(57)【要約】【課題】従来の方法では、磁性微粒子の磁化から生じる漏洩磁界を、磁気センサを用いて検出する場合には、磁気微粒子の半径と生体分子の結合に要する長さの和に相当する分だけ、磁性微粒子中心と磁気センサ間距離を空ける必要がある。そのため、漏洩磁界の大きさが減衰してしまうという問題があった。【解決手段】本発明は、表面に生体分子固定化層を有する磁気センサが非固定化領域を介して複数設けられている部材を用意し、複数の磁気センサの内、少なくとも一つの該磁気センサ上には、生体分子を介して標識粒子を特異的に固定化し、部材上に磁性膜を成膜し、磁性膜が、標識粒子が固定化されている磁気センサ上で不連続となっていることを磁気センサからの信号を用いて検知することを特徴とするセンシング方法である。【選択図】図２
2009025193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシング方法であって、
表面に生体分子固定化層を有する磁気センサが非固定化領域を介して複数設けられている部材を用意し、
複数の前記磁気センサの内、少なくとも一つの磁気センサ上には、生体分子を介して標識粒子を特異的に固定化し、
前記部材の上に磁性膜を成膜し、
前記磁性膜が、前記標識粒子が固定化されている前記磁気センサ上で不連続となっていることを前記磁気センサからの信号を用いて検知することを特徴とするセンシング方法。
【請求項２】
前記磁気センサとは、磁気抵抗センサまたはホールセンサであることを特徴とする請求項１記載のセンシング方法。
【請求項３】
前記生体分子固定化層の上には、１次生体分子が固定化されており、前記１次生体分子に前記標識粒子が測定対象物と２次生体分子とを介して固定化されていることを特徴とする請求項１記載のセンシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種生体成分の被測定物質を検出するために、凝集反応及び抗原抗体反応が利用されている。凝集反応及び抗原抗体反応を利用した測定方法として、免疫比濁法が知られている。また、標識として、微粒子、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、高感度化が図られている。蛍光体を標識物質とする酵素免疫測定法、放射性物質を標識物質とする放射免疫測定法、化学発光体を標識物質として用いる化学発光法が実用化されている。
【０００３】
標識物質として、微粒子を用い、被検査物質である抗原又は抗体に対応する抗体又は抗原を標識微粒子に固定化させて抗原抗体反応により生じた標識微粒子の凝集の度合を検出するラテックス凝集反応法が知られている。
【０００４】
ラテックス凝集法において、抗体を標識微粒子であるラテックス粒子に結合させておくと、被検査物質と抗体が結合することによって、ラテックス粒子の凝集物が形成される。ラテックス粒子の凝集物は、抗原抗体反応物質の凝集物よりもはるかに光の散乱が大きいことと、吸光度法である程度定量的に検出することを可能とするため、より高感度な検出が可能である。これらの原理を利用した被検査物質の測定方法は、生化学検査用の自動検査装置において実用化され、病院の臨床検査部や検査センターにおいて広く使用されている。
【０００５】
微粒子に磁性体を内包させた磁性微粒子を標識物質としてセンシングすることで、抗原又は抗体の検出を行う試みが最近提案されている。
【０００６】
磁気抵抗効果素子上に、抗原をサンドイッチ法で固定化された磁性微粒子の系に、外部磁界を印加して、磁性微粒子の自発磁化を誘起し、その自発磁化から生じる漏洩磁界を磁気抵抗効果素子で検出することで、抗原を計量することが特許文献１に開示されている。また、特許文献２では、ホールセンサ素子上に同様の方法で、抗原を計量することが開示されている。この提案によると、磁気微粒子の基板上の投影面積と、センサ素子の面積を同程度以下にすることで、高感度検出が可能であるとしている。
【０００７】
図５に従来技術で用いられている磁気微粒子の検出手段を説明する図を示す。
【０００８】
磁気検出手段は、絶縁膜を介し、間隙をおいて形成された磁気センサと、磁気センサ上に設けられた固定化膜と、固定化膜に固定された１次抗体とから形成されている。磁性粒子からなる標識微粒子（以下、磁性微粒子と称する場合がある）上には２次抗体が形成されている。磁気センサ上に抗原が存在すると、１次抗体と２次抗体とが抗原を介し、結合する。この状態で基板に垂直に磁場が印加される。磁場が印加されると、磁性微粒子には、印加された磁界と同一の方向に磁化（自発磁化）が誘起される。
【０００９】
磁性微粒子は、フェライトナノ粒子などの磁性体を、生体分子を強固に固定化するポリマー分子で被覆することで得られ、外部磁界が印加されたときの磁性微粒子の自発磁化の大きさは、磁性微粒子の中心で近似される。
【００１０】
磁性微粒子が磁気センサに及ぼす漏洩磁界の大きさは、磁気センサと磁性微粒子中心間の双極子モーメント間相互作用の式から、漏洩磁界の大きさが見積もることができ、漏洩磁界の大きさは、下記の式（１）で表される。
【数１】
2009025193.tif 000003
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３１５６７８号公報
【特許文献２】ＷＯ０３／０６７２５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術で使用されている磁性微粒子は、自発磁化の影響により凝集が生じると、反応効率、感度が低下するため、分散、浮遊性が良くなるように、自発磁化を低く設計している。
【００１３】
式（１）によると、磁性微粒子からの漏洩磁界の大きさは、磁性微粒子中心と磁気センサとの距離の３乗に反比例する。
【００１４】
一般的な磁気微粒子の径は、１００ｎｍ〜３μｍ程度であるので、最低１００ｎｍの３乗の逆数以上で、漏洩磁界の大きさは減衰してしまう。
【００１５】
さらに、これら標識微粒子を用いた生体分子のサンドイッチ法の検出では、３種類の生体分子を介して標識微粒子が固定化される。したがって、一般的な抗原抗体を適用した場合、標識微粒子表面と磁気センサの距離は３０ｎｍ以上となるため、標識微粒子中心と磁気センサの距離はさらに広がることになる。
【００１６】
すなわち、磁性微粒子の磁化から生じる漏洩磁界を、磁気センサを用いて検出する場合には、磁気微粒子の半径と生体分子の結合に要する長さの和に相当する分だけ、磁性微粒子中心と磁気センサ間距離を空ける必要がある。そのため、漏洩磁界の大きさが減衰してしまうという問題があった。
【００１７】
漏洩磁界の大きさが減衰すると、磁気センサに掛かる磁界の大きさも小さくなる。
【００１８】
磁気センサは、磁気センサの感知層に掛かる磁界が大きいほど信号変化として検出できるので、漏洩磁界が小さいと磁気センサの信号変化も小さくなってしまう。このため、低濃度の数少ない磁気微粒子の存在の有無を検出する場合には、信号が小さすぎて検出できなくなるなどの問題が生じる。
【００１９】
また、上記先行技術では外部から磁界を印加して検出が行われている。このため、測定装置には外部から磁界を印加する磁界印加手段が必要になるという問題があった。
【００２０】
本発明では、以上述べた問題を解決する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係るセンシング方法は、
表面に生体分子固定化層を有する磁気センサが非固定化領域を介して複数設けられている部材を用意し、
複数の前記磁気センサの内、少なくとも一つの該磁気センサ上には、生体分子を介して標識粒子を特異的に固定化し、
前記部材上に磁性膜を成膜し、
前記磁性膜が、前記標識粒子が固定化されている前記磁気センサ上で不連続となっていることを前記磁気センサからの信号を用いて検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、磁性膜の穴がセンサに近接配置されるため、高感度が得られる。また、側定時に外部磁界を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、センシング方法であって、
表面に生体分子固定化層を有する磁気センサが非固定化領域を介して複数設けられている部材を用意し、
複数の磁気センサの内、少なくとも一つの該磁気センサ上には、生体分子を介して標識粒子を特異的に固定化し、
部材上に磁性膜を成膜し、
磁性膜が、標識粒子が固定化されている磁気センサ上で不連続となっていることを磁気センサからの信号を用いて検知することを特徴とするセンシング方法である。
【００２４】
磁気センサとしては、磁気抵抗センサまたはホールセンサを用いることができ、生体分子固定化層上には、１次生体分子が固定化されており、１次生体分子に標識粒子が測定対象物と２次生体分子とを介して固定化されている。
【００２５】
本発明の磁性膜の不連続な部位を標識とした被検体溶液中の抗原の検出を例として、以下に本発明に係るセンシング方法を説明する。
【００２６】
まず、表面に生体分子固定化層を有する磁気センサが非固定化領域を介して複数設けられている部材を用意しておく。
【００２７】
そして、複数の磁気センサの内、少なくとも一つの該磁気センサ上には、生体分子を介して標識粒子を特異的に固定化させる。その後、部材上に磁性膜を成膜すると、磁性膜が、標識粒子が固定化されている磁気センサ上で不連続となる。本発明に係るセンシング方法においては、この不連続となることに基づく磁界の変化（不連続となっていない部分と不連続部との磁界の相違）を磁気センサからの信号を用いて検知することになる。なお、この磁界の変化は、標識粒子が固定化されている磁気センサで検知してもよいし、その磁気センサに隣接する磁気センサで検知することも可能である。また、磁気センサは、特に制限されるものではないが、磁気抵抗センサやホールセンサが好適に用いられる。
【００２８】
詳細は、後述するが、生体分子固定化層上には、１次生体分子が固定化されており、そして、１次生体分子に標識粒子が２次生体分子と測定対象物とを介して固定化されている構成にすることができる。
【００２９】
以下、具体的に図面を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本発明の磁気測定装置を示す概略図である。
磁気測定装置は、基板（不図示）上に非固定化領域１となる絶縁膜によって分離された磁気抵抗効果素子２を有する。そして、磁気抵抗効果素子２上には生体分子を固定する固定化膜３と、固定化膜３上に、１次生体分子４が設けられ、標識微粒子５上に、２次生体分子６が設けられている。
【００３１】
測定対象の生体分子７が存在すると、１次生体分子４と２次性体分子６とが測定対象の生体分子７を介し固定化される。この結果、磁気抵抗効果素子２上に標識微粒子５が固定化される。
【００３２】
磁性膜８は、磁気抵抗効果素子の標識微粒子が固定化された領域を除いた領域と標識微粒子上に設けられている。図１では、図の中央の磁気抵抗効果素子２の表面には測定対象の生体分子７を介して標識微粒子が結合し、固定化されている状態を示し、両端の素子では標識微粒子が固定化されていない状態が示されている。
【００３３】
尚、図示していないが、磁気抵抗効果素子２は、磁化膜／非磁性膜／磁化膜の積層構造をしている。抵抗の変化を測定するために、磁化膜の間に電流を供給する電流源と、抵抗値の変化を検出するための、電圧測定手段とが設けられている。電流源及び電圧測定手段とは、通常用いられている電流源・電圧測定装置を用いることができるので詳細な説明は省略する。
【００３４】
磁気測定装置の製造方法を、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２（ａ）のように、基板上に生体分子が固定化されない非固定化領域１を兼ねた素子分離領域となる絶縁膜により分離された磁気抵抗効果素子２を、半導体リソグラフィプロセスを用いて形成する。磁気抵抗効果素子２は、アルミナ、ＭｇＯ等の薄い絶縁膜を保磁力の異なる磁性層で挟んだトンネル磁気抵抗効果素子を用いることができる。磁気抵抗効果素子の表面には、パッシベーション層を兼ねた、固定化膜３となる生体分子固定化膜が形成されている。磁気抵抗効果素子２は、生体分子が固定化されない非固定化領域を兼ねた素子分離領域となる絶縁膜により分離されている。さらに、この磁気抵抗効果素子２の表面に、測定対象の生体分子７と生化学的特異結合が生じる１次生体分子４を形成する。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）のように１次生体分子４と生化学的特異結合を行う測定対象の生体分子７を固定化させる。測定対象の生体分子は、その溶液の濃度又は、１次生体分子との特異性により、生化学的特異結合可能な生体分子にのみ固定化される。図では、複数の磁気抵抗効果素子２が示され、中央の磁気抵抗効果素子２に測定対象の生体分子７が結合された状態が示されている。
【００３７】
次いで、図２（ｃ）のように２次生体分子６が表面に形成された標識微粒子５を磁気抵抗効果素子２上に固定化する。標識微粒子５の表面の２次生体分子６は、測定対象の生体分子７と生化学的に特異的に結合可能な生体分子を用いる。このため、標識微粒子は、測定対象の生体分子７が固定化された磁気抵抗効果素子２に対してのみ固定化される。
【００３８】
標識微粒子の材料としては、磁性微粒子からの漏洩磁界よりも、磁性膜孔からの漏洩磁界の方が大きいので、磁性微粒子であっても適用可能であるが、非磁性体が好ましく、ラテックス等の有機樹脂を用いることができる。
【００３９】
次いで、図２（ｄ）のように基板を成膜装置にセットし、磁性膜８を成膜する。このとき、標識微粒子が遮蔽物となって、磁性膜８は標識微粒子と基板の間には形成されず、磁性膜８の、標識微粒子５と対向する位置に標識微粒子５の形状が転写された穴が形成される。この穴とは、磁性膜が形成されていない領域のことである。磁性膜に形成された穴は、標識微粒と同等の面積を持っている。
【００４０】
穴により磁性膜に不連続な部位が形成される。この不連続な部位（穴）により、磁性膜から生じる磁界の不均衡が生じる。磁性膜の不連続な部位の縁は、磁気抵抗効果素子に近接配置されているため、この不均衡な磁界は磁気抵抗効果素子に磁気的に影響を及ぼす。
【００４１】
すなわちこれは、磁性膜の不連続な部位の有無で、磁気抵抗効果素子の信号が変化することを示す。
【００４２】
磁気抵抗素子のフリー層は、全面磁性膜で形成されているので、その層の部分に漏洩磁界をなるべく大きくなる構成とする必要がある。
【００４３】
磁気抵抗効果素子の面積よりも穴の面積の方が小さいか、同等であれば、穴の端面が磁気抵抗効果素子上又は、近傍に位置することができるので、穴の端面から生じる漏洩磁界を効率的に磁気抵抗効果素子フリー層へ掛かるように構成することができる。
【００４４】
一方、磁気抵抗効果素子よりも穴の面積が大きい場合は、穴の端面が、磁気抵抗効果素子フリー層よりも遠くに位置してしまうため、穴の端面から生じる漏洩磁界の大きさも小さくなり、検出性能が低下する場合がある。したがって、好ましくは、磁気抵抗効果素子の面積（センサ上面の測定エリア）よりも穴の面積の方が小さいか、両者が同等の大きさであることが好ましい。
【００４５】
（検出デバイス）
検出デバイスとして、本実施例では磁気抵抗効果素子が使用される。磁気抵抗効果素子上には、生体分子を固定化するための生体分子固定化層が形成されている。生体分子固定化層としては、Ａｕが一般的に知られているが、他の金属材料を適用することもできる。
【００４６】
磁気抵抗効果素子の表面以外の素子分離領域では、標識微粒子が固定化されない処理が施され、標識微粒子の非固定化領域となっている。標識微粒子が固定化されないような処理としては，窒化シリコン膜を素子分離領域とする。あるいは、素子分離領域の表面に被覆して非固定化膜とする方法がある。
【００４７】
（固定化方法）
上記検出デバイスに被検体溶液を注入し、磁気抵抗効果素子の固定化膜上にあらかじめ固定された１次抗体に特異的に固定される被検体溶液中の抗原を固定させる。
【００４８】
次いで標識物質としての微粒子を固定させた２次抗体を検出デバイスに注入し抗原と結合させ磁気抵抗効果素子上に固定させる。
【００４９】
その後、抗原抗体反応に供しなかった微粒子を磁気抵抗効果素子が形成された基板上から除去する。このようなプロセスによって被検体溶液中に目的とする抗原が存在している場合は微粒子が磁気抵抗効果素子上に固定される。
【００５０】
ここでは、１次抗体と検体とを先に反応させた後に２次抗体を反応させた例を示したが、２次抗体と検体を反応させた上で、１次抗体と反応させても構わない。本発明に用いられる抗体は従来用いられているものが使用可能であり、また、微粒子に固定させる２次抗体も同様に種々のものが使用可能である。適用可能な特異結合反応には、一般的に、ＤＮＡハイブリダイゼーション、抗原抗体反応などが用いられる。その際に標的物質となる抗原としては、生体分子（タンパク質、核酸、糖鎖）やアレルゲン、バクテリア、ウイルス等の物質が挙げられるが、上記に限定されない。
【００５１】
その後、適当な洗浄処理を行い、反応に供しない微粒子、その他不要物質を除去し、真空引きを行い、溶液を瞬間的に除去する。この工程により、抗原が存在しない磁気抵抗効果素子上には微粒子が固定化されず、またその他の領域でも微粒子が固定化されていない状態が達成される。次いで、成膜装置の所定の条件で磁性膜を成膜する。
【００５２】
（磁性膜形成方法）
成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法など、磁性薄膜を成膜できる手法であればすべて適用可能であるが、本実施例では、スパッタリング法で磁性膜を成膜する。
【００５３】
前述の磁性膜が垂直磁化膜の場合は、磁化の大きさを調整できるという点で、希土類−遷移金属からなるフェリ磁性体が良い。ＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅ，ＧｄＦｅＣｏ等を用いることができる。希土類金属と遷移金属の組成比を調整し、垂直磁化が保たれた状態で、磁化の大きさを設定することができる。
【００５４】
希土類−遷移金属から成る垂直磁化膜を成膜する場合には、一般にマグネトロンスパッタが用いられており、成膜後の膜構造をアモルファス構造にすることができるため、平坦性の高い良好な膜を形成することができる。微粒子の反転磁性パターンに適用する磁性膜は、磁化の大きさが大きいほど好適であるが、垂直磁化膜では磁化を大きくすると、垂直磁気異方性が低下する。したがって、垂直磁気異方性が保たれる範囲内でなるべく磁化が大きい材料、組成の条件で適用することが好ましい。
【００５５】
スパッタリング法では、微粒子下部へ磁性膜が回り込むことが考えられる。標識微粒子直下領域への回り込みを低減させるため、基板垂直方向の異方性成膜を行うと好適である。異方性成膜は、ロングレンジスパッタや、低圧スパッタ、コリメーターを用いる等の手法で達成される。
【００５６】
磁性膜は、垂直磁化膜あるいは水平磁化膜であっても構わないが、垂直磁化膜とした場合は、垂直磁化膜の磁極が磁性膜の上下に形成されるので、穴が微小になった場合でも、漏洩磁界の磁力線は、端面の磁性膜の上から下（又は下から上）に確実に生じる。
【００５７】
これに対して、水平磁化膜の場合は、向かい合う端面で磁極が生じるため、穴が磁性膜全体の面積よりも大きいときは、磁性膜内での端面の２箇所の磁極から磁界が生じる。但し、穴が微小になり、磁極間が狭まると、磁力線が向かい合う端面に一直線に生じることも想定されるため、穴の大きさと磁性膜の大きさ（長さ）のバランスで、磁界の出方が一様に決まらないことがあることが予想される。
【００５８】
このために、定量検出する場合には、垂直磁化膜を用いることが好ましい。
【００５９】
（信号測定方法）
磁気抵抗効果素子の信号を検出するためには、磁気抵抗効果素子の２つの電極に電流を供給する電流源を接続する。また、磁気抵抗効果素子の信号（抵抗値の変化）を検出するために、磁気抵抗効果素子の２つの電極両端間の電圧の変化を測定する必要がある。電圧を測定するために電圧計が電極両端に接続されている。
【００６０】
標識微粒子の有無を磁性反転パターンで検出する際には、磁気抵抗効果素子として、トンネル磁気抵抗効果素子を用いた場合には、膜面垂直方向に電流が流れるように電極、及び周辺機器を配置することができる。巨大磁気抵抗効果素子を用いた場合は、膜面垂直又は、膜面水平方向のいずれにも電流が流れるように電極、周辺機器を配置することができる。取得できる信号が大きいことから、トンネル磁気抵抗効果素子を用いることが好ましい。
【００６１】
磁性膜形成後、成膜装置からデバイス基板を取り出し、磁気抵抗の測定を行う。
【００６２】
このとき、磁性膜は成膜時に磁化するか、測定前に磁化しておく。そうすることで、磁性膜から磁界が生じるようになるので、側定時に外部磁化を印加する必要なく信号検出を行うことができる。
【００６３】
磁性膜の標識微粒子に対向する領域（標識微粒子の下部）には、標識微粒子の投影像に対応した円形状の穴が磁性膜上に形成される。この穴は、微粒子が固定化されていた箇所のみに形成されるため、この穴の有無を磁気抵抗の信号差として検出することで、微粒子の有無を知ることができる。
【００６４】
磁性膜から生じる磁界の磁束密度は、磁性膜の穴の縁に近づくにしたがって大きくなる。したがって、磁気抵抗効果素子と磁性膜の穴の縁との距離は近い距離にあるほど、感知可能な磁界が大きくなる。磁性膜の穴の径は標識微粒子の大きさに依存する。つまり、磁気抵抗効果素子の大きさに対して、標識微粒子の径が大きすぎると、磁性膜の穴の縁と磁気抵抗効果素子の感磁層との距離が離れるため、磁性膜から生じる感知可能な磁界の大きさが低下する。磁性膜の穴の縁が磁気抵抗効果素子の感磁層に近くなるように標識微粒子の径を決定する必要がある。
【００６５】
なお、本実施例では、磁気センサとして、磁気抵抗効果素子を例に説明したが、ホール効果素子にも適用することが可能である。
【００６６】
尚、図１及び２では、磁性膜及び磁気抵抗素子を形成する磁性膜が基板と垂直な方向に配向している磁性膜を用いて説明した。しかしながら、基板と平行に配向している磁性膜を使った場合でも、磁性膜の穴の開いた個所で磁界の不均衡が生じ、磁性膜の不連続な部位の有無で、磁気抵抗効果素子の信号が変化する。
ホール効果素子は４端子素子で、入力端子となる電流を供給する１組の端子に対し、入力される電流の流れる方向と垂直な方向に１対の出力端子が設けられている。電流源を、入力端子と接続し、電圧計を出力端子と接続し、微粒子が固定化されていた箇所のみに形成される穴の有無による抵抗の変化を磁気抵抗の信号差として検出することで、微粒子の有無を知ることができる。
【００６７】
また、半導体リソグラフィプロセスを用いて３μｍ以下に微細化可能な磁気センサであれば何でも適用することができる。
【００６８】
（実施例１）
図３、図４は本発明を説明するための説明図である。図３は、磁気抵抗効果素子の構成を示す模式図で、基板（不図示）上に、ピン層（固定層）となる下部垂直磁化膜１０、薄い絶縁膜、フリー層となる上部垂直磁化膜１２、及び、生体分子固定化膜１３がこの順に形成されている。
【００６９】
下部垂直磁化膜はＴｂＦｅＣｏからなる厚さ３０ｎｍの合金膜によって形成する。また、上部垂直磁化膜はＦｄＦｅＣｏからなる厚さ５０ｎｍの合金膜によって形成する。薄い絶縁膜は、ＭｇＯからなる絶縁膜を形成する。また、生体分子固定化膜は、Ａｕからなる薄膜を形成する。ＭｇＯ膜と、下部垂直磁化膜、上部垂直磁化膜との界面に、極薄のＣｏＦｅ膜などの高スピン分極率膜を挟むと、磁気抵抗の信号が大きくなるので、なお好適である。一連の薄膜形成には、マグネトロンスパッタ成膜装置を使用する。この磁気抵抗効果膜を、半導体フォトリソグラフィプロセスを用いて、所定の形状にパターニングする。素子分離領域には、反応性スパッタによる窒化シリコン膜を形成する。
【００７０】
本実施例では、磁気抵抗効果素子は、５μｍ□、１０μｍ□、２０μｍ□の面積の素子を形成している。
【００７１】
生体分子固定化膜の表面に１次抗体２４を担持するために、まず親水化処理が施された後、アミノシランカップリング剤処理する。さらに１次抗体２４を固定化させるためのグルタルアルデヒド等架橋剤を用いて、アミノシランカップリング剤由来のアミノ基とペプチド鎖間を化学結合させ所望の抗原を補足する１次抗体２４が固定される。
【００７２】
この検出デバイスを用い、以下のプロトコールに従って前立腺癌のマーカーとして知られている前立腺特異抗原（ＰＳＡ）２７の検出を試みることができる。検出デバイス表面には、ＰＳＡを認識する１次抗体２４を固定化する。
（１）抗原２７（被検体）であるＰＳＡを含むリン酸緩衝生理食塩水（被検体溶液）に上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベーする。
（２）未反応のＰＳＡをリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。
（３）ラテックスからなる標識微粒子２５により標識された抗ＰＳＡ抗体（２次抗体２６）を含むリン酸緩衝生理食塩水に工程（１）および（２）が終了した上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベートする。
（４）未反応の該標識抗体をリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。
【００７３】
ここで、ラテックス製の標識微粒子２５は、平均直径が２μｍのものを用いた。
【００７４】
ラテックス製の標識微粒子２５を垂直磁化ＴＭＲ２２からなる磁気抵抗効果素子上への固定化後に溶液を窒素ブローで除去する。
【００７５】
図では、ＰＳＡは中央の磁気抵抗効果素子にのみ結合しているため、ラテックス微粒子は、中央の磁気抵抗効果素子にのみ特異結合することができる。
【００７６】
その後、磁気抵抗効果素子基板をスパッタリング装置に導入する。
【００７７】
所定の時間真空引きした後に、Ａｒガスを導入して、磁性膜として、ＧｄＦｅからなる垂直磁化膜を３０ｎｍの膜厚で基板表面に形成した。
【００７８】
このとき、標識微粒子が遮蔽物となって、垂直磁化膜は標識微粒子と基板の間には形成されず、磁性膜に穴形状の不連続な部位が形成される。
【００７９】
希土類−遷移金属系の垂直磁化膜を選択した場合、スパッタを行うだけで大きな垂直磁気異方性が付与される。特にＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅ、ＧｄＦｅ及びＴｂＣｏ膜等は、大きな垂直磁気異方性が付与される。
【００８０】
スパッタを行うだけでは、磁気異方性の付与が少ない場合は、磁性膜を成膜する際に磁界を印加する、あるいは、アニール時に磁化を印加して、磁気異方性を付与する等の方法があり、いずれの方法を用いても良い。
【００８１】
垂直磁化膜の自発磁化は基板垂直方向に向いており、垂直磁化膜の自発磁化から生じる磁界は、周辺の自発磁化からの磁界と打ち消しあうため垂直成分のみが残る。
【００８２】
しかし、標識微粒子の遮蔽により垂直磁化膜中に不連続な部位が形成されると、この不連続な部位付近では、磁性膜から生じる磁界の不均衡が生じる。つまり、垂直磁化膜の不連続な部位付近とそうでない領域では、異なる磁界が生じていることがわかる。本実施例では、磁性膜の不連続な部位の縁は磁気抵抗効果素子に近接配置されているため、この不均衡な磁界は磁気抵抗効果素子に磁気的に影響を及ぼすことになる。すなわちこれは、磁性膜の不連続な部位の有無で、磁気抵抗効果素子の信号が変化することを示している。
【００８３】
垂直磁化膜形成後に、成膜装置から磁気抵抗効果素子基板を取り出し、磁気抵抗効果素子に定電流を流し、電圧の変化量を測定する。
【００８４】
電圧の変化量は、微粒子が磁気センサ上の固定化されない場合（穴が無い場合）と、微粒子が磁気センサ上の固定化された場合（穴が有る場合）との磁気抵抗信号（電圧値）の変化を読み取る。
【００８５】
微粒子が磁気センサに固定されていないリファレンスの素子を配置し、その磁気抵抗信号（電圧値）と比較することで行うことができる。  微粒子が、固定化されている素子では、素子表面のホール状磁性膜パターンからの漏洩磁界の垂直成分が、垂直磁化ＴＭＲ素子に磁気的に影響するため、磁気抵抗効果素子上面に何も形成されていない場合と比較して、磁気抵抗を示す電圧値に変化が生じる。標識微粒子が固定化されていない磁性膜からは、漏洩磁界が生じないため、磁気抵抗効果素子上面に何も形成されていない場合と比較して、磁気抵抗を示す電圧値に変化は生じない。
【００８６】
このようにして、微粒子の有無を検出することができる。
【００８７】
微粒子は、抗原を介し素子に固定化されているので、微粒子の有無を検出することで、被検体溶液中の抗原の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に用いる磁気測定装置の断面図。
【図２】本発明の磁気測定装置に至る工程図。
【図３】本発明の実施の形態で用いる磁気抵抗効果素子の構成を示す図。
【図４】本発明において、抗原−抗体、抗原抗体の特異結合、標識微粒子、磁性膜を用いて、生体分子検出を行うことを示す図。
【図５】従来例を示す図。
【符号の説明】
【００８９】
１  非固定化領域
２  磁気抵抗素子
３  固定化膜
４  １次生体分子
５  標識微粒子
６  ２次生体分子
７  測定対象の生体分子
８  磁性膜
【図１】
2009025193.tif 000004
【図２】
2009025193.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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