JP6673357B2 - 検出システム、検出装置および検出方法 - Google Patents
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Description
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加する第一の磁場印加機構とを有することを特徴とする。
(検出装置)
第1実施形態の検出装置100は、図1に示すように、生体由来液体投入口110、磁気ビーズ含有液体投入口120、体液化学処理部130、液体排出部140、第一の磁場印加機構150、第二の磁場印加機構160、電気信号変換部170、表示部180および検出デバイス挿入口190(後述する検出デバイス200が挿入される挿入部)を有して構成されている。
第1実施形態の検出システム300は、図2に示すように、検出装置100と後述する検出デバイス200を有して構成されている。検出システム300は、検出デバイス200が検出装置100の検出デバイス挿入口190に挿入された状態で作動する。
第1実施形態の検出デバイス200は、図3及び図4に示すように、流路空間230と、磁気センサー220と、流路部材214とを有して構成されている。流路空間230は、流路部材214の壁面と後述する磁気センサー220の表面(壁面)により形成される空間である。流路空間230には、生体由来液体投入口110に投入されたバイオ分子標識400を含む液体または、体液化学処理部13で処理されたバイオ分子標識400を含む液体や、磁気ビーズ含有液体投入口120に投入された磁気ビーズ410を含む液体が流れる。図3は、液体が流路空間230内を流れる方向に垂直な面による検出デバイス200の断面図であり、図4は、図3のA−A線に沿った断面図である。
図5から図14に示す第1実施形態のバイオ分子標識400は、例えば、結合可能なリガンドを有する受容体蛋白質、接着蛋白質、抗原または抗体などのように、蛋白質間相互作用が可能な蛋白質であり、疾患と関連するものである。そのようなものには、その存在量の増減が疾患の存在を示唆する蛋白質のように、疾患の診断に使用可能な蛋白質が含まれ、上皮増殖因子(EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、脳由来増殖因子(BDGF)または血管内皮増殖因子(VEGF)などの増殖因子、フィブロネクチン、ラミニンまたはビトロネクチンなどの細胞接着因子、インスリン、ソマトスタチン、ソマトトロンビンまたは性腺刺激ホルモン放出因子などのホルモン、LDLなどのリポ蛋白質、種々の腫瘍マーカーまたは抗体などの検体分子が挙げられる。また、HIVおよびHBV等のウィルスや細菌あるいは癌遺伝子等の核酸などの検体分子をバイオ分子標識とすることもできる。また、バイオ分子標識は、上に例示した検体分子だけではなく、上に例示したような検体分子に結合している分子、上に例示したような検体分子を標識化した分子を用いることができる。バイオ分子標識400を含む液体はバイオ分子標識400を溶解せずに良好に分散する性質が求められ、磁気ビーズ410とバイオ分子標識400との結合反応の種類に応じて、適切なpHを持つ緩衝溶液が選択される。例えばバイオ分子標識400としてのビオチンと磁気ビーズ410の表面物質としてのストレプトアビジンとの結合の場合、pH7〜8に調整したトリスヒドロキシメチルアミノメタンとエチレンジアミン四酢酸とでなる緩衝溶液が用いられる。
図8から図14に示す磁気ビーズ410は磁気センサー220の被検知物であり、バイオ分子標識400と結合する。磁気ビーズ410は内部に磁性体を含む構造をしており、磁性体としては例えば、鉄または酸化鉄を含む強磁性材料や超常磁性材料が挙げられる。磁気ビーズ410の内部の磁性体はバイオ分子標識400と結合可能な有機物で被覆されている。この有機物としては、具体的にはアミン基やカルボキシル基等の反応性基を含む有機物が挙げられ、例えば、ストレプトアビジンやヒドロキシアパタイトなどを用いることができる。これらの有機物はバイオ分子標識と結合する。有機物の材料は同定や予防や診断を行う疾患に応じて、適切に選択される。磁気ビーズ410の構造は、微細な磁性体が有機物中に分散している構造や、中心の磁性体を有機物が被覆している構造などが挙げられ、目的に応じて適宜選択される。磁気ビーズ410の大きさは10nm〜100μmであり、目的に応じて適宜選択される。
図5から図12を参照して、検出システム300の動作方法(本発明における検出方法の例)について説明する。まず、生体由来液体投入口110に生体に由来する液体が投入される。生体由来液体投入口110に投入された生体に由来する液体は、必要に応じて体液化学処理部130で処理され、バイオ分子標識400を含む液体として流路空間230に流される。図5は、流路空間230の図中右から左へバイオ分子標識400を含む液体を送液する工程の初期状態を示している。
第2実施形態については、第1実施形態と異なる点について主に説明し、共通する事項は適宜説明を省略する。
第2実施形態の検出装置101は、図15に示すように、第1実施形態の検出装置100から液体排出部140を取り除いたものであり、検出装置101の生体由来液体投入口110および磁気ビーズ含有液体投入口120に投入された液体は、後述する検出デバイス201のウェル空間500に導入される。検出装置101のその他の構成は、第1実施形態の検出装置100と同じである。
第2実施形態の検出システム301は、図16に示すように、第1実施形態の検出装置100にかえて検出装置101が用いられ、第1実施形態の検出デバイス200にかえて検出デバイス201が用いられる。検出システム301は、検出デバイス201が検出装置101の検出デバイス挿入口190に挿入された状態で作動する。
第2実施形態の検出デバイス201は、図17に示すように、上部が開放されている井戸型のウェル空間500と、磁気センサー220と、ウェル部材510とを有して構成されている。ウェル空間500は、ウェル部材510の壁面と磁気センサー220の表面(壁面)により形成される空間である。ウェル空間500には、生体由来液体投入口110に投入されたバイオ分子標識400を含む液体または、体液化学処理部130で処理されたバイオ分子標識400を含む液体や、磁気ビーズ含有液体投入口120に投入された磁気ビーズ410を含む液体が導入される。図17は、検出デバイス201の断面図である。
図18から図26を参照して、検出システム301の動作方法(本発明における検出方法の例)について説明する。まず、生体由来液体投入口110に生体に由来する液体が投入される。生体由来液体投入口110に投入された生体に由来する液体は、必要に応じて体液化学処理部130で処理され、バイオ分子標識400を含む液体としてウェル空間500に導入される。図18は、ウェル空間500の図中上から下へバイオ分子標識400を含む液体を導入する工程の初期状態を示している。
110 生体由来液体投入口
120 磁気ビーズ含有液体投入口
130 体液化学処理部
140 液体排出部
150 第一の磁場印加機構
160 第二の磁場印加機構
170 電気信号変換部
180 表示部
190 検出デバイス挿入口
200、201 検出デバイス
210 支持体
211 磁気検出素子
212 保護層
213 有機層
214 流路部材
220 磁気センサー
230 流路空間
300、301 検出システム
400 バイオ分子標識
410 磁気ビーズ
411 結合磁気ビーズ
412 非特異吸着磁気ビーズ
420 磁気ビーズ支持分子
500 ウェル空間
510 ウェル部材
600 スポイト
Claims (11)
- 磁気ビーズを含む液体が導入される、壁面により形成される空間と、その表面が前記壁面の一部を構成し、その表面にバイオ分子標識が固定される磁気センサーとを有し、前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子に前記磁気ビーズの少なくとも一部が結合する検出デバイスと、
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加する第一の磁場印加機構と、
前記第一の磁場印加機構とは別個の第二の磁場印加機構とを有し、
前記第二の磁場印加機構は、前記磁気センサーによる磁気検出時に前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子と結合した前記磁気ビーズに磁場を印加することを特徴とする検出システム。 - バイオ分子標識を含む液体と磁気ビーズを含む液体が導入される、壁面により形成される空間と、その表面が前記壁面の一部を構成する磁気センサーとを有し、前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識または前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識の近傍の分子に前記磁気ビーズの少なくとも一部が結合する検出デバイスと、
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加する第一の磁場印加機構と、
前記第一の磁場印加機構とは別個の第二の磁場印加機構とを有し、
前記第二の磁場印加機構は、前記磁気センサーによる磁気検出時に前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子と結合した前記磁気ビーズに磁場を印加することを特徴とする検出システム。 - 前記第一の磁場印加機構と前記二の磁場印加機構は、互いに異なる方向の磁場を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の検出システム。
- 前記空間は、前記磁気ビーズを含む前記液体が流れる流路空間であり、前記磁気センサーの表面が前記流路空間を形成する流路壁面の一部を構成することを特徴とする請求項1に記載の検出システム。
- 前記空間は、前記バイオ分子標識を含む前記液体と前記磁気ビーズを含む前記液体が流れる流路空間であり、前記磁気センサーの表面が前記流路空間を形成する流路壁面の一部を構成することを特徴とする請求項2に記載の検出システム。
- 磁気ビーズを含む液体が導入される、壁面により形成される空間と、その表面が前記壁面の一部を構成し、その表面にバイオ分子標識が固定される磁気センサーとを有し、前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子に前記磁気ビーズの少なくとも一部が結合する検出デバイスが挿入される挿入部と、
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加する第一の磁場印加機構と、
前記第一の磁場印加機構とは別個の第二の磁場印加機構とを有し、
前記第二の磁場印加機構は、前記磁気センサーによる磁気検出時に前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子と結合した前記磁気ビーズに磁場を印加することを特徴とする検出装置。 - バイオ分子標識を含む液体と磁気ビーズを含む液体が導入される、壁面により形成される空間と、その表面が前記壁面の一部を構成する磁気センサーとを有し、前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識または前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識の近傍の分子に前記磁気ビーズの少なくとも一部が結合する検出デバイスが挿入される挿入部と、
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加する第一の磁場印加機構と、
前記第一の磁場印加機構とは別個の第二の磁場印加機構とを有し、
前記第二の磁場印加機構は、前記磁気センサーによる磁気検出時に前記バイオ分子標識または前記バイオ分子標識の近傍の分子と結合した前記磁気ビーズに磁場を印加することを特徴とする検出装置。 - 前記第一の磁場印加機構と前記二の磁場印加機構とは、互いに異なる方向の磁場を印加することを特徴とする請求項6または7に記載の検出装置。
- 前記空間は、前記磁気ビーズを含む前記液体が流れる流路空間であり、前記磁気センサーの表面が前記流路空間を形成する流路壁面の一部を構成することを特徴とする請求項6に記載の検出装置。
- 前記空間は、前記バイオ分子標識を含む前記液体と前記磁気ビーズを含む前記液体が流れる流路空間であり、前記磁気センサーの表面が前記流路空間を形成する流路壁面の一部を構成することを特徴とする請求項7に記載の検出装置。
- 磁気センサーの表面がその流路壁面の一部を構成する流路空間にバイオ分子標識を含む液体を流して、前記バイオ分子標識を含む液体を前記磁気センサーの表面に接触させて前記バイオ分子標識を前記磁気センサーの表面に固定させ、
前記流路空間に磁気ビーズを含む液体を流して、前記磁気ビーズを含む液体を前記磁気センサーの表面に接触させて、前記磁気ビーズの少なくとも一部を、前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識または前記磁気センサーの表面に固定される前記バイオ分子標識の近傍の分子に結合させ、
前記磁気ビーズを前記磁気センサーの表面から遠ざける方向の磁場を印加し、前記磁場を印加した状態、または前記磁場の印加を止めた後で前記流路空間に前記磁気ビーズを含まない液体を流し、その後、前記磁気センサーにより磁気検出を行うことを特徴とする検出方法。
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