０２と磁気センサー１０３が固定され二次元回転中心１０１を中心に回転する。回転テーブルは、磁気センサーを固定しているため感磁対象とはならないものの、磁場発生装置の磁場内に存在するため、非磁性材料が好ましく、試料設置台同様に、アルミ、真鍮、ＳＵＳ３０４等の非磁性金属、プラスチック材料、ガラス材料が用いられる。加工の容易性、軽量性およびコストの面からプラスチック材料およびアルミが好適である。
【００１８】
回転テーブル１０６は、回転中心１０１を中心として駆動機能２０３０ａによって回転することができる。試料設置台１０５が固定され二次元回転中心１０１を中心に、回転テーブル１０６と同心に回転可能な回転テーブル１０７が設けられている。回転テーブル１０７は、磁気センサーの感磁領域に一部侵入するため、非磁性材料が好ましい。材料としては、アルミ、真鍮、ＳＵＳ３０４等の非磁性金属、プラスチック材料、ガラス材料等が用いられる。加工の容易性、軽量性およびコストの面からプラスチック材料およびアルミが好適である。
回転テーブル１０７は、回転中心１０１を中心として駆動機能２０３０ｂ、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転テーブル１０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００１９】
図２は、本発明の磁気測定装置の第二の実施形態を示した図である。磁場発生装置２０２は、回転中心２０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー２０３は、磁場発生装置２０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。磁気センサー２０３と磁気を測定する試料２０４を平行に対峙させるための試料設置台２０５が設けられている。
固定テーブル２０６は，磁場発生装置２０２と磁気センサー２０３が固定され二次元回転中心２０１を持つ。回転テーブル２０７は、試料設置台２０５が固定され二次元回転中心２０１を中心に回転可能である。回転テーブル２０７は、回転中心２０１を中心として駆動機能２０３０、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機能２０２０によって固定テーブル２０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２０】
図３は、本発明の磁気測定装置の第三の実施形態を示した図である。磁場発生装置３０２は、回転中心３０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー３０３は、磁場発生装置３０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。
磁気センサー３０３と磁気を測定する試料３０４を平行に対峙させるための試料設置台３０５が設けられている。回転テーブル３０６は、磁場発生装置３０２と磁気センサー３０３が固定され二次元回転中心３０１を中心に回転しうる。回転テーブル３０６は、回転中心３０１を中心として駆動機能２０３０によって回転することができる。固定テーブル３０７には試料設置台３０５が固定されている。したがって、回転テーブル３０６と固定テーブル３０７は、回転中心３０１を中心に二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２１】
図４は、本発明の磁気測定装置の第四の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置４０２は、回転中心４０１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。磁気センサー４０３は磁場発生装置４０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置４０２に対応して３ヶ配置されている。
磁気センサー４０３と磁気を測定する試料４０４を平行に対峙させるための試料設置台４０５が設けられている。回転テーブル４０６は、磁場発生装置４０２と磁気センサー４０３が固定され二次元回転中心４０１を中心に回転しうる。回転テーブル４０６は、回転中心４０１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。回転テーブル４０７は、試料設置台４０５が固定され二次元回転中心４０１を中心に回転テーブル４０６と同心に回転可能である。回転テーブル４０７は、回転中心４０１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転テーブル４０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２２】
図５は、本発明の磁気測定装置の第五の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置５０２は、回転中心５０１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。磁気センサー５０３は、磁場発生装置５０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置５０２に対応して３ヶ配置されている。
磁気センサー５０３と磁気を測定する試料５０４を平行に対峙させるための試料設置台５０５が設けられている。固定テーブル５０６は、磁場発生装置５０２と磁気センサー５０３が固定され二次元回転中心５０１を持つ。回転テーブル５０７は、試料設置台５０５が固定され二次元回転中心５０１を中心に回転可能である。回転テーブル５０７は、回転中心５０１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって固定テーブル５０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２３】
図６は、本発明の磁気測定装置の第六の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置６０２は、回転中心６０１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。磁気センサー６０３は、磁場発生装置６０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置６０２に対応して３ヶ配置されている。
磁気センサー６０３と磁気を測定する試料６０４を平行に対峙させるための試料設置台６０５が設けられている。回転テーブル６０６は、磁場発生装置６０２と磁気センサー６０３が固定され二次元回転中心６０１を中心に回転しうる。回転テーブル６０６は、回転中心６０１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。固定テーブル６０７には、試料設置台６０５が固定されている。したがって、回転テーブル６０６と固定テーブル６０７は、回転中心６０１を中心に二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２４】
図７は、本発明の磁気測定装置の第七の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置７０２は、二次元回転中心７０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー７０３は磁場発生装置７０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。磁気センサー７０３と磁気を測定する試料７０４を平行に対峙させるための試料設置台７０５が設けられている。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。
回転テーブル７０６は、磁場発生装置７０２と磁気センサー７０３が固定され二次元回転中心７０１を中心に回転しうる。回転テーブル７０６は、回転中心７０１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。回転テーブル７０７は、試料設置台７０５が固定され二次元回転中心７０１を中心に回転テーブル７０６と同心に回転可能である。回転テーブル７０７は、回転中心７０１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転テーブル７０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２５】
図８は、本発明の磁気測定装置の第八の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置８０２は、二次元回転中心８０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー８０３は、磁場発生装置８０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。磁気センサー８０３と磁気を測定する試料８０４を平行に対峙させるための試料設置台８０５が設けられている。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。
固定テーブル８０６は、磁場発生装置８０２と磁気センサー８０３が固定され二次元回転中心８０１を持つ。回転テーブル８０７は、試料設置台８０５が固定され二次元回転中心８０１を中心に回転可能である。回転テーブル８０７は、回転中心８０１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって固定テーブル８０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２６】
図９は、本発明の磁気測定装置の第九の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置９０２は、二次元回転中心９０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー９０３は、磁場発生装置９０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。磁気センサー９０３と磁気を測定する試料９０４を平行に対峙させるための試料設置台９０５が設けられている。ここでは同一半径距離上に３ヶ所配置されている。
回転テーブル９０６は、磁場発生装置９０２と磁気センサー９０３が固定され二次元回転中心９０１を中心に回転しうる。回転テーブル９０６は、回転中心９０１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。固定テーブル９０７には試料設置台９０５が固定されている。したがって、回転テーブル９０６と固定テーブル９０７は、回転中心９０１を中心に二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２７】
図１０は、本発明の磁気測定装置の第十の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置１００２は、回転中心１００１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されいる。磁気センサー１００３は、磁場発生装置１００２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置１００２に対応して２ヶ配置されている。磁気センサー１００３と磁気を測定する試料１００４を平行に対峙させるための試料設置台１００５が設けられている。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されている。
回転テーブル１００６は、磁場発生装置１００２と磁気センサー１００３が固定され二次元回転中心１００１を中心に回転しうる。回転テーブル１００６は、回転中心１００１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。回転テーブル１００７は、試料設置台１００５が固定され二次元回転中心１００１を中心に回転テーブル１００６と同心に回転可能である。回転テーブル１００７は、回転中心１００１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転テーブル１００６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２８】
図１１は、本発明の磁気測定装置の第十一の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置１１０２は、二次元回転中心１１０１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されている。磁気センサー１１０３は、磁場発生装置１１０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置１１０２に対応して２ヶ配置されている。磁気センサー１１０３と磁気を測定する試料１１０４を平行に対峙させるための試料設置台１１０５が設けられている。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されている。
固定テーブル１１０６は、磁場発生装置１１０２と磁気センサー１１０３が固定され二次元回転中心１１０１を持つ。回転テーブル１１０７は、試料設置台１１０５が固定され二次元回転中心１１０１を中心に回転可能である。回転テーブル１１０７は、回転中心１１０１を中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって固定テーブル１１０６と二次元同心円状に相対運動可能である。
【００２９】
図１２は、本発明の磁気測定装置の第十二の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置１２０２は、二次元回転中心１２０１に対して法線方向に磁界を発生する。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されている。磁気センサー１２０３は、磁場発生装置１２０２によって生じる磁場に対して垂直に設置されている。ここでは各磁場発生装置１２０２に対応して２ヶ配置されている。磁気センサー１２０３と磁気を測定する試料１２０４を平行に対峙させるための試料設置台１２０５が設けられている。ここでは同一半径距離上に２ヶ所配置されている。
回転テーブル１２０６は、磁場発生装置１２０２と磁気センサー１２０３が固定され二次元回転中心１２０１を中心に回転しうる。回転テーブル１２０６は、回転中心１２０１を中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。固定テーブル１２０７には試料設置台１２０５が固定されている。したがって、回転テーブル１２０６と固定テーブル１２０７は、回転中心１２０１を中心に二次元同心円状に相対運動可能である。
【００３０】
図１３は、本発明の磁気測定装置の第十三の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置１３０２ａは、第一の二次元回転中心１３０１ａに対して法線方向に磁界を発生し、磁場発生装置１３０２ｂは、第二の二次元回転中心１３０１ｂに対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー１３０３ａは、磁場発生装置１３０２ａによって生じる磁場に対して垂直に設置されており、磁気センサー１３０３ｂは、磁場発生装置１３０２ｂによって生じる磁場に対して垂直に設置されている。
磁気センサー１３０３ａと磁気を測定する試料１３０４ａを平行に対峙させるための試料設置台１３０５ａ、磁気センサー１３０３ｂと磁気を測定する試料１３０５４ｂを平行に対峙させるための試料設置台１３０５ｂが設けられている。回転テーブル１３０６ａは、磁場発生装置１３０２ａと磁気センサー１３０３ａが固定され二次元回転中心１３０１ａを中心に回転でき、回転テーブル１３０６ｂは、磁場発生装置１３０２ｂと磁気センサー１３０３ｂが固定され二次元回転中心１３０１ｂを中心に回転しうる。
【００３１】
回転テーブル１３０６ａは、回転中心１３０１ａを中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができ、回転テーブル１３０６ｂは、回転中心１３０１ｂを中心として駆動機能（図示せず）によって回転することができる。固定テーブル１３０７ａには、試料設置台１３０５ａが固定され、固定テーブル１３０７ｂには、試料設置台１３０５ｂが固定されている。固定テーブル１３０７ａは、回転中心１３０１ａを中心として回転テーブル１３０６ａと二次元同心円状に相対運動可能であり、固定テーブル１３０７ｂは、回転中心１３０１ｂを中心として回転テーブル１３０６ｂと二次元同心円状に相対運動可能である。これらの機構は一体化するための架台２０００に取り付けることができる。
【００３２】
図１４は、本発明の磁気測定装置の第十四の実施形態を示した平面図である。磁場発生装置１４０２ａは、第一の二次元回転中心１４０１ａに対して法線方向に磁界を発生し、磁場発生装置１４０２ｂは、第一の二次元回転中心１４０１ｂに対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー１４０３ａは、磁場発生装置１４０２ａによって生じる磁場に対して垂直に設置され、磁気センサー１４０３ｂは、磁場発生装置１４０２ｂによって生じる磁場に対して垂直に設置されている。
磁気センサー１４０３ａと磁気を測定する試料１４０４ａを平行に対峙させるための試料設置台１４０５ａ、および磁気センサー１４０３ｂと磁気を測定する試料１４０４ｂを平行に対峙させるための試料設置台１４０５ｂが設けられている。固定テーブル１４０６ａには、磁場発生装置１４０２ａと磁気センサー１４０３ａが固定されており、固定テーブル１４０６ｂには、磁場発生装置１４０２ｂと磁気センサー１４０３ｂが固定されている。
【００３３】
回転テーブル１４０７ａは、試料設置台１４０５ａが固定され二次元回転中心１４０１ａを中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転することができ、回転テーブル１４０７ｂは、試料設置台１４０５ｂが固定され二次元回転中心１４０１ｂを中心として駆動機能（図示せず）、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０によって回転することができる。
回転テーブル１４０７ａは、回転中心１４０１ａを中心として固定テーブル１４０６ａと二次元同心円状に相対運動可能であり、回転テーブル１４０７ｂは、回転中心１４０１ｂを中心として固定テーブル１４０６ｂと二次元同心円状に相対運動可能である。これらの機構は一体化するための架台２０００に取り付けることができる。
【００３４】
図１５は、本発明の磁気測定装置の第十五の実施形態を示した図である。磁場発生装置１５０２ａは、二次元回転中心１５０１に対して法線方向に磁界を発生し、もう一つの磁場発生装置１５０２ｂは、二次元回転中心１５０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー１５０３ａは、磁場発生装置１５０２ａによって生じる磁場に対して垂直に設置された磁気センサーであり、磁気センサー１５０３ｂは、磁場発生装置１５０２ｂによって生じる磁場に対して垂直に設置されている。
磁気センサー１５０３ａと磁気を測定する試料１５０４ａを平行に対峙させるための試料設置台１５０５ａおよび磁気センサー１５０３ｂと磁気を測定する試料１５０４ｂを平行に対峙させるための試料設置台１５０５ｂが設けられている。回転テーブル１５０６ａは、磁場発生装置１５０２ａと磁気センサー１５０３ａが固定され二次元回転中心１５０１を中心に回転でき、回転テーブル１５０６ｂは、磁場発生装置１５０２ｂと磁気センサー１５０３ｂが固定され二次元回転中心１５０１を中心に回転しうる。回転テーブル１５０６ａは、回転中心１４０１を中心として駆動機能２０３０によって回転することができ、回転テーブル１５０６ｂは、回転中心１５０１を中心として駆動機能２０３０によって回転することができる。
【００３５】
固定テーブル１５０７ａには試料設置台１５０５ａが固定され、固定テーブル１５０７ｂには、試料設置台１５０５ｂが固定されている。固定テーブル１５０７ａは、回転中心１４０１を中心として駆動機能２０３０によって回転テーブル１５０６ａと二次元同心円状に相対運動可能であり、固定テーブル１５０７ｂは、回転中心１５０１を中心として駆動機能２０３０によって回転テーブル１５０６ｂと二次元同心円状に相対運動可能である。
図１６は、本発明の磁気測定装置の第十六の実施形態を示した図である。磁場発生装置１６０２ａは、二次元回転中心１６０１に対して法線方向に磁界を発生し、もう一つの磁場発生装置１６０２ｂは、回転中心１６０１に対して法線方向に磁界を発生する。磁気センサー１６０３ａは、磁場発生装置１６０２ａによって生じる磁場に対して垂直に設置されており、もう一つの磁気センサー１６０３ｂは、磁場発生装置１６０２ｂによって生じる磁場に対して垂直に設置されている。
【００３６】
磁気センサー１６０３ａと磁気を測定する試料１６０４ａを平行に対峙させるための試料設置台１６０５ａ、および磁気センサー１６０３ｂと磁気を測定する試料１６０４ｂを平行に対峙させるための試料設置台１６０５ｂが設けられている。固定テーブル１６０６ａには、磁場発生装置１６０２ａと磁気センサー１６０３ａが固定され、固定テーブル１６０６ｂには、磁場発生装置１６０２ｂと磁気センサー１６０３ｂが固定されている。
回転テーブル１６０７ａは、試料設置台１６０５ａが固定され二次元回転中心１６０１を中心として駆動機能２０３０、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０ａによって回転することができ、回転テーブル１６０７ｂは、試料設置台１６０５ｂが固定され二次元回転中心１６０１を中心として駆動機能２０３０、駆動回転中心２０１０、駆動伝達機構２０２０ｂによって回転することができる。
【００３７】
回転テーブル１６０７ａは、回転中心１６０１を中心として固定テーブル１６０６ａと二次元同心円状に相対運動可能であり、回転テーブル１６０７ｂは、回転中心１６０１を中心として固定テーブル１６０６ｂと二次元同心円状に相対運動可能である。
図１７は、磁気センサーからの磁気測定信号を利用可能な形態に変換する信号処理装置、および磁場発生装置および磁気センサーに対して、試料が選択された回転中心を中心として二次元同心円状に回転運動可能な駆動機能を制御する為のブロック図の実施形態である。
増幅器１７０１は、磁気センサーの出力信号を増幅するものである。センサーの種類によって電流増幅または電圧増幅を使い分けることができる。位置検出手段１７０２は必須のものではないが、たとえば信号処理において平均化処理等の手法を採ったり、試料位置に同期させて信号を取り込むといった信号対雑音比の向上を図る場合は設置することが好ましい。位置検出手段としては、二次元回転中心や回転テーブルに取り付けた磁石を検知する磁気センサー、二次元回転中心や回転テーブルに取り付けたマーカーを検知する光学センサー、二次元回転中心や回転テーブルに取り付けた突起を検出するスイッチ等、一般的なものが利用可能である。
【００３８】
アナログ／デジタル変換手段１７０３は、増幅器１７０１により増幅されたアナログ信号を演算処理及び記憶処理が可能な形態であるデジタル信号に変換する手段であり、一般的な回路が利用可能である。駆動制御機能１７０４は駆動機能を制御するものであって、二次元回転中心や回転テーブルの回転数を制御したり、位置検出手段１７０２と同調して回転数の微調整を行う手段である。
中央演算処理装置１７０５は、デジタル化された信号の演算、記憶、表示手段への送信、外部機器との通信を実現するものである。外部機器との通信手段１７０６は、得られた測定結果をコンピューター、可搬型記憶媒体、プリンター等に転送するためのものである。電源１７０７は、信号処理装置全体に電源を供給する手段である。表示手段１７０８は、処理された信号を可視化する手段であり、液晶表示、プラズマ表示、発光ダイオード、ネオン管、ブラウン管等が用いられる。
【００３９】
記憶媒体１７０９は、信号処理中の信号を一時的に蓄積したり、信号処理結果を一時的に蓄積する手段であり、半導体記憶素子を用いることが好ましい。記憶媒体の必要に応じ蓄積情報をバックアップするための電池１７１０が採用される。
上記のように、二次元回転中心、磁場発生装置、磁気センサー、試料設置台、駆動機能、および信号処理装置に関する実施形態を図１７の例示ととともに説明したが、本発明の１つ以上の二次元回転中心と、回転中心に対して法線方向に磁界を発生する１つ以上の磁場発生装置と、該磁場に対して垂直に設置しうる１つ以上の磁気センサーと、該磁気センサーと磁気を測定する試料を平行且つ二次元回転中心に向けて対峙させるための１つ以上の試料設置台を具備した磁気測定装置であって、該磁場発生装置および／または、該磁気センサーおよび／または、該試料が選択された回転中心を中心として二次元同心円状に相対運動可能な駆動機能を持ち、該磁気センサーからの磁気測定信号を利用可能な形態に変換する信号処理装置を備えた磁気測定装置は、これらの形態以外でも実現可能である。
【００４０】
本発明の磁気測定装置によると、安価な磁気センサーを用いて、試料保護用ハウジングに強度保持のための厚みがある場合でも試料とセンサーの距離を至近にすることが可能で、高感度に試料による磁界を検出することが可能となる。更にセンサーからの信号と同期して、たとえば積算のような信号処理を簡便に行うことが可能となる。
【実施例】
【００４１】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
［実施例１］
まず磁気ビーズ（DynabeadsM-270_streptavidin）を2次抗体に結合させたビーズの調整を実施した。
ピアース社製のEZ-link  Sulfo-NHS-Biotinylation_Kit試薬を用いて、仕様書の説明に従い２次抗体のビオチン化を行った。Anti-C-polysaccharide抗体（スタッテンツセルミンスタット社、ウサギポリクローナル抗体）のproteinGカラム（ファルマシア社製）精製抗体画分をPBSに脱塩・buffer交換したもの（抗体濃度は１ミリリットルあたり９．２６mg）1ミリリットルに、１ミリリットルあたり２０mgの濃度のSulfo-NHS-Biotin水溶液を２０マイクロリットル加え室温にて３０分反応させた。
【００４２】
得られた反応液をキットに添付のD-salt Dextran Desalting Columnにて３倍ベットボリュームのPBS溶媒にて脱塩置換し、ビオチン化抗体を得た。次にDynabeadsM-270_streptavidin（Dynal社製、直径２．８ミクロン）の１％PBS溶液を１００マイクロリッターをエッペンドルフチューブに計量し、それに前記のbiotin-化抗体溶液を２５マイクロリットル添加しさらにPBS３７５マイクロリットルで総液量５００マイクロリットルに調整したのち、室温で１時間攪拌しながら反応を行った。
この反応で得られた磁気ビーズ標識化２次抗体液からDynal社製固定磁石を用いて磁気ビーズ標識化２次抗体のみ回収し、上澄みを除去した。さらにPBS１ミリリットルを添加し同様な操作で磁気ビーズ標識化２次抗体のみを回収・洗浄し最終的に１％BSA/PBS溶液に調整したビーズを０．５％濃度になるように溶解して磁気ビーズ標識化２次抗体試薬を得た。
【００４３】
厚み１ｍｍ、大きさ５ｍｍ角のポリスチレン平板上に０．１Mの燐酸ナトリウムbuffer（pH７）に１ミリリットルあたり１０μgの濃度になるよう溶解したAnti-C-polysaccharide抗体（スタッテンツセルミンスタット社、ウサギポリクローナル抗体のproteinGカラム精製抗体画分）を５０マイクロリットル滴下し、室温・湿潤箱中にて１時間反応させた。
蒸留水にて平板表面を洗浄後、１％牛血清アルブミンの０．１Mの燐酸ナトリウムbuffer（pH７）溶液５０マイクロリットルを滴下し、さらに室温・湿潤箱中にて１時間反応させた。蒸留水にて平板表面を洗浄した。１０分間ドラフトにて表面を風乾後、１ミリリットルあたり１μgのC-polysaccharide抗原を含む生理食塩水希釈液を１次抗体固定化位置内に２０マイクロリットル滴下し室温にて１０分間反応させた。再び蒸留水にて表面を洗浄し、ペーパーパッドにて軽く表面の水分をふき取った。
【００４４】
次に、抗原が補足された平板表面部に磁気ビーズ標識化２次抗体の０．５％溶液を１０マイクロリットル滴下し、室温にて１０分間反応させた。反応終了後の平板表面を結合したビーズがはがれないように蒸留水でやさしく洗浄し、風乾後、幅１７ｍｍ、長さ８５ｍｍ、厚み８．５ｍｍのプラスチック製の保護ケースに入れた。
この試料を保護ケースに入れた状態で図２に示す磁気測定装置及び図１８に示す信号処理装置により測定した。
本実施例で利用した磁気測定装置には、永久磁石を内蔵した磁気センサーとして村田製作所製磁気抵抗素子ＢＳ０５を用い、ＳＵＳ３０４で作成した固定テーブルに設置した。アルミ製の回転テーブルにプラスチック製の試料設置台を固定し、試料と磁気センサーの二次元同心円状の相対運動を実現した。増幅器は、株式会社村田製作所技術資料に開示されているものを用い、電圧増幅率１０万倍となるよう回路定数を決定した。信号処理装置として、岩通計測製ＤＳ−４２６４デジタルオシロスコープを用いた。
【００４５】
信号は、５０回のサンプリングを行い、加算平均化処理をした。駆動機能及び駆動伝達機能は、オリエンタルモーターおよびタイミングベルトによって５０RPMで実施した。図１８は、表示手段に表示された信号の一例である。図１８は、横軸に時間、すなわち、磁気センサーと試料が相対運動をしている速度を表し、縦軸に信号処理装置の出力の波形を示す。中央の信号が試料と磁気センサーが対峙した時の出力で、ピーク高さは約１Ｖが得られた。定速回転による測定のため、信号に対する同期が容易に取れ、そのため信号対雑音比の良い低雑音の信号が得られることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、例えば、磁気ビーズを標識体として用いた生化学検査の検査結果を判定する装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明の第二の実施形態を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第三の実施形態を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第四の実施形態を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第五の実施形態を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第六の実施形態を模式的に示した図である。
【図７】本発明の第七の実施形態を模式的に示した図である。
【図８】本発明の第八の実施形態を模式的に示した図である。
【図９】本発明の第九の実施形態を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の第十の実施形態を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の第十一の実施形態を模式的に示した図である。
【図１２】本発明の第十二の実施形態を模式的に示した図である。
【図１３】本発明の第十三の実施形態を模式的に示した図である。
【図１４】本発明の第十四の実施形態を模式的に示した図である。
【図１５】本発明の第十五の実施形態を模式的に示した図である。
【図１６】本発明の第十六の実施形態を模式的に示した図である。
【図１７】本発明の信号処理装置の実施形態を模式的に示した図である。
【図１８】実施例１の測定結果のを示した図である。
【図１７】
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【図１８】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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