JP2007292748A - センサ素子、ならびにこの素子を用いた磁性粒子の検出方法及び標的物質の検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁界センサとしての機能を有し、かつ電流印加によりセンサ表面への磁性粒子を集めるための磁界を発生し得るセンサ素子を用いてセンサデバイスを構成する。それにより、標識となる磁性粒子を効率良くセンサ上へ集めることが可能であると共に、磁性粒子を集めるための磁界がセンサへ与える影響を軽減可能であるセンサデバイスを提供する。
【選択図】図1
Description
Hugo A. Ferreira, et al., IEEE Trans. Magn. 41, 4140 (2005) D.L. Graham, et al., Sensors and Actuators B 107, 936 (2005)
磁性粒子を検出するための検出用表面を有し、電流の印加により該検出用表面へ磁性粒子を集めるための磁界を発生し得るセンサ素子と、
前記センサ素子に電流を流すための電流印加手段と、
前記検出用表面での磁界の変化を電気的な出力信号として取得するための信号取り出す手段と、
を有することを特徴とするセンサデバイスである。
前記センサ素子の検出用表面に検体を接触または近接させた状態で、前記センサ素子に磁界発生用の電流を印加する工程と、
前記検出用表面に磁性粒子が集合した場合における磁界の変化を、電気的な出力信号として取り出す工程と、
を有することを特徴とする磁性粒子の検出方法である。
前記センサ素子の検出用表面に検体を接触させる工程と、
前記検出用表面と接触している検体に、前記捕捉体と前記標的物質との結合体を検出するための標識としての磁性粒子を添加する工程と、
前記センサ素子に、前記磁性粒子が添加された状態の検体に接触している検出用表面に磁性粒子を集めるための磁界を発生させる工程と、
前記センサ素子の検出用表面に検体と接触による前記捕捉体と前記標的物質の結合体の形成の有無を、該結合体への前記磁性粒子の取り込みによる磁界の変化に基づく電気的な出力信号を利用して検出する工程と、
を有することを特徴とする標的物質の検出方法である。
(1)センサ素子の検出用表面に検体を接触または近接させた状態で、センサ素子に磁界発生用の電流を印加する工程。
(2)検出用表面に磁性粒子が集合した場合における磁界の変化を、電気的な出力信号として取り出す工程。
(1)センサ素子の検出用表面に検体を接触させる工程。
(2)検出用表面と接触している検体に、捕捉体と標的物質との結合体を検出するための標識としての磁性粒子を添加する工程。
(3)センサ素子に、磁性粒子が添加された状態の検体に接触している検出用表面に磁性粒子を集めるための磁界を発生させる工程。
(4)センサ素子の検出用表面に検体と接触による捕捉体と標的物質の結合体の形成の有無を、結合体への磁性粒子の取り込みによる磁界の変化に基づく電気的な出力信号を利用して検出する工程。
(実施例1)
本実施例において、本発明の磁気センサの作製方法の一例を説明する。
実施例1においては、磁気センサ200として磁気インピーダンス効果素子を用いたが、ホール素子でも同様の構成によって磁性粒子800の検出が可能である。ホール素子は大きな磁界であっても検出信号が飽和しにくいので、磁性粒子800に十分大きなDC磁界を印加して磁性粒子800の磁化を大きくし、磁性粒子800から生じる浮遊磁界を大きくする方法が適している。
さらに磁気センサ200に磁気抵抗効果素子を用いることが可能である。磁気抵抗効果素子は磁気ディスクの検出デバイスとして用いられ、微小領域から発生する微小磁界を検出する構成に適している。
Claims (30)
- 磁性粒子を検出するためのセンサデバイスであって、
磁性粒子を検出するための検出用表面を有し、電流の印加により該検出用表面へ磁性粒子を集めるための磁界を発生し得るセンサ素子と、
前記センサ素子に電流を流すための電流印加手段と、
前記検出用表面での磁界の変化を電気的な出力信号として取得するための信号取り出し手段と、
を有することを特徴とするセンサデバイス。 - 前記電流印加手段が、前記センサ素子を含む回路を有し、少なくとも磁性粒子が存在し得る容器内において、前記センサ素子の電流に垂直な断面積が、電流の印加により該検出用表面へ磁性粒子を集めるための磁界を発生し得、かつ前記磁気センサ素子に接続されている前記電流印加手段の配線の電流に垂直な断面積よりも小さく、かつ前記センサ素子の長さ方向の中心軸が配線の長さ方向の中心軸よりも磁気粒子が多く存在している方向へずれていることを特徴とする請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記センサ素子が、磁気インピーダンス効果素子であり、交流電流を前記センサ素子に印加することで前記検出用表面での磁界の変化を電気的な出力信号に変換する請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記検出用表面での磁界発生のための電流が直流であり、前記出力信号を得る際に前記センサ素子への印加電流を交流に切り替えるためのスイッチ機構を更に有する請求項3に記載のセンサデバイス。
- 前記センサ素子が、ホール素子である請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記センサ素子が、磁気抵抗効果素子である請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記磁気抵抗効果素子がスピントンネル磁気抵抗効果素子である請求項6に記載のセンサデバイス。
- 磁性粒子の磁化手段を更に有する請求項1乃至7のいずれかに記載のセンサデバイス。
- 非磁性体からなる標的物質の標識として機能する磁性粒子を検出することによって間接的に標的物質を検出する請求項1乃至8のいずれかに記載のセンサデバイス。
- 前記検出用表面に標的物質を特異的に捕捉する捕捉体を有し、該捕捉体への標的物質の捕捉を、前記磁性粒子を標識として検出する請求項9に記載のセンサデバイス。
- 前記標的物質として生体物質を検出する請求項9または10に記載のセンサデバイス。
- 前記生体物質が抗原であり、前記捕捉体が抗体であり、免疫検査用として用いられる請求項11に記載のセンサデバイス。
- 電流の印加により検体と接触する検出用表面に磁性粒子を集めるための磁界を発生し得るセンサ素子を用いて検体中の磁性粒子を検出する磁性粒子の検出方法であって、
前記センサ素子の検出用表面に検体を接触または近接させた状態で、前記センサ素子に磁界発生用の電流を印加する工程と、
前記検出用表面に磁性粒子が集合した場合における磁界の変化を、電気的な出力信号として取り出す工程と、
を有することを特徴とする磁性粒子の検出方法。 - 前記電流印加手段が、前記センサ素子を含む回路を有し、少なくとも磁性粒子が存在し得る容器内において、前記センサ素子の電流に垂直な断面積が、電流の印加により該検出用表面へ磁性粒子を集めるための磁界を発生し得、かつ前記磁気センサ素子に接続されている前記電流印加手段の配線の電流に垂直な断面積よりも小さく、かつ前記センサ素子の長さ方向の中心軸が配線の長さ方向の中心軸よりも磁気粒子が多く存在している方向へずれていることを特徴とする請求項13に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、磁気インピーダンス効果素子であり、交流電流を前記センサ素子に印加することで前記検出用表面での磁界の変化を電気的な出力信号に変換する請求項13に記載の検出方法。
- 前記検出用表面での磁界発生のための電流が直流であり、前記出力信号を得る際に前記センサ素子への印加電流を交流に切り替える工程を有する請求項15に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、ホール素子である請求項13に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、磁気抵抗効果素子である請求項13に記載の検出方法。
- 前記磁気抵抗効果素子がスピントンネル磁気抵抗効果素子である請求項18に記載の検出方法。
- 磁性粒子の磁化工程を更に有する請求項13乃至19のいずれかに記載の検出方法。
- 検体と接触する検出用表面に前記標的物質と特異的に結合し得る捕捉体を有し、かつ電流の印加によって前記検出用表面に磁性粒子を集めるための磁界を発生し得るセンサ素子を用いて、磁性粒子を標識として検体中の非磁性体としての標的物質を検出する検出方法であって、
前記センサ素子の検出用表面に検体を接触させる工程と、
前記検出用表面と接触している検体に、前記捕捉体と前記標的物質との結合体を検出するための標識としての磁性粒子を添加する工程と、
前記センサ素子に、前記磁性粒子が添加された状態の検体に接触している検出用表面に磁性粒子を集めるための磁界を発生させる工程と、
前記センサ素子の検出用表面に検体と接触による前記捕捉体と前記標的物質の結合体の形成の有無を、該結合体への前記磁性粒子の取り込みによる磁界の変化に基づく電気的な出力信号を利用して検出する工程と、
を有することを特徴とする標的物質の検出方法。 - 前記電流印加手段が、前記センサ素子を含む回路を有し、少なくとも磁性粒子が存在し得る容器内において、前記センサ素子の電流に垂直な断面積が、電流の印加により該検出用表面へ磁性粒子を集めるための磁界を発生し得、かつ前記磁気センサ素子に接続されている前記電流印加手段の配線の電流に垂直な断面積よりも小さく、かつ前記センサ素子の長さ方向の中心軸が配線の長さ方向の中心軸よりも磁気粒子が多く存在している方向へずれていることを特徴とする請求項21に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、磁気インピーダンス効果素子であり、交流電流を前記センサ素子に印加することで前記検出用表面での磁界の変化を電気的な出力信号に変換する請求項22に記載の検出方法。
- 前記検出用表面での磁界発生のための電流が直流であり、前記出力信号を得る際に前記センサ素子への印加電流を交流に切り替える工程を有する請求項23に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、ホール素子である請求項21に記載の検出方法。
- 前記センサ素子が、磁気抵抗効果素子である請求項21に記載の検出方法。
- 前記磁気抵抗効果素子がスピントンネル磁気抵抗効果素子である請求項26に記載の検出方法。
- 磁性粒子の磁化工程を更に有する請求項21乃至27のいずれかに記載の検出方法。
- 前記標的物質が生体物質である請求項21乃至28のいずれかに記載の検出方法。
- 前記生体物質が抗原であり、前記捕捉体が抗体であり、免疫検査用として用いられる請求項21乃至29のいずれかに記載の検出方法。
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