CN102735832A - 使用光波导的测定系统 - Google Patents

Abstract

根据一个实施方式，提供一种使用了光波导的测定系统。测定系统具有光波导、磁性微粒、磁场施加部、光源及受光元件。光波导具有感应区，该感应区固定化了和测定对象物质特异性结合的第1物质。各个磁性微粒固定化了和上述测定对象物质特异性结合的第2物质。磁场施加部生成使上述磁性微粒移动的磁场。光源使光入射到上述光波导。受光元件接收从上述光波导出射的光。

Description

使用光波导的测定系统

相关申请的引用

本申请基于2011年3月30日提交的在先日本专利申请第2011-76412号、2011年9月14日提交的在先日本专利申请第2011-201221号及2012年1月23日提交的在先日本专利申请第2012-11456号的优先权的权益，且要求其权益，其内容整体通过引用而包含于此。

技术领域

这里说明的实施方式涉及使用光波导(optical waveguide)的测定系统。

背景技术

公知有利用抗原抗体反应的免疫测定方法。根据该方法，使用发生显色的标识体和试剂，利用光波导的瞬逝(evanescent)波测定出因显色引起的光的物理量变化。在该方法中，使用由发生显色的标识体所标识的抗体等，通常情况下，1个标识体对应于1个抗体。通过一对抗原和抗体的反应，只不过发生标识体1个部分的显色。从而，在检测显色量也就是测定对象物质的灵敏度上有限制，难以进一步谋求高灵敏度化。

另一方面，公知有如下光波导型传感器芯片，该光波导型传感器芯片使用把与测定对象物质特异性结合(specifically bonding)的抗体(antibody)固定化(fixed)的微粒、及把与测定对象物质特异性结合的抗体固定化的光波导，通过抗原抗体反应(antigen-antibody reaction)使之在光波导的表面介由测定对象物质结合微粒。由于利用光波导表面附近的瞬逝光来检测由通过抗原抗体反应而结合到光波导表面上的微粒所产生的吸光度，因而不用包括清洗剩余的检体或二次抗体的工序，就能够对测定对象物质进行定量。

但是，因为有时微粒不通过抗原抗体反应就吸附于光波导的表面，即便是这些不通过抗原抗体反应而吸附的微粒，也使光进行吸收、散射，所以有时在需要高检测灵敏度的测定中产生测定误差。

在任一个方法中，若假定了需要更高灵敏度检测的检查项目，则期望使测定对象物质的检测灵敏度提高到更高精度的技术开发。

发明内容

本发明的实施方式提供使用光波导的测定系统、测定装置及测定方法、光波导型传感器芯片以及磁性微粒，可以在增高了测定对象物质的检测灵敏度的情况下，以高精度检测测定对象物质。

根据一个实施方式，提供使用光波导的测定系统。测定系统具有光波导、磁性微粒、磁场施加部、光源及受光元件。光波导具有固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质的感应区。各个磁性微粒固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第2物质。磁场施加部生成使上述磁性微粒移动的磁场。光源使光入射到上述光波导。受光元件接收从上述光波导出射的光。

根据上述结构，可以在增高了测定对象物质的检测灵敏度的情况下，以高精度检测测定对象物质。

附图说明

图1是概略表示第1实施方式所涉及的使用了光波导的测定系统的结构的附图。

图2A到2C是表示磁性微粒形态的示意图。

图3A到3C是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的方法的工序的附图。

图4是表示采用上述方法测定出的光检测信号强度比的经时变化例的附图。

图5是表示由上述方法得到的测定结果的校准线的附图。

图6是概略表示第2实施方式所涉及的使用光波导的测定系统的结构的附图。

图7A到7C是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的别的方法的工序的附图。

图8是概略表示第3实施方式所涉及的使用光波导的测定系统的结构的附图。

图9A到9C是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的又一个方法的工序的附图。

图10A是说明磁场施加部一例所用的示意图，图10B是按箭头A的方向观察的图10A所示的磁场施加部的附图，图10C是图10A所示的磁场施加部的模式立体图。

图11A是说明磁场施加部另一例所用的示意图，图11B是按附图中从下往上的方向观察的图11A所示的磁场施加部的附图，图11C是图11A所示的磁场施加部的模式立体图。

图12A及12B是示例磁场施加部的作用及效果所用的曲线图。

图13A到13C是示例磁场施加部的作用及效果所用的曲线图。

图14A到14D是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的方法的工序的附图。

图15是表示磁性微粒别的形态的示意图。

图16是表示磁性微粒又一形态的示意图。

图17A到17D是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的其他方法的工序的附图。

图18A到18D是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的别的方法的工序的附图。

图19是表示磁性微粒其他形态的示意图。

图20A到20F是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的别的方法的工序的附图。

具体实施方式

下面，对于更多的实施方式，一边参照附图一边进行说明。在附图中，相同的符号表示出相同或者类似部分。

在下面的说明中，“上方”及“上方向”表示和重力方向相反的方向，“下方”及“下方向”表示重力方向。

图1是概略表示本实施方式所涉及的使用光波导的测定系统的结构的附图。本实施方式所涉及的测定系统30具备：光波导型传感器芯片100；光源7；受光元件8；磁场施加部10；对来自受光元件8的光检测信号进行处理的信号处理部8a；支撑传感器芯片100的支撑部1a；以及在需要时控制由磁场施加部10产生的磁场的磁场强度的控制部20。

光波导型传感器芯片100具备基板1、光波导3、保护膜4、框体5和磁性微粒9。如下所述，在基板1上设有光栅2a、2b。在光波导3的表面，固定化有与测定对象物质特异性反应的第1物质6。在磁性微粒9上，如同后面说明的那样，固定化有与上述测定对象物质特异性反应的第2物质。在传感器芯片100上设有反应区域102，该反应区域102由光波导3的表面、下述的保护膜4的开口部的内面及框体5的内面形成，且导入下述的检体溶液等。

由光波导型传感器芯片100、光源7、受光元件8、磁场施加部10及信号处理部8a，构成使用光波导的测定装置。在能够更换光波导型传感器芯片100的情况下，从上述测定装置移除光波导型传感器芯片100。这种情况下，也可以在支撑部1a上，事先具备设置了光波导3的基板1。

光波导3例如可以使用平面光波导。该光波导3例如可以由酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂那样的热固化性树脂或光固化性树脂形成。或者也可以将玻璃基板其本身作为光波导。用于光波导3的材料是对所使用的光具有透射性的材料，优选的是具有比基板1高的折射率的树脂等。对于光波导3检测面即光波导3的表面的感应区101的、导入反应区域102的、与检体溶液14a中的测定对象物质特异性反应的第1物质6的固定化，例如可以通过与感应区101之间的疏水性相互作用或化学结合来进行。

第1物质6例如在检体溶液14a中的测定对象物质为抗原的情况下，可以使用抗体(一次抗体)。

磁性微粒9在感应区101上以分散状态来保持，或者保持于别的区域或容器(未图示)内。所谓的“在感应区101上以分散状态来保持的方式”意味着，磁性微粒9在感应区101的上方直接或者间接地以分散状态来保持的方式。这种情况下，“磁性微粒在感应区101上方是间接分散的状态”例如可举出磁性微粒9在感应区101的表面上介由阻挡层进行分散的状态。阻挡层例如包括聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、牛血清白蛋白(bovine serumalbumin，BSA)、聚乙二醇(polyethyleneglycol)、磷脂聚合物(phospholipidpolymer)、明胶(gelatin)、酪蛋白(casein)及糖类(例如蔗糖(sucrose)、海藻糖(trehalose))那样的水溶性物质。作为别的方式，可举出磁性微粒9在感应区101的上方空出区域进行配置的状态。例如，也可以配置与感应区101对置的支撑板(未图示)，在该支撑板的与感应区101对置的面上，磁性微粒9以分散状态来保持。这种情况下，磁性微粒9最好以干燥或者半干燥状态来保持。虽然希望在与检体溶液等的分散介质接触时易于重新分散，但是以干燥或半干燥状态保持的方式不必是完全的分散状态。在保持于别的区域或容器内的情况下，除了干燥或半干燥状态之外，也可以是在分散液中分散后的形态、在分散介质中沉降后的形态。

图2A到2C是表示磁性微粒9的形态的示意图。图2A是示例磁性微粒9的外观所用的示意图，图2B及图2C是示例微粒剖面所用的示意图。

如图2A所示，各个磁性微粒9在下述微粒12的表面上固定化了第2物质13。第2物质13例如在检体溶液14a中的测定对象物质为抗原的情况下，可以使用抗体(二次抗体)。

这种情况下，作为微粒12，可以使用图2B所示的那种微粒12b或图2C所示的那种微粒12d，该微粒12b用高分子材料覆盖磁性纳米微粒12a而成，该微粒12d具有内核12c和覆盖内核12c而设置的外壳12e。微粒12也可以是磁性体粒子其本身，这种情况下最好在微粒的表面具有与测定对象物质结合的官能团。

内核12c可以设计为由高分子材料形成。外壳12e由高分子材料形成，可以收纳磁性纳米微粒12a。

或者，微粒12也可以是由磁性体构成的微粒其本身，这种情况下最好是在该微粒的表面具有与测定对象识别物质结合的官能团的微粒。作为用于微粒12的磁性体材料，可举出γ-Fe2O3那样的各种铁氧体(ferrite)类。这种情况下，优选的是使用具有若停止了磁场的施加则快速失去磁性的超顺磁性(super-paramagnetic property)的材料。

一般来说，超顺磁性是在几十nm以下的纳米微粒中发生的现象。另一方面，为了引起光的散射，微粒的大小需要是几百nm以上。因此，作为本实施方式中的磁性微粒9，图2B或图2C所示的那种用高分子材料等覆盖磁性纳米微粒12a的微粒较为合适。

再者，一般来说折射率就高分子材料而言，大多是1.5到1.6左右，就铁氧体类而言，是3.0左右。在磁性微粒9处于光波导3的表面附近时，越是折射率高的微粒，越容易使光散射。因此，认为如果在瞬逝光照射的微粒表面附近分布着磁性纳米微粒，则可以进一步以高灵敏度进行检测。

如图2B那样，只是把磁性纳米微粒12a用高分子材料覆盖而成的微粒12b，其磁性纳米微粒12a分布于微粒整体上。因此，从检测灵敏度的观点来看，如同图2C那样，将微粒12d设计为内核-外壳型，在外壳12e上高密度地含有磁性纳米微粒12a的结构较为合适。

微粒12的粒径最好是0.05μm以上、200μm以下，更为优选的是0.2μm以上、20μm以下。由于通过利用该粒径来提高光的散射效率，因而在使用光来检测测定对象物质的测定系统30中能够提高检测灵敏度。

上述测定对象物质和与测定对象物质特异性结合的上述第1物质或上述第2物质的组合并不限于抗原和抗体的组合。除此之外，例如可举出糖和凝集素(lectin)的组合、核苷酸(nucleotide)链和与其互补的核苷酸链的组合以及配体(ligand)和受体的组合等。

在图1中，上述光栅2a、2b设置在基板1主面的两端部上使之沿着主面，上述光栅2a处于入射侧，光栅2b处于出射侧。基板1例如采用玻璃来制作。光栅2a、2b由具有比基板折射率高的材料形成。上述光波导3具有平面，形成在包括光栅2a、2b在内的基板1的主面上。保护膜4覆盖在光波导3上。保护膜4例如是具有低折射率的树脂膜。在保护膜4上设有开口部，使该开口部位于光栅2a、2b间，且使光波导3的表面一部分露出。开口部例如可以设计为矩形状，在该开口部上露出的光波导3的表面为上述感应区101。框体5形成在保护膜4上使之包围感应区101。框体5和光波导3的感应区101构成了保持检体溶液14a的保持部。

与检体溶液14a中的测定对象物质特异性反应的上述第1物质6例如通过基于硅烷偶联剂(Silane coupling)的疏水化处理，固定化在感应区101上。或者，也可以在感应区101上形成官能团，使适当的连接(linker)分子作用而化学结合，从而进行固定化。与检体溶液14a中的测定对象物质特异性反应的上述第2物质13例如通过物理吸附，或者介由羧基或氨基等的化学结合，固定化在微粒12的表面。固定化了第2物质13的磁性微粒9直接或者间接地分散并保持在固定化了上述第1物质6的感应区101上。该磁性微粒9的分散、保持例如通过将包含磁性微粒9及水溶性物质的浆料(slurry)涂覆于感应区101上，或者涂覆于与感应区101对置的面(未图示)上并进行干燥，来形成。或者，也可以使磁性微粒9分散于液体中，保持于和反应区域102不同的区域，或者保持于作为检体溶液保持部的容器(未图示)内。

光源7对上述的传感器芯片100照射光。光源7例如是红色激光二极管。从光源7入射的光通过入射侧的光栅2a进行衍射，在光波导3内传播。其后，通过出射侧的光栅2b进行衍射并出射。从光栅2b出射的光由受光元件8接收，测定光强度。受光元件8例如是光电二极管。通过比较入射的光和出射的光的强度，测定光的吸收率，来测定磁性微粒9的量。然后，根据测定出的磁性微粒9的量，求取检体溶液14a中的抗原浓度。与根据测定出的磁性微粒9的量来求取检体溶液14a中的抗原浓度有关的细节将在下面说明。

光栅2a是使光入射到光波导3内所用的装置，光栅2b是使光从波导管3出射所用的装置。为了使光入射及出射，也可以取代光栅2a、2b，而使用棱镜。或者，也可以从光波导3的一个端部直接使光入射到光波导3内，从光波导3的另一端部直接使光出射到光波导3外。

磁场施加部10对传感器芯片100施加磁场。磁场施加部10通过生成磁场，将所生成的磁场施加给传感器芯片100，来按照磁场使磁性微粒9移动。磁场施加部10从磁性微粒9观察配置于与光波导3存在的方向相反的方向上。在本实施方式中，磁场施加部10设置于图1中的上方向。磁场施加部10例如是磁铁或者电磁铁。为了动态调整磁场强度，最好使用电磁铁，采用对流过电磁铁的电流进行控制并调整的方法，但是也可以使用铁氧体磁铁等，根据磁铁其本身的强度或距传感器芯片100的距离来调整磁场强度。

例如，可以将铁氧体磁铁配置于传感器芯片100的上方，在磁铁和传感器芯片100之间设置垫片，通过改变该垫片的厚度来调整磁场强度。再者，也可以使用直线电机等致动器，使铁氧体磁铁和传感器芯片100的对置位置发生变化来调整磁场强度。

在使用电磁铁的情况下，从磁性微粒9观察将线圈配置于与其沉降方向(光波导3的方向)相反侧，在该线圈流动电流，可以通过改变其电流值来调整磁场强度。

在本实施方式中，由磁场施加部10对磁性微粒9施加磁场，从而可以将未通过抗原抗体反应而吸附到感应区101上的磁性微粒9，从感应区101剥离。由此，可以精度良好地测定通过抗原抗体反应介由测定对象物质结合到感应区101上的磁性微粒9所产生的吸光度，能够减低测定误差。

这种情况下，作为图2A所示的磁性微粒9的微粒12，最好使用具有若停止了磁场的施加则快速失去磁化的超顺磁性的微粒。通过使用具有超顺磁性的微粒12，即便在施加磁场时磁性微粒9彼此因磁化而凝聚，也可以通过停止磁场的施加而使磁性微粒9重新分散。例如，即便在检体溶液14a中不存在测定对象物质时施加磁场，仍有时生成磁性微粒9的凝聚物，难以从感应区101剥离。这样的磁性微粒9的凝聚物成为测定误差的主要原因。这种情况下，由于只要使微粒12具有超顺磁性，就可以抑制磁性微粒9的凝聚，因而能够抑制测定误差的发生。

为了使停止了磁场施加时的再分散性得到进一步提高，也可以使微粒12的表面具有正或负的电荷。或者，在磁性微粒9的分散介质中添加界面活性剂等分散剂。

再者，在本实施方式中，可以通过磁场施加部10，使自然沉降后的磁性微粒9往上方向返回(return)。可以通过重复磁性微粒9的自然沉降和由磁场施加部10产生的往上方向的返回，来搅拌检体溶液14a和磁性微粒9。由此，可以促进因磁性微粒9和感应区101的抗原抗体反应导致的结合，在更短的时间内获得高的检测灵敏度，上述磁性微粒是介由检体溶液14a中包含的抗原(测定对象物质)而成的。因此，即便在测定对象物质是低浓度的情况下，也能够提高检测灵敏度。

如果使图2A的微粒12的表面具有正或负的电荷，或添加界面活性剂等分散剂，则在停止了磁场的施加时易于使磁性微粒9重新分散，可以进一步促进搅拌。由此，能够使检测灵敏度得到进一步提高。

图3A到3C是表示对检体溶液中的测定对象物质进行测定的方法的工序的附图。在该方法中，使用上述的测定系统30对测定对象物质的量进行测定。在图3A到3C中，分别表示出反应区域102内的状态。

准备图1所示的测定系统30。其后，如图3A所示，在分散及保持着磁性微粒9的光波导3上的区域内，导入检体溶液，使磁性微粒9重新分散。在磁性微粒9被保持在光波导3上的区域以外的区域或其他容器等中的情况下，可以导入检体溶液和磁性微粒9的混合分散液。或者，也可以按照在导入磁性微粒9的分散液之后，导入检体溶液加以混合等方式，分别导入磁性微粒9的分散液和检体溶液。这些导入的方法例如可以通过滴注或流入实施。

只要使包含测定对象物质14的检体溶液14a、以及固定化了与测定对象物质特异性结合的第2物质13并具有磁性的磁性微粒9与感应区101接触就可以，该感应区101设置于传感器芯片30上并固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质6。

其后，如图3B所示，磁性微粒9因自重而朝向感应区101不断沉降。此时，固定化在感应区101上的第1物质6例如一次抗体、和固定化在磁性微粒9的各个微粒12的表面上的第2物质13例如二次抗体，介由测定对象物质例如抗原，通过抗原抗体反应进行结合。通过该反应，磁性微粒9结合于感应区101上。

再者，如图3C所示，可以通过从磁性微粒9观察、由与沉降方向不同的方向(例如上方向)向箭头方向施加磁场，从而使未介由测定对象物质而吸附到感应区101上的磁性微粒9向与沉降方向不同的方向，例如上方向移动，以此将其从感应区101去除。

此时，通过将磁场强度设为恰当的值，可以不剥离因抗原抗体反应而介由测定对象物质14结合到感应区101上的磁性微粒9，而去除未经由测定对象物质14而吸附到感应区101上的磁性微粒9。

在本实施方式中，可考虑如下求取恰当的磁场强度。可利用瞬逝光等近场光检测的磁性微粒9的状态，能够根据与感应区101之间的相互作用的强度的不同，分类为下面的“状态1”到“状态3”。它们的分类按相互作用强的顺序记述。

“状态1”是因抗原抗体结合等、测定对象物质和与其特异性结合的分子之间的结合，而与感应区101结合后的磁性微粒的状态。“状态2”是因分子间力或疏水性相互作用等，而非特异性吸附到感应区101上的磁性微粒的状态。“状态3”是在感应区101附近浮动着的磁性微粒的状态。“状态1”的磁性微粒是应当有助于测定对象物质浓度检测的磁性微粒。“状态2”或“状态3”的磁性微粒是可能成为测定误差主要原因(干扰)的磁性微粒。可以将处于“状态1”的磁性微粒，称为在感应区101上结合的磁性微粒。可以将处于“状态2”的磁性微粒，称为吸附到感应区101上的磁性微粒。

能够利用近场光检测磁性微粒的光波导3的“表面附近”在使用下述瞬逝光的情况下，可以根据瞬逝光的透出(日本语：染み出る)距离d来定义，该瞬逝光在光波导3中例如通过全反射传播光时从传播体表面透出。这种情况下，透出距离d通过下式(1)来求取。从式(1)可知，透出距离d大致是用于测定的光的波长的数分之一左右。λ是用于测定的上述光的波长，n₁是光波导3的折射率，n₂是使磁性微粒9分散的分散介质的折射率，θ是全反射角。

d＝λ/{2π(n₁sin²θ-n₂ ²)^1/2}…(1)

磁场施加部10为了避免“状态2”或“状态3”的磁性微粒的检出，施加具有使磁性微粒从感应区101远离距离L的磁场强度的磁场，距离L满足下式(2)。

L＞λ/{2π(n₁sin²θ-n₂ ²)^1/2}…(2)

例如，假设λ＝635nm，n₁＝1.58，n₂＝1.33(分散介质为水的场合)，θ＝78°，则L＞130nm。通过施加磁场使“状态2”或“状态3”的磁性微粒，从感应区101仅仅避开几百nm左右，就能够充分减低测定误差。为了使“状态2”或“状态3”的磁性微粒9避开感应区101以便不发生检测灵敏度的误差，所需要的时间只要是很少的时间即可。如果时间在允许范围内，则尽管需要一些的时间，也能够以较弱的磁场强度使“状态2”或“状态3”的磁性微粒9移动到不成为测定误差主要原因的距离。采用这种方法，可以减低使“状态1”的测定所需要的磁性微粒9被多余地剥离的可能性。换言之，可以在不把应当有助于测定的“状态1”的磁性微粒9从感应区101剥离的状况下，将可能成为测定干扰的“状态2”或“状态3”的磁性微粒从感应区101剥离到不影响测定的距离。其结果为，能够改善S/N比。

所谓恰当的磁场强度指的是，不把应当有助于测定的“状态1”的磁性微粒9从感应区101剥离，将可能成为测定干扰的“状态2”或“状态3”的磁性微粒9从感应区101剥离到不影响测定的距离的磁场强度。如上所述，优选的是作为磁场施加部10使用电磁铁、控制其电流将电磁铁的磁场强度调整为最佳的方法。但是，也可以作为磁场施加部10使用铁氧体磁铁等，使该磁铁其本身的磁场强度或传感器芯片100和磁铁的相对位置产生变化，来调整磁场强度。在使用电磁铁的情况下，只要将其线圈配置于从磁性微粒9观察和沉降方向(光波导3的方向)相反侧，并对其线圈施加电流就可以，能够通过改变其电流值来调整磁场强度。

为了将磁场强度调整为最佳，本实施方式的测定系统30如图1所示，可以具备上述控制部20，该控制部20控制由磁场施加部10施加的磁场的磁场强度。在不需要控制磁场强度的情况下，控制部20被移除。通过由该控制部20进行上述那种控制，从而可以调整磁场强度使之成为恰当的强度。例如，可以进行调整使之成为下述磁场强度，该磁场强度不把应当有助于测定的“状态1”的磁性微粒9从感应区101剥离，而能够使可能成为测定干扰的“状态2”或“状态3”的磁性微粒从感应区101远离到不影响测定的距离。在随时调整磁场强度的情况下，可以由控制部20动态控制磁场强度。例如，也可以通过控制部20，控制由磁场施加部10施加的磁场定时及时间长度中的至少一个。

通过测量由下面具体定义的受光元件8得到的光检测信号强度比的差分，就可以测定检体溶液14a中的测定对象物质14的量，例如抗原浓度。为了测量，在图1中，通过光源7使激光光从光栅2a入射到光波导3，使之在光波导3内传播，并在其表面(感应区101上的露出表面)附近使之发生瞬逝光等的近场光。若在该状态下，将检体溶液14a和磁性微粒9的混合分散液，如图3A所示导入到感应区101上，则如图3B所示，磁性微粒9从其之后不久发生沉降，到达感应区101附近的瞬逝光存在的区域。因为磁性微粒9参与瞬逝光的吸收或散射，所以反射光的强度衰减。其结果为，若由受光元件8接收从出射侧的光栅2b出射的激光光，则出射的激光光强度因与第1物质6结合后的磁性微粒9的影响而伴随时间的经过下降。其后，由于若由磁场施加部10向上方向施加磁场，则如图3C所示，已变成“状态2”或“状态3”的磁性微粒9向瞬逝光区域外移动，因而受光强度恢复到预定的值。将此时的受光强度，和图3A所示的状态，也就是上述混合分散液刚刚导入之后的状态下的受光强度进行比较，可以例如作为光强度的下降率而加以数值化。在将检体溶液等导入到传感器芯片100上之后，在磁场施加前，测定从传感器芯片100出射的光的强度。再者，在磁场施加后，测定从传感器芯片100出射的光的强度，就可以根据这些光强度的差分对测定对象物质14进行定量。这样的测定由处理来自受光元件8的光检测信号的信号处理部8a执行。

由受光元件8接收到的激光光强度的下降率，相对于感应区101，主要依赖于通过抗原抗体反应等结合的磁性微粒9的量。也就是说，与参与抗原抗体反应的检体溶液中的抗原浓度成比例。从而，要在抗原浓度为已知的检体溶液中求取伴随时间经过的激光光强度的变动曲线，根据该变动曲线，求取施加上方向的磁场后的预定时间内的激光光强度的下降率，预先制作表示抗原浓度和激光光强度的下降率之间关系的校准曲线。有关抗原浓度为未知的检体溶液，则通过从在上述方法中测定出的时间和激光光强度的变动曲线，求取预定时间内激光光强度的下降率，将该激光光强度的下降率和上述校准曲线进行比对，就可以测定检体溶液中的抗原浓度。

下面，说明通过实验实施了根据本实施方式的测定的例子。下面的具体数值或材料是一例，并不限定为这些数值或材料。

在实验中，在折射率1.52的无碱玻璃的具有透光性的基板1上，将折射率为2.2到2.4的氧化钛膜，采用溅射法成膜为50nm的厚度，并采用光刻法和干刻法，形成光栅2a、2b。在形成光栅2a、2b后的基板1上，通过旋转涂覆法和紫外线照射，形成膜厚约10μm的紫外线固化性丙烯酸树脂膜，制作出光波导3。丙烯酸树脂膜固化后的折射率设为1.58。

作为低折射率树脂膜的保护膜4采用丝网印刷法形成，以使该保护膜4在包括光栅2a、2b的上方区域在内的光波导3的表面上包围感应区101即抗体的固定化区域。保护膜4的涂覆及干燥后的折射率设为1.34。为了形成用于保持检体溶液的贮液器，用双面胶带将树脂制的框体5固定化。在光波导3的光栅2a、2b之间且不形成保护膜的感应区101的表面上，采用共价键法使与测定对象物质结合的第1物质6固定化。

在本实施方式中，作为测定对象物质使用大鼠胰岛素，作为固定化于感应区101上的第1物质6使用鼠抗胰岛素抗体。作为磁性微粒9，使用图2C所示的那种在外壳12e内高密度地收纳磁性纳米微粒12a而成的内核-外壳型微粒12d。微粒12d的平均粒径设为1.1μm。在微粒12d的表面，作为第2物质13采用共价键法将鼠抗胰岛素抗体固定化。调制出包含这样构成的磁性微粒9在内的分散液。

其后，一边从光栅2a，入射由发光二极管7发出的中心波长635nm的光，由光电二极管8测定从出射侧的光栅2b出射的光的光强度，一边混合检体溶液14a和磁性微粒9的分散液，将得到的混合液导入到由框体5包围的感应区101上。其后，按照上述的测定顺序，实施从光栅2b出射的光的光强度的测定。

在本实验中，作为磁场施加部10，使用铁氧体磁铁，将该磁铁配置到传感器芯片100的上方。在该磁铁和传感器芯片100之间设置垫片，通过改变垫片的厚度使磁场强度产生变化。

图4是表示采用上述方法测定出的光检测信号的强度比的经时变化例的附图。图5是表示由上述方法得到的测定结果的校准曲线的附图。

如图4所示，若混合磁性微粒9的分散液和检体溶液，将混合液导入到感应区101上，则按照因磁性微粒9的沉降导致的感应区101附近的微粒密度上升，光检测信号的强度比下降。其后，由磁场施加部10施加磁场。通过该磁场的施加，吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9被去除。其结果为，检测信号强度比再次上升，以比初始的检测信号强度比低的值达到饱和。将该阶段的检测信号强度比和初始的检测信号强度比之间的差分，设为对于初始检测信号强度比的比率，也就是信号下降率。图5所示的校准曲线表示出信号下降率和大鼠胰岛素浓度之间的关系。

从图4及图5确认出，若使用了上述的测定方法，则利用恰当的磁场，将作为干扰、成为测定误差的主要原因的、因非特异吸附而产生的磁性微粒9从瞬逝波的存在区域去除，以此可以检测极低浓度的大鼠胰岛素。

根据本实施方式的测定系统，通过对磁性微粒9在与沉降方向不同的方向上施加磁场，从而可以将未通过抗原抗体反应等吸附到感应区101上的、可能成为干扰的磁性微粒9，从感应区101剥离。因此，能够以较高的精度对通过抗原抗体反应等、介由测定对象物质14而结合到感应区101上的磁性微粒9所产生的吸光度进行测定，可以减低测定误差。

再者，由于能够通过磁场施加来去除可能成为干扰的磁性微粒9，因而不需要通过清洗来去除这种磁性微粒9的作业。

根据本实施方式，由于使用光波导型的传感器芯片100，利用瞬逝光等近场光进行测定，因而从感应区101将磁性微粒9剥离到不影响测定的范围的距离可以较短。由此，通过上方向的磁场施加从感应区101剥离磁性微粒9所需要的时间可以较短。或者，能够通过更弱的磁场，从感应区101将磁性微粒9剥离到不影响测定的范围。

根据本实施方式，由于能够控制磁场强度，因而可以在不把应当有助于测定的磁性微粒9从感应区101剥离的状况下，将可能成为测定干扰的磁性微粒9从感应区101剥离到不影响测定的距离。因此，能够改善S/N比。

根据本实施方式，还能够由控制部20动态控制磁场施加部10的磁场强度，可以通过控制部20将测定精度维持得较高。

如图2A所示，作为构成各个磁性微粒9的微粒12，只要使用具有若停止了磁场的施加则快速失去磁化的超顺磁性的微粒，就可以在停止了磁场的施加时轻易地使磁性微粒9重新分散。因此，即便在检体溶液中不存在测定对象物质的情况下，由于生成磁性微粒9的凝聚物的状况得到抑制，因而也可以抑制测定误差的发生。

作为磁性微粒9，如图2C所示，通过使用具有内核-外壳型微粒12d的微粒，因而可以提高瞬逝光的散射强度，该内核-外壳型微粒12d在外壳12e内收纳了磁性纳米微粒12a。其结果为，可以进行高灵敏度的检测。

通过使各个磁性微粒9的微粒12的表面具有正或负的电荷，或者添加界面活性剂等分散剂，从而还能够在停止了磁场的施加时轻易地使磁性微粒9重新分散，使测定误差得到减低。

根据本实施方式，可以通过向与沉降方向不同的方向施加磁场，使自然沉降后的磁性微粒9返回。通过重复进行磁性微粒9的自然沉降和由磁场施加部10产生的往上方向的返回，来搅拌检体溶液和磁性微粒9，所以可以促进检体溶液中包含的测定对象物质14，例如抗原和磁性微粒9之间的抗原抗体反应，在更短的时间内获得高的检测灵敏度。因此，即便在测定对象物质14是低浓度的情况下，也能够提高检测灵敏度。

这种情况下，还能够通过使磁性微粒9的微粒12的表面具有正或负的电荷，或者添加界面活性剂等分散剂，从而在停止了磁场的施加时轻易地使磁性微粒9重新分散，促进搅拌，使检测灵敏度得到提高。

根据本实施方式，可以使用光波导型传感器芯片100，利用瞬逝光等近场光对测定对象物质14的量或浓度等进行测定。这种情况下，只要使用0.05μm以上、200μm以下，优选的是0.2μm以上、20μm以下粒径的磁性微粒9，就可以提高光的散射效率，因此可以使测定对象物质14的检测灵敏度得到提高。

在第1实施方式中，从磁性微粒9观察向与光波导3的方向相反的方向施加了磁场，但是在第2实施方式中，可以从磁性微粒9观察向光波导3的方向及其相反的方向双方施加磁场。

图6是概略表示第2实施方式所涉及的使用光波导的测定系统的结构的附图。本实施方式所涉及的测定系统30a在图1所示的第1实施方式的测定系统30中，又增加了磁场施加部11。

磁场施加部11相对于光波导型传感器芯片100，从磁性微粒9观察向光波导3的方向施加磁场。通过施加该磁场，就可以使磁性微粒9向光波导3的方向移动。

磁场施加部11从磁性微粒9观察，设置于光波导3存在的方向上，设置于传感器芯片100的下方向。

磁场施加部11和磁场施加部10相同，是磁铁或者电磁铁。为了动态调整磁场强度，最好使用电磁铁，通过电流进行调整，但是也可以使用铁氧体磁铁等，使该磁铁其本身的磁场强度、或传感器芯片100和磁铁之间的相对位置产生变化，来调整磁场强度。例如，可以将铁氧体磁铁配置于传感器芯片100的下方，在该磁铁和传感器芯片100之间设置垫片，通过改变其厚度来调整磁场强度。在使用电磁铁作为磁场施加部11的情况下，从磁性微粒观察将其线圈配置于光波导3的方向上。对其线圈供应电流，可以通过改变其电流值来调整磁场强度。

本实施方式的系统30a还可以具备控制部20a。控制部20a控制在磁场施加部10、11，或者它们中任一个施加的磁场的强度。这种情况下，例如图6所示，可以对磁场施加部10、11设置通用的控制部20a和转换开关20a1。也可以对磁场施加部10、11分别设置独立的控制部。也可以设置对磁场施加部10、11同时进行磁场强度控制的控制部。还可以构成为，通过由控制部20a随时控制磁场强度来进行动态控制，使之成为恰当的磁场强度。

控制部20a也可以控制在磁场施加部10、11的各自中施加磁场的定时。通过该定时控制，磁场施加部10、11可以按照预定的条件，例如预定的时刻或者持续施加预定的磁场的时间，交替地产生磁场。

图7A到7C表示使用上述的测定系统30a来对检体溶液中的测定对象物质进行测定的方法的工序。图7A到7C表示出各工序中的反应区域102的状态。图7A及7C的工序与图3A及3C的工序相同。再者，对由受光元件8得到的光检测信号的强度比的差分进行测量，来测定检体溶液中的抗原浓度的方法也与上述的方法相同，由和图1的信号处理部8a相同的处理部(未图示)执行，该图1的信号处理部8a处理来自受光元件8的光检测信号。

图7B的工序和图3B所示的工序不同。如图7B中用箭头所示的那样，从磁性微粒9观察，由磁场施加部11向沉降方向、也就是光波导3的方向例如图6中的下方向，进行磁场施加。通过该磁场施加，磁性微粒9被吸引至感应区101。此时，固定化在感应区101上的第1物质6例如一次抗体、和固定化在磁性微粒9的微粒上的第2物质13例如二次抗体，介由测定对象物质14例如抗原，通过抗原抗体反应进行结合。通过该反应，磁性微粒9被结合到感应区101上。

这种情况下，也可以交替地重复图7B所示的往下方向的磁场施加和图7C所示的往上方向的磁场施加。

在通过图7B所示的往下方向的磁场施加，将磁性微粒9吸引到光波导3上时，在检体溶液中，测定对象物质14的一部分，在与第1物质6及第2物质13的任何一个都不结合的状态、或者虽然与固定化在磁性微粒9的微粒表面上的第2物质13结合但是未与固定化在感应区101上的第1物质6结合的状态下残留。再者，在感应区101上，存在非特异性吸附的磁性微粒9。

在图7C的工序中，施加因抗原抗体反应结合的磁性微粒9不被剥离的强度的磁场，使未通过抗原抗体反应结合的磁性微粒9向与光波导3不同的方向移动。

其后，再如图7B所示，向光波导3的方向施加磁场，将未通过抗原抗体反应结合的磁性微粒9向光波导3的方向吸引。通过该动作，测定对象物质14、或与固定化在微粒12的表面上的第2物质13结合的测定对象物质14，与固定化在感应区101上的第1物质6重新结合。

通过重复该动作，可以减少未通过抗原抗体反应结合到感应区101上的磁性微粒9的数量，使通过抗原抗体反应结合到感应区101上的磁性微粒9的数量增大。其结果为，可以使S/N比提到提高。

根据本实施方式的测定，可以通过由磁场施加部11，对磁性微粒9施加磁场，从而将磁性微粒9吸引于感应区101上。其结果为，由于使更多的磁性微粒9更加轻易地对感应区101结合，因而可以使测定对象物质14的检测灵敏度得到提高。

由于可以在将磁性微粒9和检体溶液导入到反应区域102之后，通过快速向感应区101的方向吸引磁性微粒9，缩短等待磁性微粒9自然沉降的时间，因而可以在短时间内进行测定。可以在磁性微粒9彼此的反应或凝聚进行之前，促进磁性微粒9和感应区101之间的结合。借助于这种结合的促进，可以进一步提高磁性微粒9和感应区101的结合中的测定对象物质14的利用率，因此获得更高的检测灵敏度。

再者，可以通过磁场施加部10、11的双方，或者任一方使磁性微粒9移动，从而搅拌检体溶液和磁性微粒9。通过该搅拌，可以促进检体溶液中包含的测定对象物质14例如抗原和磁性微粒9之间的抗原抗体反应，在更短的时间内进行高检测灵敏度的测定。通过重复进行由磁场施加部10产生的上方向的磁场施加和由磁场施加部11产生的下方向的磁场施加，使磁性微粒9进行往复动作，从而可以进一步进行搅拌。借助于这样的往复动作，磁性微粒9介由测定对象物质14与感应区101结合的机会增加，因此可以在更短的时间内检测测定对象物质14。进而，能够使磁性微粒9与感应区101结合的概率得到提高，并且使测定对象物质14的检测灵敏度及测定精度得到提高。例如，在测定对象物质14是低浓度的情况下是有效的。

在根据本实施方式的测定中，由于可以利用磁场搅拌磁性微粒9，因而不需要利用人工的搅拌操作或具有泵等的搅拌机构，可以实现操作简便且小型的测定系统。例如，如果自动化施加基于控制部20a的磁场，则只通过测定者将检体溶液导入传感器芯片100这样的操作，就可以在之后自动进行测定。

再者，若作为磁性微粒9的微粒，使用具有若停止了磁场的施加则快速失去磁化的超顺磁性的微粒，则即便在施加了磁场时，磁性微粒9之间因磁化而凝聚，也可以通过停止磁场的施加使之重新分散。

假如在磁场的施加时磁性微粒9彼此凝聚，也可以通过在磁性微粒9彼此的凝聚物到达感应区101附近之前停止磁场的施加，从而使磁性微粒9彼此的凝聚物重新分散。从而，磁性微粒9可以在分散状态下到达感应区101。这样一来，就能够防止因磁性微粒9彼此的凝聚导致的测定干扰的增大。

为了使停止磁场的施加时的再分散性进一步提高，也可以使磁性微粒9的微粒的表面具有正或负的电荷。或者，也可以在磁性微粒9的微粒的表面添加界面活性剂等分散剂来作为分散介质。

根据本实施方式，通过由控制部20a恰当地控制磁场施加部10、11的磁场强度，就可以使测定对象物质14的检测灵敏度及测定精度得到提高。

在上述第1及第2实施方式中，说明了从磁性微粒观察、光波导配置在自然沉降方向上的情形，但是在下面说明的第3实施方式中，其结构为从磁性微粒观察、光波导存在于和自然沉降方向相反的方向上。

图8是概略表示第3实施方式所涉及的使用光波导的测定系统的结构的附图。对本实施方式所涉及的测定系统30b而言，取代图6所示的第2实施方式的测定系统30a中所设置的框体5，而使用了作为保持部的容器15。容器15的剖面为凹形状，以便可以在液体不流下的状况下保持液体。其他主要的结构要件的配置与图6所示的其他主要的结构要件的配置上下相反。具体而言，在本实施方式中，磁场施加部10配置于光波导型传感器芯片100的下方，磁场施加部11配置于光波导型传感器芯片100的上方。因为是这种配置，所以磁场施加部10从下方施加磁场，磁场施加部11从上方施加磁场。这种情况下，磁场施加部10不是必须的。

在图8所示的测定系统30b中，为了保持检体溶液和磁性微粒9的混合分散液，取代框体5，而具备剖面为凹形状的容器15。由容器15和感应区101形成反应区域102a，该反应区域102a除液体导入用的开口部及空气排出孔(都未图示)以外成为半封闭区域。

本实施方式的测定系统30b还可以具备控制部20b。控制部20b控制由磁场施加部10、11或者任一方产生的磁场的强度。这种情况下，例如如图8所示，可以对磁场施加部10、11分别设置独立的控制部20b1、20b2。或者，也可以对磁场施加部10、11设置通用的控制部和未图示的转换开关。再者，还可以设置对磁场施加部10、11同时进行磁场强度控制的控制部。也可以通过由控制部20b随时控制磁场强度来动态进行控制，使之成为恰当的磁场强度。

也可以由控制部20b控制：施加由磁场施加部10、11的各自产生的磁场的定时。通过该定时控制，磁场施加部10、11可以按照预定的条件，例如预定的时刻或者持续施加预定的磁场的时间，来交替地施加磁场。

图9A到9C是表示使用图8的测定系统30b对检体溶液中的测定对象物质的量进行测定的方法的工序的附图。图9A到9C分别表示反应区域102a的状态。测量由受光元件8得到的光检测信号的强度比的差分，来求取检体溶液中的测定对象物质的量或浓度例如抗原浓度的方法，和使用了第1实施方式的测定系统30的方法相同，由与图1的信号处理部8a相同的处理部(未图示)执行，该图1的信号处理部8a处理来自受光元件8的光检测信号。

准备图8所示的测定系统30b。其后，如图9A所示，在由图8的容器15和感应区101所形成的反应区域102a内，使检体溶液和磁性微粒9的混合分散液变为加满状态。加满混合分散液的方法与在第1实施方式的测定中所说明的方法相同。对容器15的检体溶液的导入最好使用如下方法，即：经过液体导入用开口部(未图示)而流入。在检体溶液中，有时含有因自重而沉降的混杂物质17。作为混杂物质17，例如可举出血液中的血球成分等。若这种混杂物质17存在于感应区101附近，则存在其本身成为散射体而成为测定干扰的主要原因，或者因妨碍磁性微粒9在感应区101上结合的反应而使测定精度下降的担心。

其后，如图9B所示，由磁场施加部11如用箭头所示的那样，从磁性微粒9观察、向感应区101的方向施加磁场。通过磁场的施加，磁性微粒9被吸引于感应区101上。此时，固定化在感应区101上的第1物质6例如一次抗体、和固定化在微粒12的表面上的第2物质13例如二次抗体，介由测定对象物质14例如抗原，通过抗原抗体反应进行结合。由此，磁性微粒9在感应区101上结合。和该结合同时，沉降性的混杂物质17因自重而向图9B的下方向(和感应区101相反的方向)移动。

再者，如图9C所示，由磁场施加部10，向用箭头所示的方向施加磁场。借助于该磁场的施加，未通过抗原抗体反应、并且未介由测定对象物质14而吸附到感应区101上的磁性微粒9向沉降方向进行移动，被从感应区101去除。即便使用没有磁场施加部10的测定系统，只是停止图9B中用上述箭头所示的上方向的磁场施加，也可以使未通过抗原抗体反应等、并且未介由测定对象物质14而吸附到感应区101上的磁性微粒9利用自重向下方向移动。但是，对于该方法来说，在磁性微粒9的向感应区101的吸附力强于相当于自重的往下方向的力时，难以将吸附在感应区101上的磁性微粒9去除。在图9C所示的工序中，沉降性的混杂物质17也利用自重向图9C的下方向(和光波导3相反的方向)继续移动。

在使用了本实施方式的测定系统的测定中，也可以交替地重复图9B所示的上方向的磁场施加、和图9C所示的下方向的磁场施加或者磁性微粒9因自重导致的沉降，实施检体溶液和磁性微粒9、测定对象物质14及混杂物质17的搅拌。

根据本实施方式，如图8所示，从磁性微粒9观察感应区101位于上方，由磁场施加部10对磁性微粒9施加下方向的磁场。通过该磁场的施加，可以将磁性微粒9吸引于感应区101上，与此同时使沉降性的混杂物质17向下方向沉降。借助于该沉降，可以使混杂物质17自然移动到感应区101附近的瞬逝光存在区域外。其结果为，不用通过预先过滤等去除混杂物质17，就可以进一步提高测定精度。

下面，说明磁场施加部的具体结构。图10A到10C是说明磁场施加部的一例所用的附图。图10A是表示磁场施加部的一例的示意图，图10B是按A-A箭头方向观察图10A所示的磁场施加部的附图，图10C是示意地表示图10A所示的磁场施加部的立体图。

图10A到10C所示的磁场施加部40的结构也可以适用于上述磁场施加部10及磁场施加部11中的任一个。如图10A到10C所示，磁场施加部40具备线圈41及磁性的磁芯42。

磁芯42如同在后面详细说明的那样，各自具有平板状的第1磁芯部42a、一对第2磁芯部42b及连接部42c。线圈41设置于磁芯42内，具有绝缘电线41b和保持绝缘电线41b的线轴(bobbin)41a。线轴41a具有卷绕绝缘电线41b的筒状部41a1和设置于筒状部41a1两端的凸缘41a2。第1磁芯部42a将筒状部41a1的内部沿上述附图的上下方向贯通。

线轴41a由于呈简单的筒状，因而在线轴41a上卷绕绝缘电线41b时，可以进行高速的卷绕。因此，能够谋求卷线工序的时间缩短。再者，可以通过将卷绕有绝缘电线41b的线轴41a插入磁芯42中这样的简单组装来制作磁场施加部40，因而能够谋求组装工序的时间缩短。

这种情况下，线轴41a不是必须的，可以适当设置。例如，也可以通过在磁芯上卷绕绝缘电线41b来形成线圈41。

第2磁芯部42b设置于隔着第1磁芯部42a对称的位置上，且设置于线圈41的外侧。连接部42c以机械方式、磁方式连接第1磁芯部42a的一个端部和第2磁芯部42b各自的一个端部。

这些第1磁芯部42a、第2磁芯部42b及连接部42c也可以做到使之能够分离。这种情况下，可以使在磁芯42上安装线圈41时的组装性得到提高。

如图10B所示，第2磁芯部42b的与第1磁芯部42a对置的边42b1或者第1磁芯部42a的与第2磁芯部42b对置的边42a1，与光在光波导3的内部传播的方向垂直。

只要采用这种结构，就可以将均匀的磁场施加给感应区101，因此可以使感应区101上的磁性微粒9的分布均匀化。再者，在光在光波导3的内部传播的方向上，第1磁芯部42a及第2磁芯部42b各自的感应区101侧端面的附图的上下方向的长度，为感应区101的附图的上下方向的长度以上。由于只要采用这种设定，就可以对感应区101整体施加磁场，因而可以在感应区101整体上进行磁性微粒9的移动。

第1磁芯部42a的感应区101侧的上述端面和第2磁芯部42b的感应区101侧的上述端面为平坦面。这样，只要将感应区101侧的端面设计为平坦面，就可以缩短第1磁芯部42a和感应区101之间的距离以及第2磁芯部42b和感应区101之间的距离。再者，第1磁芯部42a和第2磁芯部42b可以设计为具有下述形状的单元，该形状为，随着接近感应区101其剖面面积变小。

也就是说，可以将第1磁芯部42a和第2磁芯部42b设计为，感应区101侧的前端部变细的形状。通过设为这种形状，就可以使磁束集中，因此能够施加强的磁场。第2磁芯部42b的感应区101侧的端部也可以是按相互接近的方向倾斜的形状。只要设为这种形状，就可以使磁场的生成变得容易。

在磁芯42中，可以使用与碳素钢相比剩余磁化小的材料，例如纯铁。只要这样选取磁芯42的材料，则可以在由控制部20等停止了磁场的施加时，抑制磁芯42的剩余磁场给上述磁性微粒9的移动带来的影响。磁芯42的上述第1至第3磁芯部可以构成为，将被绝缘覆盖、厚度较薄并具有磁性的板例如硅钢板，按与磁场平行的方向层叠而成。薄板状的磁芯部可以采用冲压加工，容易且高速地进行加工。再者，在与加压同时进行层叠的情况下，可以通过事先使磁芯42的一部分沿厚度方向突起，对层叠后的磁芯42进行连结固定。采用这种结构，可以谋求加工工时的减低。

磁芯42在磁束的流动方向上具有各向异性，磁芯42内的磁束易于沿平面方向流动，不易沿厚度方向流动。因此，只要使层叠方向与光在光波导3的内部传播的方向平行，则磁束往感应区101外的泄漏变少，因此能够以更少的电磁力产生期望的磁场。其结果为，可以使测定系统的动作效率得到提高。

磁芯42也可以设计为，将被绝缘覆盖的具有磁性的粉末、例如由羰基铁(carbonyl iron)等强磁性体构成的微细粉末，加压成形后的结构。采用这种磁芯42的结构，可以使涡流损耗得到减低。

在图10A到10C中，由第1磁芯部42a来支撑线圈42，但是并不限定于此。例如，既可以在第2磁芯部42b上设置线圈，也可以在第1磁芯部42a和第2磁芯部42b上设置线圈。还可以在连接部42c上设置线圈。

再者，也可以在附图中左右的第2磁芯部42b上，分别设置线圈。这种情况下，也可以分别独立地控制通电电流，以便能够实现只对右侧的线圈进行通电、只对左侧的线圈进行通电以及对左右的线圈同时进行通电的情况下的某一个。如果那样进行控制，则可以控制上下左右方向的磁性微粒9的移动。因此，可以增加使磁性微粒9和测定对象物质14接触的机会，从而能够谋求检测精度的提高。

下面，说明又一个磁场施加部的例子。图11A到11C是说明该磁场施加部的结构所用的示意图。图11A表示出上述磁场施加部的结构。图11B是按附图中的从下往上的方向观察的图11A所示的磁场施加部的附图。图11A是按箭头B方向观察的图11B所示的磁场施加部的附图。图11C是图11A所示的磁场施加部的示意立体图。在图11A到11C中示例的磁场施加部50也可以用于上述的第1磁场施加部10、11中的任一个。

如图11A到11C所示，在磁场施加部50上设置有线圈41及磁芯52。线圈41和图10A到10C所示的线圈相同，磁芯52具有：设置有线圈41的2个磁芯部52a；连接部52c，以机械方式、磁方式连接磁芯部52a的一个端部彼此。这种情况下，也可以做到磁芯部52a和连接部52c能够分离。通过设为能够这样分离，可以使在磁芯52上安装线圈41时的组装性得到提高。

再者，如图11A及11B所示，磁芯部52a的和感应区101对置的边52a1，与光在光波导3的内部传播的方向平行。由于只要设计成这种配置，就可以施加均匀的磁场，因而可以使感应区101上的磁性微粒9的分布均匀化。

在光波导3的内部传播光的方向上，磁芯部52a的和感应区101对置的端面的附图上下方向的长度，为感应区101的附图上下方向的长度以上。通过这样设定，可以对感应区101的整体施加磁场，因而可以在感应区101整体上进行磁性微粒9的移动。

磁芯部52a的感应区101侧的端面为平坦面。通过将感应区101侧的上述端面设计为平坦面，就可以缩短磁芯部52a和感应区101之间的距离。可以设计磁芯部52a的形状，以便随着接近感应区101其剖面面积变小。也就是说，可以将磁芯部52a设计为感应区101侧的前端部变细的形状。只要设计为这种形状，就可以使磁束集中，因而能够施加强的磁场。可以将磁芯部52a的感应区101侧的端部的形状，设计为按相互接近的方向倾斜的形状。只要设计成这种形状，就可以使磁场的生成变得容易。

在磁芯部52a的感应区101侧的上述端部彼此之间的间隙内，也可以设置非磁性材料，例如树脂或铜的垫片。若设置了那种垫片，则上述间隙的尺寸控制较为容易。这种情况下，在对磁芯52施加了磁场时，在上述间隙变小的方向上磁吸引力起作用，但是通过设置上述垫片，可以维持间隙尺寸。因此，可以抑制感应区内的磁束分布发生变化。

磁芯52的材料可以和上述磁芯42的材料相同。例如，磁芯52可以由纯铁等与碳素钢相比剩余磁化小的材料形成。只要这样选取磁芯52的材料，则在由控制部20等停止了磁场的施加时，就可以抑制磁芯52的剩余磁场给上述磁性微粒9的移动带来的影响。在图11A及11B中，虽然在2个磁芯部52a上分别设置线圈41，但是并不限定于此。例如，既可以只在一个磁芯部52a上设置线圈41，也可以在连接部52c上设置线圈41。

在2个磁芯部52a上分别设置线圈41的情况下，可以将磁场施加部50的高度尺寸限制得较低。如果只在一个磁芯部52a上设置一个线圈41，则线圈41的数量可以较少，因此除了部件件数的削减之外，还可以谋求卷线工时、组装工时的削减。

下面，进一步说明上述磁场施加部的作用及效果。图12A及12B是说明图1所示的测定系统30中磁场施加部10的作用及效果的示例所用的曲线图。这种情况下，磁场施加的控制可以由控制部20执行。图12A表示在使用了测定系统30的测定中，包含对因磁场施加部10可能成为干扰的磁性微粒9进行去除的工序的情形。图12B进一步表示，包含因磁场施加部10而搅拌磁性微粒9的分散液和检体溶液的工序的情形。

如图12A所示，若混合磁性微粒9的分散液和检体溶液，将得到的混合液导入到图1所示的感应区101，则按照因磁性微粒9的沉降导致的感应区101附近的磁性微粒的密度上升，光检测信号的强度比下降。其后，若由磁场施加部10施加上方向的磁场，则吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9被去除，因而光检测信号的强度比再次上升，以比初始的光检测信号的强度比低的值达到饱和。

与之相对地，如图12B所示，在混合磁性微粒9的分散液和检体溶液，并将得到的混合液导入到感应区101之后，由磁场施加部10按脉冲状施加上方向的磁场。例如，由磁场施加部10每10秒钟施加上方向的磁场。其后，若使磁性微粒9沉降，则按照感应区101附近的磁性微粒的密度上升，光检测信号的强度比下降。再者，若由磁场施加部10施加上方向的磁场，则吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9被去除，因而检测信号强度比再次上升，以比初始的光检测信号的强度比低的值达到饱和。

图12B所示的情况和图12A的情形相比，去除可能成为干扰的磁性微粒9后的光检测信号的强度比变低。如果是图12B的情形，则介由测定对象物质14结合到感应区101上的磁性微粒9的量增多。

通过由磁场施加部10按脉冲状施加上方向的磁场，就可以搅拌磁性微粒9和检体溶液。因此，认为固定化在各个磁性微粒9的微粒12上的第2物质13和各个测定对象物质14之间的反应率得到提高，其原因为，介由测定对象物质14结合到感应区101上的磁性微粒9的量增加。只要可以提高固定化在各个磁性微粒9的微粒12上的第2物质13和各个测定对象物质14之间的反应率，就能够使测定对象物质14的检测灵敏度进一步提高为高精度。

上述例子说明了施加上方向的磁场的情形，但是并不限定于此。只要是使磁性微粒9向远离感应区101的方向移动的那种磁场施加，就可以。例如，在图8所示的测定系统30b的情况下，只要按脉冲状施加下方向的磁场即可。也可以错开上方向及下方向的磁场施加的定时，按脉冲状施加上方向的磁场和下方向的磁场。通过那样施加上方向和下方向的磁场，就可以进一步充分搅拌磁性微粒9和检体溶液。

图13A到13C是说明图6所示的测定系统30a中的磁场施加部10、11的作用及效果的示例所用的曲线图。这种情况下，磁场施加的控制可以由控制部20a、20b执行。图13A是只实施由磁场施加部10产生的上方向的磁场施加的情形，图13B及图13C是组合实施由磁场施加部11产生的下方向的磁场施加和由磁场施加部10产生的上方向的磁场施加的情形。在图13A所示的测定的情况下，在混合磁性微粒9的分散液和检体溶液并将其导入到反应区域102之后，使磁性微粒9自然沉降。进而，在光检测信号的强度比下降到预定的值之后，施加上方向的磁场，去除吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9。

在图13B及图13C所示的测定的情况下，在混合磁性微粒9的分散液和检体溶液并将其导入到反应区域102之后，施加下方向的磁场使磁性微粒9向接近感应区101的方向移动。其后，停止下方向的磁场施加，使磁性微粒9自然沉降。进而，在光检测信号的强度比下降到预定的值之后，施加上方向的磁场，去除吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9。

如同从图13A到13C判明的那样，通过施加下方向的磁场，使磁性微粒9向接近感应区101的方向移动，从而能够缩短可施加上方向的磁场之前的时间，可以谋求测定时间的缩短。

图14A到14D是表示使用图6的测定系统30a对测定对象物质14的浓度进行测定的别的方法的工序的附图。图14A到14D表示反应区域102上的状态。图14A的工序和上述的图7A的工序相同，图14C的工序和上述的图7B的工序相同，图14D的工序和上述的图7C的工序相同。

图14B1表示不实施由磁场施加部11产生的下方向磁场施加的工序。这种情况下，检体溶液中的磁性微粒9因重力而朝向感应区101逐渐沉降(自然沉降)。图14B2表示如箭头所示，从磁性微粒9观察，由磁场施加部11实施沉降方向(光波导3的方向，例如图14中的下方向)的磁场施加的工序。这种情况下，磁性微粒9借助于因重力导致的自然沉降和由下方向的磁场施加而产生的吸引，被吸引于感应区101上。但是，如图14B2所示，因为在该状态下磁性微粒9的大多数沿着磁力线停留(stop，日本语：引き止める)，所以不进行和第1物质6之间的结合反应。因此，如图14C所示，需要使外部磁场暂时变为零，通过自然扩散使之进行反应。在图14B1及图14B2中，朝向感应区101沉降后的磁性微粒9的一部分在感应区101上结合。

在使用例如图8所示的测定系统30b作为使用了光波导的测定系统的情况下，由磁场施加部10施加下方向的磁场，从而与使磁性微粒自然沉降的情形相比，可以在短时间内去除吸附在感应区101上的可能成为干扰的磁性微粒9。从而，可以谋求测定时间的缩短。

下面，进一步说明根据第4实施方式的使用光波导管的测定系统及测定方法、光波导型传感器芯片以及磁性微粒。

本实施方式的测定系统除了磁性微粒以外，和图1所示的测定系统的结构相同。在本实施方式中，作为磁性微粒9，使用了图15所示的磁性微粒9a或者图15b所示的磁性微粒9b。

在图15的磁性微粒9a中，在具备磁性的微粒12的表面，固定化有与测定对象物质特异性反应的第2物质13及发生显色的标识体15a。作为固定于构成光波导型传感器芯片100的光波导3的感应区101上的第1物质6，例如在检体溶液14a中的测定对象物质为抗原的情况下，可以使用抗体(一次抗体)。作为第2物质13，例如在检体溶液14a中的测定对象物质为抗原的情况下，可以使用抗体(二次抗体)。第1物质6对光波导3的固定化，例如可以通过与光波导3的表面的疏水性相互作用或化学结合、离子结合、络合物(complex)等的配位结合(coordination bonding)或使用生物体分子的特异性结合反应(生物素-亲和素(biotin-avidin)结合或使用组氨酸(histidine)的结合等)等来进行。

标识体15a例如是通过酶反应发生显色的色素。作为色素，可以使用3，3′，5，5′-四甲基联苯胺(tetramethylbenzidine)(下面简称为“TMBZ”。)。或者，标识体15a也可以是催化显色反应的酶。例如，作为酶，可以使用过氧化物酶。可以针对1个微粒12，固定化多个标识体15a。

通过固定化标识体15a，除了基于微粒的光吸收及光散射之外，还发生基于显色的吸光，因而与以往只利用微粒的测定方法，或者只利用显色的测定方法相比，可以使检测对象物质的灵敏度得到提高。

在图16的磁性微粒9b中，在具备磁性的微粒12的表面，固定化有结合了标识体15a的第2物质13，也就是带标识的第2物质13。在第2物质13为抗体的情况下，16是标识抗体。

测定对象物质及与测定对象物质特异性结合的第1物质或第2物质的组合，并不限于抗原和抗体的组合。除此之外，例如可举出糖和凝聚素、核苷酸链和与其互补的核苷酸链、配体和受体等。

第2物质13及固定化了标识体15a的磁性微粒9(磁性微粒9a、9b)被分散及保持在固定化了上述第1物质6的光波导3表面的感应区101上。该磁性微粒9的分散及保持，例如通过将包含磁性微粒9及水溶性物质的浆料或垫料涂覆于光波导3表面或者与其表面对置的部件(未图示)的面上并进行干燥，来形成。或者，磁性微粒9也可以分散于液体中，将该液体保持于与光波导3上的反应区域102不同的区域或者容器内。

第1磁场施加部10对光波导型传感器芯片100施加磁场。通过施加磁场，就可以按照磁场使磁性微粒9移动。从磁性微粒9观察，第1磁场施加部10配置于与光波导3存在的方向相反的方向上。

通过由第1磁场施加部10对磁性微粒9施加磁场，从而可以将未通过抗原抗体反应而吸附到光波导3上的磁性微粒9，从光波导3剥离。借助于该剥离，实质上可以测定只是通过抗原抗体反应、介由抗原而结合到光波导表面上的磁性微粒9所产生的吸光度，能够减低测定误差。

再者，在本实施方式中，可以通过第1磁场施加部10使自然沉降后的磁性微粒9向上方向返回。通过重复进行磁性微粒9的自然沉降和由第1磁场施加部10产生的往上方向的返回，就可以搅拌被测定检体溶液和磁性微粒9。借助于该搅拌，可以促进介由检体溶液中包含的测定对象物质(抗原)的、由磁性微粒9和光波导3表面的第1物质(一次抗体)之间的抗原抗体反应而产生的结合，在更短的时间内获得高的检测灵敏度。再者，还有进一步搅拌标识体15a和下述的试剂16，进一步促进显色这样的效果。利用这些效果，特别是在测定对象物质为低浓度的情况下，能够提高检测灵敏度。

参照图17A到图17D，来说明通过上述的测定系统对测定对象物质进行测定的方法。

准备图1所示的测定系统。其后，如图17A所示，在分散并保持着磁性微粒9(磁性微粒9a、9b)的光波导3上，导入检体溶液14a，使磁性微粒9重新分散。在磁性微粒9保持到光波导3上的反应区域102以外的区域或别的容器中的情况下，将检体溶液和磁性微粒9的混合分散液导入上述反应区域102。或者，也可以在将磁性微粒9的分散液导入到上述反应区域102之后，将检体溶液导入上述反应区域102进行混合，从而分别导入磁性微粒9的分散液和检体溶液。其导入的方法例如可以是滴注或流入。

下面，如图17B所示，磁性微粒9因自重而向光波导3的表面逐渐沉降。此时，固定化在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)和固定化在磁性微粒9上的第2物质13(二次抗体)介由测定对象物质14(抗原)，通过抗原抗体反应进行结合。通过该结合，磁性微粒9相对于光波导3的表面被固定化。

其后，如图17C中用箭头所示，从磁性微粒9观察，向与沉降方向不同的方向(上方向)施加磁场，使未通过抗原抗体反应、未介由测定对象物质14而吸附到光波导3的表面上的磁性微粒9，向与沉降方向不同的方向(上方向)移动，将其从光波导3的表面去除。

再者，如图17D所示，将与标识体15反应而发生显色的试剂16，导入反应区域102。该导入的方法例如可以是滴注或流入。这种情况下，为了防止磁性微粒9发生自然沉降，从磁性微粒9观察，最好在向与沉降方向不同的方向(上方向)施加磁场的状况下，导入试剂16。例如，在标识体15a是作为色素的TMBZ的情况下，试剂16可以使用能和TMBZ反应并使之显色的过氧化物酶和过氧化氢的混合溶液。或者，在标识体15a是催化显色反应的酶的情况下，试剂16包含色素。

其后，通过测量图1的受光元件8上的光检测信号的强度的差分，就可以测定上述检体溶液14a中的抗原浓度。具体而言，在图1中，通过光源7使激光光从入射侧的光栅2a入射到光波导3上，使之在该光波导3传播，在表面(感应区101上的露出表面)附近发生瞬逝光。若在该状态下，如图17A所示，将检体溶液和磁性微粒9的混合分散液导入到感应区101上的反应区域102，则从其之后不久，如图17B所示，磁性微粒9发生沉降，到达光波导3的表面附近，也就是瞬逝光存在的区域。

因为磁性微粒9参与瞬逝光的吸收及散射，所以反射光的强度衰减。其结果为，若由受光元件8接收从出射侧的光栅2b出射的激光光，则出射的激光光的强度因固定化在光波导3上的磁性微粒9的影响，而伴随时间的经过下降。其后，通过磁场施加部10，如图17C所示，将未吸附到光波导3上的磁性微粒9剥离到瞬逝光的存在区域外，受光强度恢复到预定的值。

在该状态下，如图17D所示，若将试剂16导入到感应区101上的反应区域102，则固定化在磁性微粒9上的图15及图16所示的标识体15a和试剂16进行反应，发生显色。因该显色而吸收光，因此反射光的强度进一步衰减。可以将此时的受光强度，与图17A的状态也就是混合分散液刚刚导入之后的受光强度进行比较，例如作为下降率加以数值化。

由受光元件8接收到的激光光的强度的下降率依赖于：在光波导3的表面主要因抗原抗体反应而结合的磁性微粒9的量、以及由标识体15a和试剂16而产生的显色量。上述激光光的强度的下降率与参与抗原抗体反应的检体溶液中的抗原浓度成比例。

预先，使用抗原浓度已知的检体溶液，来求取伴随时间经过的激光光的强度的变动曲线。进而，求取该曲线的上述磁场施加后的预定时间内的激光光的强度下降率，事先制作表示抗原浓度和激光光强度的下降率之间的关系的校准曲线。其后，使用抗原浓度未知的检体溶液，根据预先测定出的时间和激光光强度的变动曲线，求取预定时间内的激光光的强度下降率。通过将该激光光的强度下降率和上述校准曲线进行比对，就可以测定检体溶液中的抗原浓度。

下面，说明使用了本实施方式的测定系统的测定方法的具体例。下面的具体数值和材料是一例，并不限定为这些数值和材料。

在折射率1.52的无碱玻璃的基板1上，将折射率为2.2到2.4的氧化钛膜，通过溅射法成膜为50nm的厚度，通过光刻法和干刻法，形成光栅2a、2b。在形成有光栅2a、2b的基板1上，通过旋转涂覆法和紫外线照射，形成膜厚约10μm的紫外线固化性丙烯酸树脂膜，作为光波导层3。固化后的折射率为1.58。

在包括光栅2a、2b的上方区域在内的光波导3的表面上，通过丝网印刷形成作为低折射率树脂膜的保护膜4，使之包围将作为感应区101的抗体固定化的区域。保护膜4干燥后的折射率为1.34。为了形成用于保持检体溶液的贮液器，用双面胶带将树脂制的框体5固定化。在光栅2a、2b之间的不形成保护膜4的区域表面，采用共价键法将测定对象物质的一次抗体6固定化。

作为测定对象物质使用大鼠胰岛素，作为固定化于光波导3的表面上的一次抗体使用鼠抗胰岛素抗体。再者，还另行调制分散液，该分散液在平均粒径1.1μm的磁性微粒上，采用共价键结合法，作为二次抗体及作为标识体15a，分别固定化了鼠抗胰岛素抗体和作为显色色素的TMBZ。

其后，从入射侧的光栅2a，入射由发光二极管7发出的中心波长635nm的光，由光电二极管8测定从出射侧的光栅2b所出射的光的光强度。在一边进行该测定一边混合检体溶液和磁性微粒9的分散液之后，将该混合液导入到感应区101上的反应区域102(框体5的内部)。再者，按照使用图17A到17D等所说明的测定过程，实施测定。

根据本实施方式的测定，由于除了基于磁性微粒9(磁性微粒9A、9B)的光吸收及光散射之外，还因标识体16的显色而发生吸光，因而可以使检测对象物质的灵敏度得到提高。再者，在色素反应之前，将包含固定化了第2物质13(二次抗体)和多个标识体16的磁性微粒9在内的检体溶液导入反应区域102，从而可以针对一对的抗原抗体反应而发生多个显色。通过这样的检体溶液的导入，由一对的抗原抗体反应发生的显色量增大，因而即便是极低浓度的测定对象物质，也易于显色，能够以高灵敏度进行定量。

根据本实施方式的测定，通过对磁性微粒向与沉降方向不同的方向施加磁场，就可以将未通过抗原抗体反应而吸附到光波导上的可能成为干扰的磁性微粒，从光波导剥离。借助于该剥离，实质上可以测定通过抗原抗体反应、介由抗原而结合到光波导表面上的磁性微粒所产生的吸光度，能够减低测定误差。

根据本实施方式，使用光波导型传感器芯片100的光波导3，通过使激光光入射到光波导3而得到的瞬逝光，来对测定对象物质14进行测定。从而，从光波导的表面使磁性微粒分离到不影响测定的范围的距离可以较短。其结果为，通过上方向的磁场从光波导的表面使磁性微粒分离所需要的时间可以较短。或者，能够通过更弱的磁场，从光波导3的表面使磁性微粒9分离到不影响测定的范围。

下面，对根据第5实施方式的使用了光波导的测定系统及测定方法、光波导型传感器芯片以及磁性微粒进行说明。

本实施方式的测定系统除了磁性微粒9之外，和图6所示的测定系统的结构相同。在本实施方式中，作为磁性微粒9，使用了上述图15及图16所示的磁性微粒9a、9b。

参照图18A到18D，来说明通过这种测定系统对测定对象物质进行测定的方法。图18A、18C及18D所示的工序和上述图17A、17C及17D所示的工序相同。

如图17A所示，在分散并保持着磁性微粒9(磁性微粒9a、9b)的光波导3上，导入检体溶液14a，使磁性微粒9(磁性微粒9a、9b)重新分散。

其后，在下面说明图18B以后的工序。在图18B的工序中，由图6的磁场施加部11如用箭头所示那样，从磁性微粒9观察，向沉降方向也就是向光波导3的方向、例如图5中的下方向施加磁场。通过该磁场的施加，磁性微粒9被吸引于光波导3上。此时，固定化在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)、和固定化在磁性微粒9上的第2物质13(二次抗体)，介由测定对象物质(抗原)，通过抗原抗体反应进行结合。通过该结合，磁性微粒9相对于光波导3的表面被固定化。

其后，如图17C中用箭头所示那样，从磁性微粒9观察，向与沉降方向不同的方向(上方向)施加磁场，使未通过抗原抗体反应、未介由测定对象物质14而吸附到光波导3的表面上的磁性微粒9，向与沉降方向不同的方向(上方向)移动，将其从光波导3的表面去除。再者，如图17D所示，将与标识体15反应使之发生显色的试剂16，导入反应区域102。再者，通过测量图6的受光元件8上的光检测信号的强度的差分，就可以测定上述检体溶液14a中的抗原浓度。

在上述的测定方法中，也可以在图18D的工序中导入试剂16之后，再交替地重复图18B所示的往下方向的磁场施加和图18C所示的往上方向的磁场施加。

当通过图18B所示的往下方向的磁场施加，将磁性微粒9吸引到光波导3上时，在检体溶液14a中的测定对象物质14的一部分在与第1物质6(一次抗体)及第2物质13(二次抗体)的任一个都不结合的状态、或者虽然与固定化在磁性微粒上的第2物质13(二次抗体)结合但是未与固定化在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)结合的状态下残留。再者，在光波导3的表面存在非特异吸附到的磁性微粒。

为了避免这些磁性微粒的测定，如图18C所示，施加下述强度的磁场，使未通过抗原抗体反应而结合的上述磁性微粒向与光波导3不同的方向移动，上述强度为因抗原抗体反应等而结合的磁性微粒9不被剥离程度的强度。

其后，如图18D所示，若将试剂16导入到感应区101上的反应区域102，则固定化在各个磁性微粒9上的标识体15a和试剂16反应，发生显色。

再者，如图18B所示，若向光波导3的方向施加磁场，吸引了未通过抗原抗体反应而结合的磁性微粒，则测定对象物质或与固定化在磁性微粒9上的第2物质13(二次抗体)结合后的测定对象物质，与固定化在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)重新结合。

通过重复这些工序，就可以减少无助于抗原抗体反应的磁性微粒的数量，使因抗原抗体反应而在光波导3的表面上结合的磁性微粒的数量增大。再者，通过磁性微粒9进行上下运动来搅拌试剂16，促进固定化在磁性微粒9上的标识体15a和试剂16之间的显色反应。其结果为，可以使S/N比得到提高。

根据本实施方式，通过由第2磁场施加部11对磁性微粒9施加磁场，就可以将磁性微粒9吸引于光波导3上。由于通过这样进行吸引，更加轻易地使磁性微粒9与光波导表面结合，因而可以使测定对象物质的灵敏度得到提高。

特别是，通过在将磁性微粒9和检体溶液导入到反应区域102之后，快速向光波导3的方向吸引磁性微粒9，从而可以去除等待磁性微粒9自然沉降的时间，在短时间内进行测定。再者，可以在磁性微粒9之间的反应或凝聚进行之前，促进磁性微粒9和光波导3之间的结合。其结果为，可以进一步提高测定对象物质对于磁性微粒9和光波导3之间的结合的贡献率，因而获得更高的测定灵敏度。

再者，通过使用第1磁场施加部10及第2磁场施加部11的双方或者任一方，使磁性微粒9移动，就可以搅拌检体溶液和磁性微粒9。通过该搅拌，可以促进检体溶液中包含的测定对象物质14(抗原)和磁性微粒9的抗原抗体反应，在更短的时间内获得高的检测灵敏度。

特别是，在试剂16的导入后，重复由第1磁场施加部10产生的往上方向的磁场施加和由第2磁场施加部11产生的往下方向的磁场施加，使磁性微粒9进行往复运动，从而可以进一步进行搅拌。借助于这样的搅拌，促进固定在各个磁性微粒9上的标识体15a和试剂16之间的显色反应，使显色量增大，因此即便测定对象物质14是低浓度，也能够以高精度进行测定。

再者，在本实施方式中，由于利用磁场来搅拌磁性微粒9，因而不需要由人工做出的搅拌操作或利用泵等的搅拌机构，可以实现操作简便且小型的测定系统。例如，通过使磁场施加自动化，测定者仅仅以将检体溶液及试剂导入测定系统中这样的2个操作就可以进行测定。

下面，对根据第6实施方式的使用了光波导的测定系统及测定方法、光波导型传感器芯片以及磁性微粒进行说明。在第4及第5实施方式的测定中，一般使用被称为夹心(sandwich)法的抗体测定方法。在第6实施方式的测定中，一般使用被称为竞争(competition)法的抗体测定方法。

本实施方式所涉及的光波导型测定系统除了磁性微粒9的形态之外，和图1所示的测定系统相同。

图19是表示在第6实施方式中使用的磁性微粒19的形态的示意图。磁性微粒19在微粒12的表面固定化第3物质20(测定用抗原)及标识体15a来获得。微粒12及标识体15a的材质、大小等和在第1及第4实施方式中所使用的微粒及标识体相同。第3物质20(测定用抗原)用来与固定在光波导3上的第1物质(一次抗体)特异性反应，进行结合。例如，可以使用与检体溶液中的作为测定对象物质14的抗原相同的物质。

图20A到20F是表示使用本实施方式所涉及的测定系统对检体溶液中的测定对象物质进行测定的方法的工序的附图。

准备图19所示的磁性微粒19。其后，如图20A所示，将包含测定对象物质14(抗原)的检体溶液14a导入到光波导3上的反应区域102。一段时间后，如图20B所示，检体溶液14a中包含的测定对象物质14和固定在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)结合。

再者，如图20C所示，将包含磁性微粒19的溶液导入反应区域102。于是，如图20D所示，磁性微粒19因自重而向光波导3的表面逐渐沉降。此时，固定化在光波导3的表面上的第1物质6(一次抗体)之中、未因图18B的工序而发生结合的一部分，和磁性微粒19介由磁性微粒19上所固定的第3物质20(测定用抗原)，通过抗原抗体反应进行结合。通过该结合，磁性微粒19相对于光波导3的表面被固定化。

其后，如图20E中用箭头所示那样，从磁性微粒19观察，向与沉降方向不同的方向例如上方向施加磁场。通过该磁场的施加，使未在光波导3的表面上结合的磁性微粒向与沉降方向不同的方向(例如上方向)移动，将其从光波导3的表面区域去除。

再者，如图20F所示，将与标识体15a反应使之发生显色的试剂16，导入检体溶液14a中。导入的方法例如可以是滴注或流入。这种情况下，为了防止磁性微粒9发生自然沉降，如用箭头所示，最好在从磁性微粒9观察向与沉降方向不同的方向(例如上方向)施加磁场的状况下，导入试剂16。例如，在标识体15a是作为色素的TMBZ的情况下，试剂16能够使用可和TMBZ反应使之显色的过氧化物酶和过氧化氢的混合溶液。或者，在标识体15a是催化显色反应的酶的情况下，试剂16包含色素。

其后，和使用了上述第1实施方式的测定系统的测定对象物质的测定方法相同，测量由受光元件8得到的光检测信号的强度的差分。根据本实施方式的测定，由于在通过抗原抗体反应未吸附到测定对象物质14(抗原)的第1物质6(一次抗体)上，结合磁性微粒19，发生显色反应，因而测定未发生抗原抗体反应的一次抗体的量。在本实施方式的测定中，与根据第4及第5实施方式的测定相反，在测定对象物质14(抗原)的数量少的情况下，显色量增多，所以上述信号强度的差分变大。再者，在测定对象物质14(抗原)的数量多的情况下，显色量减少，上述信号强度的差分变小。这样一来，就能够以高精度测定检体溶液中的抗原浓度。

在图6所示的第2实施方式的测定系统中使用图19所示的磁性微粒19的情况下，也能够进行和第6实施方式的测定系统相同的测定。

另外，根据本发明的实施方式，还提供了如下技术方案：

技术方案1提供一种传感器芯片，该传感器芯片为光波导型，其特征为，具备：光波导，具有固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质的感应区；保持部，用来保持磁性微粒，该磁性微粒固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第2物质。

技术方案2根据技术方案1所述的传感器芯片，其特征为，上述磁性微粒还固定化有发生显色反应的标识体。

技术方案3根据技术方案1所述的传感器芯片，其特征为，还具备：装载光波导的基板；和设置于该基板上且被光波导遮盖的至少1个光栅。

技术方案4提供一种测定方法，该测定方法是对使用了光波导的测定对象物质进行测定的方法，其特征为，将包含测定对象物质的检体溶液、以及固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第2物质的磁性微粒，导入到固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第1物质的、光波导型传感器芯片的表面的感应区接触的区域，测定使光入射到上述传感器芯片时从上述传感器芯片出射的光的光强度，来作为第1光强度，

对上述传感器芯片施加磁场，在施加上述磁场后，测定使光入射到上述传感器芯片时从上述传感器芯片出射的光的光强度，来作为第2光强度，根据上述第1光强度和上述第2光强度之间的差分对上述测定对象物质进行定量。

技术方案5根据技术方案4所述的测定方法，其特征为，上述磁性微粒还固定化了发生显色反应的标识体，在对上述传感器芯片施加了磁场之后，且在测定上述第2光强度之前，将与上述标识体反应而使之发生显色的试剂，导入到上述传感器芯片的上述感应区接触的上述区域。

技术方案6提供一种测定装置，其特征为，具备：支撑部，用来装载具有光波导的传感器芯片；磁场施加部，从该支撑部隔开距离来配置，生成使测定时导入到与上述光波导接触的区域的磁性微粒移动所用的磁场；光源，使光入射到上述光波导；受光元件，接收从上述光波导出射的光；信号处理部，处理来自受光元件的光检测信号。

技术方案7根据技术方案6所述的测定装置，其特征为，上述光波导具有感应区，该感应区构成上述区域的一部分，且固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质；在上述磁性微粒上，固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第2物质。

技术方案8提供一种磁性微粒，其特征为，具备：包括磁性材料的微粒；及固定化在该微粒的表面上的、能够与测定对象物质特异性结合的物质。

技术方案9根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒可以进行光的吸收或者光的散射。

技术方案10根据技术方案9所述的磁性微粒，其特征为，上述磁性微粒能够根据照射到上述磁性微粒上的光的吸收或者光的散射，检测与上述物质结合后的上述测定对象物质。

技术方案11根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，包括上述磁性材料的微粒包含：高分子材料和被高分子材料覆盖的磁性纳米微粒。

技术方案12根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒包括具有超顺磁性的材料。

技术方案13根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒具有内核和设置为覆盖上述内核的外壳，上述外壳包含磁性纳米微粒。

技术方案14根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒的粒径为0.2μm以上、20μm以下。

技术方案15根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒具有正电荷或负电荷。

技术方案16根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒添加了界面活性剂。

技术方案17根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，通过上述物质和上述测定对象物质特异性结合，上述磁性微粒能够附着于固定化了可与上述测定对象物质特异性结合的别的物质的光波导上。

技术方案18根据技术方案8所述的磁性微粒，其特征为，上述微粒的粒径为0.2μm到20μm。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子进行提示的，并未意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种省略、替换及变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或宗旨内，并且包含在权利要求所述的发明和其均等的范围内。

再者，上述的各实施方式可以相互组合来实施。

Claims (34)

1.一种测定系统，使用了光波导，其特征为，

具备：

光波导，具有固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质的感应区；

磁性微粒，固定化了与上述测定对象物质特异性结合的第2物质；

磁场施加部，生成使上述磁性微粒移动的磁场；

光源，使光入射到上述光波导；

受光元件，接收从上述光波导出射的光。

2.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部具有第1磁场施加部，上述第1磁场施加部施加使上述磁性微粒向远离上述光波导的方向移动的磁场。

3.如权利要求2所述的测定系统，其特征为，

上述第1磁场施加部施加具有如下磁场强度的磁场，该磁场强度使上述磁性微粒从上述感应区离开满足下面的公式的距离，L＞λ/{2π(n₁sin²θ-n₂ ²)^1/2}，

在此，L是上述磁性微粒离开上述感应区的距离，λ是用于测定的光的波长，n₁是上述光波导的折射率，n₂是使上述磁性微粒分散的分散介质的折射率，θ是全反射角。

4.如权利要求2所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部具有第2磁场施加部，上述第2磁场施加部施加使上述磁性微粒向接近上述光波导的方向移动的磁场。

5.如权利要求4所述的测定系统，其特征为，

上述第1磁场施加部和上述第2磁场施加部交替地施加磁场。

6.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部具有电磁铁。

7.如权利要求6所述的测定系统，其特征为，

还具备控制部，该控制部控制由上述磁场施加部施加磁场的定时及时间长度中的至少一个。

8.如权利要求6所述的测定系统，其特征为，

还具备控制部，该控制部控制由上述磁场施加部施加的磁场的磁场强度。

9.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒包含具有超顺磁性的材料。

10.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒的粒径为0.2μm以上、20μm以下。

11.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒的各个磁性微粒具有内核和设置为覆盖上述内核的外壳，上述外壳包含磁性纳米微粒。

12.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒具有正电荷或负电荷。

13.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒添加了界面活性剂。

14.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部具备磁芯和设置于上述磁芯的线圈。

15.如权利要求14所述的测定系统，其特征为，

上述磁芯具有：多个磁芯部；连接部，以机械方式及磁方式将上述多个磁芯部各自的与上述感应区侧的端部相反侧的端部彼此连接；在上述多个磁芯部的上述感应区侧的端部彼此之间设置间隙。

16.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

上述感应区侧的端部的上述间隙侧的边与在上述光波导的内部传播光的方向平行。

17.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

在上述光波导的内部传播光的方向上，上述多个磁芯部的上述感应区侧的端面的长度为上述感应区的长度以上。

18.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

上述多个磁芯部的上述感应区侧的端部按相互接近的方向倾斜。

19.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

上述多个磁芯部具有随着接近上述感应区而剖面面积变小的形态。

20.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

上述多个磁芯部的上述感应区侧的端面是平坦面。

21.如权利要求14所述的测定系统，其特征为，

上述磁芯具有将绝缘覆盖后的具有磁性的板按与磁场平行的方向层叠而成的结构，或者具有将绝缘覆盖后的具有磁性的粉末加压成形而成的结构。

22.如权利要求15所述的测定系统，其特征为，

上述多个磁芯部和上述连接部能够分离。

23.如权利要求14所述的测定系统，其特征为，

上述磁芯包含与碳素钢相比剩余磁化小的材料。

24.如权利要求6所述的测定系统，其特征为，

还具备控制部，上述控制部控制上述磁场施加部，按脉冲状施加磁场。

25.如权利要求6所述的测定系统，其特征为，

还具备控制部，在将上述磁性微粒和检体溶液导入到上述感应区之后，上述控制部控制上述磁场施加部，施加使上述磁性微粒向接近上述光波导的方向移动的磁场。

26.如权利要求1所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒还固定化了发生显色反应的标识体。

27.如权利要求26所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部包含第1磁场施加部，上述第1磁场施加部生成使上述磁性微粒向远离上述光波导的方向移动所用的磁场。

28.如权利要求27所述的测定系统，其特征为，

上述磁场施加部包含第2磁场施加部，上述第2磁场施加部生成使上述磁性微粒向接近上述光波导的方向移动所用的磁场。

29.如权利要求28所述的测定系统，其特征为，

上述第1磁场施加部和上述第2磁场施加部交替地生成磁场。

30.如权利要求26所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒由具有超顺磁性的材料形成。

31.如权利要求26所述的测定系统，其特征为，

上述磁性微粒的粒径为0.2μm以上且20μm以下。

32.如权利要求26所述的测定系统，其特征为，

针对1个上述磁性微粒，固定化有多个上述标识体。

33.一种测定系统，使用了光波导，其特征为，

具备：

光波导，在表面上固定化了与测定对象物质特异性结合的第1物质；

磁性微粒，固定化了与上述第1物质特异性结合的第3物质及发生显色反应的标识体；

磁场施加部，生成使上述磁性微粒移动所用的磁场。

34.如权利要求33所述的测定系统，其特征为，

上述第3物质是上述测定对象物质。

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