JP5746643B2 - Measuring system and measuring method - Google Patents

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Description

後述する実施形態は、概ね、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.

特開2009−020097号公報JP 2009-020097 A

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 sin θ-n ) 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 は前記光導波路の屈折率、n 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.

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。It is a schematic diagram for illustrating the sensor chip and the measurement system according to the first embodiment. 磁性微粒子を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a magnetic fine particle. (a)〜(c)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。(A)-(c) is a schematic process diagram for illustrating the measuring method which concerns on 1st Embodiment. (a)、(b)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。(A), (b) is a graph for demonstrating the effect which applies an upper magnetic field. 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。It is a schematic diagram for illustrating the measurement system which concerns on 2nd Embodiment. (a)〜(d)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。(A)-(d) is a schematic process diagram for illustrating the measuring method which concerns on 2nd Embodiment. (a)〜(c)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。(A)-(c) is a graph for demonstrating the effect | action and effect of a magnetic field application part. 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。It is a schematic diagram for illustrating the measurement system which concerns on 3rd Embodiment. (a)〜(c)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。(A)-(c) is a schematic process diagram for illustrating the measuring method which concerns on 3rd Embodiment. (a)〜(c)は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。(A)-(c) is a schematic diagram for demonstrating the structure of a magnetic field application part. (a)〜(c)は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。(A)-(c) is a schematic diagram for demonstrating the structure of a magnetic field application part.

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 sensor chip 100 is shown.
As shown in FIG. 1, the measurement system 30 includes a sensor chip 100 provided with a reaction unit 5, a light source 7, a light receiving element 8, a magnetic field application unit 10, and a control unit 20.
The sensor chip 100 is provided with a substrate 1, grating portions 2 a and 2 b, an optical waveguide portion 3, a protection portion 4, a reaction portion 5, and magnetic fine particles 9.
The sensor chip 100 is an optical waveguide type sensor chip.

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(TiO)、酸化錫(SnO)、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 substrate 1 has a flat plate shape and is made of a material that can transmit light emitted from the light source 7. The substrate 1 can be formed from, for example, alkali-free glass or quartz.
A pair of grating portions 2a and 2b is provided in the vicinity of both ends of the main surface of the substrate 1 on the side where the optical waveguide portion 3 is provided. That is, the pair of grating portions 2 a and 2 b are provided at a distance from each other on the main surface of the substrate 1. The grating portion 2a is provided near the end of the substrate 1 on the light incident side, and the grating portion 2a is provided near the end of the substrate 1 on the light emitting side. The grating portions 2 a and 2 b function as a diffraction grating when light is introduced into and emitted from the optical waveguide portion 3. Therefore, the grating portions 2a and 2b have a refractive index higher than that of the substrate 1 and are provided in a lattice shape with a predetermined pitch dimension. The grating portions 2a and 2b are formed of, for example, titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide, lithium niobate, gallium arsenide (GaAs), indium tin oxide (ITO), polyimide, or the like. Can be.

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 optical waveguide portion 3 is provided on the main surface of the substrate 1 on the side where the grating portions 2a and 2b are provided. The optical waveguide portion 3 can be a so-called planar optical waveguide. The optical waveguide portion 3 is formed of a material that can transmit light emitted from the light source 7. In this case, the optical waveguide part 3 can have a higher refractive index than the substrate 1. For example, the optical waveguide portion 3 can be formed from a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, or an acrylic resin, a photocurable resin, or an alkali-free glass. The thickness dimension of the optical waveguide part 3 can be 3 micrometers or more and 300 micrometers or less, for example.
The grating portions 2a and 2b may be provided by forming a concavo-convex pattern on the upper surface of the optical waveguide portion 3 using a photolithography process or the like.

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 protection part 4 is provided so as to cover both ends of the optical waveguide part 3 and a part facing the region where the grating parts 2a and 2b are formed. The protective part 4 is provided with an opening 4a through which the surface of the optical waveguide part 3 is exposed. The opening 4 a can be, for example, a rectangular shape, and the surface of the optical waveguide portion 3 exposed to the opening 4 a becomes a sensing area (detection surface) 101. The protection part 4 can be formed from a material having a lower refractive index than the material forming the optical waveguide part 3, for example. The protection part 4 can be formed from, for example, a fluororesin.

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 first substance 6 that specifically reacts with the measurement target substance 14 in the sample solution is fixed to the sensing area 101 that is the detection surface. The first substance 6 can be fixed by, for example, hydrophobic interaction or chemical bond between the first substance 6 and the sensing area 101. For example, the first substance 6 can be fixed to the sensing area 101 by performing a hydrophobic treatment with a silane coupling agent. Alternatively, a functional group may be formed in the sensing area 101 and a known linker molecule may be allowed to act to fix the first substance 6 to the sensing area 101 by chemical bonding.
For example, when the measurement target substance 14 in the sample solution is an antigen, the first substance 6 can be an antibody (primary antibody).

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 reaction unit 5 is provided with a recess 5a for introducing the sample solution and a hole 5b penetrating the recess 5a. The reaction unit 5 is provided so that the recess 5a faces the sensing area 101. A space defined by the recess 5 a and the sensing area 101 is a reaction space 102. The reaction unit 5 holds the introduced sample solution and the magnetic fine particles 9 in the reaction space 102.
The hole 5b serves as a hole for introducing the sample solution into the reaction space 102 and a hole for venting air. The number of holes 5b and the positions to be provided are not limited to those illustrated in FIG. 1 and can be changed as appropriate.
The reaction unit 5 can be formed of a resin having resistance to the sample solution.

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 fine particles 9 are held in the reaction space 102. In this case, for example, the magnetic fine particles 9 can be held by applying to a surface holding a slurry containing the magnetic fine particles 9 and a water-soluble substance and drying the slurry. The magnetic fine particles 9 can be held on a surface other than the sensing area 101 in the reaction space 102. For example, as shown in FIG. 1, the magnetic fine particles 9 can be held on a surface facing the sensing area 101 of the recess 5a. The magnetic fine particles 9 may be held on a surface other than the surface facing the sensing area 101 of the recess 5a. However, if the magnetic fine particles 9 are held on the surface of the recess 5a facing the sensing area 101, the dispersibility in the sample solution can be improved.
Further, the magnetic fine particles 9 can be held by a holding plate (not shown) disposed with a space above the sensing area 101.

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 fine particles 9 may be held directly on the held surface, or may be held indirectly on the held surface via a blocking layer (not shown).
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 fine particles 9 are held in a dry or semi-dry state on the surface of the recess 5a. In this case, it is desirable that the magnetic fine particles 9 be held in a state where they can be easily dispersed when in contact with a dispersion medium such as a sample solution. However, the magnetic fine particles 9 do not necessarily need to be uniformly dispersed and held, and may have a certain degree of bias.
The magnetic fine particles 9 held in a dry or semi-dry state on the surface of the recess 5a are dispersed in the sample solution when the sample solution is introduced.

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 fine particles 9.
The magnetic fine particle 9 has a fine particle 12 and a second substance 13 fixed on the surface of the fine particle 12.
The fine particles 12 are, for example, in a form in which the surface of particles formed from a magnetic material is coated with a polymer material, or in a form in which the surface of particles formed from a polymer material is coated with a magnetic material. be able to. Alternatively, it may be a particle itself made of a magnetic material, and in this case, it may have means for binding the second substance to the surface of the particle by a hydrophobic bond or a covalent bond.
Examples of the magnetic material used for the fine particles 12 include various ferrites such as γ-Fe2O3. In this case, it is preferable to use a superparamagnetic material that quickly loses magnetism when the application of the magnetic field is stopped.
If a superparamagnetic material is used, even if the magnetic fine particles 9 aggregate due to magnetization when a magnetic field is applied, they can be easily redispersed by stopping the application of the magnetic field.
For example, even if a magnetic field is applied when the measurement target substance 14 is not present in the sample solution, an aggregate of the magnetic fine particles 9 may be generated and hardly peeled off from the sensing area 101 in some cases. Such agglomerates of magnetic fine particles 9 cause measurement errors. In this case, if the fine particles 12 are formed of a superparamagnetic material, aggregation of the magnetic fine particles 9 can be suppressed, and therefore, generation of measurement errors can be suppressed.

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 fine particles 12 may have a positive or negative charge. Alternatively, a dispersant such as a surfactant may be added to the dispersion medium (for example, the sample solution) of the magnetic fine particles 9.
If the surface of the fine particles 12 is positively or negatively charged, or a dispersant such as a surfactant is added, the magnetic fine particles 9 can be easily redispersed when the application of the magnetic field is stopped, and stirring is further performed. Can be promoted. Thereby, it is possible to perform measurement with higher accuracy.

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 fine particles 12 is preferably 0.05 μm or more and 200 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less. If the fine particles 12 having such a particle size are used, the light scattering efficiency can be increased. Therefore, it is possible to perform highly accurate measurement in the measurement system 30 that measures the amount and concentration of the measurement target substance 14 using light.

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 measurement target substance 14 in the sample solution is an antigen, the second substance 13 can be an antibody (secondary antibody).
The second substance 13 can be fixed to the surface of the fine particle 12 by, for example, physical adsorption or chemical bonding via a carboxyl group or an amino group.
The combination of the measurement target substance 14 and the first substance or the second substance is not limited to the combination of the antigen and the antibody.
For example, when the measurement target substance 14 is a sugar, the first substance and the second substance are lectins, and when the measurement target substance 14 is a nucleotide chain, the first substance and the second substance are complementary to each other. In the case of a nucleotide chain and when the substance 14 to be measured is a ligand, the first substance and the second substance can be receptors for the first substance and the second substance.

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 light source 7 emits light toward the sensor chip 100. The light source 7 can be, for example, a red laser diode.
The light receiving element 8 receives light from the sensor chip 100 and measures the light intensity. The light receiving element 8 can be, for example, a photodiode.
Light emitted from the light source 7 and incident on the grating part 2 a on the incident side through the substrate 1 is diffracted by the grating part 2 a and propagates while reflecting inside the optical waveguide part 3. Near-field light such as evanescent light is generated in the sensing area 101 by light propagating while reflecting the inside of the optical waveguide section 3. Near-field light is light generated at the interface when the light is totally reflected at the interface between the optical waveguide section 3 and the reaction space 102. The distance that the near-field light reaches (seeding distance) is about a fraction of the wavelength from the surface of the optical waveguide section 3 (the surface of the sensing area 101).
Near-field light is absorbed or scattered by the magnetic fine particles 9 in the vicinity of the sensing area 101. At this time, near-field light is absorbed and scattered according to the amount of the magnetic fine particles 9.

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 grating part 2b on the emission side and emitted toward the outside. The light emitted toward the outside is received by the light receiving element 8 and the light intensity is measured.
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 fine particles 9 in the sensing area 101 can be known. Then, the amount and concentration (for example, antigen concentration) of the measurement target substance 14 in the sample solution can be obtained based on the obtained amount of the magnetic fine particles 9.
Details regarding the determination of the amount and concentration of the measurement target substance 14 in the sample solution based on the amount of the magnetic fine particles 9 will be described later.

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 field application unit 10 generates a magnetic field and applies the generated magnetic field to the sensor chip 100 to change the position of the magnetic fine particles 9 according to the magnetic field. The magnetic field application unit 10 can be provided on the side opposite to the side where the optical waveguide unit 3 is present when viewed from the magnetic fine particles 9.
For example, in the case of the measurement system 30, the magnetic field application unit 10 is provided above the sensor chip 100.
The magnetic field application unit 10 may have, for example, a permanent magnet or an electromagnet.
When the magnetic field application unit 10 includes a permanent magnet such as a ferrite magnet, the magnetic field strength can be adjusted by changing the magnetic force of the permanent magnet or the distance from the sensor chip 100.

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 sensor chip 100 is such that the thickness dimension of the spacer provided between the permanent magnet and the sensor chip 100 is changed or an actuator such as a linear motor is used. It can be changed by changing the relative position with respect to 100.
In the case where the magnetic field application unit 10 includes an electromagnet, the magnetic field strength can be adjusted by changing the value of the current flowing through the coil.
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 control unit 20 controls the magnetic field application unit 10 to control the magnetic field strength of the magnetic field applied by the magnetic field application unit 10.
For example, the control unit 20 senses the magnetic fine particles 9 in the state (state 2) and (state 3) described later without peeling off the magnetic fine particles 9 in the state (state 1) described later from the sensing area 101. The magnetic field application unit 10 is controlled so that the magnetic field intensity can be removed from the area 101 to a distance that does not affect the measurement.
The control unit 20 can also adjust the magnetic field strength dynamically by controlling the magnetic field application unit 10.
For example, the control unit 20 can control the magnetic field application unit 10 to control at least one of the timing of applying the magnetic field and the length of time.
In this case, the control unit 20 can control the magnetic field application unit 10 to apply the magnetic field in a pulsed manner.

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 measurement system 30.
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 measurement target substance 14 using the measurement system 30. FIG.
3A to 3C, the state in the reaction space 102 is represented in order to avoid complications.

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 reaction space 102 in which the magnetic fine particles 9 are held, and the magnetic fine particles 9 are dispersed in the sample solution.

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 measurement target substance 14 and the magnetic fine particles 9 in which the second substance 13 that specifically binds to the measurement target substance 14 is fixed and have a magnetic property and higher specific gravity than the sample solution are the measurement target substance 14. The first substance 6 that specifically binds to the sensing area 101 is fixed.
The sample solution can be introduced, for example, through the hole 5b.

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 fine particles 9 settle (sedimentation) toward the sensing area 101 due to gravity. At this time, a first substance 6 (for example, a primary antibody) immobilized on the sensing area 101 and a second substance 13 (for example, a secondary antibody) immobilized on the surface of the microparticles 12 are measured substances 14 (for example, It binds by antigen-antibody reaction via the antigen). Thereby, a part of the magnetic fine particles 9 is coupled to the sensing area 101.

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 fine particles 9, the sensing area 101 is not passed through the measurement target substance 14. The magnetic fine particles 9 adsorbed on the magnetic particles 9 are removed from the sensing area 101 by moving in a direction (for example, upward) different from the settling direction.
At this time, by setting the magnetic field strength to an appropriate value, the magnetic fine particles 9 bound to the sensing area 101 through the measurement target substance 14 by the antigen-antibody reaction are not peeled off, and the sensing area is not passed through the measurement target substance 14. Only the magnetic fine particles 9 adsorbed on 101 are removed.
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 measurement target substance 14 in the sample solution are measured by measuring the difference in the detection signal intensity ratio from the light receiving element 8.
For example, as described above, near-field light such as evanescent light is generated in the sensing area 101 by making light incident from the light source 7. The sample solution is introduced into the reaction space 102 in a state where the near-field light is generated. The magnetic fine particles 9 held in the reaction space 102 start to settle immediately after the introduction of the sample solution and reach the vicinity of the sensing area 101, for example, the evanescent light region (FIGS. 3A and 3B). The evanescent light region is a region defined by a distance (exudation distance d) that evanescent light described later reaches. The magnetic fine particles 9 in the evanescent light region absorb and scatter evanescent light, so that the light intensity of light propagating through the optical waveguide section 3 is attenuated. The intensity of light emitted from the grating section 2b on the emission side increases as the amount of magnetic fine particles 9 in the evanescent light region increases. Therefore, the intensity of light emitted from the grating portion 2b decreases with the passage of time as the magnetic fine particles 9 settle.

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 field application unit 10, the magnetic fine particles 9 in (State 2) and (State 3) move out of the evanescent light region (FIG. 3 (c)). Therefore, the light intensity of the light emitted from the grating portion 2b is recovered to a predetermined value. The rate of decrease in light intensity can be determined from the light intensity when recovered to a predetermined value and the state of FIG. 3A, that is, the light intensity immediately after the sample solution is introduced.
In this case, the intensity of light emitted from the sensor chip 100 is measured after the sample solution is introduced into the sensor chip 100 and before the application of the magnetic field. Further, the intensity of light emitted from the sensor chip 100 is measured after application of the magnetic field. And the quantity and density | concentration of the measuring object substance 14 can be quantified based on the difference of these light intensity.

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 light receiving element 8 depends on the amount of the magnetic fine particles 9 bound to the sensing area 101 by an antigen-antibody reaction or the like. That is, it is proportional to the amount and concentration (for example, antigen concentration) of the measurement target substance 14 in the sample solution involved in the antigen-antibody reaction.
Therefore, the amount and concentration of the measurement target substance 14 in the sample solution can be quantified by the following procedure.
First, a fluctuation curve of light intensity over time in a sample solution with a known amount and concentration of the measurement target substance 14 is obtained.
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 measurement target substance 14 are unknown is obtained. Then, using this fluctuation curve, the light intensity reduction rate at a predetermined time is obtained.
Next, the amount and concentration of the measurement target substance 14 in the sample solution are quantified from the calibration curve and the obtained light intensity decrease rate.
In this manner, the amount and concentration of the measurement target substance 14 in the sample solution can be measured.

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 fine particles 9 that can be measured in the measurement using near-field light such as evanescent light are classified into the following (State 1) to (State 3) depending on the strength of interaction with the sensing area 101. be able to.
(State 1) is a state of the magnetic fine particles 9 bound to the sensing area 101 by binding (for example, antigen-antibody binding) of the measurement target substance 14 and a molecule that specifically binds to the substance 14 to be measured. The magnetic fine particles 9 in (State 1) will be appropriately referred to as magnetic fine particles 9 combined with the sensing area 101.
(State 2) is a state of the magnetic fine particles 9 adsorbed to the sensing area 101 non-specifically by an intermolecular force or hydrophobic interaction. The magnetic fine particles 9 in (State 2) will be referred to as magnetic fine particles 9 adsorbed on the sensing area 101 as appropriate.
(State 3) is a state of the magnetic fine particles 9 floating in the vicinity of the sensing area 101.

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 fine particles 9 in (State 1) become magnetic fine particles 9 useful for measuring the amount and concentration of the measurement target substance 14.
The magnetic fine particles 9 in (State 2) or (State 3) become magnetic fine particles 9 that can be a measurement error factor (noise) when measuring the amount and concentration of the substance 14 to be measured.

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 sensing area 101 is evanescent light, the distance that the evanescent light reaches (seeding distance d) can be obtained by the following equation (1).

d=λ/{2π(nsinθ-n )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 optical waveguide section 3, and n 2 is a dispersion medium (for example, a sample solution) in which the magnetic fine particles 9 are dispersed. The refractive index, θ, is the total reflection angle.
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(nsinθ-n )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 field application unit 10 may apply a magnetic field having a magnetic field intensity such that the magnetic fine particles 9 are separated from the sensing area 101 by a distance L that satisfies the following expression (2).
L> λ / {2π (n 1 sin 2 θ-n 2 2 ) 1/2 } (2)
Here, L is the distance that the magnetic fine particles 9 are separated from the sensing area 101, λ is the wavelength of light used for measurement, n 1 is the refractive index of the optical waveguide section 3, and n 2 is a dispersion medium (for example, a dispersion medium for dispersing the magnetic fine particles 9) The refractive index of the sample solution), θ is the total reflection angle.

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 fine particles 9 in (State 2) and (State 3) slightly from the sensing area 101 by about several hundred nm. In this case, since the distance L that satisfies Equation (2) is very short, the time required to move the magnetic fine particles 9 in (State 2) and (State 3) away from the sensing area 101 is very short. . If the time is within an allowable range, the magnetic fine particles 9 in (state 2) and (state 3) with a weaker magnetic field strength are required to satisfy the formula (2) even if some time is required. It is possible to move to L. Thereby, it can suppress that the magnetic fine particle 9 which is (state 1) is peeled off excessively. Therefore, the magnetic fine particles 9 that are useful for measurement (state 1) are not peeled off from the sensing area 101, and the magnetic fine particles 9 that are in the state (state 2) or (state 3) can be sensed. Since it can be peeled off from the area 101, the S / N ratio can be improved.

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 fine particles 9 in (state 2) and (state 3), which can cause measurement noise without peeling off the magnetic fine particles 9 in (state 1) useful for measurement from the sensing area 101. The magnetic field intensity can be removed from the area 101 to a distance that does not affect the measurement.
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 field application unit 10. Alternatively, an appropriate magnetic field strength can be obtained by changing the magnetic force of the permanent magnet provided in the magnetic field application unit 10 or the distance from the sensor chip 100.

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 field application unit 10 will be further illustrated.
Here, an experiment performed using the measurement system 30 in order to confirm the effect of applying the upper magnetic field will be described.
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 sensor chip 100 used for the experiment was prepared as follows.
First, the grating portions 2a and 2b are formed on the main surface of the light-transmitting substrate 1 made of non-alkali glass or the like. For example, a titanium oxide film having a refractive index of 2.2 to 2.4 is formed to a thickness of 50 nm on the main surface of the substrate 1 using a sputtering method, and the grating portion 2a is formed using a lithography method and a dry etching method. 2b can be formed.
Next, the optical waveguide 3 is formed on the main surface of the substrate 1 so as to cover the grating portions 2a and 2b. For example, the optical waveguide 3 can be formed by applying an ultraviolet curable acrylic resin to a thickness of about 10 μm on the main surface of the substrate 1 using a spin coating method and curing the resin by ultraviolet irradiation. The refractive index of the cured ultraviolet curable acrylic resin (the refractive index of the optical waveguide 3) was 1.58.

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 protection part 4 is formed on the main surface of the optical waveguide 3. The protection part 4 includes a part facing the area where the grating parts 2a and 2b are formed, and is formed so as to surround the antibody immobilization area which is the sensing area 101. The protection part 4 can be formed by applying a low refractive index resin using a screen printing method and drying it. In addition, the refractive index (refractive index of the protection part 4) of the low refractive index resin after drying was 1.34.

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 first substance 6 is fixed to the sensing area 101 by a covalent bond method. In this case, since the measurement target substance 14 is an antigen protein of inactivated influenza virus (type A), the first substance 6 is an anti-influenza nucleoprotein antibody.
On the other hand, the magnetic fine particles 9 on which the second substance 13 is fixed in advance are held on the surface of the recess 5 a of the reaction unit 5. For example, the magnetic fine particles 9 can be held by applying to a surface that holds a slurry containing the magnetic fine particles 9 and a water-soluble substance and drying the slurry. The average particle diameter of the fine particles 12 was 1.1 μm.

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 reaction part 5 is provided. The reaction unit 5 is provided so that the recess 5a faces the sensing area 101. The reaction unit 5 can be fixed using a double-sided tape or the like.
The center wavelength of the light emitted from the light source 7 was 635 nm.
In this experiment, the magnetic field application unit 10 is a ferrite magnet, a spacer is provided between the ferrite magnet and the sensor chip 100, and the magnetic field strength is changed by changing the thickness of the spacer.

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 fine particles 9 that may become noise by the magnetic field applying unit 10, and FIG. 4B shows a step of stirring the magnetic fine particles 9 and the sample solution by the magnetic field applying unit 10. This is the case.
As shown in FIG. 4A, when the sample solution is introduced into the reaction space 102, the detection signal intensity ratio decreases as the fine particle density increases in the vicinity of the sensing area 101 due to the sedimentation of the magnetic fine particles 9. After that, when the upper magnetic field is applied by the magnetic field application unit 10, the magnetic fine particles 9 that can become noise adsorbed to the sensing area 101 are removed, so that the detection signal intensity ratio rises again and is lower than the initial detection signal intensity ratio. Saturates. The difference between the detection signal intensity ratio and the initial detection signal intensity ratio at this stage is the ratio to the initial detection signal intensity ratio, that is, the signal decrease rate.

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 sensor chip 100, the measurement system 30, and the measurement method according to the present embodiment are used, the magnetic fine particles 9 in (state 2) and (state 3) that can become measurement noise can be obtained. It can be peeled off from the sensing area 101 to a distance that does not affect the measurement. Therefore, even when the concentration of the measurement target substance 14 is low, highly accurate measurement can be performed.

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 reaction space 102, the magnetic field application unit 10 applies an upper magnetic field in a pulsed manner. For example, the upper magnetic field is applied every 10 seconds by the magnetic field application unit 10. Thereafter, when the magnetic fine particles 9 are allowed to settle, the detection signal intensity ratio decreases as the fine particle density in the vicinity of the sensing area 101 increases. Next, when the upper magnetic field is applied by the magnetic field application unit 10, the magnetic fine particles 9 that can become noise adsorbed to the sensing area 101 are removed, so that the detection signal intensity ratio rises again and is lower than the initial detection signal intensity ratio. Saturates at.

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 fine particles 9 that may be noise is lower than in the case of FIG. 4A. That is, in the case of FIG. 4B, the amount of magnetic fine particles 9 coupled to the sensing area 101 via the measurement target substance 14 is increased. When attention is paid to the speed of signal decrease due to natural sedimentation after the upper magnetic field is applied in a pulse shape, in the case shown in FIG. 4B, the signal due to natural sedimentation after introduction of the sample solution in FIG. Compared with the decrease rate, the signal decrease rate is moderate. This suggests that the degree of aggregation of the fine particles released into the specimen solution from the dry or semi-dry state is smaller in FIG. 4B than in FIG. 4A.

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 field application unit 10, the magnetic fine particles 9 and the sample solution can be stirred. Therefore, the reaction rate between the second substance 13 fixed to the fine particles 12 of the magnetic fine particles 9 and the measurement target substance 14 is increased, and the amount of the magnetic fine particles 9 coupled to the sensing area 101 via the measurement target substance 14 is increased. For this reason, it is considered that the amount of the magnetic fine particles 9 coupled to the sensing area 101 via the measurement target substance 14 has increased. In addition, it is considered that dispersion by natural diffusion was promoted because the time of floating in the specimen solution was increased by applying the upper magnetic field in pulses.
If the reaction rate between the second substance 13 fixed to the fine particles 12 of the magnetic fine particles 9 and the measurement target substance 14 can be increased, the measurement of the measurement target substance 14 can be performed with higher accuracy.
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 fine particles 9 away from the sensing area 101. For example, in the case shown in FIG. 8 to be described later, the lower magnetic field may be applied in the form of pulses. Further, the upper magnetic field and the lower magnetic field may be applied in a pulse shape by shifting the application timing. By doing so, the magnetic fine particles 9 and the sample solution can be further agitated.

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 reaction space 102 in a dry or semi-dried state in advance, when the sample solution is introduced, the fine particles start to settle by their own weight, and thus manually. It is possible to return to a dispersible state capable of reacting without adding stirring by mechanical means. In addition, by applying a magnetic field in a pulsed manner, sedimentation in the direction of gravity and movement in a direction other than the direction of gravity are repeated, resulting in a longer time for the fine particles to float in the solution. It can be further promoted.
Further, by applying a magnetic field to the magnetic fine particles 9 in a direction different from the settling direction, the magnetic fine particles 9 that may be noise adsorbed on the sensing area 101 without being caused by an antigen-antibody reaction or the like are peeled off from the sensing area 101. be able to. Thereby, it is possible to perform measurement with the magnetic fine particles 9 bound to the sensing area 101 via the measurement target substance 14 by an antigen-antibody reaction or the like. Therefore, it is possible to perform measurement with higher accuracy.
In addition, since the magnetic fine particles 9 that can become noise can be removed by applying a magnetic field, the work of removing such magnetic fine particles 9 by washing becomes unnecessary.

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 sensor chip 100 is used and measurement is performed with near-field light such as evanescent light, the distance for peeling the magnetic fine particles 9 from the sensing area 101 to a range that does not affect the measurement is short. Tesumu. Thereby, the time required for peeling off the magnetic fine particles 9 from the sensing area 101 by applying the upper magnetic field can be shortened. Alternatively, the magnetic fine particles 9 can be peeled from the sensing area 101 to a range that does not affect the measurement by a weaker magnetic field.

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 fine particles 9 that can be measurement noise can be measured from the sensing area 101 without peeling off the magnetic fine particles 9 useful for measurement from the sensing area 101. Can be peeled to a distance that does not affect As a result, the S / N ratio can be improved.
Further, according to the present embodiment, since the magnetic field intensity can be dynamically controlled by the control unit 20, it is possible to perform measurement with higher accuracy.
For example, the magnetic fine particles 9 and the sample solution can be agitated by applying a magnetic field in pulses. Therefore, since the reaction rate between the second substance 13 fixed to the fine particles 12 of the magnetic fine particles 9 and the measurement target substance 14 can be increased, the measurement target substance 14 can be measured with higher accuracy.

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 fine particles 12 in the magnetic fine particles 9, the magnetic fine particles 9 can be easily redispersed when the application of the magnetic field is stopped. For this reason, even when the measurement target substance 14 does not exist in the sample solution, the generation of aggregates of the magnetic fine particles 9 is suppressed, so that generation of measurement errors can be suppressed.
Further, by adding a positive or negative charge to the surface of the fine particles 12 in the magnetic fine particles 9 or adding a dispersant such as a surfactant, the magnetic fine particles 9 are redispersed when the application of the magnetic field is stopped. This makes it easy to reduce the measurement error.

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 fine particles 9 can be pulled back by applying a magnetic field in a direction different from the settling direction. By repeating the natural sedimentation of the magnetic fine particles 9 and the upward pulling back by the magnetic field applying unit 10, the sample solution and the magnetic fine particles 9 can be stirred, so that the measurement target substance 14 (for example, an antigen) contained in the sample solution can be obtained. ) And the magnetic fine particles 9 can be promoted. Therefore, the measurement time can be shortened. In addition, high-precision measurement can be performed even when the measurement target substance 14 has a low concentration.

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 sensor chip 100 is used to measure the amount and concentration of the measurement target substance 14 using near-field light such as evanescent light. In this case, if the magnetic fine particles 9 having the fine particles 12 having a particle size of 0.05 μm or more and 200 μm or less, preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less are used, the light scattering efficiency can be increased. Accuracy can be measured.

[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 optical waveguide 3 when viewed from the magnetic fine particle 9 is exemplified. However, in the second embodiment, the optical waveguide 3 is viewed from the magnetic fine particle 9. An example in which a magnetic field is applied in both the direction and the opposite direction is illustrated.
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating a measurement system according to the second embodiment. FIG. 5 shows a cross section of the sensor chip 100.
The measurement system 30a according to the second embodiment is obtained by further adding a magnetic field application unit 11 to the measurement system 30 according to the first embodiment shown in FIG.

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 field application unit 11 applies a magnetic field to the sensor chip 100 in the direction of the optical waveguide 3 when viewed from the magnetic fine particles 9. Thereby, the magnetic fine particles 9 can be moved in the direction of the optical waveguide 3.
The magnetic field application unit 11 is provided in the direction in which the optical waveguide 3 exists as viewed from the magnetic fine particles 9. In the present embodiment, the magnetic field application unit 11 is provided in the downward direction of the sensor chip 100.
Similar to the magnetic field application unit 10, the magnetic field application unit 11 may have a permanent magnet or an electromagnet.
The adjustment of the magnetic field intensity using the magnetic field application unit 11 and the dynamic adjustment of the magnetic field intensity can be the same as in the case of the magnetic field application unit 10.

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 control unit 20a controls the magnetic field strength of the magnetic field applied by the magnetic field application unit 10, the magnetic field application unit 11, or one of them. In this case, for example, as shown in FIG. 5, a common control unit 20 a and a changeover switch 20 a 1 can be provided for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11. In addition, independent control units may be provided for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11, respectively. In addition, a control unit that controls the magnetic field strength at the same time for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 may be provided. Moreover, it is good also as the control part 20a which controls so that it may become an appropriate magnetic field strength dynamically by controlling a magnetic field strength as needed.
Further, the control unit 20a may control the timing of applying the magnetic field in each of the magnetic field applying unit 10 and the magnetic field applying unit 11. Thereby, the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 can alternately apply a magnetic field according to a predetermined condition (for example, a predetermined time or a time during which a predetermined magnetic field is continuously applied).

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 measurement system 30a, a measurement method according to the second embodiment will be exemplified.

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 measurement target substance 14 using the measurement system 30a.
6 (a) to 6 (d), the state in the reaction space 102 is represented in order to avoid complication.
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 field application unit 11 is not performed. Therefore, the magnetic fine particles 9 in the sample solution are settled (natural sedimentation) toward the sensing area 101 by gravity.
6B-2, the lower magnetic field is applied in the settling direction (the direction of the optical waveguide 3, for example, the lower direction in FIG. 6) as viewed from the magnetic fine particles 9 by the magnetic field application unit 11. In FIG. Thereby, the magnetic fine particles 9 are attracted to the sensing area 101 by natural sedimentation due to gravity and attraction by applying a lower magnetic field.
However, as shown in FIG. 6 (b-2), in this state, most of the magnetic fine particles 9 are retained along the lines of magnetic force, so that the binding reaction with the first substance 6 does not proceed. Therefore, as shown in FIG. 6 (c), it is necessary to make the external magnetic field zero once and to proceed the reaction by natural diffusion.
A part of the magnetic fine particles 9 that have settled toward the sensing area 101 in FIGS. 6B-1 and 6B-2 are coupled to the sensing area 101. FIG.

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 field application unit 10. FIGS. 7B and 7C show an application of the lower magnetic field by the magnetic field application unit 11 and an upper magnetic field by the magnetic field application unit 10. Is applied in combination with the application of.
In the case shown in FIG. 7A, the magnetic fine particles 9 are allowed to naturally settle after the sample solution is introduced into the reaction space 102. Then, after the detection signal intensity ratio is reduced to a predetermined value, an upper magnetic field is applied to remove magnetic fine particles 9 that may become noise adsorbed to the sensing area 101. That is, this is the case shown in FIGS. 6 (b-1), (c), and (d).

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 reaction space 102, a lower magnetic field is applied to attract the magnetic fine particles 9 in a direction approaching the sensing area 101. Thereafter, the application of the lower magnetic field is stopped, and the magnetic fine particles 9 are allowed to settle naturally. Then, after the detection signal intensity ratio is reduced to a predetermined value, an upper magnetic field is applied to remove magnetic fine particles 9 that may become noise adsorbed to the sensing area 101. That is, this is the case shown in FIGS. 6 (b-2), (c), and (d).

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 fine particles 9 are attracted in the direction approaching the sensing area 101, the time until the upper magnetic field can be applied is obtained. It can be shortened. Therefore, the measurement time can be shortened.

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 measurement system 30a shown in FIG. 5 is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, in the case of the measurement system 30b shown in FIG. 8 to be described later, the magnetic fine particles 9 that can become noise adsorbed in the sensing area 101 are applied by applying a lower magnetic field by the magnetic field applying unit 10 as compared with the case of natural sedimentation. It can be removed in a short time. Therefore, the measurement time can be shortened.

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 fine particles 9 that are not bound by antigen-antibody reaction or the like. Then, the measurement target substance 14 and the measurement target substance 14 bonded to the second substance 13 fixed to the surface of the fine particle 12 are newly bonded to the first substance 6 fixed to the sensing area 101.

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 fine particles 9 that are not bonded to the sensing area 101 due to an antigen-antibody reaction or the like can be reduced, and the number of magnetic fine particles 9 that are bonded to the sensing area 101 due to an antigen-antibody reaction or the like can be increased. As a result, the S / N ratio can be improved.

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 fine particles 9 can be attracted to the sensing area 101 by applying a magnetic field to the magnetic fine particles 9 by the magnetic field applying unit 11. Thereby, since it becomes easier to couple the magnetic fine particles 9 to the sensing area 101, the detection sensitivity of the measurement target substance 14 can be improved.

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 fine particles 9 in the direction of the sensing area 101 after introducing the sample solution into the reaction space 102, the time for waiting for the natural precipitation of the magnetic fine particles 9 can be shortened. can do. In addition, the coupling between the magnetic fine particles 9 and the sensing area 101 can be promoted before the reaction or aggregation of the magnetic fine particles 9 proceeds. Thereby, since the utilization factor of the measurement target substance 14 for the binding between the magnetic fine particles 9 and the sensing area 101 can be further increased, higher detection sensitivity can be obtained.

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 fine particles 9 can be stirred by moving the magnetic fine particles 9 by both or one of the magnetic field applying unit 10 and the magnetic field applying unit 11. As a result, the antigen-antibody reaction between the measurement target substance 14 (for example, antigen) contained in the sample solution and the magnetic fine particles 9 is promoted, and high detection sensitivity can be measured in a shorter time. Further, the magnetic fine particles 9 can be further stirred by repeatedly applying the upper magnetic field by the magnetic field applying unit 10 and applying the lower magnetic field by the magnetic field applying unit 11. As a result, the opportunity for the magnetic fine particles 9 to bind to the sensing area 101 via the measurement target substance 14 increases, so that the measurement target substance 14 can be detected in a shorter time. In addition, the probability that the magnetic fine particles 9 are bonded to the sensing area 101 can be improved, and the detection sensitivity and measurement accuracy of the measurement target substance 14 can be improved. For example, it is effective when the measurement target substance 14 has a low concentration.

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 fine particles 9 are stirred using a magnetic field, a manual stirring operation or a stirring mechanism having a pump or the like is not necessary, and a simple measurement and a small measurement system can be realized. For example, if the application of the magnetic field by the control unit 20a is automated, measurement can be performed by only one operation in which the measurer introduces the sample solution into the sensor chip 100.

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 fine particles 9, even if the magnetic fine particles 9 aggregate due to magnetization when the magnetic field is applied, It can be redispersed by stopping the application.

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 fine particles 9 aggregate when the magnetic field is applied, by stopping the application of the magnetic field before the aggregate of the magnetic fine particles 9 reaches the vicinity of the sensing area 101, the aggregate of the magnetic fine particles 9 is regenerated. Can be dispersed. Therefore, the magnetic fine particles 9 can reach the sensing area 101 in a dispersed state. Accordingly, it is possible to prevent an increase in measurement noise due to aggregation of the magnetic fine particles 9.

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 fine particles 12 in the magnetic fine particles 9 may be given a positive or negative charge. Alternatively, a dispersant such as a surfactant may be added to a dispersion medium such as a sample solution.
In addition, according to the present embodiment, the detection sensitivity and measurement accuracy of the measurement target substance 14 can be improved by appropriately controlling the magnetic field strengths of the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 by the control unit 20a.
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 optical waveguide 3 is provided in the natural sedimentation direction as viewed from the magnetic fine particles 9, but in the third embodiment, in the direction opposite to the natural sedimentation direction as viewed from the magnetic fine particles 9. An optical waveguide 3 is provided.
FIG. 8 is a schematic diagram for illustrating a measurement system according to the third embodiment. In FIG. 8, a cross section of the sensor chip 100 is shown.
As shown in FIG. 8, the measurement system 30b is generally obtained by inverting the measurement system 30a according to the second embodiment illustrated in FIG.

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 measurement system 30b, the magnetic field application unit 10 is disposed below the sensor chip 100, and the magnetic field application unit 11 is disposed above the sensor chip 100. Therefore, in the measurement system 30b, the magnetic field application unit 10 applies the lower magnetic field, and the magnetic field application unit 11 applies the upper magnetic field.
The magnetic field application unit 10 is not always necessary.
The sensor chip 100 is provided upside down with respect to the case illustrated in FIGS. 1 and 5. Therefore, a lid 5c for preventing the sample solution introduced into the reaction space 102 from flowing out is provided.

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 control unit 20b controls the strength of the magnetic field applied by the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11, or one of them. In this case, for example, as shown in FIG. 8, independent control units 20 b 1 and 20 b 2 can be provided for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11, respectively. Further, a common control unit for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 and a changeover switch (not shown) may be provided. In addition, a control unit that controls the magnetic field strength at the same time for the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 may be provided. Alternatively, the control unit 20b may be configured to control the magnetic field strength as needed to dynamically adjust the magnetic field strength to an appropriate value.

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 control unit 20b may control the timing of applying the magnetic field in each of the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11. Thereby, the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 can alternately apply a magnetic field according to a predetermined condition (for example, a predetermined time or a time during which a predetermined magnetic field is continuously applied).
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 measurement target substance 14 using the measurement system 30b.
9A to 9C, the state in the reaction space 102 is represented in order to avoid complications.
The amount and concentration (for example, antigen concentration) of the measurement target substance 14 in the sample solution by measuring the difference in the detection signal intensity ratio in the light receiving element 8 is the same as in the first embodiment. The description is omitted for the same reason.

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 reaction space 102. The sample solution is introduced through the hole 5b, and the hole 5b is closed by the lid 5c after the sample solution is introduced.
Here, the sample solution may contain a contaminant 17 that settles under its own weight. Examples of the contaminant 17 include blood cell components in blood. If such a contaminant 17 exists in the vicinity of the sensing area 101, it becomes a scatterer itself and causes measurement noise, or the reaction of the magnetic fine particles 9 binding to the sensing area 101 is hindered. Measurement accuracy may be reduced.

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 field application unit 11 applies a magnetic field in the direction of the sensing area 101 when viewed from the magnetic fine particles 9. Thereby, the magnetic fine particles 9 are attracted to the sensing area 101. At this time, a first substance 6 (for example, a primary antibody) immobilized on the sensing area 101 and a second substance 13 (for example, a secondary antibody) immobilized on the surface of the microparticles 12 are measured substances 14 (for example, It binds by antigen-antibody reaction via the antigen). Thereby, the magnetic fine particles 9 are coupled to the sensing area 101. At the same time, the sedimentary contaminant 17 moves in the downward direction in FIG. 9B (the direction opposite to the sensing area 101) by its own weight.

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 field applying unit 10 applies a downward magnetic field shown in FIG. 9C. Then, regardless of the antigen-antibody reaction or the like, the magnetic fine particles 9 adsorbed on the sensing area 101 without passing through the measurement target substance 14 move in the settling direction and are removed from the sensing area 101.
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 field application unit 10 is not provided, the measurement target substance 14 is not affected by the antigen-antibody reaction or the like. The magnetic fine particles 9 adsorbed on the sensing area 101 without being interposed can be moved downward by their own weight. However, with this method, it is difficult to remove the magnetic fine particles 9 adsorbed on the sensing area 101 when the attractive force of the magnetic fine particles 9 on the sensing area 101 is superior to the downward force corresponding to its own weight. It becomes. In addition, also in the process shown in FIG. 9C, the sedimentary contaminant 17 continues to move downward (in the direction opposite to the sensing area 101) in FIG. 9C due to its own weight.

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 fine particles 9 may be alternately repeated. Since the effect is the same as that described in the second embodiment, the description thereof is omitted.

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 sensing area 101 is positioned above the magnetic fine particles 9, and a magnetic field is applied to the magnetic fine particles 9 by the magnetic field application unit 11. Therefore, at the same time as the magnetic fine particles 9 are attracted to the sensing area 101, the sedimentary contaminant 17 can be allowed to settle downward. Thereby, the contaminant 17 can be naturally moved outside the evanescent light region in the vicinity of the sensing area 101. As a result, the measurement accuracy can be further improved without removing the contaminant 17 by filtration or the like in advance.
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 field application unit 40 illustrated in FIG. 10 can be used for both the magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 described above.
As shown in FIG. 10, the magnetic field application unit 40 is provided with a coil 41 and a core 42.
The coil 41 has a bobbin 41a and an insulated wire 41b. The bobbin 41a has a cylindrical portion 41a1 around which the insulated wire 41b is wound, and flanges 41a2 provided at both ends of the cylindrical portion 41a1. The bobbin 41a is not always necessary and can be provided as appropriate. For example, the coil 41 can be formed by winding an insulated wire 41 b around the core 42.

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 core 42 includes a first core portion 42a provided with the coil 41, a second core portion 42b provided outside the coil 41, one end portion of the first core portion 42a, and a second core portion 42b. A connecting portion 42c for magnetically connecting the one end of the second portion. In the magnetic field application unit 40 illustrated in FIG. 10, two second core portions 42 b are provided at symmetrical positions with the first core portion 42 a interposed therebetween.
In this case, the first core part 42a, the second core part 42b, and the connection part 42c can be separated.
By doing so, it is possible to improve the assemblability when the coil 41 is assembled to the core 42.

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 (first core part 42a side) of the end surface of the second core part 42b on the sensing area 101 side, or the first core part 42a. A side 42 a 1 on the gap side (second core portion 42 b side) of the end surface on the sensing area 101 side is parallel to the direction in which light propagates inside the optical waveguide 3.
By doing so, since a uniform magnetic field can be applied, the distribution of the magnetic fine particles 9 in the sensing area 101 can be made uniform.
In addition, in the direction in which light propagates inside the optical waveguide 3, the lengths of the end surfaces on the sensing area 101 side of the first core portion 42 a and the second core portion 42 b are equal to or greater than the length of the sensing area 101. Yes.
By doing so, since the magnetic field can be applied to the entire sensing area 101, the magnetic fine particles 9 can be moved in the entire sensing area 101.

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 sensing area 101 side of the first core portion 42a and the end surface on the sensing area 101 side of the second core portion 42b are flat surfaces.
If the end surface on the sensing area 101 side is a flat surface, the distance between the first core part 42a and the sensing area 101 and the distance between the second core part 42b and the sensing area 101 can be reduced.
Although not shown, the first core portion 42a and the second core portion 42b may have a configuration in which the cross-sectional area decreases as the sensing area 101 is approached.
That is, the 1st core part 42a and the 2nd core part 42b can have a form where the front end side becomes thin.
By doing so, since the magnetic flux can be concentrated, a strong magnetic field can be applied.
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, the 2nd core part 42b can have the form which inclined in the direction in which the edge part by the side of the sensing area 101 adjoins mutually.
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 fine particles 9 described above when the application of the magnetic field is stopped by the control unit 20 or the like. The core 42 may have a structure in which an insulating coated thin magnetic plate (for example, a silicon steel plate) is laminated in a direction parallel to the magnetic field.
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 core 42 is as described above, eddy current loss can be reduced.

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 coil 41 is provided in the first core portion 42a, but the present invention is not limited to this. For example, the coil 41 may be provided in the second core part 42b, or the coil 41 may be provided in the first core part 42a and the second core part 42b. Moreover, you may provide the coil 41 in the connection part 42c.

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 field application unit 50 illustrated in FIG. 11 can be used for both the first magnetic field application unit 10 and the magnetic field application unit 11 described above.
As shown in FIG. 11, the magnetic field application unit 50 is provided with a coil 41 and a core 52.
The coil 41 is the same as that described above, and a description thereof will be omitted.

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 core 52 includes two core portions 52a where the coil 41 is provided, and a connection portion 52c that magnetically connects one end portions of the core portion 52a.
In this case, the core portion 52a and the connection portion 52c can be separated.
By doing so, it is possible to improve the assemblability when the coil 41 is assembled to the core 52.
Further, as shown in FIG. 11B, the gap side 52 a 1 on the end surface of the core portion 52 a on the sensing area 101 side is parallel to the direction in which light propagates inside the optical waveguide 3.
By doing so, since a uniform magnetic field can be applied, the distribution of the magnetic fine particles 9 in the sensing area 101 can be made uniform.
In addition, the length of the end surface on the sensing area 101 side of the core portion 52 a is greater than or equal to the length of the sensing area 101 in the direction in which light propagates inside the optical waveguide 3.
By doing so, since the magnetic field can be applied to the entire sensing area 101, the magnetic fine particles 9 can be moved in the entire sensing area 101.

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 core portion 52a on the sensing area 101 side is a flat surface.
If the end surface on the sensing area 101 side is a flat surface, the distance between the core portion 52a and the sensing area 101 can be reduced.
Although not shown, the core portion 52a may have a configuration in which the cross-sectional area decreases as the sensing area 101 is approached.
That is, the core part 52a can have a form in which the tip end side is narrowed. By doing so, since the magnetic flux can be concentrated, a strong magnetic field can be applied.
Moreover, the core part 52a shall have the form which inclined in the direction in which the edge part by the side of the sensing area 101 adjoins mutually.
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 core 52 is made in this way, the influence of the residual magnetic field of the core 52 on the movement of the magnetic fine particles 9 described above when the application of the magnetic field is stopped by the control unit 20 or the like can be suppressed. In FIG. 11, the coils 41 are provided in the two core portions 52a, but the present invention is not limited to this. For example, the coil 41 may be provided in one core part 52a, or the coil 41 may be provided in the connection part 52c.

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)

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
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 sin θ-n ) 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 は前記光導波路の屈折率、n 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.
前記磁場印加部を制御する制御部をさらに備え、
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.
前記制御部は、前記磁場印加部を制御して、パルス状に磁場を印加する請求項記載の測定システム。 The measurement system according to claim 2 , wherein the control unit controls the magnetic field application unit to apply a magnetic field in a pulse shape. 前記制御部は、前記検体溶液を前記凹部に導入した後、前記磁場印加部を制御して、前記磁性微粒子を前記センシングエリアに近づける方向に移動させる磁場を印加する請求項記載の測定システム。 The measurement system according to claim 2 , wherein after the sample solution is introduced into the recess, the control unit controls the magnetic field application unit to apply a magnetic field that moves the magnetic microparticles in a direction approaching the sensing area. 前記磁性微粒子は、前記凹部の面に乾燥状態または半乾燥状態で保持されている請求項1〜4のいずれか1つに記載の測定システム。The measurement system according to claim 1, wherein the magnetic fine particles are held on the surface of the recess in a dry state or a semi-dry state. 前記磁性微粒子は、前記凹部の前記センシングエリアに対峙する面に保持される請求項1〜5のいずれか1つに記載の測定システム。The measurement system according to claim 1, wherein the magnetic fine particles are held on a surface of the recess facing the sensing area. 前記磁性微粒子は、前記検体溶液が導入された際に、前記検体溶液中に分散する請求項5または6に記載の測定システム。The measurement system according to claim 5 or 6, wherein the magnetic fine particles are dispersed in the sample solution when the sample solution is introduced. 測定対象物質を含む検体溶液と、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、をセンサチップに設けられ、前記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に接しさせる工程と、
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 sin θ-n ) 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 は前記光導波路の屈折率、n 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.
前記センサチップに磁場を印加する工程において、パルス状に磁場を印加する請求項記載の測定方法。 The measurement method according to claim 8 , wherein in the step of applying a magnetic field to the sensor chip, a magnetic field is applied in a pulse shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015192957A (en) * 2014-03-31 2015-11-05 株式会社Jvcケンウッド Agitator and agitation method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04320967A (en) * 1991-02-27 1992-11-11 Nec Corp Immunity sensor
JP4381752B2 (en) * 2003-09-02 2009-12-09 シスメックス株式会社 Optical quantification method and optical quantification apparatus
BRPI0719825A2 (en) * 2006-10-12 2014-05-06 Koninkl Philips Electronics Nv Detection system and method for detecting at least one target molecule
WO2008102218A1 (en) * 2007-02-23 2008-08-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. A sensor device for and a method of sensing magnetic particles
JP5424610B2 (en) * 2007-11-07 2014-02-26 株式会社東芝 Optical waveguide sensor chip, optical waveguide sensor chip manufacturing method, substance measurement method, substance measurement kit, and optical waveguide sensor
JP2013503352A (en) * 2009-08-31 2013-01-31 エムバイオ ダイアグノスティクス,インコーポレイティド Integrated sample preparation and analyte detection

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