JP5746643B2 - Measuring system and measuring method - Google Patents
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Description
後述する実施形態は、概ね、測定システム、および測定方法に関する。 Embodiments described below generally, measurement system, and a measurement method.
測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定した微粒子と、測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定した光導波路とを備え、抗原抗体反応によって測定対象物質を介して微粒子を光導波路の表面に結合させる光導波路型のセンサチップがある。
この様な光導波路型のセンサチップを用いた測定方法においては、抗原抗体反応によって光導波路の表面に結合した微粒子に起因する吸光度に基づいて測定対象物質の量を測定している。そのため、余剰の検体や二次抗体を除去する手順を行うことなく測定対象物質の量を測定することができる。
しかしながら、微粒子が非特異的に吸着、すなわち抗原抗体反応によらずに光導波路の表面に吸着することがある。この様な場合には、抗原抗体反応によらずに光導波路の表面に吸着した微粒子によっても光が吸収・散乱されるため、測定誤差が生じるおそれがある。また、測定の際に微粒子と検体溶液とを混合するため、手作業による煩雑な操作、あるいは混合用の自動機が必要となり、光導波路型のセンサチップを用いる方法の利点が損なわれるおそれがある。
そのため、非特異的吸着によるノイズ成分を減らすことで、より高精度の測定を行うことができる技術の開発が望まれていた。また、手動あるいは機械的な攪拌を加えることなく反応可能な分散状態まで戻す技術が望まれていた。
A fine particle having an antibody that specifically binds to a measurement target substance and an optical waveguide to which an antibody that specifically binds to the measurement target substance is fixed, and the fine particle is separated from the optical waveguide through the measurement target substance by an antigen-antibody reaction. There is an optical waveguide sensor chip that is coupled to the surface.
In such a measurement method using an optical waveguide sensor chip, the amount of the substance to be measured is measured based on the absorbance caused by the fine particles bound to the surface of the optical waveguide by the antigen-antibody reaction. Therefore, the amount of the substance to be measured can be measured without performing a procedure for removing surplus specimens and secondary antibodies.
However, the fine particles may be adsorbed nonspecifically, that is, adsorbed on the surface of the optical waveguide irrespective of the antigen-antibody reaction. In such a case, light is absorbed and scattered also by the fine particles adsorbed on the surface of the optical waveguide regardless of the antigen-antibody reaction, which may cause a measurement error. Further, since the microparticles and the sample solution are mixed at the time of measurement, a complicated manual operation or an automatic machine for mixing is required, and the advantages of the method using the optical waveguide sensor chip may be impaired. .
Therefore, it has been desired to develop a technique capable of performing measurement with higher accuracy by reducing noise components due to nonspecific adsorption. In addition, there has been a demand for a technique for returning to a dispersible state capable of reacting without adding manual or mechanical stirring.
本発明が解決しようとする課題は、高精度の測定を行うことができる測定システム、および測定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide is to provide a constant system measurement can be measured with high accuracy, and a measurement method.
実施形態に係る測定システムは、センサチップと、前記センサチップに磁場を印加する磁場印加部と、前記センサチップに向けて光を出射する光源と、前記センサチップから出射される光を受光する受光素子と、を備えている。
前記センサチップは、測定対象物質と特異的に結合する第1物質が固定されたセンシングエリアを有する光導波路と、検体溶液を導入する凹部が前記センシングエリアに対峙させて設けられた反応部と、前記測定対象物質と特異的に結合する第2物質が固定され、磁性を有し、検体溶液より比重の高い磁性微粒子と、を有している。
前記磁場印加部は、前記磁性微粒子が前記センシングエリアから以下の式を満足する距離だけ離れるような磁場強度を有する前記磁場を印加する。
L>λ/{2π(n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
ここで、Lは前記磁性微粒子が前記センシングエリアから離れる距離、λは測定に用いる光の波長、n 1 は前記光導波路の屈折率、n 2 は前記磁性微粒子を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
The measurement system according to the embodiment includes a sensor chip, a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the sensor chip, a light source that emits light toward the sensor chip, and a light receiving unit that receives light emitted from the sensor chip. And an element.
The sensor chip includes an optical waveguide having a sensing area to which a first substance that specifically binds to a measurement target substance is fixed, a reaction part in which a recess for introducing a sample solution is provided facing the sensing area, A second substance that specifically binds to the measurement target substance is fixed, has magnetic properties, and magnetic fine particles having a specific gravity higher than that of the sample solution.
The magnetic field application unit applies the magnetic field having a magnetic field strength such that the magnetic fine particles are separated from the sensing area by a distance satisfying the following expression.
L> λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
Here, L is the distance that the magnetic fine particles are separated from the sensing area, λ is the wavelength of light used for measurement, n 1 is the refractive index of the optical waveguide, n 2 is the refractive index of the dispersion medium that disperses the magnetic fine particles, θ is the total reflection angle.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本明細書において、「上部」、「上方」、「上方向」とは重力方向における「上部」、「上方」、「上方向」とし、「下部」、「下方」、「下方向」とは重力方向における「下部」、「下方」、「下方向」としている。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
In this specification, “upper”, “upward”, and “upward” are “upper”, “upward”, and “upward” in the direction of gravity, and “lower”, “lower”, and “downward”. And “lower”, “lower” and “down” in the direction of gravity.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るセンサチップおよび測定システムを例示するための模式図である。なお、図1においてはセンサチップ100の断面を表している。
図1に示すように、測定システム30には、反応部5が設けられたセンサチップ100、光源7、受光素子8、磁場印加部10、制御部20が設けられている。
センサチップ100には、基板1、グレーティング部2a、2b、光導波路部3、保護部4、反応部5、磁性微粒子9が設けられている。
センサチップ100は、光導波路型のセンサチップである。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for illustrating the sensor chip and the measurement system according to the first embodiment. In FIG. 1, a cross section of the
As shown in FIG. 1, the
The
The
基板1は、平板状を呈し、光源7から出射される光を透過させることができる材料から形成されている。基板1は、例えば、無アルカリガラスや石英などから形成することができる。
グレーティング部2a、2bは、基板1の光導波路部3が設けられた側の主面の両端部付近に一対設けられている。すなわち、一対のグレーティング部2a、2bは、基板1の主面に互いに距離をあけて設けられている。グレーティング部2aは基板1の光が入射する側の端部近傍に設けられ、グレーティング部2aは基板1の光が出射する側の端部近傍に設けられている。グレーティング部2a、2bは、光導波路部3に光を導入、出射させる際に回折格子として機能する。そのため、グレーティング部2a、2bは、基板1より高い屈折率を有し所定のピッチ寸法で格子状に設けられている。グレーティング部2a、2bは、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素(GaAs)、インジウム錫酸化物(ITO)、ポリイミドなどから形成されるものとすることができる。
The
A pair of
光導波路部3は、基板1のグレーティング部2a、2bが設けられた側の主面に設けられている。光導波路部3は、いわゆる平面光導波路とすることができる。光導波路部3は、光源7から出射される光を透過させることができる材料から形成されている。この場合、光導波路部3は、基板1より高い屈折率を有するものとすることができる。例えば、光導波路部3は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのような熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、あるいは無アルカリガラスなどから形成することができる。光導波路部3の厚み寸法は、例えば、3μm以上、300μm以下とすることができる。
なお、グレーティング部2a、2bは、フォトリソグラフィプロセスなどを用いて、光導波路部3の上面に凹凸パターンを形成することによって設けても良い。
The
The grating
保護部4は、光導波路部3の両端部であって、グレーティング部2a、2bが形成されている領域に対峙する部分を覆うようにして設けられている。保護部4には、光導波路部3の表面が露出する開口部4aが設けられている。開口部4aは、例えば、矩形状とすることができ、この開口部4aに露出する光導波路部3の表面がセンシングエリア(検出面)101となる。保護部4は、例えば、光導波路部3を形成する材料よりも低い屈折率を有する材料から形成することができる。保護部4は、例えば、フッ素樹脂などから形成することができる。
The
検出面であるセンシングエリア101には、検体溶液中の測定対象物質14と特異的に反応する第1物質6が固定されている。第1物質6の固定は、例えば、第1物質6とセンシングエリア101との疎水性相互作用や化学結合により行うようにすることができる。例えば、第1物質6は、シランカップリング剤による疎水化処理を行うことでセンシングエリア101に固定するようにすることができる。また、センシングエリア101に官能基を形成し、既知のリンカー分子を作用させて化学結合により第1物質6をセンシングエリア101に固定してもよい。
第1物質6は、例えば、検体溶液中の測定対象物質14が抗原の場合には、抗体(一次抗体)とすることができる。
A
For example, when the
反応部5には、検体溶液を導入する凹部5aと、凹部5aに貫通する孔部5bとが設けられている。反応部5は、凹部5aをセンシングエリア101に対峙させるようにして設けられている。凹部5aと、センシングエリア101とにより画される空間が反応空間102となる。反応部5は、反応空間102において、導入された検体溶液と、磁性微粒子9とを保持する。
孔部5bは、反応空間102に検体溶液を導入するための孔、空気抜き用の孔となる。孔部5bの数、設けられる位置は、図1に例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
反応部5は、検体溶液に対する耐性を有する樹脂などから形成することができる。
The
The
The
磁性微粒子9は、反応空間102内に保持されている。この場合、例えば、磁性微粒子9と水溶性物質とを含むスラリを保持させる面に塗布し、これを乾燥させることで磁性微粒子9を保持させるようにすることができる。磁性微粒子9は、反応空間102におけるセンシングエリア101以外の面に保持されているようにすることができる。例えば、図1に示すように、磁性微粒子9は、凹部5aのセンシングエリア101に対峙する面に保持されているようにすることができる。なお、磁性微粒子9は、凹部5aのセンシングエリア101に対峙する面以外の面に保持されていてもよい。ただし、磁性微粒子9が凹部5aのセンシングエリア101に対峙する面に保持されているようにすれば、検体溶液中における分散性を向上させることができる。
また、磁性微粒子9は、センシングエリア101の上方に空間を空けて配置された図示しない保持板に保持されているようにすることもできる。
The magnetic
Further, the magnetic
磁性微粒子9は、保持される面に直接的に保持されていてもよいし、保持される面に図示しないブロッキング層などを介して間接的に保持されていてもよい。
ブロッキング層は、例えば、ポリビニルアルコール、ウシ血清アルブミン(BSA)、ポリエチレングリコール、リン脂質ポリマー、ゼラチン、カゼイン、糖類(例えばスクロース、トレハロース)のような水溶性物質を含むものとすることができる。
The magnetic
The blocking layer may contain a water-soluble substance such as polyvinyl alcohol, bovine serum albumin (BSA), polyethylene glycol, phospholipid polymer, gelatin, casein, and sugars (eg, sucrose and trehalose).
また、磁性微粒子9は、凹部5aの面に乾燥状態または半乾燥状態で保持されている。この場合、磁性微粒子9は、検体溶液などの分散媒と接した際に容易に分散することができるような状態で保持されていることが望ましい。ただし、磁性微粒子9は、必ずしも均一に分散して保持されている必要はなく、ある程度の偏りがあってもよい。
凹部5aの面に乾燥状態または半乾燥状態で保持された磁性微粒子9は、検体溶液が導入された際に検体溶液中に分散する。
Further, the magnetic
The magnetic
図2は、磁性微粒子9を例示するための模式図である。
磁性微粒子9は、微粒子12と、微粒子12の表面に固定された第2物質13を有する。
微粒子12は、例えば、磁性体材料から形成された粒子の表面を高分子材料で被覆した形態のものや、高分子材料から形成された粒子の表面を磁性体材料で被覆した形態のものとすることができる。あるいは、磁性体材料から形成された粒子そのものでもよく、この場合には粒子の表面に疎水結合や共有結合などによって第2物質を結合させる手段を有するものとすることができる。
微粒子12に用いられる磁性体材料としては、例えば、γ-Fe2O3等の各種フェライト類などを例示することができる。この場合、磁場の印加を停止すると速やかに磁性を失う超常磁性の材料を用いることが好ましい。
超常磁性の材料を用いるものとすれば、磁場を印加した際に磁性微粒子9同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで容易に再分散させることができる。
例えば、検体溶液中に測定対象物質14が存在しない場合に磁場を印加しても、磁性微粒子9の凝集物が生成されてセンシングエリア101から剥がれにくくなる場合がある。この様な磁性微粒子9の凝集物は、測定誤差の要因となる。この場合、微粒子12を超常磁性の材料から形成するようにすれば、磁性微粒子9の凝集を抑制することができるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating the magnetic
The magnetic
The
Examples of the magnetic material used for the
If a superparamagnetic material is used, even if the magnetic
For example, even if a magnetic field is applied when the
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、微粒子12の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、磁性微粒子9の分散媒(例えば、検体溶液)に界面活性剤などの分散剤を添加してもよい。
微粒子12の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子9を再分散させ易くし、攪拌を更に促進させることができる。これにより、さらに高精度の測定を行うことができる。
Further, in order to further improve the redispersibility when the application of the magnetic field is stopped, the surface of the
If the surface of the
微粒子12の粒径は、0.05μm以上、200μm以下であることが望ましいが、更に望ましくは0.2μm以上、20μm以下である。このような粒径を有する微粒子12を用いるものとすれば、光の散乱効率を高めることができる。そのため、光を用いて測定対象物質14の量や濃度を測定する測定システム30において、高精度の測定を行うことが可能となる。
The particle size of the
第2物質13は、例えば、検体溶液中の測定対象物質14が抗原の場合、抗体(二次抗体)とすることができる。
第2物質13は、微粒子12の表面に、例えば、物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により固定することができる。
測定対象物質14と、第1物質あるいは第2物質と、の組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限られるものではない。
例えば、測定対象物質14が糖である場合には、第1物質及び第2物質はレクチンとし、測定対象物質14がヌクレオチド鎖である場合には、第1物質及び第2物質はそれに相補的なヌクレオチド鎖とし、測定対象物質14がリガンドである場合には、第1物質及び第2物質はそれに対する受容体などとすることができる。
For example, when the
The
The combination of the
For example, when the
光源7は、センサチップ100に向けて光を出射する。光源7は、例えば、赤色レーザダイオードとすることができる。
受光素子8は、センサチップ100からの光を受光し、光強度を測定する。受光素子8は、例えば、フォトダイオードとすることができる。
光源7から出射し基板1を介して入射側のグレーティング部2aに入射した光は、グレーティング部2aにより回折され、光導波路部3の内部を反射しながら伝播する。光導波路部3の内部を反射しながら伝播する光によりセンシングエリア101においてエバネッセント(evanescent)光などの近接場光が生じる。近接場光は、光が光導波路部3と反応空間102との界面において全反射する際、その界面に発生する光である。近接場光が到達する距離(染み出し距離)は、光導波路部3の表面(センシングエリア101の表面)から波長の数分の1程度の長さである。
近接場光は、センシングエリア101の近傍にある磁性微粒子9により吸収されたり散乱されたりする。この際、磁性微粒子9の量に応じて近接場光が吸収、散乱されることになる。
The
The
Light emitted from the
Near-field light is absorbed or scattered by the magnetic
その後、光は出射側のグレーティング部2bにより回折され、外部に向けて出射される。外部に向けて出射された光は、受光素子8により受光され、光強度が測定される。
外部に向けて出射された光強度と、基準となる光強度とに基づいて光強度の低下率を求めることができるので、センシングエリア101にある磁性微粒子9の量を知ることができる。そして、求められた磁性微粒子9の量に基づいて検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度(例えば、抗原濃度など)を求めることができる。
なお、磁性微粒子9の量に基づいて検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度を求めることに関する詳細は後述する。
Thereafter, the light is diffracted by the
Since the reduction rate of the light intensity can be obtained based on the light intensity emitted toward the outside and the reference light intensity, the amount of the magnetic
Details regarding the determination of the amount and concentration of the
磁場印加部10は、磁場を生成し、生成した磁場をセンサチップ100に印加することで、磁場に応じて磁性微粒子9の位置を変化させる。磁場印加部10は、磁性微粒子9から見て光導波路部3がある側とは反対の側に設けるようにすることができる。
例えば、測定システム30の場合には、磁場印加部10は、センサチップ100の上方向に設けられている。
磁場印加部10は、例えば、永久磁石あるいは電磁石を有するものとすることができる。
磁場印加部10がフェライト磁石などの永久磁石を有するものの場合には、永久磁石の磁力やセンサチップ100からの距離を変化させることで磁場強度を調整するものとすることができる。
The magnetic
For example, in the case of the
The magnetic
When the magnetic
この場合、永久磁石とセンサチップ100との間の距離は、永久磁石とセンサチップ100との間に設けられるスペーサの厚み寸法を変化させたり、リニアモータなどのアクチュエータを用いて永久磁石とセンサチップ100との相対的な位置を変化させたりすることで変化させることができる。
また、磁場印加部10が電磁石を有するものの場合には、コイルに流す電流値を変化させることで磁場強度を調整するものとすることができる。
この場合、磁場強度を動的に調整するためには、電磁石を用いて電流値により磁場強度を調整するようにすることが好ましい。
In this case, the distance between the permanent magnet and the
In the case where the magnetic
In this case, in order to dynamically adjust the magnetic field strength, it is preferable to adjust the magnetic field strength according to the current value using an electromagnet.
制御部20は、磁場印加部10を制御して、磁場印加部10により印加する磁場の磁場強度を制御する。
例えば、制御部20は、後述する(状態1)の状態にある磁性微粒子9をセンシングエリア101から引き剥がすことなく、後述する(状態2)や(状態3)の状態にある磁性微粒子9をセンシングエリア101から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができるような磁場強度となるように磁場印加部10を制御する。
また、制御部20は、磁場印加部10を制御して、磁場強度を動的に調整することもできる。
例えば、制御部20は、磁場印加部10を制御して、磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御するようにすることができる。
この場合、制御部20は、磁場印加部10を制御して、パルス状に磁場を印加することができる。
The
For example, the
The
For example, the
In this case, the
次に、測定システム30の作用とともに第1の実施形態に係る測定方法を例示する。
図3は、第1の実施形態に係る測定方法を例示するための模式工程図である。
図3(a)〜(c)は、測定システム30を用いて測定対象物質14の濃度を測定する方法を例示するものである。
図3(a)〜(c)においては、煩雑となるのを避けるために反応空間102における状態を表すものとする。
Next, the measurement method according to the first embodiment will be exemplified together with the operation of the
FIG. 3 is a schematic process diagram for illustrating the measurement method according to the first embodiment.
3A to 3C illustrate a method of measuring the concentration of the
3A to 3C, the state in the
まず、図3(a)に示すように、磁性微粒子9が保持されている反応空間102に検体溶液を導入し、検体溶液中に磁性微粒子9を分散させる。
First, as shown in FIG. 3A, the sample solution is introduced into the
すなわち、測定対象物質14を含む検体溶液と、測定対象物質14と特異的に結合する第2物質13が固定され磁性を有し、検体溶液より比重の高い磁性微粒子9と、が測定対象物質14と特異的に結合する第1物質6が固定されたセンシングエリア101に接するようにする。
検体溶液の導入は、例えば、孔部5bを介して行うようにすることができる。
That is, the sample solution containing the
The sample solution can be introduced, for example, through the
次に、図3(b)に示すように、磁性微粒子9が重力によってセンシングエリア101に向けて沈降(自然沈降)していく。この際、センシングエリア101に固定された第1物質6(例えば、一次抗体)と、微粒子12の表面に固定された第2物質13(例えば、二次抗体)とが測定対象物質14(例えば、抗原)を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子9の一部がセンシングエリア101に結合される。
Next, as shown in FIG. 3B, the magnetic
次に、図3(c)に示すように、磁性微粒子9から見て沈降方向とは異なる方向(例えば、上方向)から磁場を印加することによって、測定対象物質14を介さずにセンシングエリア101に吸着している磁性微粒子9を沈降方向とは異なる方向(例えば上方向)に移動させることで、センシングエリア101から除去する。
このとき、磁場強度を適切な値とすることで、抗原抗体反応により測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合された磁性微粒子9は引き剥がさず、測定対象物質14を介さずにセンシングエリア101に吸着した磁性微粒子9のみを除去するようにする。
なお、磁場強度を適切な値とすることに関する詳細は後述する。
Next, as shown in FIG. 3C, by applying a magnetic field from a direction (for example, upward direction) different from the sedimentation direction when viewed from the magnetic
At this time, by setting the magnetic field strength to an appropriate value, the magnetic
Details regarding setting the magnetic field strength to an appropriate value will be described later.
次に、受光素子8からの検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度(例えば、抗原濃度)を測定する。
例えば、前述したように、光源7から光を入射させることでセンシングエリア101においてエバネッセント光などの近接場光を生じさせる。近接場光を生じさせた状態で検体溶液が反応空間102の内部に導入される。反応空間102の内部に保持されていた磁性微粒子9は、検体溶液の導入直後から沈降を始めてセンシングエリア101近傍、例えば、エバネッセント光領域に達する(図3(a)、(b))。なお、エバネッセント光領域は、後述するエバネッセント光が到達する距離(染み出し距離d)により規定される領域である。エバネッセント光領域にある磁性微粒子9により、エバネッセント光の吸収や散乱が生じるので光導波路部3の内部を伝播する光の光強度が減衰する。また、出射側のグレーティング部2bから出射される光強度は、エバネッセント光領域にある磁性微粒子9の量が多くなるほど減衰量が多くなる。そのため、グレーティング部2bから出射される光強度は、磁性微粒子9の沈降にともない時間の経過にとともに低下する。
Next, the amount and concentration (for example, antigen concentration) of the
For example, as described above, near-field light such as evanescent light is generated in the
その後、磁場印加部10により上部磁場を印加すると、(状態2)や(状態3)となっている磁性微粒子9がエバネッセント光領域外に移動する(図3(c))。そのため、グレーティング部2bから出射される光の光強度は、所定の値まで回復する。所定の値まで回復した時の光強度と、図3(a)の状態、すなわち、検体溶液を導入した直後における光強度とから光強度の低下率を求めることができる。
この場合、検体溶液をセンサチップ100に導入した後であって磁場の印加前に、センサチップ100から出射される光強度を測定する。また、磁場の印加後に、センサチップ100から出射される光強度を測定する。そして、これらの光強度の差分に基づいて測定対象物質14の量や濃度を定量することができる。
Thereafter, when an upper magnetic field is applied by the magnetic
In this case, the intensity of light emitted from the
前述したように、受光素子8に入射する光の光強度の低下率は、センシングエリア101に対して抗原抗体反応などによって結合した磁性微粒子9の量に依存する。つまり、抗原抗体反応などに関与する検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度(例えば、抗原濃度)に比例することになる。
そのため、以下の手順のより検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度を定量することができる。
まず、含まれる測定対象物質14の量や濃度が既知の検体溶液における時間の経過に伴う光強度の変動曲線を求める。
次に、この変動曲線において、上部磁場の印加後に光強度の変動が飽和した際の光強度の低下率(信号低下率)を求めることで、測定対象物質14の既知の量や濃度(例えば、抗原濃度)と光強度の低下率との関係を示す検量線を予め作成する。
次に、含まれる測定対象物質14の量や濃度が未知の検体溶液における光強度の変動曲線を求める。そして、この変動曲線を用いて、所定の時間における光強度の低下率を求める。
次に、検量線と、求められた光強度の低下率とから検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度を定量する。
この様にして、検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度を測定することができる。
As described above, the light intensity reduction rate of the light incident on the
Therefore, the amount and concentration of the
First, a fluctuation curve of light intensity over time in a sample solution with a known amount and concentration of the
Next, in this variation curve, by obtaining the light intensity decrease rate (signal decrease rate) when the light intensity variation is saturated after application of the upper magnetic field, the known amount and concentration of the measurement target substance 14 (for example, A calibration curve showing the relationship between (antigen concentration) and the rate of decrease in light intensity is prepared in advance.
Next, a fluctuation curve of light intensity in a sample solution whose amount and concentration of the
Next, the amount and concentration of the
In this manner, the amount and concentration of the
ここで、磁場強度に関してさらに例示をする。
エバネッセント光などの近接場光を用いた測定において測定が可能な磁性微粒子9の状態は、センシングエリア101との相互作用の強さの違いによって次の(状態1)〜(状態3)に分類することができる。
(状態1)は、測定対象物質14と、それと特異的に結合する分子との結合(例えば、抗原抗体結合など)によってセンシングエリア101に結合した磁性微粒子9の状態である。なお、(状態1)にある磁性微粒子9をセンシングエリア101に結合した磁性微粒子9と適宜称することにする。
(状態2)は分子間力や疎水性相互作用などによって、非特異的にセンシングエリア101に吸着した磁性微粒子9の状態である。なお、(状態2)にある磁性微粒子9をセンシングエリア101に吸着した磁性微粒子9と適宜称することにする。
(状態3)は、センシングエリア101近傍で浮遊している磁性微粒子9の状態である。
Here, the magnetic field strength will be further illustrated.
The states of the magnetic
(State 1) is a state of the magnetic
(State 2) is a state of the magnetic
(State 3) is a state of the magnetic
この場合、(状態1)における相互作用が最も強く、(状態3)における相互作用が最も弱くなる。
また、(状態1)となっている磁性微粒子9は、測定対象物質14の量や濃度を測定する際に有用な磁性微粒子9となる。
(状態2)または(状態3)となっている磁性微粒子9は、測定対象物質14の量や濃度を測定する際に測定の誤差要因(ノイズ)となりうる磁性微粒子9となる。
In this case, the interaction in (State 1) is the strongest and the interaction in (State 3) is the weakest.
Further, the magnetic
The magnetic
ここで、センシングエリア101において生じる近接場光がエバネッセント光の場合には、エバネッセント光が到達する距離(染み出し距離d)は、以下の(1)式によって求めることができる。
Here, when the near-field light generated in the
d=λ/{2π(n1sin2θ-n2 2)1/2} ・・・(1)
ここで、dはエバネッセント光の染み出し距離、λは測定に用いる光の波長、n1は光導波路部3の屈折率、n2は磁性微粒子9を分散させる分散媒(例えば、検体溶液)の屈折率、θは全反射角である。
(1)式より染み出し距離dは、概ね測定に用いる光の波長の数分の1程度であることがわかる。
d = λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 } (1)
Here, d is the evanescent light penetration distance, λ is the wavelength of the light used for measurement, n 1 is the refractive index of the
From the equation (1), it can be seen that the permeation distance d is approximately a fraction of the wavelength of light used for measurement.
そのため、磁場印加部10は、磁性微粒子9がセンシングエリア101から以下の(2)式を満足する距離Lだけ離れるような磁場強度を有する磁場を印加するようにすればよい。
L>λ/{2π(n1sin2θ-n2 2)1/2} ・・・(2)
ここで、Lは磁性微粒子9がセンシングエリア101から離れる距離、λは測定に用いる光の波長、n1は光導波路部3の屈折率、n2は磁性微粒子9を分散させる分散媒(例えば、検体溶液)の屈折率、θは全反射角である。
Therefore, the magnetic
L> λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 } (2)
Here, L is the distance that the magnetic
例えば、λ=635nm、n1=1.58、n2=1.33(分散媒が水の場合)、θ=78°とするとL>130nmとなる。従って、磁場を印加して、(状態2)や(状態3)の磁性微粒子9をセンシングエリア101から僅かに数100nm程度遠ざけるだけで、測定誤差を充分に低減させることが可能となる。この場合、(2)式を満足する距離Lは非常に短いので、(状態2)や(状態3)となっている磁性微粒子9をセンシングエリア101から遠ざけるために要する時間はわずかな時間ですむ。また、時間が許容範囲内であれば、多少の時間を要しても、より弱い磁場強度で(状態2)や(状態3)となっている磁性微粒子9を(2)式を満足する距離Lにまで移動させることが可能となる。これにより、(状態1)となっている磁性微粒子9が余分に引き剥がされることを抑制することができる。そのため、測定に有用な(状態1)となっている磁性微粒子9をセンシングエリア101から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる(状態2)や(状態3)となっている磁性微粒子9をセンシングエリア101から引き剥がすことができるので、S/N比を改善することが可能となる。
For example, if λ = 635 nm, n 1 = 1.58, n 2 = 1.33 (when the dispersion medium is water), and θ = 78 °, L> 130 nm. Accordingly, the measurement error can be sufficiently reduced by applying the magnetic field and moving the magnetic
すなわち、適切な磁場強度は、測定に有用な(状態1)の磁性微粒子9をセンシングエリア101から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる(状態2)や(状態3)の磁性微粒子9をセンシングエリア101から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる磁場強度となる。
この場合、磁場印加部10に設けられた電磁石のコイルに流す電流値を変化させることで適切な磁場強度となるようにすることができる。あるいは、磁場印加部10に設けられた永久磁石の磁力やセンサチップ100からの距離を変化させることで適切な磁場強度となるようにすることもできる。
That is, an appropriate magnetic field strength can sense the magnetic
In this case, an appropriate magnetic field strength can be obtained by changing the value of the current flowing through the coil of the electromagnet provided in the magnetic
次に、磁場印加部10により上部磁場を印加する効果についてさらに例示をする。
ここでは、上部磁場を印加する効果を確認するために測定システム30を用いて行った実験について説明する。
なお、以下に例示をする具体的な数値や材料は一例であり、これらの数値や材料に限定されるわけではない。
Next, the effect of applying the upper magnetic field by the magnetic
Here, an experiment performed using the
In addition, the specific numerical values and materials illustrated below are examples, and are not limited to these numerical values and materials.
実験に用いたセンサチップ100は以下のようにして作成した。
まず、無アルカリガラスなどから形成された透光性を有する基板1の主面にグレーティング部2a、2bを形成する。例えば、スパッタリング法を用いて基板1の主面に屈折率が2.2〜2.4である酸化チタン膜を50nmの厚みに成膜し、リソグラフィ法とドライエッチング法とを用いてグレーティング部2a、2bを形成することができる。
次に、グレーティング部2a、2bを覆うようにして基板1の主面に光導波路3を形成する。例えば、スピンコート法を用いて基板1の主面に紫外線硬化性アクリル樹脂を約10μmの厚みに塗布し、紫外線照射により硬化させて光導波路3を形成することができる。なお、硬化後の紫外線硬化性アクリル樹脂の屈折率(光導波路3の屈折率)は1.58であった。
The
First, the
Next, the
次に、光導波路3の主面に保護部4を形成する。保護部4は、グレーティング部2a、2bが形成されている領域に対峙する部分を含み、センシングエリア101である抗体固定化領域を囲むように形成する。保護部4は、スクリーン印刷法を用いて低屈折率樹脂を塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。なお、乾燥後の低屈折率樹脂の屈折率(保護部4の屈折率)は1.34であった。
Next, the
次に、センシングエリア101に第1物質6を共有結合法によって固定する。この場合、測定対象物質14は不活性化インフルエンザウイルス(A型)の抗原タンパクとするので、第1物質6は抗インフルエンザ核タンパク抗体とした。
一方、予め第2物質13が固定された磁性微粒子9を反応部5の凹部5aの面に保持させる。例えば、磁性微粒子9と水溶性物質とを含むスラリを保持させる面に塗布し、これを乾燥させることで磁性微粒子9を保持させるようにすることができる。微粒子12の平均粒径は、1.1μmとした。
Next, the
On the other hand, the magnetic
次に、反応部5を設ける。反応部5は、凹部5aをセンシングエリア101に対峙させるようにして設ける。反応部5の固定は、両面テープなどを用いて行うようにすることができる。
光源7から出射する光の中心波長は635nmとした。
なお、本実験においては、磁場印加部10をフェライト磁石とし、フェライト磁石とセンサチップ100との間にスペーサを設け、スペーサの厚みを変えることによって磁場強度を変化させた。
Next, the
The center wavelength of the light emitted from the
In this experiment, the magnetic
図4は、上部磁場を印加する効果を例示するためのグラフ図である。
図4(a)は、磁場印加部10によりノイズとなりうる磁性微粒子9を除去する工程を有する場合、図4(b)は、磁場印加部10により磁性微粒子9と検体溶液とを攪拌する工程をさらに有する場合である。
図4(a)に示すように、反応空間102に検体溶液を導入すると、磁性微粒子9の沈降によるセンシングエリア101近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。その後、磁場印加部10により上部磁場を印加すると、センシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。この段階における検出信号強度比と初期の検出信号強度比との差分が、初期の検出信号強度比に対する比率、すなわち信号低下率となる。
FIG. 4 is a graph for illustrating the effect of applying the upper magnetic field.
FIG. 4A shows a step of removing magnetic
As shown in FIG. 4A, when the sample solution is introduced into the
図4(a)から分かるように、本実施の形態に係るセンサチップ100、測定システム30、および測定方法を用いると、測定のノイズとなりうる(状態2)や(状態3)の磁性微粒子9をセンシングエリア101から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる。そのため、測定対象物質14の濃度が低い場合であっても高精度の測定を行うことができる。
As can be seen from FIG. 4A, when the
また、図4(b)に示すように、反応空間102に検体溶液を導入した後に、磁場印加部10により上部磁場をパルス状に印加する。例えば、磁場印加部10により上部磁場を10秒毎に印加する。その後、磁性微粒子9を沈降させるとセンシングエリア101近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。次に、磁場印加部10により上部磁場を印加すると、センシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。
4B, after introducing the sample solution into the
ここで、図4(b)に示すものの場合には、ノイズとなりうる磁性微粒子9を除去した後の検出信号強度比が図4(a)の場合と比べて低くなる。すなわち、図4(b)の場合の方が測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合された磁性微粒子9の量が多くなる。また、上部磁場をパルス状に印加した後の自然沈降による信号低下の速度に着目すると、図4(b)に示すものの場合には、図4(a)における検体溶液導入後の自然沈降による信号低下速度に比べて、信号の低下速度が緩やかになっている。これは、乾燥または半乾燥状態から検体溶液中に放出された微粒子の凝集度合いが、図4(b)では図4(a)の場合に比べて小さくなっていることを示唆している。
Here, in the case shown in FIG. 4B, the detection signal intensity ratio after removing the magnetic
磁場印加部10により上部磁場をパルス状に印加すれば、磁性微粒子9と検体溶液とを攪拌することができる。そのため、磁性微粒子9の微粒子12に固定された第2物質13と測定対象物質14との反応率が高められ、測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合される磁性微粒子9の量が増加したために、測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合された磁性微粒子9の量が多くなったと考えられる。また、上部磁場をパルス状に印加することにより、検体溶液中に浮遊する時間が長くなるため、自然拡散による分散が促進されたと考えられる。
磁性微粒子9の微粒子12に固定された第2物質13と測定対象物質14との反応率を高めることができれば、より高精度な測定対象物質14の測定を行うことができる。
なお、一例として、上部磁場を印加する場合を例示したがこれに限定されるわけではない。磁性微粒子9をセンシングエリア101から離れる方向に移動させるための磁場印加に適用することができる。例えば、後述する図8に示すものの場合には、下部磁場をパルス状に印加すればよい。また、印加のタイミングをずらして、上部磁場と下部磁場とをパルス状に印加してもよい。そのようにすれば、磁性微粒子9と検体溶液とをさらによく攪拌することができる。
When the upper magnetic field is applied in a pulse form by the magnetic
If the reaction rate between the
In addition, although the case where the upper magnetic field was applied was illustrated as an example, it is not necessarily limited to this. The present invention can be applied to magnetic field application for moving the magnetic
本実施形態によれば、検体溶液より比重の高い磁性微粒子を予め反応空間102に乾燥または半乾燥状態で備えることで、検体溶液が導入された際に微粒子が自重で沈降し始めることによって、手動や機械的手段による攪拌を加えることなく反応可能な分散状態まで戻すことができる。また、磁場をパルス状に印加することで、重力方向への沈降と重力方向以外の方向への移動とが繰返される結果、微粒子が溶液中に浮遊する時間が長くなるため、自然拡散による分散を更に促進することができる。
また、磁性微粒子9に対して沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することで、抗原抗体反応などによらずにセンシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9を、センシングエリア101から引き剥がすことができる。これにより、抗原抗体反応などにより測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合した磁性微粒子9による測定を行うことができる。そのため、より高精度の測定を行うことができる。
また、磁場印加によりノイズとなりうる磁性微粒子9を除去することができるので、このような磁性微粒子9を洗浄により除去する作業が不要となる。
According to the present embodiment, by providing magnetic particles having a specific gravity higher than that of the sample solution in the
Further, by applying a magnetic field to the magnetic
In addition, since the magnetic
また、本実施形態によれば、センサチップ100を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定をするので、センシングエリア101から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子9を引き剥がす距離が短くてすむ。これにより、上部磁場の印加によりセンシングエリア101から磁性微粒子9を引き剥がすために要する時間が短くてすむ。あるいは、より弱い磁場により、センシングエリア101から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子9を引き剥がすことが可能となる。
In addition, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、磁場強度を制御することができるので、測定に有用な磁性微粒子9をセンシングエリア101から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる磁性微粒子9をセンシングエリア101から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる。これにより、S/N比を改善することが可能となる。
また、本実施形態によれば、制御部20により磁場強度を動的に制御することができるので、さらに高精度の測定を行うことができる。
例えば、磁場をパルス状に印加することで磁性微粒子9と検体溶液とを攪拌することができる。そのため、磁性微粒子9の微粒子12に固定された第2物質13と測定対象物質14との反応率を高めることができるので、より高精度な測定対象物質14の測定を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, since the magnetic field strength can be controlled, the magnetic
Further, according to the present embodiment, since the magnetic field intensity can be dynamically controlled by the
For example, the magnetic
また、磁性微粒子9における微粒子12の材料として、超常磁性の材料を用いるようにすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子9を容易に再分散させることができる。そのため、検体溶液中に測定対象物質14が存在しない場合においても磁性微粒子9の凝集物が生成されることが抑制されるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
さらに、磁性微粒子9における微粒子12の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすることにより、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子9を再分散させ易くし、測定誤差を低減させることもできる。
If a superparamagnetic material is used as the material of the
Further, by adding a positive or negative charge to the surface of the
また、本実施形態によれば、自然沈降した磁性微粒子9を、沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することにより引き戻すことができる。磁性微粒子9の自然沈降と磁場印加部10による上方向への引き戻しを繰り返すことで、検体溶液と磁性微粒子9とを攪拌することができるので、検体溶液に含まれる測定対象物質14(例えば、抗原)と磁性微粒子9との抗原抗体反応などを促進させることができる。そのため、測定時間の短縮化を図ることができる。また、測定対象物質14が低濃度であっても高精度の測定を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, the naturally settled magnetic
また、本実施形態によれば、センサチップ100を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定対象物質14の量や濃度などを測定する。この場合、0.05μm以上、200μm以下、好ましくは0.2μm以上、20μm以下の粒径の微粒子12を有する磁性微粒子9を用いるようにすれば、光の散乱効率を高めることができるので、高精度の測定を行うことができる。
In addition, according to the present embodiment, the
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、磁性微粒子9から見て光導波路3の方向とは反対の方向に磁場を印加する場合を例示したが、第2の実施形態では、磁性微粒子9から見て光導波路3の方向及びその反対の方向の双方に磁場を印加する場合を例示する。
図5は、第2の実施形態に係る測定システムを例示するための模式図である。なお、図5においてはセンサチップ100の断面を表している。
第2の実施形態に係る測定システム30aは、図1に示す第1の実施形態に係る測定システム30に、磁場印加部11を更に加えたものである。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the case where a magnetic field is applied in a direction opposite to the direction of the
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating a measurement system according to the second embodiment. FIG. 5 shows a cross section of the
The
磁場印加部11は、センサチップ100に対して、磁性微粒子9から見て光導波路3の方向において磁場を印加する。これにより、光導波路3の方向へ磁性微粒子9を移動させることができる。
磁場印加部11は、磁性微粒子9から見て光導波路3が存在する方向に設けられる。本実施形態においては、磁場印加部11は、センサチップ100の下方向に設けられる。
磁場印加部11は、磁場印加部10と同様に、永久磁石あるいは電磁石を有したものとすることができる。
磁場印加部11を用いた磁場強度の調整や磁場強度の動的な調整は、磁場印加部10の場合と同様とすることができる。
The magnetic
The magnetic
Similar to the magnetic
The adjustment of the magnetic field intensity using the magnetic
制御部20aは、磁場印加部10及び磁場印加部11、あるいはいずれか片方により印加する磁場の磁場強度を制御する。この場合、例えば、図5に示すように、磁場印加部10及び磁場印加部11に対して共通の制御部20aと、切り替えスイッチ20a1とを設けるようにすることができる。また、磁場印加部10及び磁場印加部11に対してそれぞれ独立の制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場印加部10及び磁場印加部11に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部20aとしてもよい。
また、制御部20aは、磁場印加部10と磁場印加部11のそれぞれにおいて磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部10と磁場印加部11が所定の条件(例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など)に従って、交互に磁場を印加することができる。
The
Further, the
次に、測定システム30aの作用とともに第2の実施形態に係る測定方法を例示する。
Next, together with the operation of the
図6は、第2の実施形態に係る測定方法を例示するための模式工程図である。
図6(a)〜(d)は、測定システム30aを用いて測定対象物質14の濃度を測定する方法を例示するものである。
図6(a)〜(d)においては、煩雑となるのを避けるために反応空間102における状態を表すものとする。
また、図6(a)は前述した図3(a)と同様であり、図6(c)は前述した図3(b)と同様であり、図6(d)は前述した図3(c)と同様である。そのため、図6(a)、(c)、(d)に関する説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic process diagram for illustrating the measuring method according to the second embodiment.
6A to 6D illustrate a method of measuring the concentration of the
6 (a) to 6 (d), the state in the
6 (a) is the same as FIG. 3 (a), FIG. 6 (c) is the same as FIG. 3 (b), and FIG. 6 (d) is the same as FIG. 3 (c). ). Therefore, the description regarding FIG. 6 (a), (c), (d) is abbreviate | omitted.
図6(b−1)は、磁場印加部11による下部磁場印加を行わない場合である。そのため、検体溶液中の磁性微粒子9は重力によってセンシングエリア101に向けて沈降(自然沈降)していく。
図6(b−2)は、磁場印加部11により磁性微粒子9から見て沈降方向(光導波路3の方向、例えば、図6における下方向)において下部磁場印加を行う。これにより、磁性微粒子9は、重力による自然沈降と、下部磁場印加による吸引とによりセンシングエリア101に引き寄せられる。
しかし、図6(b−2)に示すように、この状態では磁性微粒子9の多くは磁力線に沿って引き止められるため、第1物質6との結合反応が進行しない。そこで、図6(c)に示すように、外部磁場を一旦ゼロにして自然拡散によって反応を進行させる必要がある。
図6(b−1)、(b−2)においてセンシングエリア101に向けて沈降した磁性微粒子9の一部は、センシングエリア101に結合される。
FIG. 6B-1 shows a case where the lower magnetic field application by the magnetic
6B-2, the lower magnetic field is applied in the settling direction (the direction of the
However, as shown in FIG. 6 (b-2), in this state, most of the magnetic
A part of the magnetic
図7は、磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図7(a)は、磁場印加部10による上部磁場の印加のみを行う場合、図7(b)、(c)は、磁場印加部11による下部磁場の印加と、磁場印加部10による上部磁場の印加とを組み合わせて行う場合である。
図7(a)に示すものの場合には、検体溶液を反応空間102に導入した後、磁性微粒子9を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9を除去するようにしている。すなわち、図6(b−1)、(c)、(d)に表す場合である。
FIG. 7 is a graph for illustrating the operation and effect of the magnetic field application unit.
7A shows a case where only the upper magnetic field is applied by the magnetic
In the case shown in FIG. 7A, the magnetic
図7(b)、(c)に示すものの場合には、検体溶液を反応空間102に導入した後、下部磁場を印加して磁性微粒子9をセンシングエリア101に近づける方向に吸引する。その後、下部磁場の印加を停止させ磁性微粒子9を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9を除去するようにしている。すなわち、図6(b−2)、(c)、(d)に表す場合である。
7B and 7C, after the sample solution is introduced into the
図7(a)〜(c)から分かるように、下部磁場を印加して磁性微粒子9をセンシングエリア101に近づける方向に吸引すれば、上部磁場を印加することができるようになるまでの時間を短縮することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができる。
As can be seen from FIGS. 7A to 7C, when the lower magnetic field is applied and the magnetic
なお、一例として、図5に示す測定システム30aにおける場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、後述する図8に示す測定システム30bの場合には、磁場印加部10により下部磁場を印加することで、自然沈降させる場合と比べて、センシングエリア101に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子9を短時間で除去することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができるようになる。
As an example, the case of the
また、図6(b−2)に示す下部磁場印加と、図6(d)に示す上部磁場印加とを交互に繰り返すようにすることもできる。
例えば、図6(d)に示す上部磁場印加の後、図6(b−2)に示す下部磁場印加を行い抗原抗体反応等によって結合していない磁性微粒子9を引き寄せる。すると、測定対象物質14や、微粒子12の表面に固定された第2物質13に結合した測定対象物質14がセンシングエリア101に固定された第1物質6に新たに結合する。
Moreover, the lower magnetic field application shown in FIG. 6B-2 and the upper magnetic field application shown in FIG. 6D can be alternately repeated.
For example, after applying the upper magnetic field shown in FIG. 6 (d), the lower magnetic field shown in FIG. 6 (b-2) is applied to attract the magnetic
これを繰返すことで、抗原抗体反応などによりセンシングエリア101に結合していない磁性微粒子9の数を減らし、抗原抗体反応などによりセンシングエリア101に結合する磁性微粒子9の数を増やすことができる。その結果、S/N比を向上させることができる。
By repeating this, the number of magnetic
本実施形態によれば、磁場印加部11により、磁性微粒子9に対して磁場を印加することで、磁性微粒子9をセンシングエリア101に引き寄せることができる。これにより、磁性微粒子9をセンシングエリア101に対してより結合させ易くなるので、測定対象物質14の検出感度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the magnetic
また、検体溶液を反応空間102に導入後、速やかにセンシングエリア101の方向に磁性微粒子9を引き寄せることによって、磁性微粒子9の自然沈降を待つ時間を短縮することができるので、短時間で測定をすることができる。また、磁性微粒子9同士の反応や凝集が進む前に磁性微粒子9とセンシングエリア101との結合を促進することができる。これにより、磁性微粒子9とセンシングエリア101との結合に対する測定対象物質14の利用率をより高めることができるので、より高い検出感度が得られる。
In addition, by quickly drawing the magnetic
さらに、磁場印加部10及び磁場印加部11の双方、あるいはいずれか片方により磁性微粒子9を移動させることで、検体溶液と磁性微粒子9を攪拌することができる。これにより、検体溶液に含まれる測定対象物質14(例えば、抗原)と磁性微粒子9との抗原抗体反応などが促進され、より短時間で高い検出感度の測定を行うことができる。また、磁場印加部10による上部磁場印加と、磁場印加部11による下部磁場印加を繰り返し磁性微粒子9を往復運動させることで、より攪拌することができる。これによって磁性微粒子9が測定対象物質14を介してセンシングエリア101に結合する機会が増加するので、より短時間で測定対象物質14を検出することができる。また、磁性微粒子9がセンシングエリア101に結合する確率を向上させ、測定対象物質14の検出感度及び測定精度を向上させることが可能となる。例えば、測定対象物質14が低濃度である場合に有効である。
Furthermore, the specimen solution and the magnetic
本実施形態においては、磁場を用いて磁性微粒子9を攪拌するので、人手による攪拌操作やポンプなどを有する攪拌機構が不要となり、操作が簡便で小型の測定システムを実現することができる。例えば、制御部20aによる磁場印加を自動化すれば、測定者が検体溶液をセンサチップ100に導入するという1つの操作のみで測定を行うことができる。
In the present embodiment, since the magnetic
さらに、磁性微粒子9の材料として磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性の材料を用いるようにすれば、磁場を印加した際に磁性微粒子9同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。
Furthermore, if a superparamagnetic material that quickly loses magnetization when the application of the magnetic field is stopped is used as the material of the magnetic
仮に磁場の印加時に磁性微粒子9同士が凝集しても、センシングエリア101近傍に磁性微粒子9同士の凝集物が到達する前に磁場の印加を停止することにより、磁性微粒子9同士の凝集物を再分散させることができる。そのため、磁性微粒子9は分散状態でセンシングエリア101に到達することができる。従って、磁性微粒子9同士の凝集による測定ノイズの増大を防ぐことが可能となる。
Even if the magnetic
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、磁性微粒子9における微粒子12の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、検体溶液などの分散媒に界面活性剤などの分散剤が添加されるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、制御部20aにより磁場印加部10と磁場印加部11の磁場強度を適切に制御することで、測定対象物質14の検出感度及び測定精度を向上させることができる。
なお、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in order to further improve the redispersibility when the application of the magnetic field is stopped, the surface of the
In addition, according to the present embodiment, the detection sensitivity and measurement accuracy of the
In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[第3の実施形態]
第1、2の実施形態では、磁性微粒子9から見て自然沈降方向に光導波路3が設けられているが、第3の実施形態では、磁性微粒子9から見て自然沈降方向とは反対方向に光導波路3が設けられている。
図8は、第3の実施形態に係る測定システムを例示するための模式図である。なお、図8においてはセンサチップ100の断面を表している。
図8に示すように、測定システム30bは、概ね、図5に例示をした第2の実施形態に係る測定システム30aの上下を反転させたものである。
[Third embodiment]
In the first and second embodiments, the
FIG. 8 is a schematic diagram for illustrating a measurement system according to the third embodiment. In FIG. 8, a cross section of the
As shown in FIG. 8, the
すなわち、測定システム30bにおいては、磁場印加部10がセンサチップ100の下方、磁場印加部11がセンサチップ100の上方に配置される。そのため、測定システム30bにおいては、磁場印加部10が下部磁場を印加し、磁場印加部11が上部磁場を印加することになる。
なお、磁場印加部10は必ずしも必要ではない。
また、センサチップ100は、図1、図5に例示をした場合に対して上下を反転させて設けられている。そのため、反応空間102に導入した検体溶液の流出を防止するための蓋部5cが設けられている。
That is, in the
The magnetic
The
制御部20bは、磁場印加部10及び磁場印加部11、あるいはいずれか片方により印加される磁場の強度を制御する。この場合、例えば、図8に示すように、磁場印加部10及び磁場印加部11に対してそれぞれ独立の制御部20b1、20b2を設けるようにすることができる。また、磁場印加部10及び磁場印加部11に対して共通の制御部と、図示しない切り替えスイッチとを設けるようにすることもできる。また、磁場印加部10及び磁場印加部11に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部20bとしてもよい。
The
また、制御部20bは、磁場印加部10と磁場印加部11のそれぞれにおける磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部10と磁場印加部11が所定の条件(例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など)に従って、交互に磁場を印加することができる。
それ以外の構成は、第2の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Further, the
Since the other configuration is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted.
図9は、第3の実施形態に係る測定方法を例示するための模式工程図である。
図9(a)〜(c)は、測定システム30bを用いて測定対象物質14の濃度を測定する方法を例示するものである。
図9(a)〜(c)においては、煩雑となるのを避けるために反応空間102における状態を表すものとする。
なお、受光素子8における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質14の量や濃度(例えば、抗原濃度など)を求めることは、第1の実施形態の場合と同様のためその説明は省略する。
FIG. 9 is a schematic process diagram for illustrating the measurement method according to the third embodiment.
FIGS. 9A to 9C illustrate a method for measuring the concentration of the
9A to 9C, the state in the
The amount and concentration (for example, antigen concentration) of the
まず、図9(a)に示すように、反応空間102内に、検体溶液を導入する。検体溶液の導入は孔部5bを介して行われ、孔部5bは検体溶液の導入後に蓋部5cにより塞がれる。
ここで、検体溶液中には、自重で沈降する夾雑物質17が含まれている場合がある。夾雑物質17としては、例えば、血液における血球成分などが挙げられる。このような夾雑物質17がセンシングエリア101近傍に存在すると、それ自体が散乱体となって測定ノイズの要因となったり、磁性微粒子9がセンシングエリア101に結合する反応が妨げられたりすることによって、測定精度が低下するおそれがある。
First, as shown in FIG. 9A, the sample solution is introduced into the
Here, the sample solution may contain a
次に、図9(b)に示すように、磁場印加部11により磁性微粒子9から見てセンシングエリア101の方向に磁場を印加する。これにより、磁性微粒子9がセンシングエリア101に引き寄せられる。この際、センシングエリア101に固定された第1物質6(例えば、一次抗体)と、微粒子12の表面に固定された第2物質13(例えば、二次抗体)とが測定対象物質14(例えば、抗原)を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子9がセンシングエリア101に結合される。これと同時に、沈降性の夾雑物質17は、自重によって図9(b)の下方向(センシングエリア101とは反対方向)に移動する。
Next, as shown in FIG. 9B, the magnetic
次に、図9(c)に示すように、磁場印加部10により図9(c)に示す下方向への磁場を印加する。すると、抗原抗体反応などによらず測定対象物質14を介さずにセンシングエリア101に吸着していた磁性微粒子9が沈降方向に移動し、センシングエリア101から除去される。
ここで、磁場印加部10が設けられていない測定システムを用いて、単に図9(b)に示す上方向における磁場の印加を停止するだけでも、抗原抗体反応などによらず測定対象物質14を介さずにセンシングエリア101に吸着した磁性微粒子9を自重によって下方向へ移動させることができる。しかしながら、この方法では、磁性微粒子9のセンシングエリア101への吸着力が自重に相当する下方向への力に勝る場合には、センシングエリア101に吸着している磁性微粒子9を除去することが困難となる。なお、図9(c)に示す工程においても、沈降性の夾雑物質17は、自重によって図9(c)の下方向(センシングエリア101とは反対方向)に移動を続ける。
Next, as shown in FIG. 9C, the magnetic
Here, even if the application of the magnetic field in the upward direction shown in FIG. 9B is simply stopped using a measurement system in which the magnetic
本実施形態においても、図9(b)に示す上方向における磁場印加と、図9(c)に示す下方向における磁場印加または磁性微粒子9の自重による沈降と、を交互に繰り返しても良い。その効果については第2の実施形態で述べたものと同様であるためその説明は省略する。
Also in the present embodiment, the magnetic field application in the upward direction shown in FIG. 9B and the magnetic field application in the downward direction shown in FIG. 9C or sedimentation due to the weight of the magnetic
本実施形態によれば、磁性微粒子9から見て上方にセンシングエリア101が位置し、磁場印加部11により、磁性微粒子9に対して磁場を印加している。そのため、磁性微粒子9をセンシングエリア101に引き寄せると同時に、沈降性の夾雑物質17を下方向へ沈降させることができる。これにより、夾雑物質17をセンシングエリア101近傍のエバネッセント光領域外に自然に移動させることができる。その結果、夾雑物質17を予め濾過等によって除去することなく、測定精度をより高めることができる。
なお、本実施形態においても、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the present embodiment, the
In this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
次に、第1〜第3の実施形態において例示をした磁場印加部についてさらに説明する。 図10は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図10(a)は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図10(b)は図10(a)におけるA−A矢視図、図10(c)は模式斜視図である。
なお、図10に例示をする磁場印加部40は、前述した磁場印加部10および磁場印加部11のいずれにも用いることができる。
図10に示すように、磁場印加部40にはコイル41、コア42が設けられている。
コイル41は、ボビン41aと、絶縁電線41bとを有する。ボビン41aは絶縁電線41bが巻き回される筒状部41a1と、筒状部41a1の両端に設けられたフランジ41a2とを有する。なお、ボビン41aは必ずしも必要ではなく適宜設けるようにすることができる。例えば、コア42に絶縁電線41bを巻きつけることでコイル41を形成することもできる。
Next, the magnetic field application unit exemplified in the first to third embodiments will be further described. FIG. 10 is a schematic diagram for illustrating the configuration of the magnetic field application unit.
FIG. 10A is a schematic diagram for illustrating the configuration of the magnetic field application unit, FIG. 10B is a view taken along the line AA in FIG. 10A, and FIG. 10C is a schematic perspective view.
The magnetic
As shown in FIG. 10, the magnetic
The
コア42は、コイル41が設けられる第1のコア部42aと、コイル41の外側に設けられる第2のコア部42bと、第1のコア部42aの一方の端部と第2のコア部42bの一方の端部とを磁気的に接続する接続部42cと、を有する。図10に例示をした磁場印加部40においては、第1のコア部42aを挟んで対称な位置に2つの第2のコア部42bが設けられている。
この場合、第1のコア部42a、第2のコア部42b、接続部42cが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア42にコイル41を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
The
In this case, the
By doing so, it is possible to improve the assemblability when the
また、図10(b)に示すように、第2のコア部42bのセンシングエリア101側の端面の隙間側(第1のコア部42a側)の辺42b1、または、第1のコア部42aのセンシングエリア101側の端面の隙間側(第2のコア部42b側)の辺42a1は、光導波路3の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア101における磁性微粒子9の分布を均一化することができる。
また、光導波路3の内部を光が伝播する方向において、第1のコア部42a及び第2のコア部42bのセンシングエリア101側の端面の長さは、センシングエリア101の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア101全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア101全体において磁性微粒子9の移動を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 10B, the side 42b1 on the gap side (
By doing so, since a uniform magnetic field can be applied, the distribution of the magnetic
In addition, in the direction in which light propagates inside the
By doing so, since the magnetic field can be applied to the
また、第1のコア部42aのセンシングエリア101側の端面と、第2のコア部42bのセンシングエリア101側の端面と、は平坦面となっている。
センシングエリア101側の端面を平坦面とすれば、第1のコア部42aとセンシングエリア101との間の距離、第2のコア部42bとセンシングエリア101との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、第1のコア部42aと第2のコア部42bは、センシングエリア101に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、第1のコア部42aと第2のコア部42bは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁界を印加することができる。
また、図示は省略するが、第2のコア部42bは、センシングエリア101側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
The end surface on the
If the end surface on the
Although not shown, the
That is, the
By doing so, since the magnetic flux can be concentrated, a strong magnetic field can be applied.
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, the
By doing so, the generation of the magnetic field can be facilitated.
コア42は、炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
例えば、コア42は、純鉄などから形成することができる。
コア42の材料をこの様にすれば、制御部20などにより磁場の印加を停止した際にコア42の残留磁場が前述した磁性微粒子9の移動に与える影響を抑制することができる。 コア42は、絶縁被覆した厚みが薄く磁性を有する板(例えば、珪素鋼板など)を磁場と平行な方向に積層した構造を有するものとすることができる。
コア42は、絶縁被覆した磁性を有する粉末(例えば、カーボニル鉄などの強磁性体からなる微細な粉末など)を加圧成型した構造を有するものとすることもできる。
コア42の構造をこれらのようにすれば、渦電流損を低減させることができる。
The core 42 can be formed from a material having a smaller residual magnetization than carbon steel.
For example, the core 42 can be formed from pure iron or the like.
By making the material of the core 42 in this way, it is possible to suppress the influence of the residual magnetic field of the core 42 on the movement of the magnetic
The core 42 may have a structure in which an insulating coated magnetic powder (for example, a fine powder made of a ferromagnetic material such as carbonyl iron) is pressure-molded.
If the structure of the
図10においては、第1のコア部42aにコイル41を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、第2のコア部42bにコイル41を設けるようにしても良いし、第1のコア部42aと第2のコア部42bとにコイル41を設けるようにしても良い。また、接続部42cにコイル41を設けても良い。
In FIG. 10, the
次に、他の実施形態に係る磁場印加部について例示をする。
図11は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図11(a)は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図11(b)は図11(a)におけるB−B矢視図、図11(c)は模式斜視図である。
なお、図11に例示をする磁場印加部50は、前述した第1の磁場印加部10および磁場印加部11のいずれにも用いることができる。
図11に示すように、磁場印加部50にはコイル41、コア52が設けられている。
コイル41は、前述したものと同様のため説明は省略する。
Next, a magnetic field application unit according to another embodiment is illustrated.
FIG. 11 is a schematic diagram for illustrating the configuration of the magnetic field application unit.
11A is a schematic diagram for illustrating the configuration of the magnetic field application unit, FIG. 11B is a view taken along the line BB in FIG. 11A, and FIG. 11C is a schematic perspective view.
Note that the magnetic
As shown in FIG. 11, the magnetic
The
コア52は、コイル41が設けられる2つのコア部52aと、コア部52aの一方の端部同士を磁気的に接続する接続部52cと、を有する。
この場合、コア部52a、接続部52cが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア52にコイル41を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
また、図11(b)に示すように、コア部52aのセンシングエリア101側の端面の隙間側の辺52a1は、光導波路3の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア101における磁性微粒子9の分布を均一化することができる。
また、光導波路3の内部を光が伝播する方向において、コア部52aのセンシングエリア101側の端面の長さは、センシングエリア101の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア101全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア101全体において磁性微粒子9の移動を行うことができる。
The
In this case, the
By doing so, it is possible to improve the assemblability when the
Further, as shown in FIG. 11B, the
By doing so, since a uniform magnetic field can be applied, the distribution of the magnetic
In addition, the length of the end surface on the
By doing so, since the magnetic field can be applied to the
また、コア部52aのセンシングエリア101側の端面は平坦面となっている。
センシングエリア101側の端面を平坦面とすれば、コア部52aとセンシングエリア101との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、コア部52aは、センシングエリア101に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、コア部52aは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。 そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁場を印加することができる。
また、コア部52aは、センシングエリア101側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
コア52の材料や構成は、前述したコア42と同様とすることができる。
例えば、コア52は、純鉄などの炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
コア52の材料をこの様にすれば、制御部20などにより磁場の印加を停止した際にコア52の残留磁場が前述した磁性微粒子9の移動に与える影響を抑制することができる。 図11においては、2つのコア部52aにコイル41を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、一方のコア部52aにコイル41を設けるようにしても良いし、接続部52cにコイル41を設けるようにしても良い。
The end surface of the
If the end surface on the
Although not shown, the
That is, the
Moreover, the
By doing so, the generation of the magnetic field can be facilitated.
The material and configuration of the core 52 can be the same as those of the core 42 described above.
For example, the core 52 can be formed of a material having a smaller residual magnetization than carbon steel such as pure iron.
If the material of the
以上に例示をした実施形態によれば、高精度の測定を行うことができるセンサチップ、測定システム、および測定方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
According to the embodiments illustrated above, it is possible to realize a sensor chip, a measurement system, and a measurement method that can perform highly accurate measurement.
As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1:基板、2a:グレーティング部、2b:グレーティング部、3:光導波路部、4:保護部、5:反応部、6:第1物質、7:光源、8:受光素子、9:磁性微粒子、10:磁場印加部、11:磁場印加部、12:微粒子、13:第2物質、14:測定対象物質、17:夾雑物質、20:制御部、20a:制御部、20b:制御部、20b1:制御部、20b2:制御部、30:測定システム、30a:測定システム、30b:測定システム、40:磁化印加部、50:磁化印加部、100:センサチップ、101:センシングエリア、102:反応空間 1: substrate, 2a: grating section, 2b: grating section, 3: optical waveguide section, 4: protection section, 5: reaction section, 6: first substance, 7: light source, 8: light receiving element, 9: magnetic fine particles, 10: Magnetic field application unit, 11: Magnetic field application unit, 12: Fine particles, 13: Second substance, 14: Substance to be measured, 17: Contaminant substance, 20: Control unit, 20a: Control unit, 20b: Control unit, 20b1: Control unit, 20b2: control unit, 30: measurement system, 30a: measurement system, 30b: measurement system, 40: magnetization application unit, 50: magnetization application unit, 100: sensor chip, 101: sensing area, 102: reaction space
Claims (9)
前記センサチップに磁場を印加する磁場印加部と、
前記センサチップに向けて光を出射する光源と、
前記センサチップから出射される光を受光する受光素子と、
を備え、
前記センサチップは、
測定対象物質と特異的に結合する第1物質が固定されたセンシングエリアを有する光導波路と、
検体溶液を導入する凹部が前記センシングエリアに対峙させて設けられた反応部と、
前記測定対象物質と特異的に結合する第2物質が固定され、磁性を有し、検体溶液より比重の高い磁性微粒子と、
を有し、
前記磁場印加部は、前記磁性微粒子が前記センシングエリアから以下の式を満足する距離だけ離れるような磁場強度を有する前記磁場を印加する測定システム。
L>λ/{2π(n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
ここで、Lは前記磁性微粒子が前記センシングエリアから離れる距離、λは測定に用いる光の波長、n 1 は前記光導波路の屈折率、n 2 は前記磁性微粒子を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。 And the back Nsachippu,
A magnetic field application unit for applying a magnetic field to the sensor chip;
A light source that emits light toward the sensor chip;
A light receiving element that receives light emitted from the sensor chip;
Equipped with a,
The sensor chip is
An optical waveguide having a sensing area to which a first substance that specifically binds to a measurement target substance is fixed;
A reaction part provided with a recess for introducing the sample solution facing the sensing area;
A second substance that specifically binds to the substance to be measured is fixed, has magnetic properties, and magnetic fine particles having a specific gravity higher than that of the sample solution;
Have
The magnetic field application unit applies the magnetic field having a magnetic field intensity such that the magnetic fine particles are separated from the sensing area by a distance satisfying the following expression.
L> λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
Here, L is the distance that the magnetic fine particles are separated from the sensing area, λ is the wavelength of light used for measurement, n 1 is the refractive index of the optical waveguide, n 2 is the refractive index of the dispersion medium that disperses the magnetic fine particles, θ is the total reflection angle.
前記制御部は、磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御する請求項1記載の測定システム。 A control unit for controlling the magnetic field application unit;
Wherein the control unit, the measurement system of claim 1, wherein controlling at least one of the length of the timing and the time for applying a magnetic field.
前記センサチップに磁場を印加する工程と、
前記磁場の印加前に、前記センサチップから出射される光の光強度を第1の光強度として測定する工程と、
前記磁場の印加後に、前記センサチップから出射される光の光強度を第2の光強度として測定する工程と、
前記第1の光強度と前記第2の光強度との差分に基づいて測定対象物質を定量する工程と、
を備え、
前記センサチップに磁場を印加する工程において、前記磁性微粒子が前記センシングエリアから以下の式を満足する距離だけ離れるような磁場強度を有する前記磁場を印加する測定方法。
L>λ/{2π(n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
ここで、Lは前記磁性微粒子が前記センシングエリアから離れる距離、λは測定に用いる光の波長、n 1 は前記光導波路の屈折率、n 2 は前記磁性微粒子を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。 A sample solution containing a substance to be measured and a second substance that specifically binds to the substance to be measured are fixed, and magnetic fine particles having magnetism and higher specific gravity than the sample solution are provided on the sensor chip, and the measurement Bringing the first substance that specifically binds to the target substance into contact with the fixed sensing area;
Applying a magnetic field to the sensor chip;
Measuring the light intensity of light emitted from the sensor chip as a first light intensity before application of the magnetic field;
Measuring the light intensity of the light emitted from the sensor chip as the second light intensity after application of the magnetic field;
Quantifying a measurement target substance based on a difference between the first light intensity and the second light intensity;
Equipped with a,
In the step of applying a magnetic field to the sensor chip, a measurement method of applying the magnetic field having a magnetic field strength such that the magnetic fine particles are separated from the sensing area by a distance satisfying the following expression .
L> λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 }
Here, L is the distance that the magnetic fine particles are separated from the sensing area, λ is the wavelength of light used for measurement, n 1 is the refractive index of the optical waveguide, n 2 is the refractive index of the dispersion medium that disperses the magnetic fine particles, θ is the total reflection angle.
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