JP2008128677A - Marker for biosensor, biosensor, and marker detection method for biosensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marker for a biosensor, a biosensor, and a marker detection method for the biosensor, capable of inexpensive and highly-sensitive detection without using an expensive sensor having ultra-high sensitivity or the like. <P>SOLUTION: The marker used for the biosensor comprises magnetic particle species 5 immobilized near a detection position of the biosensor together with a target biomaterial 4, and a plurality of magnetic particles 20 adsorbed in a pillar shape onto the magnetic particle species 10 to form a magnetic particle pillar 30 by application of an external magnetic field H. The magnetic particle pillar 30 is formed by application of an external magnetic field H, and the marker comprising the magnetic particle species 10 and the magnetic particle pillar 30 is detected by the biosensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法に関し、特に、マーカを増大させることでセンサによる検出精度を向上させたバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法に関する。   The present invention relates to a biosensor marker, a biosensor, and a biosensor marker detection method, and more particularly, a biosensor marker, biosensor, and biosensor marker detection in which detection accuracy by the sensor is improved by increasing the number of markers. Regarding the method.

今日、バイオセンサは、タンパク質間の相互作用の解析やがん治療、DNA解析、病原菌等の検出、疾病の診断、環境関連物質の計測等、広範な分野で利用されている。バイオセンサは、被測定物質である抗原(バイオ物質)とこれに特異的に結合する試験試薬である抗体との結合を測定し、被測定物質の定性や定量を行うものである。   Today, biosensors are used in a wide range of fields such as protein interaction analysis, cancer treatment, DNA analysis, pathogen detection, disease diagnosis, and measurement of environment-related substances. The biosensor measures the binding between an antigen (biomaterial) that is a substance to be measured and an antibody that is a test reagent that specifically binds to the antigen, thereby qualitatively and quantitatively measures the substance to be measured.

抗原と抗体の結合を測定する手法としては、例えば蛍光物質を用いて色の濃淡により測定するDNAチップがある。しかしながら、蛍光物質の光量等が安定しないため、高精度な測定には向いていなかった。   As a technique for measuring the binding between an antigen and an antibody, for example, there is a DNA chip that measures by color shading using a fluorescent substance. However, since the amount of fluorescent material is not stable, it is not suitable for highly accurate measurement.

また、表面プラズモン共鳴測定法(SPR)や水晶振動子マイクロバランス測定法(QCM)を用いて、質量変化の測定を用いたバイオセンサも存在する。しかしながら、質量が非常に微小なバイオ物質の測定を行うには十分な感度が得られず、また装置も複雑となりコストの問題等もあった。   In addition, there is a biosensor using a measurement of mass change using a surface plasmon resonance measurement method (SPR) or a quartz crystal microbalance measurement method (QCM). However, sufficient sensitivity for measuring a biomaterial with a very small mass cannot be obtained, and the apparatus becomes complicated, resulting in cost problems.

近来注目されているバイオセンサとしては、バイオ物質が固定された磁性微粒子をマーカとしてこの磁気を測定する巨大磁気抵抗(GMR)素子やホール素子を用いる磁気センサを用いた手法等が知られている(特許文献1、特許文献2等)。これらは磁気信号が蛍光体等に比べて安定していると共に、高感度な磁気計測技術を用いることで高精度に測定ができ、また自動化の観点からも注目されている技術である。   As biosensors that have been attracting attention recently, there are known methods using a magnetic sensor using a giant magnetoresistive (GMR) element or Hall element that measures this magnetism using magnetic fine particles to which a biomaterial is fixed as a marker. (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). These are techniques that are stable in comparison with phosphors and the like, can be measured with high accuracy by using a highly sensitive magnetic measurement technique, and are also attracting attention from the viewpoint of automation.

図1を用いて、磁性微粒子をバイオセンサ用のマーカとして用いた従来の測定手法を説明する。図1は、従来のバイオセンサのマーカ測定手法を説明するための模式的な側面図である。基板1にGMR素子やホール素子等からなるセンサ部2が設けられている。そして、センサ部2の上部にプローブ3が固定されている。プローブ3は、試料中に存在し得る標的バイオ物質4と相補鎖を構成するように選択されている。試料中に標的となるバイオ物質4が存在すると、バイオ物質4がプローブ3に相補的に結合する。一方、磁性微粒子5はバイオ物質4に結合するように表面処理がされており、バイオ物質4により磁性微粒子5がキャッチされように構成されている。したがって、試料中にバイオ物質4が存在すると、バイオ物質4に結合してセンサ部近傍に固定される磁性微粒子5の磁気がセンサ部2により測定されるものである。これにより、マーカの有無が検出される。   A conventional measurement method using magnetic fine particles as a biosensor marker will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic side view for explaining a marker measurement method of a conventional biosensor. A sensor unit 2 made of a GMR element, a Hall element or the like is provided on the substrate 1. A probe 3 is fixed to the upper part of the sensor unit 2. The probe 3 is selected so as to form a complementary strand with the target biomaterial 4 that may be present in the sample. When the target biomaterial 4 is present in the sample, the biomaterial 4 is complementarily bound to the probe 3. On the other hand, the magnetic fine particles 5 are surface-treated so as to be bonded to the biomaterial 4, and the magnetic fine particles 5 are configured to be caught by the biomaterial 4. Therefore, when the biomaterial 4 is present in the sample, the magnetism of the magnetic fine particles 5 bonded to the biomaterial 4 and fixed in the vicinity of the sensor unit is measured by the sensor unit 2. Thereby, the presence or absence of the marker is detected.

特表2003−524781号公報Japanese translation of PCT publication No. 2003-524781 特開2005−188950号公報JP 2005-188950 A

バイオセンサ用のマーカとして用いられる磁性微粒子の大きさについては、バイオ物質に固定されるためにはなるべくバイオ物質に対して大きすぎない程度であることが好ましい。磁性微粒子がバイオ物質に対してあまりにも大きいと、本来は結合すべきバイオ物質が存在しているにもかかわらず、磁性微粒子がそこにキャッチされず、測定されないということが起こり得るが、バイオ物質と同程度の大きさであればこのようなことは起こり難いためである。しかしながら、磁性微粒子を小さくした場合、磁性微粒子の磁気はその大きさに比例するため、磁性微粒子が小さくなればなるほど磁気センサで検出され難くなり、磁性微粒子がバイオ物質と結合しているにも関わらず磁性微粒子の有無が測定できないということも起こり得る。   The size of the magnetic fine particles used as a marker for a biosensor is preferably as small as possible with respect to the biomaterial in order to be fixed to the biomaterial. If the magnetic particles are too large for the biomaterial, it may happen that the magnetic particles are not caught and measured even though there is a biomaterial that should originally be bound. This is because this is unlikely to occur if the size is as large as. However, when the magnetic fine particles are made smaller, the magnetism of the magnetic fine particles is proportional to the size of the magnetic fine particles. Therefore, the smaller the magnetic fine particles are, the more difficult it is to be detected by the magnetic sensor. It can happen that the presence or absence of magnetic fine particles cannot be measured.

磁性微粒子からの微小な磁界を検出する磁気センサの多くはGMRセンサからなるものであるが、これには感度が低いという問題があり、上記のような極小の磁性微粒子に対して十分な測定感度を得ることができなかった。また、GMRセンサよりも高感度な測定精度を期待できるホールセンサであっても、例えば単分子DNAの大きさに相当する粒径100nm以下というような極小の磁性微粒子の磁気を測定するのには、まだ十分な測定感度を有しているとはいえなかった。   Many of the magnetic sensors that detect a minute magnetic field from magnetic fine particles are composed of GMR sensors. However, this has a problem of low sensitivity, and sufficient measurement sensitivity for the above-mentioned extremely small magnetic fine particles. Could not get. In addition, even a Hall sensor that can be expected to have higher measurement accuracy than a GMR sensor, for example, to measure the magnetism of extremely small magnetic particles having a particle size of 100 nm or less corresponding to the size of a single molecule DNA. However, it still cannot be said to have sufficient measurement sensitivity.

本発明は、斯かる実情に鑑み、超高感度な高価なセンサ等を用いることなく安価かつ高感度に検出可能なバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention intends to provide a biosensor marker, a biosensor, and a biosensor marker detection method that can be detected inexpensively and with high sensitivity without using an ultra-sensitive and expensive sensor or the like. Is.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるバイオセンサ用マーカは、バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に固定される磁性微粒子種と、外部磁界の印加によって磁性微粒子種に柱状に吸着されて磁性微粒子柱を形成する複数の磁性微粒子と、を具備するものである。   In order to achieve the above-described object of the present invention, a biosensor marker according to the present invention includes a magnetic fine particle species fixed together with a target biomaterial in the vicinity of a detection position of the biosensor, and a magnetic fine particle species by applying an external magnetic field. A plurality of magnetic fine particles adsorbed in a columnar shape to form magnetic fine particle columns.

ここで、印加される外部磁界は、検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向であれば良い。   Here, the applied external magnetic field may be in the vertical direction or the horizontal direction with respect to the surface of the detection position.

また、印加される外部磁界は、その印加方向が可変可能であっても良い。   Further, the applied direction of the external magnetic field may be variable.

また、マーカは、磁気センサを用いて検出されれば良い。   In addition, the marker may be detected using a magnetic sensor.

ここで、磁気センサは、磁性微粒子柱と検出位置との間に磁気回路を形成する強磁性部を有していても良い。   Here, the magnetic sensor may have a ferromagnetic part that forms a magnetic circuit between the magnetic fine particle column and the detection position.

また、マーカは導電性を有し、磁性微粒子柱がこれと検出位置との間に電気回路を形成するための電気スイッチを構成するものであっても良い。   Further, the marker may be conductive, and the magnetic fine particle column may constitute an electric switch for forming an electric circuit between the magnetic particle column and the detection position.

さらに、マーカは、水晶振動子マイクロバランスセンサを用いて検出されるものであっても良い。   Furthermore, the marker may be detected using a quartz crystal microbalance sensor.

また、マーカは、表面プラズモン共鳴センサを用いて検出されるものであっても良い。   The marker may be detected using a surface plasmon resonance sensor.

また、マーカは、光学顕微鏡を用いて検出されるものであっても良い。   The marker may be detected using an optical microscope.

また、本発明のマーカを検出するバイオセンサは、バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に固定される磁性微粒子種と、外部磁界の印加によって磁性微粒子種に柱状に吸着されて磁性微粒子柱を形成する複数の磁性微粒子と、複数の磁性微粒子に外部磁界を印加する外部磁界印加手段と、磁性微粒子種と磁性微粒子柱とからなるマーカを検出する検出手段と、を具備するものである。   The biosensor for detecting a marker according to the present invention includes a magnetic fine particle species fixed together with a target biomaterial in the vicinity of the detection position of the biosensor, and a magnetic fine particle column adsorbed to the magnetic fine particle species by application of an external magnetic field. A plurality of magnetic fine particles, an external magnetic field applying means for applying an external magnetic field to the plurality of magnetic fine particles, and a detecting means for detecting a marker composed of a magnetic fine particle species and a magnetic fine particle column.

ここで、外部磁界印加手段は、検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向に外部磁界を印加するものであれば良い。   Here, the external magnetic field applying means may be any means that applies an external magnetic field in a vertical direction or a horizontal direction with respect to the surface of the detection position.

また、外部磁界印加手段は、印加される外部磁界の印加方向が可変可能であっても良い。   Further, the external magnetic field applying means may be capable of changing the application direction of the applied external magnetic field.

さらに、検出手段は、マーカの磁気を検出する磁気センサからなるものであっても良い。   Furthermore, the detection means may be composed of a magnetic sensor that detects the magnetism of the marker.

ここで、磁気センサは、磁性微粒子柱と検出位置との間に磁気回路を形成する強磁性部を有していても良い。   Here, the magnetic sensor may have a ferromagnetic part that forms a magnetic circuit between the magnetic fine particle column and the detection position.

また、マーカは導電性を有し、検出手段は、磁性微粒子柱がこれと検出位置との間に電気回路を形成するように構成される電気スイッチを有するものであっても良い。   Further, the marker may be conductive, and the detection means may include an electric switch configured such that the magnetic fine particle column forms an electric circuit between the magnetic fine particle column and the detection position.

また、検出手段は、マーカを共振周波数の変化として検出する水晶振動子マイクロバランスセンサからなるものであっても良い。   Further, the detecting means may be a quartz vibrator microbalance sensor that detects a marker as a change in resonance frequency.

さらに、検出手段は、マーカを表面プラズモン共鳴の変化として検出する表面プラズモン共鳴センサからなるものであっても良い。   Further, the detection means may be a surface plasmon resonance sensor that detects a marker as a change in surface plasmon resonance.

さらにまた、検出手段は、光学顕微鏡からなるものであっても良い。   Furthermore, the detection means may comprise an optical microscope.

さらに、本発明のバイオセンサを用いたマーカ検出方法は、バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に磁性微粒子種を固定する過程と、磁性微粒子種の近傍に複数の磁性微粒子を提供する過程と、複数の磁性微粒子に外部磁界を印加する過程と、外部磁界によって磁性微粒子種に柱状に複数の磁性微粒子が吸着されて磁性微粒子柱が形成される過程と、磁性微粒子種と磁性微粒子柱とからなるマーカを検出する過程と、を具備するものである。   Further, the marker detection method using the biosensor of the present invention includes a process of fixing a magnetic fine particle species together with a target biomaterial in the vicinity of a detection position of the biosensor, and a step of providing a plurality of magnetic fine particles in the vicinity of the magnetic fine particle type. A process of applying an external magnetic field to a plurality of magnetic fine particles, a process of forming a magnetic fine particle column by adsorbing a plurality of magnetic fine particles in a columnar shape to the magnetic fine particle species by the external magnetic field, a magnetic fine particle species and a magnetic fine particle column, And a step of detecting a marker consisting of:

ここで、外部磁界を印加する過程は、検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向に外部磁界を印加する過程であれば良い。   Here, the process of applying the external magnetic field may be a process of applying the external magnetic field in the vertical direction or the horizontal direction with respect to the surface of the detection position.

また、外部磁界を印加する過程は、外部磁界の印加方向が可変可能であっても良い。   Further, in the process of applying the external magnetic field, the application direction of the external magnetic field may be variable.

本発明のバイオセンサ用マーカには、磁性微粒子種とこれに柱状に吸着される磁性微粒子柱を用いることで、DNA相当の大きさの極小磁性微粒子種であっても安価に種々のセンサを用いて高感度に測定することが可能であるという利点がある。   The biosensor marker according to the present invention uses various kinds of sensors at low cost even for a micro magnetic particle species of a size equivalent to DNA by using magnetic particle species and magnetic particle columns adsorbed in a columnar shape to the magnetic particle marker. Therefore, there is an advantage that it can be measured with high sensitivity.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図2は、本発明のバイオセンサ用マーカを説明するための側面図であり、図2(a)は外部磁界を印加していない状態の側面図、図2(b)は外部磁界を垂直方向に印加した場合の側面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。まず、従来の手法と同様に、基板1に形成されるセンサ部2の上部にプローブ3が固定される。なお、センサ部2の上部には、プローブ3が固定されるように所定の表面処理が施されている。また、図示例のセンサとしては、GMR素子やトンネル磁気抵抗効果(TMR)素子、ホール素子等の磁気センサを用いたものが挙げられる。プローブ3は、測定される試料中に存在し得る標的バイオ物質4と相補鎖を構成するように予め選択されたものである。試料中に標的となるバイオ物質4が存在すると、バイオ物質4がプローブ3に相補的に結合する。このようにしてバイオ物質4がセンサ部の検出位置近傍に固定される。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A and 2B are side views for explaining the biosensor marker of the present invention. FIG. 2A is a side view in a state where no external magnetic field is applied, and FIG. It is a side view at the time of applying to. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts. First, the probe 3 is fixed to the upper part of the sensor part 2 formed in the board | substrate 1 like the conventional method. A predetermined surface treatment is applied to the upper part of the sensor unit 2 so that the probe 3 is fixed. Examples of the sensor shown in the figure include a sensor using a magnetic sensor such as a GMR element, a tunnel magnetoresistive effect (TMR) element, or a Hall element. The probe 3 is pre-selected so as to form a complementary strand with the target biomaterial 4 that may be present in the sample to be measured. When the target biomaterial 4 is present in the sample, the biomaterial 4 is complementarily bound to the probe 3. In this way, the biomaterial 4 is fixed near the detection position of the sensor unit.

一方、磁性微粒子種10はバイオ物質4に結合するように表面処理がされており、バイオ物質4により磁性微粒子種10がキャッチされように構成されている。なお、上述の説明では固定化されたバイオ物質に磁性微粒子種が結合する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、予め磁性微粒子種にバイオ物質を結合しておき、これを試料としてプローブが固定された検出面上に提供するもの等であっても勿論構わない。センサの検出位置近傍への磁性微粒子種の固定化手法は、従来の又は今後開発されるべきあらゆる技術が適用可能であり、磁性微粒子種を測定することで間接的にバイオ物質の存在を検出できるように構成されるものであれば如何なる手法であっても構わない。また、磁性微粒子種を適切にプローブやバイオ物質の近傍に導くために、センサ部近傍に磁性微粒子移動用配線を配置した、本願出願人と同一の出願人による特願2006−007138に開示の技術を適用することも勿論可能である。   On the other hand, the magnetic fine particle seed 10 is surface-treated so as to bind to the biomaterial 4, and the magnetic fine particle seed 10 is configured to be caught by the biomaterial 4. In the above description, the example in which the magnetic fine particle species is bound to the immobilized biomaterial has been described. However, the present invention is not limited to this, and the biomaterial is bound to the magnetic fine particle species in advance, and this is used as a sample. As a matter of course, the probe may be provided on the detection surface on which the probe is fixed. Any conventional or future-developed technique can be applied to the method of immobilizing the magnetic fine particle species in the vicinity of the detection position of the sensor, and the presence of a biomaterial can be detected indirectly by measuring the magnetic fine particle species. Any method may be used as long as it is configured as described above. Further, a technique disclosed in Japanese Patent Application No. 2006-007138 by the same applicant as the present applicant, in which a magnetic particle moving wiring is disposed in the vicinity of the sensor unit in order to appropriately guide the magnetic particle species to the vicinity of the probe or biomaterial. Of course, it is also possible to apply.

磁性微粒子種10は、例えば単分子DNAに相当する程度の大きさである粒径100nm以下のものが好ましい。この程度の大きさとすることで、磁性微粒子種10とバイオ物質4との大きさの差異が大きくならず、これらの結合が容易となる。また、磁性微粒子種10は、強磁性であっても常磁性であっても良く、フェライトやアルニコ等、より具体的には、FePt,Co,Ni,Fe,MnSb,MnAs等、種々の磁性材料からなるものが適用可能である。なお、磁性微粒子種10は、市販のものを用いることが可能であり、例えば1μmの粒径の磁性微粒子であるインビトロジェン株式会社のDynabeads MyOne Streptavidin等が利用可能である。   The magnetic fine particle seed 10 preferably has a particle size of 100 nm or less, which is a size corresponding to, for example, monomolecular DNA. By setting the size to this level, the difference in size between the magnetic fine particle species 10 and the biomaterial 4 does not increase, and the coupling between them becomes easy. The magnetic fine particle species 10 may be ferromagnetic or paramagnetic, and various magnetic materials such as ferrite and alnico, more specifically, FePt, Co, Ni, Fe, MnSb, MnAs, and the like. Can be applied. As the magnetic fine particle seed 10, a commercially available one can be used, for example, Dynabeads MyOne Streptavidin of Invitrogen Corporation, which is a magnetic fine particle having a particle diameter of 1 μm, can be used.

磁性微粒子種の具体的な固定化の一例を挙げると、基板としては例えば表面が疎水性である旭硝子株式会社のCYTOP CTL−809Mを用いることができ、この基板上に親水性の金膜を形成し、これに硫黄原子とチオール基からなるプローブを固定し、ビオチンが付された標的バイオ物質となるオリゴ等がプローブに結合される。この状態で、表面が親水性のインビトロジェン株式会社のDynabeads MyOne Streptavidinを用いた磁性微粒子種を基板上に提供して、磁性微粒子種を基板上に固定化する。   As an example of specific immobilization of magnetic fine particle species, as a substrate, for example, CYTOP CTL-809M manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. having a hydrophobic surface can be used, and a hydrophilic gold film is formed on this substrate. Then, a probe composed of a sulfur atom and a thiol group is fixed thereto, and an oligo or the like as a target biomaterial to which biotin is attached is bound to the probe. In this state, a magnetic fine particle species using Dynabeads MyOne Streptavidin of Invitrogen Corporation having a hydrophilic surface is provided on the substrate, and the magnetic fine particle species is immobilized on the substrate.

本発明においては、このように固定化された磁性微粒子種10に対して、さらに複数の磁性微粒子20を提供する。磁性微粒子20は、その大きさに特に制限はないが、磁性微粒子種10と同程度の大きさであれば良い。但し、後述の磁性微粒子柱の形成条件や印加される外部磁界の強さによって、より大きい磁性微粒子や小さい磁性微粒子を種々選択することが可能である。また、磁性微粒子20は、強磁性であっても常磁性であっても良く、フェライトやアルニコ等、より具体的には、FePt,Co,Ni,Fe,MnSb,MnAs等、種々の磁性材料からなるものが適用可能である。なお、複数の磁性微粒子20は、市販のものを用いることが可能であり、例えば1μmの粒径の磁性微粒子であるインビトロジェン株式会社のDynabeads MyOne Streptavidin等が利用可能である。   In the present invention, a plurality of magnetic fine particles 20 are further provided for the magnetic fine particle species 10 thus immobilized. The size of the magnetic fine particle 20 is not particularly limited, but may be as large as that of the magnetic fine particle seed 10. However, it is possible to select various kinds of larger magnetic particles and smaller magnetic particles depending on the formation conditions of the magnetic particle columns described later and the strength of the applied external magnetic field. The magnetic fine particles 20 may be ferromagnetic or paramagnetic, and may be made of various magnetic materials such as ferrite, alnico, and more specifically FePt, Co, Ni, Fe, MnSb, MnAs, and the like. Can be applied. In addition, as the plurality of magnetic fine particles 20, commercially available ones can be used, for example, Dynabeads MyOne Streptavidin of Invitrogen Corporation, which is a magnetic fine particle having a particle diameter of 1 μm, can be used.

このような複数の磁性微粒子20が磁性微粒子種10の近傍に提供された状態で、複数の磁性微粒子20に外部磁界Hを例えば磁石やコイル等により印加する。すると、図2(b)に示されるように、外部磁界の印加方向に沿って、複数の磁性微粒子20が磁性微粒子種10に柱状に吸着され、磁性微粒子柱30が形成される。また、図示例では磁性微粒子柱は1本のみ示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば複数の磁性微粒子種が複数のセンサ部上にそれぞれ固定されていれば、複数の磁性微粒子柱が各磁性微粒子種にそれぞれ吸着されて固定されるものである。さらに、磁性微粒子種に固定されない磁性微粒子柱も存在し得るが、これらは洗浄等を行うことで除去されれば良い。   With such a plurality of magnetic fine particles 20 provided in the vicinity of the magnetic fine particle seed 10, an external magnetic field H is applied to the plurality of magnetic fine particles 20 by, for example, a magnet or a coil. Then, as shown in FIG. 2B, along the direction in which the external magnetic field is applied, the plurality of magnetic fine particles 20 are adsorbed to the magnetic fine particle seed 10 in a columnar shape, and the magnetic fine particle column 30 is formed. In the illustrated example, only one magnetic fine particle column is shown. However, the present invention is not limited to this. For example, if a plurality of magnetic fine particle types are fixed on a plurality of sensor units, a plurality of magnetic fine particle columns are provided. The column is adsorbed and fixed to each magnetic fine particle species. Further, there may be magnetic fine particle columns that are not fixed to the magnetic fine particle species, but these may be removed by washing or the like.

磁性微粒子柱30は、図示のように、外部磁界Hの方向に沿って立つものであり、概ね中心が両端よりも太くなるように集まって構成される。このような現象は、例えばジンリューらによる「磁性流体中の磁場誘起構造体」フィジカルレヴューレターズ、Vol.74、No.14、1995年4月3日(Jing Liu et al., “Field−Induced Structures in Ferrofluid Emulsions” Physical Review Letters, Volume 74, Number 14, 3 April 1995)等によっても説明されている。   As shown in the figure, the magnetic fine particle columns 30 stand along the direction of the external magnetic field H, and are generally assembled so that the center is thicker than both ends. Such a phenomenon is described in, for example, “Field-induced structure in magnetic fluid”, Physical Review Letters, Vol. 74, no. 14, April 3, 1995 (Jing Liu et al., “Field-Induced Structures in Ferrofluid Emulsions” Physical Review Letters, Volume 74, Number 74, Ill.

なお、図2(b)では、検出位置の面に対して垂直方向に外部磁界Hを印加した場合の状態を表わしているが、本発明はこれに限定されず、外部磁界は検出位置の面に対して水平方向に印加しても良いし、必要により印加方向を可変するように構成しても良い。複数の磁性微粒子20は柱状に磁性微粒子種10に吸着されるが、磁性微粒子種10がないところでも複数の磁性微粒子20が柱状に集まる場合がある。したがって、このような不要な柱状磁性微粒子を除去するために、例えば外部磁界の印加方向を水平方向とするとこれらが水平方向に流れていき、固定された磁性微粒子種に吸着している磁性微粒子20と分別することが可能となる。その他、磁性微粒子種に固定されない磁性微粒子や磁性微粒子柱は、外部磁界の印加方向を可変しながら洗浄することにより効率良く除去することも可能である。   FIG. 2B shows a state where an external magnetic field H is applied in a direction perpendicular to the surface of the detection position, but the present invention is not limited to this, and the external magnetic field is the surface of the detection position. May be applied in the horizontal direction, or the application direction may be varied as necessary. The plurality of magnetic fine particles 20 are adsorbed to the magnetic fine particle seed 10 in a columnar shape, but the plurality of magnetic fine particles 20 may collect in a columnar shape even when the magnetic fine particle seed 10 is not present. Therefore, in order to remove such unnecessary columnar magnetic fine particles, for example, when the application direction of the external magnetic field is horizontal, these flow in the horizontal direction and are adsorbed on the fixed magnetic fine particle species. And can be separated. In addition, magnetic fine particles and magnetic fine particle columns that are not fixed to the magnetic fine particle species can be efficiently removed by washing while changing the application direction of the external magnetic field.

また、外部磁界の強さについては、磁性微粒子の磁気モーメント等の磁気物性により異なるが、形成され得る磁性微粒子柱の大きさや磁性微粒子種との吸着力を考慮して適宜設定されれば良い。例えば印加磁界は最大でも約71.6kA/m(約900Oe)程度であれば良く、より小さい磁界でも磁性微粒子柱は形成され得る。   The strength of the external magnetic field varies depending on the magnetic properties such as the magnetic moment of the magnetic fine particles, but may be appropriately set in consideration of the size of the magnetic fine particle columns that can be formed and the attractive force with the magnetic fine particle species. For example, the applied magnetic field may be about 71.6 kA / m (about 900 Oe) at the maximum, and the magnetic fine particle column can be formed even with a smaller magnetic field.

センサ部2では、このように固定された磁性微粒子種10と磁性微粒子柱30とからなるマーカの磁気を測定することで、バイオ物質の有無を間接的に検出する。本発明によるマーカは、例えば磁性微粒子の粒径が100nmであっても磁性微粒子柱の長さが例えば数μm程度となり磁気が増強されるので、磁性微粒子種単体では検出できないような磁気であっても、容易に検出することが可能となる。   The sensor unit 2 indirectly detects the presence or absence of a biomaterial by measuring the magnetism of the marker composed of the magnetic fine particle species 10 and the magnetic fine particle column 30 thus fixed. The marker according to the present invention has a magnetism that cannot be detected by a single magnetic fine particle species because the magnetic fine particle column has a length of, for example, about several μm and the magnetism is enhanced even if the magnetic fine particle has a particle size of 100 nm. Can be easily detected.

なお、上述の例では、センサ部2のセンサとしては、GMR素子やTMR素子、ホール素子等の磁気センサを用いたものを例として挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明によるマーカは、磁性微粒子柱30により磁性微粒子種単体に比べて磁気が増強されるだけではなく、質量や大きさも増強される。したがって、磁気センサ以外にも、例えば水晶振動子マイクロバランスセンサや表面プラズモン共鳴センサを用いてマーカの有無を容易に検出することが可能となる。   In the above example, the sensor of the sensor unit 2 is exemplified by a sensor using a magnetic sensor such as a GMR element, a TMR element, or a Hall element, but the present invention is not limited to this. In the marker according to the present invention, not only the magnetic fine particle column 30 enhances magnetism but also the mass and size as compared with the single magnetic fine particle species. Therefore, in addition to the magnetic sensor, it is possible to easily detect the presence or absence of a marker using, for example, a quartz crystal microbalance sensor or a surface plasmon resonance sensor.

ここで、水晶振動子マイクロバランスセンサとは、水晶振動子の表面に物質が付着すると振動数が減少する特性を利用した質量センサである。また、表面プラズモン共鳴センサとは、金薄膜へのレーザの入射角度の変化に伴って反射光強度が減衰する表面プラズモン共鳴の現象を利用したセンサである。水晶振動子マイクロバランスセンサや表面プラズモン共鳴センサにおいて、磁性微粒子種単体では微量過ぎて振動数の変化や屈折率の変化が測定できなかった状況でも、本発明のマーカを用いれば、磁性微粒子柱により質量が増強されているため容易に測定することが可能となる。   Here, the quartz crystal microbalance sensor is a mass sensor that uses the characteristic that the frequency decreases when a substance adheres to the surface of the quartz crystal. The surface plasmon resonance sensor is a sensor that utilizes the phenomenon of surface plasmon resonance in which the intensity of reflected light attenuates as the angle of incidence of the laser on the gold thin film changes. In a crystal microbalance sensor or surface plasmon resonance sensor, even if the magnetic fine particle species alone is too small to measure the change in frequency or refractive index, the magnetic fine particle column Since the mass is enhanced, the measurement can be easily performed.

また、本発明によるマーカはその大きさも増強されているため、光学顕微鏡でマーカを検出することも可能である。光学顕微鏡はその分解能が理論上は100nm程度、実際には250nm程度であるため、それよりも小さい微粒子を観察することはできなかった。しかしながら、本発明のマーカを用いれば、磁性微粒子柱により数μm程度の大きさとなるため、高価且つ大掛かりな電子顕微鏡等を用いなくても光学顕微鏡で容易に観察することが可能である。また、必要により蛍光物質等を用いて濃淡を強調するようにすることも勿論可能である。   In addition, since the size of the marker according to the present invention is increased, it is also possible to detect the marker with an optical microscope. Since the optical microscope has a theoretical resolution of about 100 nm and actually about 250 nm, fine particles smaller than that could not be observed. However, if the marker of the present invention is used, the size becomes about several μm due to the magnetic fine particle column, so that it can be easily observed with an optical microscope without using an expensive and large electron microscope. Of course, it is also possible to emphasize the shading using a fluorescent material or the like if necessary.

図3に、10nmの粒径の磁性微粒子種に磁性微粒子柱を形成した本発明のマーカを光学顕微鏡で撮影した写真を示す。なお、10nmの粒径の磁性微粒子種は、本願発明者により作成されたものであり、その表面は親水性である。また、磁性微粒子柱用の複数の磁性微粒子も同様に、10nmの磁性微粒子を用いた。なお、印加した外部磁界は約71.6kA/m(約900Oe)程度である。図示の通り、磁性微粒子柱によりマーカが拡大されるため、光学顕微鏡の分解能よりも小さい磁性微粒子種にもかかわらず、本発明のマーカが確認できることが分かる。   FIG. 3 shows a photograph taken with an optical microscope of the marker of the present invention in which magnetic fine particle columns are formed on a magnetic fine particle seed having a particle diameter of 10 nm. The magnetic fine particle seed having a particle diameter of 10 nm was created by the inventors of the present application, and the surface thereof is hydrophilic. Similarly, a plurality of magnetic fine particles for the magnetic fine particle column were 10 nm magnetic fine particles. The applied external magnetic field is about 71.6 kA / m (about 900 Oe). As shown in the drawing, the marker is magnified by the magnetic fine particle column, so that it can be seen that the marker of the present invention can be confirmed regardless of the magnetic fine particle type smaller than the resolution of the optical microscope.

次に、本発明のマーカを用いるバイオセンサの他の実施例を説明する。図4は、本発明のマーカを用いるバイオセンサの他の実施例を説明するための模式図であり、図4(a)は外部磁界を垂直方向に印加した場合の側面図、図4(b)は外部磁界を水平方向に印加した場合の側面図、図4(c)は図4(b)の上面図である。図中、図2と同一の符号を付した部分は同一物を表しており、詳説は省略する。図4に示されるように、本実施例ではプローブ3がセンサ部2の側方近傍に固定されており、これにバイオ物質4及び磁性微粒子種10が結合している。ここに複数の磁性微粒子20が提供され、検出位置の面に対して垂直方向に外部磁界Hが印加されることで、磁性微粒子種に柱状に吸着される磁性微粒子柱30が形成される(図4(a)の状態)。   Next, another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention. FIG. 4A is a side view when an external magnetic field is applied in the vertical direction, and FIG. ) Is a side view when an external magnetic field is applied in the horizontal direction, and FIG. 4C is a top view of FIG. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same items and will not be described in detail. As shown in FIG. 4, in this embodiment, the probe 3 is fixed in the vicinity of the side of the sensor unit 2, and the biomaterial 4 and the magnetic fine particle species 10 are bonded thereto. A plurality of magnetic fine particles 20 are provided here, and an external magnetic field H is applied in a direction perpendicular to the surface of the detection position, thereby forming magnetic fine particle columns 30 that are adsorbed in a columnar shape to the magnetic fine particle species (FIG. 4 (a) state).

そして、本実施例の特徴とするところは、図示のように、センサ部2は、これに近接して設けられた強磁性部40を有している。強磁性部40は、例えばパーマロイ等からなるものであり、磁性微粒子柱30とセンサ部2の間に磁気回路を形成するように配置されている。図4(a)に示されるような垂直方向の外部磁界を水平方向に切り替えると、図4(b)及び図4(c)に示されるような状態となる。図示のように、外部磁界を水平方向に印加すると、磁性微粒子柱30が外部磁界の印加方向に沿って水平方向に傾き、強磁性部40と接触する。すると、磁性微粒子種10及び磁性微粒子柱30からなるマーカの磁気は、強磁性部40を介して増幅されてセンサ部2に達するため、センサ部2ではより高精度にマーカの磁気を測定可能となる。   As a feature of the present embodiment, as shown in the figure, the sensor unit 2 has a ferromagnetic unit 40 provided in the vicinity thereof. The ferromagnetic portion 40 is made of, for example, permalloy or the like, and is disposed so as to form a magnetic circuit between the magnetic fine particle column 30 and the sensor portion 2. When the external magnetic field in the vertical direction as shown in FIG. 4A is switched in the horizontal direction, the state shown in FIGS. 4B and 4C is obtained. As shown in the figure, when an external magnetic field is applied in the horizontal direction, the magnetic fine particle column 30 is inclined in the horizontal direction along the direction in which the external magnetic field is applied, and comes into contact with the ferromagnetic portion 40. Then, the magnetism of the marker composed of the magnetic fine particle seed 10 and the magnetic fine particle column 30 is amplified via the ferromagnetic portion 40 and reaches the sensor portion 2, so that the sensor portion 2 can measure the magnetism of the marker with higher accuracy. Become.

本実施例によれば、プローブはセンサ部の側方に固定されているので、センサ部の上面にプローブを固定するための所定の表面処理等が必要なくなる。このため、センサ部をより表面に露出させることが可能となり、センサ感度を増強することも可能となる。なお、強磁性部は磁気回路を形成できればパーマロイに限定されず、種々の磁性材料、より具体的には、FePt,Co,Ni,Fe,MnSb,MnAs等が適用可能である。   According to the present embodiment, since the probe is fixed to the side of the sensor unit, a predetermined surface treatment or the like for fixing the probe to the upper surface of the sensor unit is not necessary. For this reason, it becomes possible to expose a sensor part to the surface more, and it also becomes possible to enhance sensor sensitivity. The ferromagnetic part is not limited to permalloy as long as it can form a magnetic circuit, and various magnetic materials, more specifically, FePt, Co, Ni, Fe, MnSb, MnAs, etc. can be applied.

さらに、本発明のマーカを用いるバイオセンサのさらに他の実施例を、図5を用いて説明する。図5は、本発明のマーカを用いるバイオセンサのさらに他の実施例を説明するための模式的な側面図であり、水平方向に外部磁界を印加した状態を表している。図中、図2と同一の符号を付した部分は同一物を表しており、詳説は省略する。本実施例では、複数の磁性微粒子20を導電性の微粒子で構成することで、磁性微粒子柱を電気スイッチとして用いるようにしている。すなわち、センサ部2を例えば一対の導通端子で構成し、これを磁性微粒子柱30でショートするように構成する。これにより、磁性微粒子種10に吸着された磁性微粒子柱30からなるマーカの存在の有無が、外部磁界の印加方向を可変することにより導通端子の導通・非導通の確認だけで行えるようになる。このように、本発明のマーカを用いれば、磁気センサも不要で非常に安価に尚且つ確実に、マーカの有無を検出することが可能となる。   Furthermore, still another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic side view for explaining still another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention, and shows a state in which an external magnetic field is applied in the horizontal direction. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same items and will not be described in detail. In this embodiment, the magnetic fine particle column is used as an electric switch by constituting the plurality of magnetic fine particles 20 with conductive fine particles. That is, the sensor unit 2 is configured by a pair of conduction terminals, for example, and is configured to be short-circuited by the magnetic fine particle column 30. As a result, the presence or absence of the marker composed of the magnetic fine particle column 30 adsorbed on the magnetic fine particle seed 10 can be determined only by confirming the conduction / non-conduction of the conduction terminal by changing the application direction of the external magnetic field. As described above, when the marker of the present invention is used, it is possible to detect the presence or absence of the marker at a very low cost and reliably without using a magnetic sensor.

なお、本発明のバイオセンサ用マーカは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明で挙げた寸法もこれらに限定されるものではなく、より大きいものであっても又はより小さいものであっても構わないことが理解されるべきである。   Note that the biosensor marker of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Also, it should be understood that the dimensions given in the above description are not limited to these, and may be larger or smaller.

また、磁性微粒子種と磁性微粒子柱用の磁性微粒子は同一のものであっても勿論構わない。しかしながら、磁性微粒子種用の磁性微粒子はバイオ物質と結合するように表面処理されているためコストがかかるが、磁性微粒子柱用の磁性微粒子は表面処理の必要がないため、コストの観点からは表面処理がされていない磁性微粒子を磁性微粒子柱用に用いるのが好ましい。   Of course, the magnetic fine particle species and the magnetic fine particles for the magnetic fine particle column may be the same. However, since the magnetic fine particles for the magnetic fine particle seed are surface-treated so as to bind to the biomaterial, the cost is high. However, the magnetic fine particles for the magnetic fine particle column need not be surface-treated. It is preferable to use untreated magnetic fine particles for the magnetic fine particle columns.

さらに、適用される検出センサについても、上述の図示例のみに限定されるわけではなく、これらを組み合わせて複数の手段でマーカを検出するように構成しても勿論良い。また、検出センサにも特に制限はなく、一般的な磁性微粒子が検出できるようなセンサであればあらゆるものが適用可能である。さらに、外部磁界の印加については、複数の磁性微粒子を供給後に印加するものだけでなく、常時印加しているものであっても構わない。   Furthermore, the detection sensor to be applied is not limited to the above-described illustrated example, and a combination of these may be used to detect the marker by a plurality of means. Also, the detection sensor is not particularly limited, and any sensor that can detect general magnetic fine particles can be used. Furthermore, the application of the external magnetic field is not limited to applying a plurality of magnetic fine particles after supply, but may be applied constantly.

図1は、従来のバイオセンサのマーカ測定手法を説明するための模式的な側面図である。FIG. 1 is a schematic side view for explaining a marker measurement method of a conventional biosensor. 図2は、本発明のバイオセンサ用マーカを説明するための模式的な側面図であり、図2(a)は外部磁界を印加していない状態の側面図、図2(b)は外部磁界を垂直方向に印加した場合の側面図である。2A and 2B are schematic side views for explaining the biosensor marker of the present invention. FIG. 2A is a side view in a state where an external magnetic field is not applied, and FIG. 2B is an external magnetic field. It is a side view at the time of applying to a perpendicular direction. 図3は、本発明のバイオセンサ用マーカを光学顕微鏡で撮影した写真である。FIG. 3 is a photograph of the biosensor marker of the present invention taken with an optical microscope. 図4は、本発明のマーカを用いるバイオセンサの他の実施例を説明するための模式図であり、図4(a)は外部磁界を垂直方向に印加した場合の側面図、図4(b)は外部磁界を水平方向に印加した場合の側面図、図4(c)は図4(b)の上面図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention. FIG. 4A is a side view when an external magnetic field is applied in the vertical direction, and FIG. ) Is a side view when an external magnetic field is applied in the horizontal direction, and FIG. 4C is a top view of FIG. 図5は、本発明のマーカを用いるバイオセンサのさらに他の実施例を説明するための模式的な側面図であり、水平方向に外部磁界を印加した状態を表している。FIG. 5 is a schematic side view for explaining still another embodiment of the biosensor using the marker of the present invention, and shows a state in which an external magnetic field is applied in the horizontal direction.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 センサ部
3 プローブ
4 バイオ物質
5 磁性微粒子
10 磁性微粒子種
20 複数の磁性微粒子
30 磁性微粒子柱
40 強磁性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Sensor part 3 Probe 4 Biomaterial 5 Magnetic fine particle 10 Magnetic fine particle seed | species 20 Several magnetic fine particle 30 Magnetic fine particle pillar 40 Ferromagnetic part

Claims (21)

バイオセンサに用いるマーカであって、該マーカは、
前記バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に固定される磁性微粒子種と、
外部磁界の印加によって前記磁性微粒子種に柱状に吸着されて磁性微粒子柱を形成する複数の磁性微粒子と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ用マーカ。
A marker used in a biosensor, the marker being
Magnetic fine particle species fixed together with the target biomaterial in the vicinity of the detection position of the biosensor,
A plurality of magnetic fine particles that are adsorbed in a columnar shape to the magnetic fine particle species by application of an external magnetic field to form magnetic fine particle columns;
A biosensor marker comprising:
請求項1に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記印加される外部磁界は、前記検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to claim 1, wherein the applied external magnetic field is in a vertical direction or a horizontal direction with respect to the surface of the detection position. 請求項1又は請求項2に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記印加される外部磁界は、その印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to claim 1 or 2, wherein the applied direction of the applied external magnetic field is variable. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、磁気センサを用いて検出されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 3, wherein the marker is detected using a magnetic sensor. 請求項4に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記磁気センサは、前記磁性微粒子柱と検出位置との間に磁気回路を形成する強磁性部を有することを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   5. The biosensor marker according to claim 4, wherein the magnetic sensor has a ferromagnetic part that forms a magnetic circuit between the magnetic fine particle column and a detection position. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは導電性を有し、前記磁性微粒子柱がこれと前記検出位置との間に電気回路を形成するための電気スイッチを構成することを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 3, wherein the marker has conductivity, and the magnetic particle column forms an electric circuit between the magnetic particle column and the detection position. A biosensor marker comprising a switch. 請求項1に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、水晶振動子マイクロバランスセンサを用いて検出されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to claim 1, wherein the marker is detected by using a quartz crystal microbalance sensor. 請求項1に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、表面プラズモン共鳴センサを用いて検出されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to claim 1, wherein the marker is detected using a surface plasmon resonance sensor. 請求項1乃至請求項8の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、光学顕微鏡を用いて検出されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 8, wherein the marker is detected using an optical microscope. マーカを検出するバイオセンサであって、該バイオセンサは、
前記バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に固定される磁性微粒子種と、
外部磁界の印加によって前記磁性微粒子種に柱状に吸着されて磁性微粒子柱を形成する複数の磁性微粒子と、
前記複数の磁性微粒子に外部磁界を印加する外部磁界印加手段と、
前記磁性微粒子種と磁性微粒子柱とからなるマーカを検出する検出手段と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ。
A biosensor for detecting a marker, the biosensor comprising:
Magnetic fine particle species fixed together with the target biomaterial in the vicinity of the detection position of the biosensor,
A plurality of magnetic fine particles that are adsorbed in a columnar shape to the magnetic fine particle species by application of an external magnetic field to form magnetic fine particle columns;
An external magnetic field applying means for applying an external magnetic field to the plurality of magnetic fine particles;
Detecting means for detecting a marker composed of the magnetic fine particle seed and the magnetic fine particle column;
A biosensor comprising:
請求項10に記載のバイオセンサにおいて、前記外部磁界印加手段は、前記検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向に外部磁界を印加することを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 10, wherein the external magnetic field application unit applies an external magnetic field in a vertical direction or a horizontal direction with respect to a surface of the detection position. 請求項10又は請求項11に記載のバイオセンサにおいて、前記外部磁界印加手段は、印加される外部磁界の印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 10 or 11, wherein the external magnetic field applying unit is capable of changing an application direction of an external magnetic field applied. 請求項10乃至請求項12の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段は、マーカの磁気を検出する磁気センサからなることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 10 to 12, wherein the detection means includes a magnetic sensor that detects magnetism of a marker. 請求項13に記載のバイオセンサにおいて、前記磁気センサは、前記磁性微粒子柱と検出位置との間に磁気回路を形成する強磁性部を有することを特徴とするバイオセンサ。   14. The biosensor according to claim 13, wherein the magnetic sensor has a ferromagnetic portion that forms a magnetic circuit between the magnetic fine particle column and a detection position. 請求項10乃至請求項12の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記マーカは導電性を有し、前記検出手段は、前記磁性微粒子柱がこれと前記検出位置との間に電気回路を形成するように構成される電気スイッチを有することを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 10 to 12, wherein the marker has conductivity, and the detecting means forms an electric circuit between the magnetic fine particle column and the detection position. A biosensor comprising an electrical switch configured as described above. 請求項10に記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段は、マーカを共振周波数の変化として検出する水晶振動子マイクロバランスセンサからなることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 10, wherein the detection unit includes a quartz crystal microbalance sensor that detects a marker as a change in resonance frequency. 請求項10に記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段は、マーカを表面プラズモン共鳴の変化として検出する表面プラズモン共鳴センサからなることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 10, wherein the detection unit includes a surface plasmon resonance sensor that detects a marker as a change in surface plasmon resonance. 請求項10乃至請求項17の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段は、光学顕微鏡からなることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 10 to 17, wherein the detection means includes an optical microscope. バイオセンサを用いたマーカ検出方法であって、該方法は、
前記バイオセンサの検出位置の近傍に標的バイオ物質と共に磁性微粒子種を固定する過程と、
前記磁性微粒子種の近傍に複数の磁性微粒子を提供する過程と、
前記複数の磁性微粒子に外部磁界を印加する過程と、
前記外部磁界によって前記磁性微粒子種に柱状に前記複数の磁性微粒子が吸着されて磁性微粒子柱が形成される過程と、
前記磁性微粒子種と磁性微粒子柱とからなるマーカを検出する過程と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。
A marker detection method using a biosensor, the method comprising:
Immobilizing a magnetic fine particle species together with a target biomaterial in the vicinity of the detection position of the biosensor;
Providing a plurality of magnetic fine particles in the vicinity of the magnetic fine particle species;
Applying an external magnetic field to the plurality of magnetic fine particles;
A process in which the magnetic fine particle column is formed by adsorbing the plurality of magnetic fine particles in a columnar shape to the magnetic fine particle seed by the external magnetic field;
Detecting a marker composed of the magnetic fine particle seed and the magnetic fine particle column;
A marker detection method for a biosensor, comprising:
請求項19に記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記外部磁界を印加する過程は、前記検出位置の面に対して垂直方向又は水平方向に外部磁界を印加する過程であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   20. The biosensor marker detection method according to claim 19, wherein the step of applying the external magnetic field is a step of applying an external magnetic field in a vertical direction or a horizontal direction with respect to the surface of the detection position. Marker detection method for biosensor. 請求項19又は請求項20に記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記外部磁界を印加する過程は、外部磁界の印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   21. The biosensor marker detection method according to claim 19 or 20, wherein an application direction of the external magnetic field is variable in the process of applying the external magnetic field.
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JPWO2011049044A1 (en) * 2009-10-19 2013-03-14 国立大学法人東京工業大学 Biosensor using magnetic fine particles
WO2017170230A1 (en) * 2016-03-28 2017-10-05 Tdk株式会社 Biosensor and biochip
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