JP2001524675A - 磁気粒子の局部的蓄積を定量的に測定する方法及び装置 - Google Patents

磁気粒子の局部的蓄積を定量的に測定する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性粒子群の定量測定装置が開示されている。 【解決手段】 粒子は決定される物質と複合化され、磁界内で励起される。磁性粒子（１１）は励起周波数で振動し、自身の磁界を発生させるべく双極子のように振舞う。これら磁界はグラジオメータ形態に接続されたセンサーコイル（４３）に誘導的にカップリングされる。センサーコイルからの出力信号は適当に増幅され、処理されて利用可能な出力表示を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は一般的に磁気粒子(magnetic particles)の存在の検出に関し、特に
は磁気粒子の蓄積の定量測定(quantitative measurement)に関する。その測定は
、ＡＣ磁力励起(magnetic excitation)及び励起周波数での粒子の磁気モーメン ト(magnetic moment)の振動強度(amplitude of oscillation) の誘導検出(induc
tive sensing)を利用する。
【０００２】
【従来の技術】
微小粒子が存在する混合物または溶液内の微小粒子の存在あるいは密度を決定
する技術が嘱望されている。場合によっては有機化合物の非常に低密度を測定す
ることが望ましい。例えば薬剤においては、生理液（例えば血液または尿）に自
然に存在するか、生体システムに導入されたもの（例えば薬品や汚染物）である
所定種の分子（通常は溶液内）の密度を決定することは非常に有益である。
【０００３】 特定の対象化合物（分析物）の存在を検出するのに使用される１つの方法は、
免疫分析(immunoassay)であり、所定の分子種(molecular species)（一般的にリ
ガンドと呼称）の検出は第２分子種（多くの場合にアンチリガンドと呼称）また
はリセプターの使用で達成される。それらは特に第１対象化合物に結合する。対
象リガンドの存在はリガンドのアンチリガンドへの結合の程度を測定または推断
(infer)することで直接的または間接的に検出される。
【０００４】 いくつかの検出及び測定方法は米国特許４５３７８６１号（エリングズ他）に
紹介されている。この特許は、典型的には抗原と抗体とであるリガンドとアンチ
リガンドとの間での結合反応の溶液内均質免疫分析を達成するいくつかの方法を
教示している。エリングズの教示は、アンチリガンド物質とリガンド物質の分離
領域の三次元アレイ(spatial array)によって形成される三次元パターン(spatia
l pattern)を創出することである。このリガンド物質は、アンチリガンド物質の
分離領域の三次元アレイと反応するように分散されており、三次元パターン内の
リガンドとアンチリガンドとの間で結合反応を発生させる。結合された複合体(b
ound complexes)は特定の物理特性でラベル化されている。ラベル化された結合 複合体が三次元パターンに蓄積されてから、装置はスキャン処理されて望む免疫
分析が実行される。スキャナーは蛍光、光密度、光拡散、色彩及び反射等を利用
したものでよい。
【０００５】 エリングズによれば、ラベル化された結合複合体は特別に準備された表面セグ
メント(surface segment)に蓄積されるか、光学的に透明な導管または容器内に 蓄積される。その蓄積は、結合複合体が帯磁力粒子を内包する箇所において溶液
に対して局部的に磁界を発生させることで行う。磁性粒子は０.０１ミクロンか ら５０ミクロンのサイズを有している。結合複合体が溶液内で蓄積されると、前
述のスキャニング技術が利用される。
【０００６】 磁性の不活性マトリックス物質から製造された磁性粒子は生化学の分野で長期
にわたって使用されてきた。それらは直径が数ナノメータから数ミクロンにわた
り、１５％から１００％の磁鉄鉱を含んでいよう。それらはしばしば超強磁性粒
子として記述されており、あるいは大きなサイズにおいては磁性ビーズとして記
述される。通常の方法論は粒子の表面を生物学的に活性である物質でコーティン
グさせる。そのコーティングによって特定の微小対象物または粒子（蛋白質、ウ
ィルス、細胞、ＤＮＡフラグメント等）と強力に結合するようになる。粒子は次
に“ハンドル”となり、そのハンドルで目的物は、通常は強力な永久磁石を活用
する磁力勾配を利用して移動あるいは不動とされる。エリングズ特許は磁性粒子
を使用したタッグ処理の１例である。希土磁石及び鉄極物体(iron pole pieces)
を使用して特別に構成した装置がこの目的で商業的に利用できる。
【０００７】 これら磁性粒子は結合粒子を移動または不動にするために使用されているだけ
であるが、実験では結合物体の存在を検出するためにタッグとして粒子が使用さ
れている。このタッグ処理は通常は対象物体に結合された放射性、蛍光性、ある
いは燐光性分子によって行われる。少量でも検出が可能であれば磁性タッグは非
常に魅力的である。なぜなら、他のタッグ処理技術は様々な弱点を有しているか
らである。放射性を利用した方法は健康と廃棄問題を提起する。それらは比較的
に遅速でもある。蛍光性あるいは燐光性を利用した技術は測定感度と力学範囲に
問題を含んでいる。なぜなら、発生された光子はサンプル内の他の物質で吸収さ
れるからである。１９８８年４月２１日公告の日本特許公告６３-９０７６５号 （藤沢他）を参照。
【０００８】 非常に小型である磁性粒子からの信号は非常に弱いので、研究者が超伝導量子
妨害装置(Superconducting Quantum Interference Devices:SQUID)に基づく検出
器の開発を求めてきたことは当然であった。ＳＱＵＩＤアンプは多くの状況で磁
界の最も高感度である検出器として知られている。しかしながらこの取り組みに
はいくつかの困難が伴う。ＳＱＵＩＤのピックアップループ(pickup loop)は低 温に保たねばならず、サンプルはこれらループに対して非常に緊密なカップリン
グを提供するために冷却されなければならない。この処理は測定を非常に時間が
かかるものとしている。ＳＱＵＩＤと冷却機器の複雑性によって、それらは安価
なデスクトップ型機器に使用するには不適である。超伝導体を利用したものであ
ってもこれらの問題を解消させない。それどころかいくつかの新規な問題を提起
する。（藤沢他） 磁性粒子の検出及び定量化にはさらに伝統的な方法が存在する。それらは磁力
を活用するものであり、サンプルは強力磁力勾配内に置かれ、サンプルに加えら
れる力が計測される。この計測は典型的には磁力勾配の変動に連れたサンプルの
重量変動のモニタリングで行われる。この技術の１例はロール特許５４４５９７
０号及び５４４５９７１号に解説されている。さらに複雑な技術は微細加工され
た片持梁の歪みや振動に対する粒子の影響度を測定する（バセルト他、力顕微鏡
技術に基づくバイオセンサー、海洋研究所、Vac.科学技術誌、１４巻、２号（５
ページ）（１９９６年４月））。これらの方法は限定的である。すなわち、それ
らの技術は本質的に磁性のものを力学的反応に置換するからである。この物理反
応は、振動、粘性、浮力等の他の物理作用と明瞭に区別されなければならない。
【０００９】 従って、安価で、室温での利用が可能で、デスクトップ型で採用でき、非常に
少量の磁性粒子を直接的に検出して定量化させるものが望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、本願発明は対象である磁性粒子（例、磁鉄鉱）及びそれらのカップ
リングされた物質の非常に少量の蓄積を直接的に検出して測定する方法と装置と
を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明は本質的にターゲット粒子の定量的測定のために磁性粒子を採用する
装置で成る。それらターゲット粒子と磁性粒子とは結合されて結合複合体サンプ
ルを形成する。この装置は、定義されたパターンでサンプルをデポジットするた
めの可動サブストレート(movable substrate)と、サンプルに交互磁界(alternat
ing magnetic field)を適用するためのマグネタイザー(magnetizer)と、出力信 号コンダクター(output signal conductor)を備えた磁界センサー要素と、サン プルを磁界内に移動させ、得られる出力信号を有したセンサー要素と作用関係を
持たせる装置と、センサー要素からの出力信号を変換させ、サンプルの量をパタ
ーンで示す信号を提供するためのプロセッサーとアナライザー要素とを含んだ信
号プロセッサーと、量を示す信号を利用可能な形態に変換する装置と、を含んで
いる。
【００１２】 磁性粒子またはビーズは知られた方法でターゲット粒子にカップリングされ、
磁性サンプル要素または磁性結合複合体を提供する。明瞭に定義されたパターン
の磁性サンプル要素は平坦なサブストレート上にデポジットされる。次に高強度
高周波磁界が適用され、このサンプルの磁鉄鉱(magnetite)の粒子を励起(excite
)させる。これで粒子は励起周波数にて振動する局性双極子(localized dipole) のごとくに振舞う。サンプルからの磁界はグラジオメータ形態(gradiometer con
figuration)にアレンジされた誘電センサーコイル(inductive sensing coil)の アレイに緊密にカップリングされる。この形態はセンサーコイルを、サンプルの
励起に利用される大型で均質な磁界に対して基本的に鈍感にする。さらに、コイ
ルの配置形態はサンプルの三次元パターンにマッチするようにデザインされてお
り、サンプルとコイルの相対的ポジションとは明確に区別できる大きな反応を提
供する。センサーコイルに印加される電圧は注意して増幅され、位相検出法(pha
se-sensitive detection)によって処理される。ドライブフィールド(drive fiel
d)自体からの誘電ピックアップ(inductive pickup)は位相検出回路に対する基準
信号として作用する。位相検出器の出力はさらにフィルター処理されてデジタル
処理される。
【００１３】 信号強度はサンプルをセンサーコイルアレイに対して移動させることで調整さ
れる。これで、コイルのアンバランス、ドライブフィールドの均質性、回路の混
線、並びにサンプル自体に無関係な他の信号源による信号が排除される。サンプ
ルポジションに関する信号強度のデジタル形状は適当なカーブフィッティング技
術(curve fitting technique)を利用して理論的な反応と比較される。これで、 固有の機器ノイズとドリフトにも拘わらずサンプルの磁性内容の非常に正確な予
想が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願発明の目的、利点並びに特徴は添付の図面を参照して以下の詳細な説明を
読めば自ずと理解されよう。図１と図３に本願発明の好適実施例が示されている
。 Ｉ．リーダモジュール(reader module) リーダモジュールはいくつかの特徴的なサブシステムを含んでいる。すなわち
、測定のため、及びシステム内での必要な相対的モーションを提供するための、
磁性結合複合体サンプル(magnetic bound complex sample)がデポジットされて いるサブストレートを備えたサンプルモーションコントロールと、サンプルに励
起信号を適用するマグネタイザーと、サンプル内で発生された信号のピックアッ
プ手段として機能するセンサーコイルと、マグネタイザーのコイルにドライブ電
流を供給するドライブ回路と、出力信号を受領して処理するためにセンサーコイ
ルにカップリングされている増幅器/位相検出器/デジタイザーと、外部のパソコ
ン（ＰＣ）とリーダモジュールとの間の双方向コミュニケーションを提供するマ
イコンチップとである。
【００１５】 Ａ．サンプルモーションコントロール 磁性粒子は従来方法でターゲット粒子にカップリングされ、磁性結合複合体サ
ンプルが提供される。ターゲット粒子は、原子、個々の分子及び生物細胞等を含
むであろう。磁性結合複合体サンプルはサブストレートまたはディスク１２（図
３）の周囲付近に所定のポジションで数個から数百個の粒子の蓄積体としてデポ
ジットされる。結合複合体を形成させ、ディスク上の予め定義されたスポットに
接着させる手段は周知であり、標準的な技術を利用する。ディスクは歯型ホイー
ル１４に向かって下方に延びる軸シャフト１３上に搭載されている。ステッピン
グモータ１６のごとき適当な回転装置は、その先端にワームギヤ部材１５を備え
て延び出るシャフト１７を有している。モータはＰＣ６６からワイヤ１８を介し
て提供される信号に応じてディスク１２の回転モーションをコントロールする。
もちろん、望むならば、ＰＣと本願発明のシステムと間のワイヤレスカップリン
グも可能である。
【００１６】 この好適実施例においては、ディスク１２は直径が約４７ｍｍであり、厚みが
約０.２５ｍｍである。ガラス、プラスチックまたはシリコン等で提供できる。 その厚み範囲は約０.１ｍｍから約１.０ｍｍ程度が現実的であろう。この実施例
では、軸シャフト１３でディスク１２に接続されているホイール１４は１２０の
歯を供えたワームギヤ減速器を介してモータ１６によって回転される。もちろん
、異なる仕様を有した回転駆動も可能である。
【００１７】 マグネタイザー２１は、モータシャフト２４に４０回転/サイクルのリードス クリュー２３を有したステッパモータ２２のごとき回転装置によってディスク１
２に対して直線的に移動される。ボス(boss)２５は、螺旋状リードスクリューネ
ジがカップリングされる内ネジ溝を備えた穴を有して提供されている。コントロ
ール信号はワイヤ２６を介してマイクロコンピュータ６５からモータ２２に適用
される。ここに解説されている回転駆動の仕様は例示を目的としたものである。
異なる特徴を備えた他の適当な要素も利用が可能である。
【００１８】 Ｂ．マグネタイザー この好適実施例においては、直径が約３０ｍｍであるフェライト環状コア３１
（図４）が約１.５ｍｍの幅であるギャップ３２を有して形成されている。ドラ イブコイル３３はギャップに関して対称に環状コア３１の約２７０°にわたる単
層として巻かれている。フィードバックループ３４はギャップから反対側である
１８０°付近にて環状体に巻き付けられている。ループ３４はコイル３３の外側
またはコイル３３と環状コアとの間でよい。ループ３４はフィードバック機能に
応じて必要であり適当である数回から多数回巻き付けられたものである。フィー
ドバックループの目的は、ギャップ３２のフィールドを検出して表示させ、温度
ドリフト等の現象に対して信号処理または出力回路を自己補正させるためである
。これは精度を上げるために使用されるものであり、システムの適正なオペレー
ションにとって必須のものではない。この環状マグネタイザー構造は、例えばフ
ァイバーグラス製である絶縁ハウジング３５に搭載される。ハウジング３５はギ
ャップ３２のポジションに対応してスリット３６を有している（図４）。以下で
解説するように、このスリット/ギャップは回転ディスク１２のエッジ部を選択 的に受領し、センサーコイルサブストレートのためのスペースを提供するように
形状化されている。
【００１９】 Ｃ．センサーコイル 図２、図４及び図４Ａに示す絶縁サブストレート４１はハウジング３５内のス
リット３６に搭載されており、ギャップ３２内に延び入っている。ボンディング
パッド４０、４２はその手前側に提供されており、センサーコイル４３はその先
方側に隣接してサブストレート上に搭載されている。好適には、サブストレート
はサファイヤ製またはシリコン製であり、センサー要素は薄フィルム状の銅製コ
イルである。サブストレートとセンサーコイルの製造には標準薄フィルム製造技
術が利用できる。各コイルとの間のリードは２つの異なる層上に存在する。例え
ば、入ってくるトレース４９は標準フォトリトグラフ処理法でサブストレート表
面に設置し、スパット処理された石英層で入ってくるリードをカバーし、次にコ
イル４３と出力リード４４も同様に処理し、石英の保護層でカバーすることがで
きる。層間の接続には通常の手段が利用できる。
【００２０】 グラジオメータ形態を提供するように連続的に接続されたセンサーコイルは導
電性トレース４４、４９でボンディングパッド４０、４２に接続され、そこから
信号処理回路に対して撚ペアワイヤ４５で接続される。このペアワイヤアレンジ
はストレー信号(stray signal)あるいは妨害ピックアップを減少させるために採
用されている。
【００２１】 図２に示す螺旋状形態では、コイルトレースは幅が約５ミクロンであり、トレ
ース間のピッチは約１０ミクロンである。センサーコイルトレースの厚みは通常
は約１ミクロンである。各完成コイルの直径は約０.２５ｍｍである。
【００２２】 サブストレート４１を比較的に長くて狭くするために、ボンディングパッド４
０、４２は環状ギャップから比較的に離れて提供される。それでハンダ付けされ
たリード４５のストレーピックアップが減少する。金属シールド４６（図４Ｂ）
を、ストレー信号あるいは妨害ピックアップをさらに減少させるためにボンディ
ング領域周囲に採用することが可能である。サブストレートの接続（手前側）端
部はワイヤ接続が完了した後にスリット５０内に滑り込まされる。シールドは本
質的に、典型的には銅形成物である短い厚壁シリンダで成る。シールドは電気シ
ールドを提供し、物理的な取り扱いを容易にするが、本願発明のオペレーション
にとっては必須なものではない。
【００２３】 センサーコイルの別実施例は図５に図示されている。コイル４７の平面形状は
長方形である。トレースの寸法は図２のコイルとほぼ等しく、合体させたコンポ
ジットコイルの幅も約０.２５ｍｍである。コイル長は約１ｍｍから２ｍｍであ り、コイルはリード４８、５１によってボンディング領域５２、５３に接続され
ている。
【００２４】 Ｄ．ドライブ回路 図４の左側に示されている磁性ドライブ回路はペアで提供されている高電流高
速アンプ５４、５５の周囲に提供されている。変電器一次巻(transformer prima
ry winding)５６で提供される電力で、増幅器は約２００ＫＨｚにてコイル３３ を磁性化あるいはドライブするために約１アンペア以上のドライブ電流を提供す
る。このドライブ回路はセンサーループまたはコイル４３、４７の通常モードノ
イズピックアップを減少させるために高精度でバランス処理されている。
【００２５】 磁性化コイルの周囲でループ３４にカップリングされている小型の二次巻５７
はコントロールされた強度と周波数での振動を維持させるために増幅器５４、５
５にフィードバック電圧を提供する。この二次巻５７は以下で解説する位相検出
器回路のための最良基準信号をも提供する。
【００２６】 Ｅ．増幅器/位相検出器/デジタイザー ディスクリートな構成要素を使用することでさらに優れたノイズ処理は可能で
あろうが、低ノイズ集積増幅器はこの回路の基礎である。増幅器６１は、通常モ
ードノイズ信号を減少させ、マグネタイザーとセンサーコイルのアンバランスを
消去させる便利な方法を提供するためにセンサーコイルにカップリングされた変
電器である。この変電器カップリングは従来式であり、増幅器６１内に提供され
ており、図面には紹介されていない。位相検出器６２も特殊集積回路の周囲に提
供されている。位相検出器の出力は低パスフィルター６３に適用され、Ａ/Ｄ変 換器６４でデジタル化される。この変換器は、例えば高性能である２０ビットシ
グマ-デルタコンバータである。この変換器チップは６０Ｈｚ及び５０Ｈｚの両 方で優れたハミング音除去(hum rejection)を提供し、機器の精度を向上させる のに非常に有効である。これは特製であり、いくつかの製造業者から入手できる
。
【００２７】 Ｆ．マイクロコンピュータ マイコン６５はモトローラＨＣ１１のごときマイクロプロセッサーチップを内
蔵しており、ＰＣ６６のシリアルポートに接続することでＰＣ６６との双方向シ
リアルコミュニケーションをサポートする内蔵ポートを有している。さらに、シ
リアルＡ/Ｄ変換器６４及びステッパモータ１６と２２とのコミュニケーション のための特殊部品を備えている。マイコン６５に直接的にプログラムされた単純
なコマンド言語によってＰＣにコマンドを送らせ、レスポンスとデータとを受領
させる。
【００２８】 Ｇ．利用者とのインターフェース ＰＣは本願発明のシステムのための操作コマンドを提供する。ＰＣは、例えば
マイコンからＲＳ２３２インターフェースを介してシステムを運用させる。 ＩＩ．システムの運用 比較的に単純で知られた方法によって、明瞭に定義されたドットまたはパター
ンの磁性粒子複合体サンプルがディスク１２の周辺部の一箇所または複数箇所に
デポジットされる。ＰＣからのコントロール信号に従って、ステッパモータ２２
にエネルギーが提供され、リードスクリュー２３を回転させてマグネタイザー構
造体をサンプルディスク１２の方向に移動させる。ディスク１２の周辺部のサン
プルポジション１１が環状ギャップ３２の中央部のセンサーコイル４３、４７と
整合したとき、ステッパモータ２２は停止し、高強度（例えば１アンペア）、高
周波（２００ＫＨｚ）の信号が環状ドライブコイル３３に適用される。次にＰＣ
６６からの信号がステッパモータ１６にエネルギーを送り、ディスクを回転させ
、サンプルのドットをセンサーコイルを通過させて移動させる。ギャップ３２の
高強度高周波磁界はギャップ内のサンプルの磁性粒子を励起させる。環状体を飽
和させるように励起させることが意図されており、ギャップの磁界は約１０００
エールステッドとなる。粒子は励起周波数で磁力的に振動(oscillate)し、局性 双極子のごとく振舞う。磁性粒子をセンサーコイルに物理的に接近させると、サ
ンプルからの磁界はグラジオメータ形態のセンサーコイルに緊密にカップリング
される。センサーコイルのグラジオメータ形態のため、大型で均質な励起磁界に
よるセンサーコイルの出力は実質的にゼロとなる。できる限り大きなレスポンス
を得るため、センサーコイルの形状はサンプルの三次元パターンにマッチさせる
。すなわち、サンプルパターンドットは径が約０.２５ｍｍ以内となる。レスポ ンス信号はサンプルとコイルの相対的ポジションで大きく変化する。
【００２９】 ドライブ磁界の存在及びサンプルの不存在でのセンサーコイルからの信号は本
願発明の信号処理部分に対する基準信号として作用する。サンプルが１つのセン
サーコイル、次に他方のコイルを通過するとき、それらコイル出力信号の位相は
図６に示すように１８０°逆転し、非常に有効な検出技術を提供する。誘導され
た電圧は増幅器６１によって増幅され、位相検出器６２で処理される。その信号
はフィルター処理され、デジタル化処理され、マイコン６５でＰＣに送られ、Ｐ
Ｃに出力信号を提供する。表示器６７はシステムオペレータに有効な情報を提供
するものであればどのようなものでも構わない。視覚的表示装置、数値表示装置
またはグラフ表示装置であっても構わず、または点灯式表示装置でも、可聴式表
示装置でも、それらの組み合わせでも、別の形態の表示装置であってもよい。
【００３０】 出力信号強度はサンプルをセンサーコイルのアレイに関して移動させることで
調整される。これで、システム及び外部入力だけにより、サンプルとは無関係の
信号を排除できる。サンプルポジションに関する信号強度のデジタル形状は、適
当な従来型カーブフィッティング技術(curve fitting technique)を利用してＰ Ｃ６６に保存された理論的レスポンス形状と比較される。この操作の結果は、本
質的な機器ノイズ及びドリフトを排除したサンプルの磁性内容の非常に正確な予
想である。
【００３１】 本願発明の好適実施例を解説したが、いくつかの変形例を付け加える。２個の
センサーコイル形状を解説したが、いくつかの他の形態も可能である。マグネタ
イザーはサンプルディスクに関して移動すると解説したが、ディスク及びカップ
リングされたステッパモータを磁性ドライブ構造体に対して移動するようにする
こともできる。環状コアを方形の断面形状で説明したが他の断面形状であっても
よい。ディスク１２上のドット１１の形態のサンプル粒子の数も、例えば、サン
プル要素の０.２５ｍｍドットに約１０個の５ミクロンサイズの磁性粒子を含ま せることも、あるいは、約１２００の１ミクロンサイズの粒子を含ませることも
できる。
【００３２】 以上の実施例に対して当業技術者であれば本願発明の精神とスコープを逸脱せ
ずにいくつかの変更及び改良が可能であろう。それらは「特許請求の範囲」に含
まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本願発明のデスクトップバージョンの斜視図である。
【図２】図２は図１の発明のセンサーコイルの実施例の拡大平面図である。
【図３】図３は図１の発明の機械部分の概略斜視図である。
【図４】図４は図１の発明の電気部分の概略図である。図４Ａは図１のセンサ
ーコイルを保持するサブストレートの拡大平面図である。図４Ｂはサブストレー
トの接続端子の金属シールドの斜視図である。
【図５】図５は図１の発明のセンサーコイルの別実施例の拡大平面図である。
【図６】図６は対象物質が脇を通過するときのセンサーコイルの出力を表す信
号波形である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月１４日（２００１．２．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ターゲット粒子の定量測定のための磁性粒子を採用する装置であ
    って、該磁性粒子と該ターゲット粒子とは結合されて磁性結合複合体サンプルを
    形成し、本装置は、 前記サンプルが定義されたパターンでデポジットされる可動サブストレート
    （１２）と、 該サンプルに交互磁界を適用するマグネタイザーと、 出力信号コンダクター（４５）を有した磁界（４３）センサー要素と、 該サンプルを該磁界内に移動させ、得られた出力信号を有する該センサー要
    素と作用関係にする移動装置（２２、２３、２４、２５及び１４、１５、１６、
    １７）と、 プロセッサーとアナライザー要素を含んでおり、該センサー要素からの前記
    出力信号を変換させ、パターンにて前記サンプルの量の信号表示を提供する信号
    プロセッサー（６２、６４、６５、６６）と、 該表示信号を利用可能な形態に変換させる装置（６７）と、 を含んでいることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】センサー要素は誘導センサーコイルであることを特徴とする請求
    項１記載の装置。
  3. 【請求項３】センサー要素は２つの離れたセンサーコイルであることを特徴と
    する請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】センサーコイルはグラジオメータ形態で接続されていることを特
    徴とする請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】センサーコイルは円形の螺旋形状であることを特徴とする請求項
    ３記載の装置。
  6. 【請求項６】センサーコイルは長方形であることを特徴とする請求項３記載の
    装置。
  7. 【請求項７】移動装置はサンプルとマグネタイザーとの間で平面的モーション
    を提供することを特徴とする請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】移動装置は、 マグネタイザーを可動サブストレートに対して線状に移動させるモータ（２
    ２）及びスクリュー構造（２３、２４、２５）と、 該可動サブストレートとサンプルとを所定の方式で該マグネタイザーを越え
    て移動させるモータ構造（１４、１５、１６、１７）と、 を含んでいることを特徴とする請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】マグネタイザーは、 片側にギャップ（３２）を有した環状コア（３１）と、 該環状コアに巻き付けられ、該ギャップをオープン状態に残すドライブコイ
    ル（３３）と、 ＡＣ電力を該ドライブコイルに適用する手段と、 を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】環状コアとドライブコイルとにカップリングされているフィード
    バックループ（３４）をさらに含んでおり、その出力は信号プロセッサー（６２
    ）に接続されており、該信号プロセッサーに外部的要因による誤差を自己補正さ
    せることを特徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】センサー要素（４３）は、ギャップと固定関係にあって該ギャッ
    プ内に延び入るセンサーサブストレート（４１）上に搭載されていることを特徴
    とする請求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】センサー要素は、センサーサブストレートに搭載され、グラジオ
    メータ形態で接続されている２つの離れたセンサーコイルであり、該センサーコ
    イルはギャップ内に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】信号プロセッサーは、 センサー要素の出力にカップリングされている増幅器（６１）と、 その出力信号をコンディショニングするために該増幅器に接続されている位
    相検出器（６２）と、 該出力信号をデジタル形態に変換させるＡ/Ｄ変換器と、 そのデジタル信号を受領して有用な形態に変換させ、本装置にコントロール
    信号を提供するコンピュータ手段（６５、６６、６７）と、 を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
  14. 【請求項１４】可動サブストレートは、複数パターンのサンプルをデポジットで
    きるディスクであり、 モータは信号プロセッサーからの信号に従って該ディスクを回転させるステ
    ッパモータであることを特徴とする請求項８記載の装置。
  15. 【請求項１５】センサーサブストレートは長形であり、その手前側にボンディン
    グパッド（４０、４２）を有しており、該ボンディングパッドには該センサーサ
    ブストレートの先端側に搭載されているセンサーコイルとの間で信号をコミュニ
    ケーションするコンダクター（４４、４９）が接続されており、該センサーサブ
    ストレートは、該ボンディングパッドと該センサーサブストレートの手前側の周
    囲に提供された導電シールド（４６）をさらに含んでおり、ストレー信号と妨害
    ピックアップとを減少させることを特徴とする請求項１２記載の装置。
  16. 【請求項１６】磁性結合複合体サンプルを形成するために磁性粒子にカップリン
    グされたターゲット粒子を定量測定する方法であって、 サブストレート（１２）上に少なくとも１つのサンプルパターン（１１）を
    デポジットさせるステップと、 所定の箇所に磁界を発生させるステップと、 所定の方法で前記サンプルパターンを該磁界内で移動させ、そのパターンで
    前記磁性粒子を励起させ、内部に振動を発生させるステップと、 該磁性粒子の振動で発生された磁界を検出するステップと、 該振動磁性粒子の量を表す信号を発生させるステップと、 該信号を有用な形態に変換させるステップと、 を含んでいることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】検出ステップはグラジオメータ形態で接続されたペアのセンサー
    コイル（４３）で達成されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】サブストレートは回転ディスクであることを特徴とする請求項１
    ６記載の方法。
  19. 【請求項１９】磁界はドライブコイル（３３）を巻き付けた環状コア（３１）の
    ギャップ（３２）内で発生されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】ディスクの周辺の少なくとも一部に間隔を開けてサンプルパター
    ン群をデポジットするステップと、 環状コアのギャップ内に該ディスクの周辺を移動させるステップと、 該ディスクを回転させ、該ギャップに前記サンプルパターンを通過させるス
    テップと、 をさらに含んでいることを特徴とする請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】磁界はドライブコイル（３３）を巻き付けた環状コア（３１）内
    で発生され、変換ステップは信号プロセッサーで達成され、本方法は、 前記ドライブコイルにＡＣドライブ信号を適用して磁界を発生させるステッ
    プと、 該ドライブコイル内の該ＡＣドライブ信号を表す信号を前記信号プロセッサ
    ー（６２、６４、６５、６６）にフィードバックするステップと、 該フィードバック信号を利用して外部の影響による誤差を補正するステップ
    と、 をさらに含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
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