JP4347054B2 - 流体中の磁性粒子密度を測定する磁気抵抗検出装置、システム、及び方法 - Google Patents
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Description
magnetic biosensor for homogeneous immunoassay」、PNAS、2000年12月19日、vol.97、no.26において、SQUIDベースの超磁性粒子センサについて記載している。このSQUIDは、表面のくぼみにおいて、基板上の領域に存在する磁性ナノ粒子に起因する磁束を検出する。上記センサの一例として、これら粒子を付着させ固定化するMylar(登録商標)シートを上記くぼみにフィットさせることが記載されている。面内磁場が掛けられると、磁性ナノ粒子の磁気モーメントが生じる。その後、この磁場はスイッチオフされる。ネールのメカニズムによれば、付着した磁性ナノ粒子の磁気双極子に結果として生じる緩和により、数秒間の間、固定化された領域の面に垂直な測定可能時間依存場が生じる。この場は、固定化された領域に接近して配置されたSQUIDプローブによって検出される。
− 磁性粒子を含む流体を層状構造上に供給する工程と、
− 磁場を掛ける工程と、
− 磁場を掛けながら、磁気抵抗検出素子をセンシングする工程と、
− 磁気抵抗検出素子からの出力信号を磁場が掛けられていないときに取得された基準信号と比較して、磁性粒子の体積密度を求める工程とを有する、ことにより実現される。
Claims (20)
- 流体を支持する層状構造を備えた基板を有する磁気抵抗検出装置であって、
前記層状構造は、
第一高さである第一の表面エリアと、
別の第二高さである第二の表面エリアと、
前記流体中の少なくとも1つの磁性粒子の磁場を検出する磁気抵抗素子とを有し、
前記第一及び第二の表面エリアは前記流体と接し、
前記磁気抵抗素子は、
前記第一の表面エリアと前記第二の表面エリアの間の移行部近くに配置され、
前記第一及び第二の表面エリアの両方の面と対向する、
ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項1記載の磁気抵抗検出装置であって、
前記磁気抵抗検出素子は、実質的に垂直に投影される方向から見て、前記移行部周辺に中心をとる、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項1記載の磁気抵抗検出装置であって、前記移行部は階段状のプロファイルを有する、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一項記載の磁気抵抗検出装置であって、
前記磁気抵抗検出装置は、前記基板上に配置された磁気抵抗素子を有するホイートストン・ブリッジ構造を有する、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項1記載の磁気抵抗検出装置であって、
第二の層状構造が存在し、
前記第二の層状構造は、
第三高さである第三の表面エリアと、
第四高さである第四の表面エリアとを有し、
前記第二の層状構造は、前記第三の表面エリアと前記第四の表面エリアの間の移行部近くに配置され、少なくとも前記第三の表面エリアの面に対向する第二の磁気抵抗素子に対応する、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項記載の磁気抵抗検出装置であって、
前記磁気抵抗素子は、前記基板上に存在する、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項1記載の磁気抵抗検出装置であって、
前記第一及び第二の表面エリアは、互いに平行に配置された複数の溝によって形成される、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 請求項7記載の磁気抵抗検出装置であって、
前記第一及び第二の表面エリアは、互いの上に積み重ねられ、3次元チャネル・アレイを形成する、ことを特徴とする磁気抵抗検出装置。 - 流体中の磁性粒子の密度を求めるシステムであって、
請求項1記載の磁気抵抗検出装置を有することを特徴とするシステム。 - 請求項9記載のシステムであって、
前記基板に存在し、前記磁気抵抗検出装置の磁気抵抗の変化を検出する電子回路を更に有する、ことを特徴とするシステム。 - 請求項9又は10記載のシステムであって、
磁場を生成する手段を更に有する、ことを特徴とするシステム。 - 請求項1記載の装置を用いて流体中の磁性粒子の密度を求める方法であって、
前記層状構造上に磁性粒子を含む流体を供給する工程と、
前記磁気抵抗検出素子からの出力信号を磁場が掛けられていないときに取得された基準信号と比較して、前記磁性粒子の体積密度を求める工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項12記載の方法であって、
第三高さである第三の表面エリアと第四高さである第四の表面エリアとを有する別の第二の層状構造に対応する第二の磁気抵抗素子をセンシングする工程と、
前記第一及び第二の層状構造に対応する磁気抵抗検出素子からの出力信号を比較し、これら信号を磁場が掛けられていないときに求められた信号と比較して、磁性流体の体積密度及び面密度を求める工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法であって、
前記流体を供給する前に、前記層状構造の前記第一の表面エリア上に結合部位を備えたプローブ・エリアを設ける工程と、
第五高さである第五の表面エリアと第六高さである第六の表面エリアとを備えた別の第三の層状構造に対応する第三の磁気抵抗検出素子をセンシングする工程と、
前記第一、第二、及び第三の層状構造に対応する磁気抵抗検出素子からの出力信号を磁場が掛けられた場合及び掛けられていない場合で比較して、前記第二の表面エリア上に存在する磁性流体の体積密度及び面密度前記と前記第一の表面エリア上の前記プローブ・エリアに存在する磁性流体の面密度とを求める工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項12乃至14のいずれか一項記載の方法であって、
前記流体は血液である、ことを特徴とする方法。 - 請求項12乃至14のいずれか一項記載の方法であって、
前記流体は尿である、ことを特徴とする方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一項記載の磁気抵抗検出装置を用いて流体中のターゲットに結合した磁性粒子の濃度を検出する方法であって、
前記ターゲットを含む流体を前記層状構造上に供給する工程と、
磁場を掛ける工程と、
前記磁場を掛けながら、前記磁気抵抗検出素子をセンシングする工程と、
前記磁気抵抗検出素子からの出力信号を磁場が掛けられていないときに取得された基準信号と比較して、磁性粒子の体積密度を求める工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項17記載の方法であって、
前記流体は血液である、ことを特徴とする方法。 - 請求項17記載の方法であって、
前記流体は尿である、ことを特徴とする方法。 - 請求項9記載のシステムであって、
前記システムは血液検査器である、ことを特徴とするシステム。
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