JP4669259B2 - Test substance analyzer and quantitative method - Google Patents
Test substance analyzer and quantitative method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4669259B2 JP4669259B2 JP2004302142A JP2004302142A JP4669259B2 JP 4669259 B2 JP4669259 B2 JP 4669259B2 JP 2004302142 A JP2004302142 A JP 2004302142A JP 2004302142 A JP2004302142 A JP 2004302142A JP 4669259 B2 JP4669259 B2 JP 4669259B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic field
- test substance
- generating means
- field generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
本発明は、被検物質分析装置及び定量方法に関し、より詳細には、標識として磁性粒子を用い、磁気検出手段として磁気センサを用いた試料中の被検物質の濃度を定量的に測定する被検物質分析装置及び定量方法に関する。特に、医療診断や環境計測などに好適である。 The present invention relates to a test substance analyzer and a quantification method. More specifically, the present invention relates to a test substance that quantitatively measures the concentration of a test substance in a sample using magnetic particles as labels and a magnetic sensor as magnetic detection means. The present invention relates to a test substance analyzer and a quantitative method. In particular, it is suitable for medical diagnosis and environmental measurement.
試料中の被検物質量を測定する方法として、酵素免疫測定法や蛍光免疫測定法などの光学的測定法が広く用いられている。
酵素免疫測定法では、被検物質と特異的に反応する物質を酵素で標識し、被検物質が存在する場合には、例えば、酵素反応による発色を光学的に計測する方法である。しかしながら、酵素安定性の問題や検出系の感度が低いなどの問題がある。
Optical measuring methods such as enzyme immunoassay and fluorescent immunoassay are widely used as methods for measuring the amount of a test substance in a sample.
In the enzyme immunoassay, a substance that specifically reacts with a test substance is labeled with an enzyme, and when the test substance exists, for example, the color development due to the enzyme reaction is optically measured. However, there are problems such as enzyme stability problems and low sensitivity of the detection system.
また、蛍光免疫測定法では、被検物質と特異的に反応する物質を蛍光体で標識し、被検物質が存在する場合の蛍光体からの蛍光強度を計測し、被検物質量を測定する方法である。この蛍光免疫測定法は、一般的に高感度測定法として知られているが、迷光の影響を受け易くバックグラウンドノイズ発生の問題や蛍光体の褪色の問題がある。 In fluorescence immunoassay, a substance that reacts specifically with a test substance is labeled with a fluorescent substance, and the fluorescence intensity from the fluorescent substance in the presence of the test substance is measured to measure the amount of the test substance. Is the method. This fluorescent immunoassay method is generally known as a high-sensitivity measurement method, but is susceptible to stray light and has a problem of generation of background noise and a problem of fading of a phosphor.
上述した光学測定法に対して、近年、磁気センサと磁性粒子を用いて被検物質を測定する磁気測定法が注目されている。磁気測定法では、バックグラウンドノイズの発生源は磁性体のみであり、蛍光免疫測定法に代表される光学測定法と比較すると外部からのバックグラウンドノイズが低く有効な測定法である。 In recent years, a magnetic measurement method for measuring a test substance using a magnetic sensor and magnetic particles has attracted attention with respect to the optical measurement method described above. In the magnetic measurement method, the background noise is generated only from a magnetic substance, and is an effective measurement method with low background noise from the outside as compared with an optical measurement method typified by a fluorescence immunoassay method.
高感度磁気測定装置としては、超伝導量子緩衝装置(Superconducting Quantum Interface Device;以下、SQUIDという)が知られている。このSQUIDは、超伝導ループにおける磁束の量子化を利用したデバイスで、2個のジョセフソン素子と超伝導配線で超伝導ループを形成した高感度の素子である。しかしながら、このSQUIDのピックアップループを冷却された温度に維持しなければならないという実質的な問題点がある。 A superconducting quantum buffer device (hereinafter referred to as SQUID) is known as a high-sensitivity magnetic measurement device. This SQUID is a device using the quantization of magnetic flux in a superconducting loop, and is a highly sensitive element in which a superconducting loop is formed by two Josephson elements and a superconducting wiring. However, there is a substantial problem that the SQUID pickup loop must be maintained at a cooled temperature.
本発明の先行技術文献として、誘導センサコイルを用いた磁性粒子検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載されている方式は、数100kHz程度の高周波数で強磁場を発生させて磁性体を高感度に検出するものである。
As a prior art document of the present invention, a magnetic particle detector using an induction sensor coil has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The method described in
また、SQUIDを用いて抗原抗体反応を利用した免疫測定法については、特許文献2に開示されている。この特許文献2に記載のものは、一つの抗原又は抗体に磁性体超微粒子を標識して磁性体標識体とし、この磁性体標識体と検体を抗原抗体反応させ、その後の検体から、未反応の磁性体標識体を分離除去し、その後の検体の磁化をSQUIDで測定するものである。
An immunoassay method using an antigen-antibody reaction using SQUID is disclosed in
しかしながら、上述した特許文献1のものは、高周波数で強磁場を発生させる際、コイルのインダクタンスの影響による発熱やコイルの破壊の問題がある。そのためこの特許文献1では、極めて狭いギャップを持つ環状コア型の電磁石を用いて、このギャップ内に高周波数の強磁場を発生させ、このギャップ内に被測定サンプルを設置して測定を行っている。
However, the above-mentioned
すなわち、このことは被測定サンプルの厚みが大きく制限され、測定汎用性が低いことを意味している。そして、ギャップの大きさは、非特許文献1では、0.43mmとされており、被測定サンプルの厚みは必然的に0.43mm以下に制限されることとなることからもこの方式を採用する装置が被測定サンプルの厚みが大きく制限され、測定汎用性が低いという課題を持っていることは明らかである。
That is, this means that the thickness of the sample to be measured is greatly limited and the measurement versatility is low. The size of the gap is 0.43 mm in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁性粒子を用いた被検物質分析において、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対して高い自由度を有する、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a high degree of sensitivity and a high degree of freedom with respect to the thickness of a sample to be measured in a test substance analysis using magnetic particles. It is to provide a highly versatile test substance analyzing apparatus and quantification method.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、1Hz以上で1kHz以下の低周波数であって強度50ガウス以上の磁場を発生する第1の磁場発生手段と、100kHz以上で10MHz以下の高周波数であって強度0.1ガウス以上で10ガウス以下の磁場を発生する第2の磁場発生手段と、該第1の磁場発生手段及び該第2の磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、該第2の磁場発生手段と該磁気検出コイルとがプリントボードに一体に形成されてなり、該磁気検出手段により前記複合体の磁束変化量を検出することにより、該被検物質を定量することを特徴とする。
The present invention has been made in order to achieve such an object. The invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の磁場発生手段がフェライト環状コアコイルまたはヘルムホルツコイルであって、前記第2の磁場発生手段と前記磁気検出コイルとが銅線からなるプリントコイルであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first magnetic field generation means is a ferrite annular core coil or a Helmholtz coil, and the second magnetic field generation means and the magnetic detection coil Are printed coils made of copper wire .
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記磁気検出コイルが同一の形状で巻き方向が反対となる2つを差動形式で接続したものであることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項1,2又は3に記載の発明において、前記特異的な結合が、特異的な親和性を有する物質間での結合で、抗原と抗体、糖とレクチン、ヌクレオチド鎖とそれに相補的なヌクレオチド鎖、リガンドとレセプターなどであることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to
また、請求項5に記載の発明は、1Hz以上で100Hz以下の低周波数であって強度50ガウス以上の磁場を発生する第1の磁場発生手段と、1MHz以上で10MHz以下の高周波数であって強度0.1ガウス以上で10ガウス以下の磁場を発生する第2の磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該第2の磁場発生手段と該磁気検出コイルとがプリントボードに一体に形成されてなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備えた被検物質分析装置を用いた被検物質定量方法であって、前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を前記磁気検出コイル上に配置するステップと、前記第1の磁場発生手段と前記第2の前記磁場発生手段により2種類の周波数を各々同時に発生するステップと、前記磁場発生手段の磁場中に前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することによって生じる該複合体の磁束変化量を、前記磁気検出コイルで検出して前記被検物質を定量するステップとを有することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、抗体を表面に有する基材に、前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応で固定化させ、前記基材ごと前記磁気検出コイル上に配置することを特徴とする。
Further, the invention according to claim 6 is the invention according to
また、請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記被検物質が抗原の場合に、前記配置するステップが、前記磁気検出コイルの表面に直接抗体を結合させることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to
本発明者は、上述した課題を解決するため鋭意検討した結果、2種類の周波数の磁場、すなわち、1kHz以下の低周波数の磁場と100kHz以上の高周波の磁場を被測定サンプルに印加して、磁性粒子の透磁率変化の非線形性を利用して検出することに着目した結果、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対する自由度の高い、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を完成させるに至ったものである。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor applied two types of magnetic fields, that is, a low-frequency magnetic field of 1 kHz or less and a high-frequency magnetic field of 100 kHz or more to the sample to be measured. As a result of focusing on the detection using the nonlinearity of the permeability change of particles, we have completed a highly versatile analyte analyzer and quantitative method with high sensitivity and a high degree of freedom for the thickness of the sample to be measured. It is what led to it.
本発明によれば、1Hz以上で1kHz以下の低周波数であって強度50ガウス以上の磁場を発生する第1の磁場発生手段と、100kHz以上で10MHz以下の高周波数であって強度0.1ガウス以上で10ガウス以下の磁場を発生する第2の磁場発生手段と、該第1の磁場発生手段及び該第2の磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、該第2の磁場発生手段と該磁気検出コイルとがプリントボードに一体に形成されてなり、該磁気検出手段により前記複合体の磁束変化量を検出することにより、該被検物質を定量するようにしたので、高感度で、かつ被測定サンプルの厚みに対して高い自由度を有する、高汎用性の被検物質分析装置及び定量方法を実現することができる。
According to the present invention, the first magnetic field generating means for generating a magnetic field having a low frequency of 1 Hz or more and 1 kHz or less and an intensity of 50 Gauss or more, and a high frequency of 100 kHz or more and 10 MHz or less and an intensity of 0.1 Gauss. more than 10 and the second magnetic field generating means for generating a gauss magnetic field, made from a magnetic detection coil disposed in a magnetic field from said first magnetic field generating means of the magnetic field generating means and said second, magnetic detection A magnetic detection means for detecting a magnetic particle amount of a composite of magnetic particles specifically bound to a test substance disposed on the coil, wherein the second magnetic field generation means and the magnetic detection coil are printed. Since the test substance is quantified by being integrally formed on the board and detecting the amount of magnetic flux change of the complex by the magnetic detection means, the thickness of the sample to be measured is high. versus Thus, it is possible to realize a highly versatile test substance analyzer and quantitative method having a high degree of freedom.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る被検物質分析装置の一実施例を説明するための構成図で、図中符号1は低周波磁場発生の第1の磁場発生源、2は励磁コイルなどによる高周波磁場発生の第2の磁場発生源、3a,3bは2個の磁気検出コイルを示している。図2は、図1における第2の磁場発生源2と2個の磁気検出コイル3a,3bを示す図で、図3は、図1において磁気検出コイル3a,3b上に、被検物質を設けたプラスチック樹脂4を配置した図である。なお、符号5はリード、Aは励磁コイル2のX方向の長さで12mm、Bは磁気検出コイル3a,3bの内径で2.8mmを示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of a test substance analyzing apparatus according to the present invention. In the figure,
本発明の被検物質分析装置は、2種類の周波数を各々同時に発生する第1の磁場発生源(低周波磁場発生)1及び第2の磁場発生源(高周波磁場発生)2と、この磁場発生源1,2からの磁場中に配置された磁気検出コイル3a,3bからなるとともに、この磁気検出コイル3a,3b上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出部とを備え、この磁気検出部により複合体の磁束変化量を検出することにより、この被検物質を定量するように構成されている。
The test substance analyzer of the present invention includes a first magnetic field generation source (low frequency magnetic field generation) 1 and a second magnetic field generation source (high frequency magnetic field generation) 2 that simultaneously generate two types of frequencies, and the generation of this magnetic field. The
このように、本発明の被検物質分析装置は、2種類の周波数を同時に発生しうる磁場発生源1,2と、磁化の変化を検出する磁気検出コイル3a,3bとを備えており、本発明における低周波数磁場の磁場発生源1による磁場周波数は、1Hz以上で1kHz以下であり、コイルのインダクタンスによる発熱という点から、好ましくは1Hz以上で100Hz以下である。
As described above, the test substance analyzer of the present invention includes the magnetic
磁場発生源1の磁場強度は、磁性粒子の透磁率の非線形効果が生じる磁場強度を磁性粒子に対して印加する必要があるため、少なくとも50ガウス以上、好ましくは100ガウス以上、より好ましくは200ガウス以上である。
The magnetic field intensity of the
また、高周波数磁場の磁場発生源2による磁場周波数は、100kHz以上で10MHz以下であり、検出感度の点から、1MHz以上で10MHz以下が好ましい。また、磁場強度は感度の点から大きい方が好ましいが、コイルのインダクタンスによる発熱及びコイル破壊を考慮して、好ましくは0.1ガウス以上で10ガウス以下である。
Moreover, the magnetic field frequency by the magnetic
低周波磁場発生の磁場発生源1としては、フェライト環状コアコイルやヘルムホルツコイルなどがあげられるがこれらに限定されるものではない。また、高周波磁場発生の磁場発生源2としては、銅線からなるプリントコイルなどがあげられるがこれらに限定されるものではない。さらに、磁気検出コイルは、この磁気検出コイルに生じる誘導起電力変化から磁化の変化を検出する形態のものであり、磁気検出コイルを貫く磁束変化によって生じる誘導起電力から、磁場変化を検出するものである。また、磁気検出コイルは、例えば、銅線からなるプリントコイルなどが考えられ、このプリントコイル上に高分子膜などを有していても構わない。
Examples of the magnetic
磁気検出コイルの形状はどのような形状でもよく、円形や角型などが考えられるが、これらに限定されるものではない。複数の検出コイルを使用することも可能であり、この場合には差動形式で接続して使用することも可能である。 The shape of the magnetic detection coil may be any shape, and may be circular or square, but is not limited thereto. It is also possible to use a plurality of detection coils. In this case, it is also possible to use them connected in a differential manner.
本発明は、上述したような2種類の周波数を同時に発生しうる磁場発生源1,2と、磁気検出コイル3a,3bを備えた被検物質分析装置であって、この被検物質分析装置を用いて被検物質の定量を行うことができる。
The present invention is a test substance analyzing apparatus provided with magnetic
具体的には、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を、被検物質分析装置の磁気検出部に配置させることによって生じる磁束変化量を、磁気検出コイルで検出して被検物質の定量をする被検物質の定量方法である。 Specifically, a magnetic detection coil detects the amount of magnetic flux change caused by placing a complex of magnetic particles, to which a test substance is specifically bound, in a magnetic detection unit of the test substance analyzer. This is a method for quantifying a test substance for quantifying a substance.
ここで特異的結合とは、特異的な親和性を有する物質間での結合のことであり、特異的結合の例として、抗原と抗体、糖とレクチン、ヌクレオチド鎖とそれに相補的なヌクレオチド鎖、リガンドとレセプターなどの結合が挙げられる。例えば、被検物質が抗原の場合、本発明で分析する対象物は、磁性粒子表面に予め固定された抗体と被検物質の抗原とが特異的結合したものを測定することになる。 Here, specific binding refers to binding between substances having specific affinity. Examples of specific binding include antigen and antibody, sugar and lectin, nucleotide chain and complementary nucleotide chain, Examples include binding of a ligand and a receptor. For example, when the test substance is an antigen, the object to be analyzed in the present invention is to measure the specific binding between the antibody immobilized on the surface of the magnetic particles and the antigen of the test substance.
また、本発明で用いられる磁性粒子は、少なくとも外部から磁場を作用させた際に磁化する粒子であればよく、強磁性体を含有した粒子などが挙げられる。 The magnetic particles used in the present invention may be any particles that can be magnetized when a magnetic field is applied from the outside, and examples include particles containing a ferromagnetic material.
強磁性体としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属、この強磁性金属を含む合金、非磁性体中に強磁性金属又は強磁性金属を含む合金を含有するもの、強磁性金属中又は強磁性金属を含む合金中に非磁性体を含有するものなどを挙げることができる。 As a ferromagnetic material, for example, a ferromagnetic metal such as iron, cobalt, nickel, an alloy containing this ferromagnetic metal, a material containing a ferromagnetic metal or an alloy containing a ferromagnetic metal in a non-magnetic material, a ferromagnetic metal Examples thereof include those containing a non-magnetic substance in an inside or an alloy containing a ferromagnetic metal.
また、磁性粒子の粒子径は、反応効率の点から大きすぎないことが好ましく、測定感度の点から小さすぎないことが好ましい。したがって、本発明の磁性粒子の平均粒子径は、0.001μm〜10μm、好ましくは0.01μm〜5μm、より好ましくは0.1μm〜3μmである。平均粒子径は、動的光散乱法や電子顕微鏡など公知の方法で測定することができる。 The particle diameter of the magnetic particles is preferably not too large from the viewpoint of reaction efficiency, and preferably not too small from the viewpoint of measurement sensitivity. Therefore, the average particle diameter of the magnetic particles of the present invention is 0.001 μm to 10 μm, preferably 0.01 μm to 5 μm, more preferably 0.1 μm to 3 μm. The average particle diameter can be measured by a known method such as a dynamic light scattering method or an electron microscope.
この磁性粒子は、一般的に超常磁性体といわれるもので、外部から磁石を作用させている間は磁化し、外部からの磁石の遮断により速やかに減磁する性質を持つことが特に好ましい。そのような磁性粒子としては、例えば、Dynal社製Dynabeads(登録商標)M−450、Dynabeads (登録商標)M−280、Dynabeads(登録商標)Myone(商標)、Merck Chime, S.A.,S社製Estapor(登録商標)M1−070−40、Estapor(登録商標)M1−070−60、Estapor(登録商標)M1−030−40、Seradyn社製Sera−mag(商標)等が挙げられる。磁性粒子は、適用される免疫反応物質等の種類に応じて、適切な表面処理がなされたもの、適切な官能基を有するもの等が選択される。 This magnetic particle is generally called a superparamagnetic substance, and it is particularly preferable that the magnetic particle has a property of being magnetized while a magnet is applied from the outside and demagnetizing rapidly by blocking the magnet from the outside. Examples of such magnetic particles include Dynabeads (registered trademark) M-450, Dynabeads (registered trademark) M-280, Dynabeads (registered trademark) Myone (trademark), Merck Chime, S. A. , S Estapor (registered trademark) M1-070-40, Estapor (registered trademark) M1-070-60, Estapor (registered trademark) M1-030-40, Seradyn Sera-mag (trademark), etc. . As the magnetic particles, those that have been subjected to an appropriate surface treatment, those having an appropriate functional group, and the like are selected according to the type of immunoreactive substance to be applied.
なお、磁性粒子には、予め被検物質と特異的結合する物質、例えば、被検物質が抗原の場合には、抗体が公知の方法により化学的吸着または物理的吸着により付与されている場合が多く、このような磁性粒子に被検物質が特異的結合してなる磁性粒子の複合体を本発明の被検物質分析装置で測定するものである。 In addition, the magnetic particles may be preliminarily provided with a substance that specifically binds to the test substance, for example, when the test substance is an antigen, the antibody is given by chemical adsorption or physical adsorption by a known method. In many cases, a complex of magnetic particles formed by specifically binding a test substance to such magnetic particles is measured by the test substance analyzer of the present invention.
図1には、低周波磁場発生の磁場発生源1としてヘルムホルツコイルを使用しているが、これに限定されるものではない。また、図2では、高周波磁場発生の磁場発生源2と磁気検出コイル3a,3bは同一面内にあるプリントコイルとなっているが、磁場発生源2が磁気検出コイル3a,3bを包含している形態であれば、これらに限定されない。また、図2において磁気検出コイルとして、2つの磁気検出コイル3a,3bが差動形式で接続された形態となっているが、これらに限定されるものではない。
In FIG. 1, although the Helmholtz coil is used as the magnetic
被検物質の分析においては、図1に示す配置で磁気検出コイル3a,3b上に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することで、磁性粒子量の測定を介して被検物質を定量することが出来る。
In the analysis of the test substance, a magnetic particle complex in which the test substance is specifically bound is arranged on the
また、図2に示すように、2つの磁気検出コイル3a,3bを使用する場合、どちらか一方にのみ被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置し、もう一方は参照用磁気センサとして使用する。
Further, as shown in FIG. 2, when two
本発明で、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を磁気検出部に配置して分析する方法を、被検物質を抗原とした場合について具体的に説明する。 In the present invention, a method for analyzing a composite of magnetic particles, to which a test substance is specifically bound, placed in a magnetic detection unit will be specifically described in the case of using a test substance as an antigen.
磁気検出部に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置する方法は、以下の2つの方法がある。 There are the following two methods for arranging a composite of magnetic particles in which a test substance is specifically bound to the magnetic detection unit.
まず、第1の方法は、抗体を表面に有する基材に被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応で固定化させて基材ごと配置する方法である。ここに用いる基材の材料は、ポリアクリルニトリル等のような抗体を公知の方法で表面に結合できるものであればかまわない。 First, the first method is a method in which a complex of magnetic particles in which a test substance is specifically bound to a substrate having an antibody on its surface is immobilized by an antigen-antibody reaction and arranged together with the substrate. The base material used here may be any material that can bind an antibody such as polyacrylonitrile to the surface by a known method.
このような、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を基材に固定化したものを用いて分析する方法は、被検物質の種類が変わっても基材ごと取り替えれば直ぐに分析することが可能であるため数多くの被検物質測定サンプルを迅速に分析できる点において有効である。 The analysis method using a magnetic particle complex in which a test substance is specifically bound to the base material is used for the analysis. Since it can be analyzed, it is effective in that a large number of analyte measurement samples can be analyzed quickly.
第2の方法は、磁気検出コイルの表面に直接抗体を結合させて、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を抗原抗体反応によって固定化させて分析するものである。このような方法は、上述した第1の方法に比べて、厚みを有する基材を配置する必要が無い点において、より高い磁界を発生させることが可能となる点において有効である。 In the second method, an antibody is directly bound to the surface of a magnetic detection coil, and a complex of magnetic particles to which a test substance is specifically bound is immobilized by an antigen-antibody reaction for analysis. Such a method is effective in that it is possible to generate a higher magnetic field in that it is not necessary to dispose a substrate having a thickness as compared with the first method described above.
次に、本発明の被検物質分析装置における磁気検出方法について以下に説明する。以下、2つの磁気検出コイル3a,3bを用いた場合について説明するが、磁気検出コイルは2つに限定されない。
Next, the magnetic detection method in the test substance analyzer of the present invention will be described below. Hereinafter, although the case where two
図2に示すように、磁気検出コイル3a,3bは差動形式で接続されており、この2つの磁気検出コイル3a,3bは同一の形状を有し、かつ巻き方向が反対となる形態をとる。磁性粒子の検出時には、図1に示すように、磁場発生源1と磁場発生源2から磁気検出コイル3a,3bに対して同時に磁場を印加する形態をとる。磁場発生源1と磁場発生源2からの磁場は、周波数をもって変動している交番磁場であるため、磁気検出コイル3a,3bを貫く磁束が時間変化し、各々の磁気検出コイル3a,3bにおいて誘導起電力が生じる。誘導起電力は印加磁場強度と印加磁場周波数に比例するため、本発明における磁気検出コイル3a,3bが検出する誘導起電力は、磁場発生源2による被検物質の磁束変化によるものである。
As shown in FIG. 2, the magnetic detection coils 3 a and 3 b are connected in a differential manner, and the two magnetic detection coils 3 a and 3 b have the same shape and the winding directions are opposite to each other. . When detecting magnetic particles, as shown in FIG. 1, a magnetic field is simultaneously applied from the magnetic
図2において、2つの磁気検出コイル3a,3bの結合形態から、各々の磁気検出コイル3a,3bに生じる誘導起電力は、同強度・逆位相となる。図2に示すように、2つのセンサコイルは差動形式で接続されているため、磁性粒子の存在しない状態では信号出力は打ち消される。
In FIG. 2, the induced electromotive force generated in each of the
次に、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の検出方法について説明する。
図4は、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の磁化曲線を示す図である。この図4に示すように、磁性粒子の透磁率は外部からの印加磁場強度に対して非線形応答する。本発明に示すように、磁場発生源1により、磁性粒子の透磁率が非線形効果を示す程度の磁場を該磁性粒子に印加した場合、磁場発生源1による磁場の大きさが最大となるポイント5の点では、磁性粒子の透磁率変化は小さい。
Next, a method for detecting magnetic particles to which a test substance is specifically bound will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a magnetization curve of magnetic particles to which a test substance is specifically bound. As shown in FIG. 4, the magnetic permeability of the magnetic particles has a nonlinear response to the externally applied magnetic field strength. As shown in the present invention, when the magnetic
一方、磁場発生源1による磁場の大きさが最小となるポイント6では、磁性粒子の透磁率変化は線形領域にあり、磁性粒子の透磁率変化は最大となる。磁場発生源1により交番磁場を磁性粒子に印加した状態で、磁場発生源2により高周波数の交番磁界を磁性粒子に印加すると、ポイント5における磁場発生源2による磁性粒子の透磁率変化は最小となり、磁気検出コイル3a,3bに生じる誘導起電力も最小となる。
On the other hand, at the point 6 where the magnitude of the magnetic field generated by the magnetic
一方、ポイント6における磁場発生源2による磁性粒子の透磁率変化は最大となり、磁気検出コイル3a,3bに生じる誘導起電力は最大となる。ポイント5及びポイント6で生じる誘導起電力の差を計測することにより、被測定サンプルである磁性粒子量を計測することができる。
On the other hand, the change in the magnetic permeability of the magnetic particles by the magnetic
図5は、磁気発生源に対する磁性粒子の信号出力波形を示した図である。図5から磁場発生源1による磁場の大きさが最大となる点において磁場発生源2に対する磁性粒子による誘導起電力の変化は最小となり、また、磁場発生源1による磁場の大きさが最小となる点において、磁場発生源2に対する磁性粒子による誘導起電力の変化は最大となることがわかる。
FIG. 5 is a diagram showing a signal output waveform of magnetic particles with respect to a magnetic source. From FIG. 5, the change in the induced electromotive force due to the magnetic particles with respect to the magnetic
以上、本発明の被検物質分析装置及び定量方法について説明した。
次に、本発明の被検物質分析装置を用いた被検物質の磁性粒子の検出方法について以下に説明する。
The test substance analyzer and the quantification method of the present invention have been described above.
Next, a method for detecting magnetic particles of a test substance using the test substance analyzer of the present invention will be described below.
<磁性粒子の検出システム>
図6、磁性粒子の検出システムにおける磁気検出コイルを示す図である。
磁気検出コイルとして図6に示すように、内径Bは2.8mm、巻き数5のプリントコイルを使用し、本発明では2つの磁気検出コイル3a,3bを差動形式で接続して磁性粒子の検出を行った。
<Magnetic particle detection system>
FIG. 6 is a diagram showing a magnetic detection coil in the magnetic particle detection system.
As shown in FIG. 6, as the magnetic detection coil, a printed coil having an inner diameter B of 2.8 mm and a winding number of 5 is used. In the present invention, two
磁場発生源2は、図6に示すように、磁気検出コイル3a,3bを包含する形態であり、内径Ax×Ay(12mm×7mm)、巻き数5のプリントコイルを使用した。交流電流を用いて磁場発生源2に交番磁場を発生させた。磁場発生源2の磁場周波数は、2.24MHzとし、磁場強度は1ガウスとして磁性粒子の検出を行った。
As shown in FIG. 6, the magnetic
磁場発生源1には、空芯のヘルムホルツコイルを使用した。交流電流を用いて磁場発生源1のギャップ部に交番磁場を発生させた。磁場発生源1の磁場周波数は63Hzとし、磁場強度は150ガウスとして磁性粒子の検出を行った。
For the magnetic
図7は、本発明の被検物質分析装置における信号処理系を示す構成図で、図中符号7,17は周波数発生器、8はパワースプリッター、9,12,15,18は増幅器、10はプリントボード、13は周波数混合器、16はロックインアンプ、20は被測定サンプルを示している。
FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing system in the test substance analyzer of the present invention. In the figure,
周波数発生器7による交流電流をパワースプリッター8により2分割し、一方は周波数混合器13に入力する。他方は増幅器9により増幅して磁場発生源2に入力し、磁場発生源2による交番磁場を発生させ、磁気検出コイル3a,3bに磁場を印加した。本発明では、磁場発生源2と磁気検出コイル3a,3bとが一体となった形態のプリントボード10を使用した。このプリントボード10には、被測定サンプル20が設けられていて、この被測定サンプル20は、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体として機能する。
The alternating current from the frequency generator 7 is divided into two by the
配線14から、磁気検出コイル3a,3bから得られた信号を取り出し、信号増幅器12で信号を増幅し、周波数混合器13に増幅信号を入力した。この周波数混合器13により、周波数発生器7からの入力信号と増幅信号を周波数混合し、得られた磁気信号を信号増幅器15により増幅し、ロックインアンプ16に入力した。
A signal obtained from the magnetic detection coils 3 a and 3 b was taken out from the
一方、周波数発生器17による交流電流は、増幅器18により磁場発生源1に入力し、この磁場発生源1による交番磁場を発生させ、磁気検出コイル3a,3bに磁場を印加すると同時に、ロックインアンプ16に参照信号として入力した。
On the other hand, the alternating current from the
周波数発生器17からの参照信号と磁気信号を、ロックインアンプ16を用いた周知の技術である位相検波技術を用いて検出することにより磁気信号の検出を行った。
The magnetic signal was detected by detecting the reference signal and the magnetic signal from the
<被測定サンプルの準備>
厚み約6mmのプラスチック樹脂4からなる被測定サンプル20の底面に、抗原抗体反応を利用して磁性粒子を固定した。磁性粒子は直径約2mmの円形状に固定した。また、磁性粒子として、Dynabeads Myoneを使用した。
<Preparation of sample to be measured>
Magnetic particles were immobilized on the bottom surface of the
図8は、磁性粒子の検出方法を説明するための被検物質分析装置の構成図で、図中19は磁性粒子の固定部、20は被測定サンプル、その他、図3と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。 FIG. 8 is a configuration diagram of a test substance analyzer for explaining a method for detecting magnetic particles, in which 19 is a fixing unit for magnetic particles, 20 is a sample to be measured, and the other functions are the same as those in FIG. Elements are given the same reference numerals.
図8に示すように、被測定サンプル20には、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の固定部19が設けられ、この固定部19をどちらか一方の磁気検出コイル3a,3b上に配置して測定を行った。
As shown in FIG. 8, a
上述した磁性粒子の検出システム及び被測定サンプルを用いた磁性粒子の検出の結果を表1に以下に示す。 Table 1 shows the results of magnetic particle detection using the above-described magnetic particle detection system and the sample to be measured.
表1に示すように、本発明の被検物質分析装置は、被測定サンプルの厚みに対して高い自由度で、高感度に磁性粒子を検出することができる。 As shown in Table 1, the test substance analysis apparatus of the present invention can detect magnetic particles with high sensitivity with a high degree of freedom with respect to the thickness of the sample to be measured.
1 第1の磁場発生源
2 第2の磁場発生源
3a,3b 2個の磁気検出コイル
4 被検物質を設けたプラスチック樹脂
5 リード
7,17 周波数発生器
8 パワースプリッター
9,12,15,18 増幅器
10 プリントボード
13 周波数混合器
14 配線
16 ロックインアンプ
19 磁性粒子の固定部
20 被測定サンプル
DESCRIPTION OF
Claims (7)
100kHz以上で10MHz以下の高周波数であって強度0.1ガウス以上で10ガウス以下の磁場を発生する第2の磁場発生手段と、
該第1の磁場発生手段及び該第2の磁場発生手段からの磁場中に配置された磁気検出コイルからなり、該磁気検出コイル上に配置された、被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体の磁性粒子量を検出する磁気検出手段とを備え、
該第2の磁場発生手段と該磁気検出コイルとがプリントボードに一体に形成されてなり、該磁気検出手段により前記複合体の磁束変化量を検出することにより、該被検物質を定量することを特徴とする被検物質分析装置。 First magnetic field generating means for generating a magnetic field having a low frequency of 1 Hz or more and 1 kHz or less and an intensity of 50 Gauss or more;
A second magnetic field generating means for generating a magnetic field having a high frequency of 100 kHz or more and 10 MHz or less and an intensity of 0.1 Gauss or more and 10 Gauss or less ;
Consists magnetic detection coil disposed in a magnetic field from said first magnetic field generating means of the magnetic field generating means and said second, magnetic disposed on the detection coil, the magnetic particles analyte bound specifically Magnetic detection means for detecting the amount of magnetic particles of the composite of
The second magnetic field generating means and the magnetic detection coil are integrally formed on a printed board , and the test substance is quantified by detecting the magnetic flux change amount of the complex by the magnetic detection means. A test substance analyzer characterized by the above.
前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を前記磁気検出コイル上に配置するステップと、
前記第1の磁場発生手段と前記第2の前記磁場発生手段により2種類の周波数を各々同時に発生するステップと、
前記磁場発生手段の磁場中に前記被検物質が特異的に結合した磁性粒子の複合体を配置することによって生じる該複合体の磁束変化量を、前記磁気検出コイルで検出して前記被検物質を定量するステップと
を有することを特徴とする被検物質定量方法。 A first magnetic field generating means for generating a magnetic field having a low frequency of 1 Hz or more and 100 Hz or less and an intensity of 50 Gauss or more, and a high frequency of 1 MHz or more and 10 MHz or less and an intensity of 0.1 Gauss or more and 10 Gauss or less. A second magnetic field generating means for generating a magnetic field and a magnetic detection coil arranged in the magnetic field from the magnetic field generating means, and the second magnetic field generating means and the magnetic detection coil are integrally formed on a printed board. And using a test substance analyzing apparatus provided on the magnetic detection coil and provided with a magnetic detection means for detecting a magnetic particle amount of a complex of magnetic particles to which the test substance is specifically bound. A test substance quantification method comprising:
Arranging a complex of magnetic particles to which the test substance is specifically bound on the magnetic detection coil;
Generating two types of frequencies simultaneously by the first magnetic field generating means and the second magnetic field generating means;
A magnetic flux change amount of the complex generated by arranging a complex of magnetic particles to which the test substance is specifically bound in the magnetic field of the magnetic field generating means is detected by the magnetic detection coil, and the test substance is detected. A method for quantifying a test substance, comprising the step of:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004302142A JP4669259B2 (en) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Test substance analyzer and quantitative method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004302142A JP4669259B2 (en) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Test substance analyzer and quantitative method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006112976A JP2006112976A (en) | 2006-04-27 |
JP4669259B2 true JP4669259B2 (en) | 2011-04-13 |
Family
ID=36381593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004302142A Expired - Fee Related JP4669259B2 (en) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Test substance analyzer and quantitative method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4669259B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102935996A (en) * | 2012-10-18 | 2013-02-20 | 上海交通大学 | Preparation method of miniaturized magnetic fluxgate biosensor for serum tumor marker detection |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2120699B1 (en) * | 2006-12-20 | 2022-05-25 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action |
WO2008078262A2 (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Arrangement and method for influencing and/or detecting and/or locating magnetic particles in a region of action |
EP2200727B1 (en) | 2007-09-20 | 2014-08-13 | Magarray, Inc. | Analyte detection with magnetic sensors |
JP5560334B2 (en) * | 2010-07-21 | 2014-07-23 | 株式会社日立製作所 | Magnetic field measuring device |
US9151763B2 (en) | 2011-03-09 | 2015-10-06 | Magarray, Inc. | Systems and methods for high-throughput detection of an analyte in a sample |
JP6362259B2 (en) * | 2014-08-07 | 2018-07-25 | 高島産業株式会社 | Eddy current inspection device |
JP5998196B2 (en) * | 2014-12-26 | 2016-09-28 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Differential transformer permeability sensor |
JP6977987B2 (en) * | 2017-05-12 | 2021-12-08 | 学校法人東北学院 | Magnetic field measuring device and magnetic field measuring method |
KR102515752B1 (en) * | 2020-12-31 | 2023-03-30 | 주식회사 바이오소닉스 | Method of detecting antigen for bio-sensor using multi frequencies |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6351504B2 (en) * | 1981-10-30 | 1988-10-14 | Hitachi Maxell | |
JP2001524675A (en) * | 1997-11-21 | 2001-12-04 | クォンタム デザイン,インク. | Method and apparatus for quantitatively measuring local accumulation of magnetic particles |
WO2003067258A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Biosensor, magnetic molecule measurement method, and measurement object measuring method |
JP2003526104A (en) * | 2000-03-09 | 2003-09-02 | イヴァノヴィッチ ニキーチン、ペトゥル | Analysis of biological and / or chemical mixtures using magnetic particles |
WO2004077044A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles |
-
2004
- 2004-10-15 JP JP2004302142A patent/JP4669259B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6351504B2 (en) * | 1981-10-30 | 1988-10-14 | Hitachi Maxell | |
JP2001524675A (en) * | 1997-11-21 | 2001-12-04 | クォンタム デザイン,インク. | Method and apparatus for quantitatively measuring local accumulation of magnetic particles |
JP2003526104A (en) * | 2000-03-09 | 2003-09-02 | イヴァノヴィッチ ニキーチン、ペトゥル | Analysis of biological and / or chemical mixtures using magnetic particles |
WO2003067258A1 (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Biosensor, magnetic molecule measurement method, and measurement object measuring method |
WO2004077044A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102935996A (en) * | 2012-10-18 | 2013-02-20 | 上海交通大学 | Preparation method of miniaturized magnetic fluxgate biosensor for serum tumor marker detection |
CN102935996B (en) * | 2012-10-18 | 2015-04-22 | 上海交通大学 | Preparation method of miniaturized magnetic fluxgate biosensor for serum tumor marker detection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006112976A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7386460B2 (en) | Superparamagnetic particle imaging and its application in quantitative multiplexed stationary phase diagnostic assays | |
De Boer et al. | An integrated and sensitive detection platform for magneto-resistive biosensors | |
JP4657552B2 (en) | Method and apparatus for measuring accumulation of magnetic particles | |
Tamanaha et al. | Magnetic labeling, detection, and system integration | |
US8217647B2 (en) | Measuring agglutination parameters | |
US8193804B2 (en) | Device for measuring AC magnetization of materials | |
US20120112744A1 (en) | Microcoil magnetic resonance detectors | |
US20090251136A1 (en) | Attraction and repulsion of magnetic of magnetizable objects to and from a sensor surface | |
JP2012523576A (en) | Method and apparatus for detecting the presence of an analyte in a sample | |
Soares et al. | Go with the flow: advances and trends in magnetic flow cytometry | |
JP2020514709A5 (en) | ||
JP2006519366A (en) | Method and apparatus for selectively detecting ferromagnetic particles or supermagnetic particles | |
JP4669259B2 (en) | Test substance analyzer and quantitative method | |
US20130121879A1 (en) | Magnetic-Field Measurement Device | |
US20110050215A1 (en) | System for applying magnetic forces to a biosensor surface by mechanically moving at least one magnet | |
Guo et al. | Ultrasensitive detection of bioanalytes based on signal amplification of coil-integrated giant magnetoimpedance biosystems | |
JP5188091B2 (en) | Sensor element, magnetic particle detection method using the element, and target substance detection method | |
KR101230423B1 (en) | System for signal detection of specimen using magnetic resistance sensor and Detecting Method of the same | |
Hong et al. | Magnetic immunoassay based on frequency mixing magnetic detection and magnetic particles of different magnetic properties | |
JP4758713B2 (en) | Measuring apparatus and measuring method using magnetic sensor | |
JP2021067687A (en) | Method and system for detecting analyte of interest using magnetic field sensor and magnetic particle | |
KR101235845B1 (en) | System for signal detection of specimen using magnetic resistance sensor and Detecting Method of the same | |
JP2005084023A (en) | Analyzer utilizing magnetic particle | |
Frade-González et al. | Magnetic point-of-care systems for medical diagnosis | |
Leuthner et al. | Advancing magnetic flow cytometry to quantitative epitope analysis in high hematocrit conditions for point-of-care testing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101015 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110111 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110114 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140121 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4669259 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |