JP5189825B2 - Magnetic signal measuring device and magnetic signal measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば各種の抗体やタンパク質,免疫グロブリン,ホルモン,腫瘍マーカ,ウイルス,病原菌等を、磁性粒子と磁気センサを用いて検出する磁気信号計測装置および磁気信号計測方法に関する。 The present invention relates to a magnetic signal measuring apparatus and a magnetic signal measuring method for detecting, for example, various antibodies, proteins, immunoglobulins, hormones, tumor markers, viruses, pathogens, and the like using magnetic particles and a magnetic sensor.
抗原抗体反応のような特異的な結合反応を利用して、ホルモン,抗体,抗原,腫瘍マーカ等の種々の生体物質や、病原菌,ウイルス,がん細胞,DNA,環境有害物質等(以下、「生体物質等」という)を検出することができる。近年、生体物質等を高感度かつ迅速に検出する要求が高まっており、そのための装置開発が盛んに行われている。 Utilizing specific binding reactions such as antigen-antibody reactions, various biological substances such as hormones, antibodies, antigens, tumor markers, pathogens, viruses, cancer cells, DNA, environmentally hazardous substances, etc. Biological substance etc. ") can be detected. In recent years, there has been an increasing demand for highly sensitive and rapid detection of biological substances and the like, and apparatus development for that purpose has been actively conducted.
例えば、免疫検査の一般的な方法として、検出対象である抗原と選択的に結合する検出用抗体を蛍光酵素等で標識した光学マーカを使用する方法が知られている。この方法では、抗原−抗体の結合反応を光学マーカから発生する光信号として検出し、抗原の種類および量を検出する。しかし、このような光学的方法では、検出感度が十分ではなく、また、試料を精製する前処理や未結合の光学マーカを洗い流す洗浄工程が必要になる等の問題点がある。 For example, as a general method of immunoassay, a method is known that uses an optical marker in which a detection antibody that selectively binds to an antigen to be detected is labeled with a fluorescent enzyme or the like. In this method, the antigen-antibody binding reaction is detected as an optical signal generated from an optical marker, and the type and amount of the antigen are detected. However, such an optical method has problems such as insufficient detection sensitivity and a need for a pretreatment for purifying a sample and a washing step for washing away unbound optical markers.
そこで近年、磁性粒子と磁気センサを用いて抗原抗体反応を検出する磁気的方法が提案されている。この磁気的方法では、磁性粒子で標識された抗体(以下「磁気マーカ」という)を検出対象となっている被検出物質と結合させ、結合した磁気マーカからの磁気信号を磁気センサを用いて検出する。ここで、高感度な磁気センサであるSQUID(超伝導量子干渉素子;Superconducting Quantum Interference Device)磁気センサを使用することにより、光学的方法よりも高い検出感度が得られている。 Therefore, in recent years, a magnetic method for detecting an antigen-antibody reaction using magnetic particles and a magnetic sensor has been proposed. In this magnetic method, an antibody labeled with magnetic particles (hereinafter referred to as a “magnetic marker”) is bound to a detection target substance, and a magnetic signal from the bound magnetic marker is detected using a magnetic sensor. To do. Here, by using a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) magnetic sensor which is a highly sensitive magnetic sensor, a higher detection sensitivity than the optical method is obtained.
このような磁気的方法にも種々の方式が提案されている。例えば、被検出物質を穴部に固定し、固定された被検出物質と磁気マーカとを反応させた後、未結合の磁気マーカを洗い流して、被検出物質と結合した磁気マーカからの磁気信号をSQUID磁気センサで計測する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Various methods have been proposed for such a magnetic method. For example, a substance to be detected is fixed in a hole, and after the fixed substance to be detected reacts with a magnetic marker, unbound magnetic markers are washed away, and a magnetic signal from the magnetic marker combined with the substance to be detected is received. A method of measuring with a SQUID magnetic sensor is known (for example, see Patent Document 1).
また、被検出物質を含む溶液と磁気マーカとを混合し、被検出物質と磁気マーカとが結合して形成される凝集体を含んだ試料溶液を作製し、試料溶液中に未結合の磁気マーカが存在したままの状態で試料に磁界を印加して磁気マーカの磁気モーメントの方向を揃えた後、この磁界を遮断して試料溶液からの磁気信号を計測する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Also, a solution containing the substance to be detected and a magnetic marker are mixed to prepare a sample solution containing an aggregate formed by combining the substance to be detected and the magnetic marker, and an unbound magnetic marker is formed in the sample solution. There is a known method of measuring the magnetic signal from the sample solution by applying a magnetic field to the sample in the state of the presence of the magnetic marker and aligning the direction of the magnetic moment of the magnetic marker, and then blocking the magnetic field (for example, Patent Document 2).
この方法では、試料溶液中を浮遊する未結合の磁気マーカと形成された凝集体とでは、ブラウン運動の速さが異なることを利用する。すなわち、試料溶液中の全ての磁気マーカの磁気モーメントの方向を磁界によって一方向に揃えても、磁界を遮断すると、未結合の磁気マーカの磁気モーメントの方向はブラウン運動によって速やかにランダムになるため、未結合の磁気マーカからの磁気信号は速やかに減衰する。これに対して、磁気マーカが被検出物質と結合して凝集すると体積増加によってブラウン運動による回転が起こり難くなるため、凝集体からの磁気信号の減衰は遅くなる。このような磁気信号の減衰特性の違いを利用して、未結合マーカを除去することなく、被検出物質と結合した磁気マーカからの磁気信号を計測することができる。これと類似の方法は他にも報告されている(例えば、非特許文献1〜3、特許文献3参照)。
This method uses the fact that unbonded magnetic markers floating in the sample solution and the formed aggregates have different Brownian motion speeds. That is, even if the magnetic moment directions of all the magnetic markers in the sample solution are aligned in one direction by the magnetic field, if the magnetic field is interrupted, the magnetic moment directions of the uncoupled magnetic markers are quickly randomized by the Brownian motion. The magnetic signal from the uncoupled magnetic marker is quickly attenuated. On the other hand, when the magnetic marker is combined with the substance to be detected and aggregated, rotation due to Brownian motion is less likely to occur due to the increase in volume, so that the attenuation of the magnetic signal from the aggregate is delayed. By utilizing such a difference in attenuation characteristics of the magnetic signal, it is possible to measure the magnetic signal from the magnetic marker bound to the substance to be detected without removing the unbound marker. Other similar methods have been reported (for example, see
さらに、被検出物質を穴部に固定し、固定された被検出物質と磁気マーカとを反応させた後、未結合の磁気マーカが存在する状態で、被検出物質と結合した磁気マーカからの信号をSQUID磁気センサで計測する方法が知られている(例えば、特許文献4、非特許文献4参照)。この方法でも、未結合の磁気マーカの磁気モーメントの方向はブラウン運動によって速やかにランダムになるため、未結合の磁気マーカからの磁気信号は速やかに減衰する。しかし、被検出物質が固定されているために、被検出物質と結合した磁気マーカからの磁気信号は減衰し難い。そのため、未結合マーカを除去することなく、被検出物質と結合した磁気マーカからの磁気信号を計測することができる。これと類似の方法は他にも報告されている(例えば、非特許文献5参照)。
In addition, after the substance to be detected is fixed in the hole and the fixed substance to be detected reacts with the magnetic marker, the signal from the magnetic marker coupled to the substance to be detected is present in the presence of an unbound magnetic marker. Is known by a SQUID magnetic sensor (see, for example,
この他に、磁化率測定を利用した方法も報告されている(例えば、特許文献5,6、非特許文献6参照)。特許文献5に開示された方法では、SQUID磁気センサの磁束検出方向と直角な方向から、磁気マーカを磁化させる直流磁界を印加し、SQUID磁気センサの磁束検出領域内を移動する磁気マーカによって生じた磁界の変化を検出している。特許文献6に開示された方法では、磁気マーカに対して交流磁界を印加し、磁化された磁気マーカからの磁気信号をSQUID磁気センサで計測している。また、非特許文献6では未結合の磁気マーカに対して交流磁化率測定を行い、被検出物質との結合に伴って未結合の磁気マーカからの磁気信号の強度が減衰することを利用して、被検出物質の量を評価している。
In addition, methods using magnetic susceptibility measurement have also been reported (see, for example,
このように生体物質等を検出するための種々の磁気的方法が提案されており、検出感度の点において、磁気的方法は光学的方法よりも優れている。しかし、多数の試料を密集させて簡便かつ正確な磁気信号の計測を行うという実用的な観点から、磁気的方法には種々の問題がある。 As described above, various magnetic methods for detecting biological substances and the like have been proposed, and the magnetic method is superior to the optical method in terms of detection sensitivity. However, there are various problems with the magnetic method from the practical point of view of simply and accurately measuring a magnetic signal by collecting a large number of samples.
例えば、多数の試料を密集配置する具体例として、現在の生体物質等の検査において広く用いられている96穴マイクロプレートにおける試料の配置例が挙げられる。この96穴マイクロプレートには、試料を収容する有底の穴部が、約9mmの間隔で8行×12列に形成されている。このような試料容器を用いると、試料容器のランニングコストを低減することができる。また、試料容器は医療廃棄物となるため、その処分コストを削減することができる。さらに、多くの試料の検査をまとめて行うことにより、試料容器の交換等の時間を削減することができるため、検査効率が向上する。そしてまた、96穴のマイクロプレートにおける穴部の配置は標準的な規格となっており、穴部の配置に合わせた各種の器具や装置が販売されているため、これらを有効に利用することができる。したがって、磁気的方法により96穴のマイクロプレート等の規格で配置された試料を検査することができれば、このような種々の効果を享受することができる。 For example, as a specific example of densely arranging a large number of samples, there is an example of sample arrangement in a 96-well microplate that is widely used in the current examination of biological materials and the like. The 96-hole microplate has bottomed holes for accommodating samples in 8 rows × 12 columns at intervals of about 9 mm. When such a sample container is used, the running cost of the sample container can be reduced. Moreover, since the sample container becomes medical waste, its disposal cost can be reduced. Furthermore, since many samples are inspected collectively, the time for exchanging sample containers and the like can be reduced, so that the inspection efficiency is improved. In addition, the arrangement of the holes in the 96-hole microplate is a standard specification, and various instruments and devices that match the arrangement of the holes are sold, so that these can be used effectively. it can. Therefore, if a sample arranged in accordance with a standard such as a 96-hole microplate can be inspected by a magnetic method, such various effects can be enjoyed.
しかしながら、多数の試料を磁気信号を利用して検査する提案はあるが(例えば、特許文献7,8参照)、磁性粒子から発生する磁力線は片方の極から他方の極に向かう閉ループとなるため直進性が悪く、また、周辺へ容易に漏洩する。このため、96穴マイクロプレートを用いる場合のように多数の試料を密集配置した場合、磁気センサは、所定の試料からの磁気信号を計測する際にこれに隣接した試料からの漏洩磁気信号をも計測してしまうため、各試料からの磁気信号を正確に計測することが困難となっている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、多数の試料を密集させて配置した場合に、所定の試料からの磁気信号を、これに隣接した試料からの磁気信号を排除して精度よく計測することができる磁気信号計測装置および磁気信号計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when a large number of samples are densely arranged, a magnetic signal from a predetermined sample is excluded, and a magnetic signal from a sample adjacent to the sample is excluded with high accuracy. An object of the present invention is to provide a magnetic signal measuring device and a magnetic signal measuring method capable of measuring.
本発明では、最初に、磁性体を含む複数の試料を所定間隔で配置してその中から検査試料とこの検査試料に隣接した1つ以上の隣接試料を選択し、電磁石等の磁化機構を用いて検査試料と隣接試料に一定強度の磁界を同方向に印加して各試料含まれる磁性粒子を磁化した後、各試料からの磁気信号を磁気センサを用いて計測する。こうして第1信号波形を得る。次に、検査試料に印加する磁界の方向のみを変えて検査試料と隣接試料に一定強度の磁界を印加して、各試料含まれる磁性粒子を磁化した後、各試料からの磁気信号を磁気センサを用いて計測する。こうして第2信号波形を得る。得られた第1信号波形から第2信号波形を差し引いて差分信号波形を求め、この差分信号波形から検査試料に含まれる被検出物質を検出する。検査試料の選択を逐次変更して同様の処理を行うことにより、全ての試料について検査を行うことができる。 In the present invention, first, a plurality of samples including a magnetic material are arranged at predetermined intervals, and an inspection sample and one or more adjacent samples adjacent to the inspection sample are selected from the samples, and a magnetizing mechanism such as an electromagnet is used. Then, a magnetic field having a constant strength is applied to the inspection sample and the adjacent sample in the same direction to magnetize the magnetic particles contained in each sample, and then the magnetic signal from each sample is measured using a magnetic sensor. Thus, the first signal waveform is obtained. Next, only the direction of the magnetic field applied to the test sample is changed, and a magnetic field of a certain strength is applied to the test sample and the adjacent sample to magnetize the magnetic particles contained in each sample, and then the magnetic signal from each sample is detected by the magnetic sensor Measure using A second signal waveform is thus obtained. A difference signal waveform is obtained by subtracting the second signal waveform from the obtained first signal waveform, and a substance to be detected contained in the test sample is detected from the difference signal waveform. By sequentially changing the selection of the inspection sample and performing the same process, all the samples can be inspected.
本発明の磁気信号計測装置および磁気信号計測方法によれば、多数の試料を密集させて配置した場合に、所定の試料からの磁気信号を、これに隣接した試料からの磁気信号を排除して精度よく計測することができる。 According to the magnetic signal measuring device and the magnetic signal measuring method of the present invention, when a large number of samples are arranged densely, a magnetic signal from a predetermined sample is excluded from a magnetic signal from a sample adjacent thereto. It can measure with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。最初に、本発明に係る磁気信号計測方法により検査可能な試料例とその作製方法、作製した試料からの磁気信号の計測原理について説明する。ここでは、抗原抗体反応を利用して免疫検査を行うための試料と病原菌を検出するための試料を取り上げることとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an example of a sample that can be inspected by the magnetic signal measuring method according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a principle of measuring a magnetic signal from the manufactured sample will be described. Here, a sample for performing an immunological test using an antigen-antibody reaction and a sample for detecting pathogenic bacteria are taken up.
図1に抗原抗体反応を用いた免疫検査に用いられる試料の作製手順と試料からの磁気信号の計測原理を模式的に示す。図1(a)に示されるように、底面101aに固定用抗体102が固定され、内壁面への非特異吸着を防止するために内壁面がブロッキング剤103で覆われた容器101を準備する。また、被検出物質である抗原106を含む液状の検体105と、抗原106と結合する磁気マーカ107(磁性粒子で標識された抗体)を含む溶液108とを、それぞれ準備する。
FIG. 1 schematically shows a preparation procedure of a sample used for an immunoassay using an antigen-antibody reaction and a measurement principle of a magnetic signal from the sample. As shown in FIG. 1 (a), a
容器101は樹脂等の非磁性材料からなる。磁気マーカ107に用いられる磁性粒子は、磁界を印加するとその磁界の方向に磁化され、その磁界を遮断した後には残留磁気が残り、この残留磁気に起因する磁気信号(以下単に「磁気信号」という)を発生する性質を有している必要がある。
The
図1(b)に示されるように、検体105を容器101に注入すると、検体105に含まれる抗原106の一部が、抗原抗体反応により固定用抗体102と結合する。こうして固定用抗体102と結合した抗原を符号106aで表し、浮遊する抗原を符号106bで表す。
As shown in FIG. 1B, when the
次いで図1(c)に示されるように、溶液108を容器101に注入すると、溶液108に含まれる磁気マーカ107の一部が、固定用抗体102と結合している抗原106aに抗原抗体反応によって結合する。また、磁気マーカ107の一部は、固定用抗体102と結合していない抗原106bと結合する。こうして抗原106aに結合した磁気マーカを符号107aで表し、抗原106bに結合した磁気マーカを符号107bで表し、抗原106a,106bのいずれにも結合していない磁気マーカを符号107cで表す。こうして試料溶液が作製される。
Next, as shown in FIG. 1C, when the
磁気マーカ107b,107cは、ブラウン運動によって試料溶液中をランダムに動くが、磁気マーカ107aの動きは拘束されている。この状態で、図1(d)に示されるように、矢印Rで示される方向の磁界を試料溶液に印加すると、全ての磁気マーカ107a〜107cがこの磁界の方向に磁化される。図1(d)に、磁気マーカ107a〜107cの磁化の方向(つまり、磁気モーメントの方向)を矢印rで示す。なお、試料溶液に印加する磁界の方向は矢印Rの方向に限定されるものではなく、例えば、矢印Rの逆方向や矢印Rと直交する方向であってもよく、磁気マーカ107a〜107cは印加された磁界方向に磁化される。
The
その後、図1(e)に示されるように磁界を取り除くと、磁気マーカ107b,107cは試料溶液中をブラウン運動によってランダムに動く。そのため、磁気マーカ107b,107cからの磁気信号は、磁気モーメントの方向がランダムになることによって相殺され、正味の磁気信号を発生しないようになる。一方、磁気マーカ107aは、ブラウン運動を起こさず、磁界を取り除いても磁気モーメントの方向が変わることがないため、固定用抗体102に結合している抗原106aの量に比例した磁気信号が発生する。
Thereafter, when the magnetic field is removed as shown in FIG. 1 (e), the
したがって、試料溶液からの磁気信号を計測するということは、実質的に、磁気マーカ107aからの磁気信号のみを計測することと同じとなる。よって、磁気マーカ107aからの磁気信号を計測するに際して、磁気マーカ107b,107cを容器101から除去するための洗浄等の作業を必要としない。このように洗浄工程が不要な検査には、洗浄工程が必須である光学マーカを用いた検査と対比すると、試料作製工程の手間を省き、検査時間の短縮が可能になるという利点がある。
Therefore, measuring the magnetic signal from the sample solution is substantially the same as measuring only the magnetic signal from the
固定用抗体102に結合している抗原106aの量は、検体105に含まれる抗原106の量に依存するため、磁気マーカ107aからの磁気信号を、例えば高感度のSQUID磁気センサ等の磁気センサ109で検出することによって、抗原106aを定量することができる。例えば、固定用抗体102,抗原106,磁気マーカ107の量的関係が、磁気マーカ107>固定用抗体102>抗原106である場合には、理想的には抗原106の全量が定量される。
Since the amount of the
前記した通り、磁気マーカ107b,107cのブラウン運動が十分な場合には、これらからの磁気信号は相殺されるために、これらを洗浄等により除去する必要はないが、磁気マーカ107b,107cのブラウン運動が十分でない場合には、磁気マーカ107b,107cからの磁気信号がノイズとして検出されるおそれがある。例えば、地磁気に対する磁気シールドが不十分ために残留磁界が存在する場合には、磁気マーカ107b,107cは残留磁界の方向に力を受けながらブラウン運動を行うため、完全にランダムな配向とはならない。また、磁気マーカ107b,107cが溶液中で凝集したり沈殿したりした場合もブラウン運動が不完全となり、磁気マーカ107b,107cからの磁気信号が発生してしまう。
As described above, when the Brownian motion of the
そこで、磁気マーカ107b,107cのブラウン運動が十分でない場合には、図1(c)に示したように磁気マーカ107を含む溶液108を容器101に注入し、所定時間の反応を行った後に、図1(d′)に示すように、試料溶液を除去する洗浄作業を行い、その後に容器101に残った磁気マーカ107aに矢印Rで示される磁界を印加する。こうして磁気マーカ107が磁化されると、図1(e′)に示されるように、この磁界が取り除かれた後も、磁気マーカ107aからは磁気信号が発生しているため、この磁気信号を磁気センサ109で計測することによって、抗原106aを定量することができる。
Therefore, when the Brownian motion of the
続いて、図2に病原菌の検出に用いられる試料とその試料からの磁気信号の計測原理を模式的に示す。図2(a)に示されるように、容器111に収容された試料溶液114には、被検出物質である病原菌112と、病原菌112に結合した磁気マーカ113aと、試料溶液114中に浮遊する磁気マーカ113bが含まれている。このような試料溶液114は、例えば、病原菌112を含む血清等の溶液に、磁気マーカを含む溶液を混合することにより調製され、磁気マーカの一部が病原菌112と結合して符号113aで示されるものとなり、残る磁気マーカが符号113bで示されるものとなる。
Next, FIG. 2 schematically shows a sample used for detection of pathogenic bacteria and a measurement principle of a magnetic signal from the sample. As shown in FIG. 2A, the
なお、図2(a)に示す試料溶液114は、磁性粒子が予め磁化されている磁気マーカを病原菌112と結合させることにより調製されたものとする。図2(a)に示された矢印rは、磁気マーカの磁気モーメントの方向を示しており、試料溶液114を浮遊する磁気マーカ113bの磁気モーメントについては言うまでもなく、病原菌112に結合した磁気マーカ113aの磁気モーメントもまた、一方向には揃っていない。
The
図2(b)に示されるように、磁石115を用いて、図2(a)に示される試料溶液114に矢印Rで示される方向に磁界を印加すると、磁気マーカ113a,113bが磁化され、病原菌112と結合している磁気マーカ113aの磁化の方向(矢印r)を磁界の方向(矢印R)に揃えることができる。このとき、試料溶液114を浮遊している磁気マーカ113bも、この磁界の方向に磁化される。
As shown in FIG. 2B, when a magnetic field is applied to the
図2(c)に示されるように、磁石115を取り除くと、病原菌112と磁気マーカ113bのブラウン運動によって試料溶液からの磁気信号は減衰するが、ブラウン運動における回転運動の緩和時間は回転体の体積に比例し、病原菌112は磁気マーカ113bよりも十分に大きな体積を有しているために、試料溶液114からの磁気信号のうち、磁気マーカ113bに由来する成分は速やかに減衰するのに対して、磁気マーカ113aに由来する成分は緩やかに減衰する。そこで、このような緩和時間の差を利用して、磁気マーカ113bからの磁気信号は大きく減衰するが、磁気マーカ113aからの磁気信号は十分に残っているタイミングで、試料溶液からの磁気信号をSQUID磁気センサ等の磁気センサ116により計測する。こうして、磁気マーカ113aからの磁気信号を選択的に計測することができる。
As shown in FIG. 2C, when the
なお、ここでは、病原菌112を固定することなく、病原菌112が試料溶液114中を浮遊している状態において磁気信号を計測するとしたが、固相抗体を用いた方法により病原菌や細胞を固定すれば、先に図1を参照しながら説明した方法により、試料溶液からの磁気信号を計測することができる。検出の対象は、上述した抗体と病原菌に限られるものではなく、その他にも、ホルモンやタンパク質等の生体物質、DNA等の結合アッセイにより検出可能な物質、白血球やリンパ球,ガン細胞等が挙げられる。
Here, the magnetic signal is measured in a state where the
次に、所定間隔で配置された複数の試料からの磁気信号を計測する装置および方法の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of an apparatus and method for measuring magnetic signals from a plurality of samples arranged at predetermined intervals will be described.
《第1の実施形態》
図3に第1の実施形態に係る簡略的な磁気信号計測装置の構成とその動作態様を示す。図3(a)〜(f)の各図においては、図3(a)に示すように、三次元直交座標系の各方向X,Y,Zを定めることとする。
<< First Embodiment >>
FIG. 3 shows the configuration of a simple magnetic signal measuring apparatus according to the first embodiment and its operation mode. 3A to 3F, the directions X, Y, and Z of the three-dimensional orthogonal coordinate system are determined as shown in FIG.
この磁気信号計測装置10は、ステージ4と、ステージ4上をX方向に直線移動自在な移動機構2と、移動機構2に取り付けられた支持板3と、支持板3にX方向に一定間隔で1列に配置された6個の容器1a〜1fと、X方向に一定間隔で1列に設置された3個の電磁石5a〜5cと、電磁石5a〜5cを結ぶ線分の延長線上において電磁石5a〜5cから一定距離離れた位置に設置された磁気センサ6とを備えている。なお、ここでは、支持板3に容器1a〜1fを配置したが、これに代えて、矩形板状でその長さ方向に一定間隔で試料を収容するための穴部が形成された試料容器を用いてもよい。
The magnetic
容器1a〜1fにはそれぞれ試料8a〜8fが収容されている。容器1a〜1fは、例えば、先に図1を参照しながら説明した容器101であり、試料8a〜8fは容器101に収容された試料溶液(図1(c)参照)である。支持板3は樹脂等の非磁性材料で構成されている。
容器1a〜1fの配置間隔と電磁石5a〜5cの設置間隔は、同じ間隔Lに設定されている。移動機構2と電磁石5a〜5cは、Y方向において位置をずらして設置されており、移動機構2をX方向に直線移動させた際に、移動機構2が電磁石5a〜5cに衝突することはない。移動機構2をX方向に直線移動させることによって容器1a〜1fをX方向に直線移動させた際に、容器1a〜1fは電磁石5a〜5cと磁気センサ6の直上(Z方向側)を通過する。
The arrangement interval of the
電磁石5a〜5cには、電源回路(図示せず)からパルス電流が印加され、これによりパルス磁界が同時に発生する。電磁石5a,5cに印加するパルス電流の向きは一定であるが、電磁石5bに印加するパルス電流の向きは、電源回路に内蔵されたスイッチの操作により逆向きとすることができるようになっている。つまり、電磁石5a,5cから発生するパルス磁界の方向は一定であるが、電磁石5bから発生するパルス磁界の方向は反転可能となっている。
A pulse current is applied to the
試料8a〜8fには磁性粒子が含まれている。この磁性粒子は、例えば、試料8a〜8fが図1(c)に示される容器101に収容された試料溶液であるとすれば、磁気マーカ107a〜107cを構成する磁性粒子である。この磁性粒子は、電磁石5a〜5cによるパルス磁界の印加によりパルス磁界の方向に磁化され、パルス磁界を遮断した後に残留磁気が残り、磁気信号を発生しているという性質が要求されることはいうまでもなく、電磁石5a〜5cを用いてパルス磁界を印加した後の残留磁気の強さと、こうして残留磁気を有した状態またはその後に消磁された状態で再び同じ強さのパルス磁界を印加した後の残留磁気の強さとが、実質的に同じであるという性質を有していることが好ましい。
磁気センサ6は、例えば、SQUID磁気センサである。磁気センサ6はその直上を容器1a〜1fが通過する際に、試料8a〜8fごとの磁気信号を計測する。
The
続いて、磁気信号計測装置10による試料8a〜8fからの磁気信号の計測方法について説明する。試料8a〜8fの全てが検査対象であることはいうまでもないが、ここでは、最初に、検査試料として試料8b,8eを選択することとし、試料8bに隣接する試料8a,8cからの磁気信号が排除された試料8bからの磁気信号の計測と、試料8eに隣接する試料8d,8fからの磁気信号が排除された試料8eからの磁気信号の計測を行う。その後、検査試料を試料8c,8fへと変更して試料8b,8eの場合と同様の計測を行い、さらに検査試料を試料8a,8dへ変更して試料8b,8eの場合と同様の計測を行うこととする。
Next, a method for measuring magnetic signals from the
図3(a)に示した状態から、移動機構2をX方向に一定速度で移動させると、支持板3および容器1a〜1fすなわち試料8a〜8fがX方向に移動する。図3(b)に示すように、試料8aが電磁石5aの直上を、試料8bが電磁石5bの直上を、試料8cが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電源回路からパルス電流を電磁石5a〜5cに印加する。これにより電磁石5a〜5cから同時に発生するパルス磁界が試料8a〜8cに印加され、これらに含まれる磁性粒子が磁化(着磁)される。
When the moving
このとき電磁石5a〜5cから発生するパルス磁界の方向は、図3(b)に矢印Pで示されるように、Z向きに揃えられている。その結果、試料8a〜8cに含まれる磁性粒子は、この矢印Pの方向に磁化される。以下、この磁化の方向を「順方向」とする。なお、パルス磁界の磁界強度は百〜数千ガウス程度とすることができる。
At this time, the directions of the pulse magnetic fields generated from the
試料8a〜8cにパルス磁界が印加された後、移動機構2は引き続いてX方向に直線移動し、これにより試料8bは電磁石5a上を通過し、試料8cは電磁石5b上を通過しさらに電磁石5a上を通過する。この間は電磁石5a〜5cからパルス磁界を発生させない。このように、移動機構2を連続的にX方向に直線移動させている際に、1個の試料には実質的に1回のパルス磁界のみが印加されるように、移動機構2の移動速度とパルス磁界の発生時間とが調整される。
After the pulse magnetic field is applied to the
そして、図3(c)に示すように、試料8dが電磁石5aの直上を、試料8eが電磁石5bの直上を、試料8fが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a〜5cから発生させたパルス磁界を試料8d〜8fに印加し、これらに含まれる磁性粒子を磁化する。このときのパルス磁界の方向もまた順方向とする。
Then, as shown in FIG. 3C, when the
なお、試料8a〜8cが電磁石5a〜5cの直上に到達したら、移動機構2を一時停止させて、電磁石5a〜5cからパルス磁界を発生させて試料8a〜8cに印加し、その後、移動機構2の駆動を再開して試料8d〜8fが電磁石5a〜5cの直上に到達したら、移動機構2を一時停止して、電磁石5a〜5cからパルス磁界を発生させて試料8d〜8fに印加し、その後、移動機構2の駆動を再開するようにしてもよい。
When the
このようにして試料8a〜8fにそれぞれ含まれる磁性粒子が磁化された後に、図3(d)に示されるように、移動機構2をさらにX方向に移動させると、試料8a〜8fが磁気センサ6の直上を通過する。その際に、試料8a〜8fからの磁気信号が試料8a〜8fごとに磁気センサ6によって検出される。以下、このように検査試料とこの検査試料に隣接する隣接試料に対して同方向の磁界を印加した後に各試料からの磁気信号を計測することによって得られる磁気信号波形を「第1信号波形」と呼ぶこととする。
After the magnetic particles contained in the
図4(a)に試料8a〜8fについて計測された第1信号波形を示す。相当容器1a〜1fの配置間隔Lが狭い場合には、磁気センサ6は、所定の試料の磁気信号を計測しているときに、これに隣接した試料からの磁気信号をノイズとして検出してしまう。つまり、第1信号波形は多くのノイズを含んでおり、第1信号波形のみを用いて試料8a〜8fからの正味の磁気信号を正確に検出することは、極めて困難である。
FIG. 4A shows the first signal waveforms measured for the
例えば、試料8bが磁気センサ6上を通過したときに検出される磁気信号(M8b)には、試料8bからの磁気信号(S8b)に加え、隣接した試料8a,8cからの磁気信号がノイズ(N8a,N8c)として含まれる。ここで、試料8bから試料8a,8cよりも離れた位置にある試料8d〜8fからの磁気信号の影響は無視することができると仮定すると、
M8b=S8b+N8a+N8c・・・(第1式)
の関係が成り立つ。そこで、上記第1式からノイズ(N8a,N8c)を除去して試料8bに由来する磁気信号のみを含む磁気信号を求め、同様に、試料8d,8fからのノイズ(N8d,N8f)を除去して試料8eに由来する磁気信号のみが含まれる磁気信号を求める必要がある。
For example, in the magnetic signal (M 8b ) detected when the
M 8b = S 8b + N 8a + N 8c (1st formula)
The relationship holds. Therefore, the noise (N 8a , N 8c ) is removed from the first equation to obtain a magnetic signal including only the magnetic signal derived from the
そのために、次に、検査試料である試料8b,8eには順方向とは逆の方向の磁界を、試料8bの隣接試料である試料8a,8cと試料8eの隣接試料である試料8d,8fには順方向の磁界をそれぞれ印加して、試料8a〜8fからの磁気信号を計測する。
Therefore, next, magnetic fields in the direction opposite to the forward direction are applied to the
具体的には、容器1a〜1fを図3(a)に示した位置まで戻した後、移動機構2を再びX方向に一定速度で移動させる。こうして図3(e)に示されるように、試料8aが電磁石5aの直上を、試料8bが電磁石5bの直上を、試料8cが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8a,8cにそれぞれ印加するが、電磁石5bからは、順方向を示す矢印Pを逆にした矢印Qの方向(以下「逆方向」という)のパルス磁界を発生させて試料8bに印加する。こうして試料8a,8cに含まれる磁性粒子は順方向に磁化され、試料8bに含まれる磁性粒子は逆方向に磁化される。なお、このときの試料8a,8cの磁化の状態は、先の図3(b)に示した工程においてパルス磁界が印加された後の磁化の状態と実質的に同じである。
Specifically, after the
こうして試料8a〜8cにパルス磁界が印加された後、移動機構2は引き続いてX方向に直線移動し、試料8bは電磁石5a上を、試料8cは電磁石5b上を通過しさらに電磁石5a上を通過する。この間は電磁石5a〜5cからパルス磁界を発生させない。
After the pulse magnetic field is thus applied to the
そして、図3(f)に示すように、試料8dが電磁石5aの直上を、試料8eが電磁石5bの直上を、試料8fが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8d,8fに印加し、電磁石5bからは逆方向のパルス磁界を発生させて試料8eに印加する。こうして、試料8d,8fに含まれる磁性粒子は順方向に磁化され、試料8eに含まれる磁性粒子は逆方向に磁化される。なお、このときの試料8d,8fの磁化の状態は、先の図3(c)に示した工程においてパルス磁界が印加された後の磁化の状態と実質的に同じである。
Then, as shown in FIG. 3 (f), when the
こうして試料8a〜8fにそれぞれ含まれる磁性粒子が着磁された後、移動機構2をさらにX方向に移動させて、磁気センサ6の直上を通過させる。その際に、試料8a〜8fからの磁気信号が磁気センサ6によって試料8a〜8fごとに検出される。以下、このように、隣接試料に対して印加する磁界の方向を変えることなく、検査試料に対して印加する磁界の方向のみを変えて検査試料と隣接試料にそれぞれ磁界を印加した後に各試料からの磁気信号を計測することによって得られる磁気信号波形を「第2信号波形」と呼ぶこととする。
After the magnetic particles contained in the
図4(b)に試料8a〜8fについて計測された第2信号波形を示す。この第2信号波形において、例えば、試料8bが磁気センサ6上を通過したときに検出される磁気信号(m8b)には、試料8bからの磁気信号(s8b)に加え、隣接した試料8a,8cからの磁気信号がノイズ(N8a,N8c)として含まれることとなる。また、第1信号波形の計測時と第2信号波形の計測時とでは、試料8bに含まれている磁性粒子の着磁方向が逆であるため、試料8bについて計測される磁気信号(s8b)と磁気信号(S8b)は正負が逆転する。
FIG. 4B shows second signal waveforms measured for the
よって、試料8bからの磁気信号を−s8bと表し、試料8bから試料8a,8cよりもさらに離れた位置にある試料8d〜8fからの磁気信号の影響は無視することができると仮定すると、
m8b=−s8b+N8a+N8c・・・(第2式)
の関係が成り立つ。
Therefore, the magnetic signal from the
m 8b = −s 8b + N 8a + N 8c (2nd formula)
The relationship holds.
次に、図4(a)に示す第1信号波形から図4(b)に示す第2信号波形を差し引いた差分信号波形を求める。図4(c)にこの差分信号波形を模式的に示す。この差分信号波形において試料8bに関する部分については、上記第1式と第2式とから、
M8b−m8b=S8b+N8a+N8c−(−s8b+N8a+N8c)=S8b+s8b
で示される通り、試料8a,8cからのノイズ(N8a,N8c)を除去して、試料8bからの磁気信号(S8b,s8b)のみを抽出することができる。同様に試料8eについては、試料8d,8fからのノイズを除去して、試料8eからの磁気信号のみを抽出することができる。
Next, a differential signal waveform obtained by subtracting the second signal waveform shown in FIG. 4B from the first signal waveform shown in FIG. FIG. 4C schematically shows the difference signal waveform. For the portion related to the
M 8b -m 8b = S 8b +
As shown, the noise (N 8a , N 8c ) from the
なお、例えば、第1信号波形を求める際に試料8cが磁気センサ6上を通過したときに検出される磁気信号(M8c)には、試料8cからの磁気信号(S8c)に加え、隣接した試料8b,8dからの磁気信号がノイズ(N8b,N8d)として含まれ、第2信号波形を求める際に試料8cが磁気センサ6上を通過したときに検出される磁気信号(m8c)には、試料8cからの磁気信号(S8c)に加え、隣接した試料8b,8dからの磁気信号がノイズ(n8b,N8d)として含まれる。ここで、N8bとn8bとでは正負が逆であるため、差分信号波形において試料8cに対する領域では、S8cとN8dはキャンセルされるが、試料8bに由来するノイズ(N8b+n8b)が残る。
For example, the magnetic signal (M 8c ) detected when the
同様に、差分信号波形において、試料8aに対する領域にも試料8bに由来するノイズが残り、試料8d,8fに対する各領域には試料8eに由来するノイズが残る。しかしながら、差分信号波形に残るこれらのノイズは、検査試料として選択した試料8b,8eに由来しており、試料8b,8eからの磁気信号を示す部分には実質的に悪影響を与えない。
Similarly, in the differential signal waveform, noise derived from the
こうして試料8b,8eからの磁気信号を得た後、先に説明した第2信号波形を求める手順にしたがって、容器1bが電磁石5aの直上を、試料8cが電磁石5bの直上を、試料8dが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8b,8dに印加し、電磁石5bからは逆方向のパルス磁界を発生させて試料8cに印加する。次いで、試料8eが電磁石5aの直上を、試料8fが電磁石5bの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8eに印加し、電磁石5bからは逆方向のパルス磁界を発生させて試料8fに印加する。なお、試料8aにはパルス磁界は印加されず、電磁石5cによる2回目のパルス磁界の発生は空打ちとなる。
After obtaining the magnetic signals from the
その後、磁気センサ6で試料8a〜8fからの磁気信号を計測して、新たな第2信号波形を求め、先に得られた第1信号波形との差分信号波形を求めることにより、試料8c,8fからの磁気信号を抽出することができる。
Thereafter, the magnetic signals from the
さらに、先に説明した第2信号波形を求める手順にしたがって、試料8aが電磁石5bの直上を、試料8cが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8cに印加し、電磁石5bからは逆方向のパルス磁界を発生させて試料8aに印加する。次いで、試料8cが電磁石5aの直上を、試料8dが電磁石5bの直上を、試料8eが電磁石5cの直上をそれぞれ同時に通過する際に、電磁石5a,5cからは順方向のパルス磁界を発生させて試料8c,8eに印加し、電磁石5bからは逆方向のパルス磁界を発生させて試料8dに印加する。なお、試料8fにはパルス磁界は印加されず、電磁石5aによる最初のパルス磁界の発生は空打ちとなる。
Further, according to the procedure for obtaining the second signal waveform described above, when the
その後、磁気センサ6で試料8a〜8fからの磁気信号を計測して、さらに新たな第2信号波形を求め、先に得られた第1信号波形との差分信号波形を求めることにより、試料8a,8dからの磁気信号を抽出することができる。
Thereafter, the magnetic signal from the
《第2の実施形態》
図5に第2の実施形態に係る磁気信号計測装置の概略構成を示す。この磁気信号計測装置100Aは、1次微分の平面型SQUIDグラジオメータ28(以下「SQUID28」記す)と、SQUID28を保持するためのサファイヤロッド25および銅ロッド26と、SQUID28を冷却するための冷却容器21と、SQUID28および冷却容器21を収容する磁気シールド30と、試料16を配置するための試料容器71を保持する試料台32と、試料台32を支持する軸部材35と、この軸部材35を回転させるための回転機構34と、回転機構34を垂直移動させる垂直移動機構36と、垂直移動機構36を水平移動させる水平移動機構37と、試料容器71に配置された試料16を磁化するための磁化機構40と、これら各部材および各機構を収容する電磁シールド29および磁気シールド31と、磁気信号計測装置100A全体の動作制御を司り、SQUID28により計測された磁気信号を演算処理して、第1信号波形,第2信号波形を求め、これらの差分信号波形を求める制御部20を備えている。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5 shows a schematic configuration of a magnetic signal measuring apparatus according to the second embodiment. The magnetic
冷却容器21は、外層22と内槽23からなる二重構造を有しており、これらの間は真空断熱層となっている。外槽22と内槽23は、SUSやFRP等の非磁性材料で構成される。内槽23には液体窒素24が充填されており、銅ロッド26は、内槽23の上面から突出するとともに内槽23に充填された液体窒素と接触するように、内槽23の上面に取り付けられている。サファイヤロッド25は銅ロッド26の上面に取り付けられており、サファイヤロッド25の上面にSQUID28が装着されている。こうして、SQUID28は、熱伝導率の高い銅ロッド26とサファイヤロッド25を介して液体窒素24により間接的に冷却される。なお、SQUID28と銅ロッド26との間にサファイヤロッド25を配置することにより、銅ロッド26から発生する磁気雑音のSQUID28への影響を低減することができる。SQUID28の構造については後に詳細に説明する。
The cooling
外層22の上面には、非磁性材料からなる円筒部材39が取り付けられており、この円筒部材39の上面はサファイヤウィンドウ27により封止されている。SQUID28は外層22と内槽23の断熱真空層において、サファイヤウィンドウ27の直下に配置される。なお、円筒部材39は上下方向に可動であり、サファイヤウィンドウ27の位置(高さ)を調整することができるようになっている。磁気シールド30は、環境磁気雑音のSQUID28への入力を低減するものであり、パーマロイ等の高透磁率材料で構成されている。
A
図6(a)に試料容器の概略形状を表した平面図を示し(適宜図5参照)、図6(b)に試料容器の外周部の詳細な構造を表した平面図を示す。試料容器71は、樹脂等の非磁性材料で構成され、円盤形状を有しており、その中心には試料台32を介して試料容器71を軸部材35に固定するための孔72が備えている。試料容器71は固定ネジ33を用いて試料台32および軸部材35に対して着脱自在である(図5参照)。試料容器71の外周近傍には、試料16を収容するための直径がφ5mmの有底穴部(以下「穴部」という)70が、10mm間隔で49カ所に設けられている。試料台32もまた樹脂等の非磁性材料で構成される。
FIG. 6A shows a plan view showing the schematic shape of the sample container (see FIG. 5 as appropriate), and FIG. 6B shows a plan view showing the detailed structure of the outer periphery of the sample container. The
磁気シールド30の一部には試料容器71を挿入するための切り欠き穴38が形成されている。軸部材35に試料容器71を固定した状態で垂直移動機構36と水平移動機構37を駆動して、試料容器71の一部が切り欠き穴38を通って磁気シールド30の内部へ挿入され、さらに穴部70の底面がサファイヤウィンドウ27の直上に位置するように回転機構34を位置決めする。この状態で、試料台32を回転させて試料容器71を回転させることにより、試料容器71に設けられた49カ所の穴部70は、一定の速度でSQUID28の直上を逐次通過し、その際に穴部70に収容された試料16の磁気信号が計測される。
A
なお、穴部70の底面とSQUID28との距離ができるだけ短くなるように、試料容器71を位置決めすることにより、試料16からの磁気信号の検出感度および空間分解能を高めることができる。試料容器71の回転速度は、通常20〜60rpmとすることができ、49個の試料16それぞれについて40〜100回転分の磁気信号を計測し、その加算平均処理を行うことにより、良好なSN比が得られる。
Note that by positioning the
試料容器71に設けられた49カ所の穴部70にそれぞれ収容された試料16の磁気信号をSQUID28により計測可能な状態において、磁化機構40とSQUID28は、試料容器71の回転中心を挟んで対向する位置に設置される。図7(a)に磁化機構の側面図を示し、図7(b)に磁化機構の平面図を示す(適宜図5参照)。磁化機構40は、直径φ8mmの5個の電磁石41を備えており、5個の電磁石41は穴部70が描く円軌跡hに沿って固定台42に設置されている。電磁石41どうしの中心間距離は、穴部70どうしの間隔と同じ10mmに設定されている。1個の電磁石41に120mAの電流を流した場合に、その電磁石41の直上において穴部70に収容された試料16が通過する高さでの磁場の強度は、約100ガウスとなっている。
The magnetizing
5個の電磁石41は磁気シールド43により覆われている。この磁気信号計測装置100Aでは、49個の試料16のうち所定の試料からの磁気信号をSQUID28が計測している間に、別の試料の磁化が電磁石41によって行われることがあるため、この磁気シールド43を設けることによって、電磁石41で発生する磁界がSQUID28の磁気信号の検出に対して悪影響を及ぼすことを抑制することができる。この磁気シールド43には、パーマロイ等の高透磁率材料が用いられる。
The five
電磁シールド29と磁気シールド31は、環境磁気雑音のSQUID28への入力を低減するものであり、電磁シールド29はアルミニウム等の電気抵抗の低い金属材料で構成されており、磁気シールド31はパーマロイ等の高透磁率材料で構成されている。
The
続いて、SQUID28の構造について詳細に説明する。ここでは、SQUID28として高温超電導SQUIDグラジオメータを使用することとした。図8(a)に高温超電導SQUIDグラジオメータ全体の概略構成を示し、図8(b)にその中央部の拡大図を示す。
Subsequently, the structure of the
この高温超電導SQUIDグラジオメータは、SrTiO3やMgO等の単結晶を結晶方位をずらしてバイクリスタル接合面61で張り合わせた構造を有するバイクリスタル基板60上に、YBa2Cu3Ox等の高温超電導材料の薄膜が形成され、これを加工することにより検出コイル62とSQUIDリング64a,64bが形成された構造を有している。
This high-temperature superconducting SQUID gradiometer is a high-temperature superconducting material such as YBa 2 Cu 3 O x on a
SQUIDリング64a,64bはそれぞれ、バイクリスタル基板60に形成されたバイクリスタル接合面61を横切っており、バイクリスタル接合面61上に形成された高温超電導薄膜に粒界ジョセフソン結合65a,65bが形成されている。その結果、SQUIDリング64aに2カ所の粒界ジョセフソン結合65aが形成され、SQUIDリング64bに2カ所の粒界ジョセフソン結合65bが形成されている。1枚のバイクリスタル基板60上に1つの検出コイル62と結合した2つのSQUIDリング64a,64bを有しているため、これらのうちで特性がよい方を磁気信号の計測に用いることができる。
Each of the SQUID rings 64a and 64b crosses the
検出コイル62は、一辺が5mmの2つのループを持つ8の字型の微分コイルを構成している。検出コイル62に磁束が入力すると、2つのループにそれぞれ生じる誘導電流の差分量が、検出コイル62の中央部分66を経由してSQUIDリング64a,64bに流れ、この電流が磁束として検出される。2つのフィードバックコイル67a,67bは、検出コイル62の片方ずつのループを囲むパターンでバイクリスタル基板60上に形成されており、これらのうち一方が使用される。
The
配線パッド63,68が高温超電導薄膜上に所定のパターンで金(Au)を用いて形成されている。具体的には、配線パッド63はSQUIDリング64a,64bと電気接続されるように4カ所に設けられており、配線パッド68はフィードバックコイル67a,67bと電気接続されるように4カ所に設けられている。
The
図8(a)に示される矢印69は試料16の通過方向を示している。試料16が図8(a)に描かれた紙面に垂直な方向に磁化されており、その試料16が矢印69の方向で高温超電導SQUIDグラジオメータ上を通過したとき、この試料16は2つのループを有する検出コイル62を横切る。図8(c)にこのときに得られる磁気信号波形を模式的に示す。試料16は検出コイル62を構成する極性の異なる2つのループの上を通過するため、上下に連続するピークを有する磁気信号波形が得られる。
An
磁気信号計測装置100Aによる磁気信号の計測方法について以下に説明する(適宜図5参照)。磁気信号を発生する試料16として、粒径10〜25nmの酸化鉄(Fe3O4)の微粒子を非磁性ポリマでコーティングしたポリマ−磁性体複合粒子を、0.5mg/mlの濃度で分散させた水溶液(以下「複合粒子分散液)という)を用いた。1個のポリマ−磁性体複合粒子には複数の酸化鉄微粒子が含まれており、1個のポリマ−磁性体複合粒子の粒径は約100〜200nmであって、2〜10emu/gの残留磁気を示す。
A method for measuring a magnetic signal by the magnetic
最初に、試料容器71に形成された隣り合う5カ所の穴部70に、約500ngの複合粒子分散液をそれぞれ注入した。複合粒子分散液に対して磁界を印加し、その磁界を遮断した後に磁気信号を測定しても、ポリマ−磁性体複合粒子は複合粒子分散液中を自由にブラウン運動し、複合粒子分散液からの磁気信号は速やかに減衰してしまうため、このままでは試料容器71に注入された複合粒子分散液に含まれるポリマ−磁性体複合粒子の量を求めることはできない。そこで、5カ所の穴部70にそれぞれ注入された複合粒子分散液を十分に乾燥させて、ポリマ−磁性体複合粒子を固定した。
First, about 500 ng of the composite particle dispersion was injected into each of the five
こうして試料容器71に5個の試料16が配置される。その後、試料容器71を試料台32に固定し、電磁石41の直上に試料16を1対1で配置した。続いて、電磁石41に120mAの電流を0.1秒間同時に流して、これにより発生する磁界により試料16を磁化した。なお、ここで5個の電磁石41が発生する磁場の方向は全ての同じである。この磁化処理の後、試料容器71を20rpmの回転速度で回転させ、SQUID28で試料16からの磁気信号を複数回、例えば、20回計測し、その平均を求めた。
In this way, five
図9(a)にこうして得られた磁気信号波形すなわち第1信号波形を示す。ここで、図9(a)に示す横軸の数値は、試料16の間隔つまり穴部70どうしの間隔に換算されている。第1信号波形には、上下にそれぞれ5つのピークが検出されており、上向きのピークどうしの間隔および下向き凸のピークどうしの間隔が試料16の配置間隔である10mmと一致していることから、5つの試料16からの磁気信号が重なっているものと考えることができる。
FIG. 9A shows the magnetic signal waveform thus obtained, that is, the first signal waveform. Here, the numerical value on the horizontal axis shown in FIG. 9A is converted into the interval between the
次に、再び電磁石41の直上に試料16を1対1で配置した。5個の電磁石41のうち、中央に設置されている電磁石を除いた4個の電磁石に流す電流の方向は変えることなく、中央に設置されている電磁石には他の4個の電磁石とは逆方向の電流が流れるようにして、5個の電磁石41に同時に120mAの電流を0.1秒間流した。したがって、5個の電磁石41のうち中央の電磁石だけが他の4個の電磁石とは逆方向の磁界を発生させるため、5つの試料16のうち中央の試料のみが他の4つの試料とは逆方向に磁化される。
Next, the
この磁化処理の後、試料容器71を20rpmの回転速度で回転させ、SQUID28で各試料16からの磁気信号を複数回、例えば20回計測した。図9(b)にこうして得られた磁気信号波形すなわち第2信号波形を示す。第2信号波形を図9(a)に示した第1信号波形と対比すると、明らかに、5個の試料16のうち中央の試料からの磁気信号が大きく変化していることがわかる。
After this magnetization process, the
図9(c)に、図9(a)に示した第1信号波形から図9(b)に示した第2信号波形を差し引いて得られる差分信号波形を示す。5つの試料16のうち両端の試料についてはほぼ完全に磁気信号が除去されていることがわかる。5つの試料16のうち中央の試料に隣接する2つの試料については、先に図3を参照しながら説明した計測原理の通り、磁化方向を変えた中央の試料に由来するノイズを含んでいると考えられ、これが若干の凹凸として現れているものと考えられる。そして、磁化方向を変えて磁化した中央の試料からの磁気信号が明瞭に抽出されていることが確認された。
FIG. 9 (c) shows a differential signal waveform obtained by subtracting the second signal waveform shown in FIG. 9 (b) from the first signal waveform shown in FIG. 9 (a). It can be seen that the magnetic signals are almost completely removed from the samples at both ends of the five
このように、磁気信号が干渉するような高密度な試料配置の場合には、全ての試料を同時に検査するのではなく、検査試料を順次選択して上記の説明の通りの磁気信号計測を行うことにより、隣接試料からの磁気信号を排除し、各試料について正確な磁気信号を計測し、各試料に含まれる被検出物質を定量することが可能となる。 As described above, in the case of a high-density sample arrangement in which magnetic signals interfere with each other, not all the samples are inspected at the same time, but the inspection samples are sequentially selected and the magnetic signal is measured as described above. This eliminates the magnetic signal from the adjacent sample, measures the accurate magnetic signal for each sample, and quantifies the substance to be detected contained in each sample.
なお、ここでは、残留磁気を有する試料としてポリマ−磁性体複合粒子を用いたが、これに限られず、残留磁気を有する試料であればよい。また、使用可能な磁気センサはSQUID磁気センサに限られるものではなく、他に、MR(Magnet Resistive)センサやGMR(Giant Magnet Resistive)センサ,ホール素子,光ポンピング磁束計,フラックスゲート磁束計等を使用することができる。 Here, polymer-magnetic composite particles are used as a sample having residual magnetism, but the present invention is not limited thereto, and any sample having residual magnetism may be used. In addition, usable magnetic sensors are not limited to SQUID magnetic sensors. In addition, MR (Magnet Resistive) sensors, GMR (Giant Magnet Resistive) sensors, Hall elements, optical pumping magnetometers, fluxgate magnetometers, etc. Can be used.
《第3の実施形態》
図10に第3の実施形態に係る磁気信号計測装置の概略構成を示す。この磁気信号計測装置100Bが図5に示した磁気信号計測装置100Aと対比して異なる点は、試料容器71に配置された試料16の位置を検出するための反射マーカ51,56が試料容器71に取り付けられ、この反射マーカ51,56を位置検出センサ50により検出する点と、磁化機構40に代えて磁化機構45を備えている点であり、このような構成の違いにより、磁気信号計測装置100Aとは異なる態様で試料16からの磁気信号の計測が行われる。以下、これらの点について説明する。
<< Third Embodiment >>
FIG. 10 shows a schematic configuration of a magnetic signal measuring apparatus according to the third embodiment. The magnetic
図11(a)に試料容器とSQUIDと磁化機構の位置関係を表した平面図を、図11(b)に図11(a)中の四角で囲まれた領域の拡大図を、図11(c)に磁化機構を構成する電磁石の構造を表した側面図をそれぞれ示す。なお、先に図6を参照して試料容器71の構造について説明した通り、試料容器71には試料16を配置するための穴部70が形成されているが、穴部70の位置は試料16の位置と同じとなるので、図11の各図では穴部70の図示を省略している。
FIG. 11A is a plan view showing the positional relationship among the sample container, the SQUID, and the magnetization mechanism, and FIG. 11B is an enlarged view of the region surrounded by the square in FIG. 11A. The side view showing the structure of the electromagnet which comprises a magnetization mechanism is shown to c), respectively. As described above with reference to FIG. 6, the structure of the
49個の試料16が、試料容器71の回転中心を中心とする円周47に沿って、試料容器71に等間隔に配置されている。これらの試料16の位置を特定するために、試料容器71の裏面において円周47と同心の円周48に沿って等間隔に、二重線の反射マーカ51が1カ所に、一本線の反射マーカ56が48カ所に、それぞれ取り付けられている。位置検出センサ50は、レーザ光を試料容器71の裏面に向けて照射し、その反射信号を測定することにより試料16の位置を検出する。このとき、反射マーカ51からの反射信号と反射マーカ56からの反射信号との違いを利用して、49個の試料16の中から反射マーカ51に対応する試料の位置を特定することができる。
Forty-nine
磁化機構45は3個の電磁石46a〜46cを備えており、電磁石46a〜46cは、試料16の移動軌跡でもある円周47に沿って、試料16どうしの配置間隔と同じ間隔で固定台42に設置されている。図11(c)には電磁石46bの構造を示しているが、電磁石46a〜46cはそれぞれ同じ構造を有しており、U字型の鉄芯52に銅線コイル53が巻かれた構造を有している。銅線コイル53に電流を流すと、磁力線54がその矢印で示されるように鉄芯52の開口部近傍に発生し、これにより鉄芯52の開口部近傍を通過する試料16が磁化される。その結果、試料16は、大凡、試料容器71の回転面(円周47を含む面)に平行で回転中心と試料16とを結ぶ方向に磁化される。つまり、試料16は円周47の法線方向に磁化される。
The magnetizing
電磁石46a,46cは、この回転中心に向かう方向(この方向を「順方向」とする)にのみ試料16を磁化する磁界を発生するが、電磁石46bは、銅線コイル53に流す電流を逆向きにすることによって、順方向のみならずこれとは逆の方向(この方向を「逆方向」とする)にも試料16を磁化する磁界を発生させることができるようになっている。
The
試料16の磁化は、試料容器71の回転を開始してその回転速度が一定になった後に、位置検出センサ50が反射マーカ51を検出した直後から開始される。例えば、電磁石46a〜46cから発生させる磁界の向きを順方向に揃えて、電磁石46a〜46cの直上を試料16が通過するときに電磁石46a〜46cからパルス磁界を印加する。49個の試料16を3個ずつ磁化させると、1回目の磁化では1,2,3番目の試料が磁化され、16回目の磁化では46,47,48番目の試料が磁化され、17回目の磁化では49,1,2番目の試料が磁化され、33回目の磁化では48,49,1番目の試料が磁化され、49回目の磁化では47,48,49番目の試料が磁化される。
Magnetization of the
よって、試料容器71を3回転させると、49個全ての試料16が電磁石46a〜46cによる磁化を1回ずつ受けることになる。SQUID28は、電磁石46a〜46cのいずれかで磁化され試料がSQUID28上を通過する際に、その試料からの磁気信号を計測する。そこで、試料容器71の3回転(49回の磁化処理)を1バッチとした磁気信号の計測を行い、所定回数これを繰り返してその平均を取ることにより、第1信号波形を求める。
Therefore, when the
次に、電磁石46a〜46cの直上を試料16が通過するときに、電磁石46a,46cからは順方向のパルス磁界を、電磁石46bからは逆方向のパルス磁界をそれぞれ発生させて、試料16に印加する。試料容器71が3回転する間に、49個の全ての試料16は1度だけ電磁石46bにより磁化される。ここでも、試料容器71の3回転を1バッチとした磁気信号の計測を行い、所定回数これを繰り返してその平均を取ることにより、第2信号波形を求める。こうして、計測された第1信号波形から第2信号波形を差し引いて差分信号波形を求めることにより、49個の全ての試料16について、隣接する試料からの磁気信号が排除された正確な磁気信号を計測することができる。
Next, when the
《第4の実施形態》
図12に第4の実施形態に係る磁気信号計測装置の概略構成を示す。この磁気信号計測装置100Cは、試料16を配置するための試料容器80を固定するための固定台81と、固定台81を任意の方向に移動させる3軸移動機構82と、試料容器80の位置を測定するための位置センサ83と、試料容器80に配置された試料16を磁化するための磁化機構84と、試料16からの磁気信号を計測するための磁気センサアレイ85と、3軸移動機構82を制御するための移動機構制御回路87と、磁化機構84を駆動するための電源回路88と、位置センサ83と磁気センサアレイ85と移動機構制御回路87と電源回路88を制御するコンピュータ89とを備えており、移動機構制御回路87と電源回路88とコンピュータ89を除いたものは磁気シールド86の内部に設置されている。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 12 shows a schematic configuration of a magnetic signal measuring apparatus according to the fourth embodiment. The magnetic
図13(a)に試料容器における試料の配置形態を示し、図13(b)に磁化機構と磁気センサアレイと試料容器の位置関係を模式的に示す(適宜図12参照)。試料容器80として、ここでは、標準規格である96穴マイクロプレートを用いることとする。したがって、試料容器80には、試料16を収容するための穴部70が、8行×12列,9mm間隔で二次元的(平面的)に設けられている。固定台81における試料容器80の固定位置は一定であり、固定台81の上面には、試料容器80における穴部70の列位置と関連するマーカ(図示せず)が設けられている。
FIG. 13A shows a sample arrangement in the sample container, and FIG. 13B schematically shows a positional relationship among the magnetization mechanism, the magnetic sensor array, and the sample container (see FIG. 12 as appropriate). Here, a 96-well microplate, which is a standard, is used as the
磁化機構84は、直径φ5mmの140個の電磁石90が、試料容器80に設けられた穴部70と同じ9mm間隔で、10行×14列に二次元配置された構造を有している。140個の電磁石90のうち最外周に配置された電磁石を除いた96個の電磁石上に、試料容器80に設けられた96個の穴部70がそれぞれ位置するように、試料容器80は磁化機構84上に配置される。このときの試料容器80の外周輪郭91が図13(b)に示されている。電磁石90は、電磁石90の設置面に対して垂直な方向に磁界を発生させ、例えば、200mAの電流の印加により約200ガウスの磁界を発生させて、その磁界により電磁石90上の試料16が個々に磁化される。
The magnetizing
電源回路88をコンピュータ89で制御することによって、140個の電磁石90のうち任意の電磁石に磁界を発生させることができるが、例えば、試料容器80に配置された96個の試料16を同時に磁化する際には、140個の全ての電磁石90から同時に磁界を発生させる。これにより、試料容器80の外側に配置された試料に対しても、内側に配置された試料と同等の磁界印加環境を実現することができる。
By controlling the
磁気センサアレイ85は、試料容器80に設けられた穴部70と同じ9mm間隔で、8個のMRセンサ93が1列に並べられた構造を有している。試料容器80は、固定台81を移動させることで、磁化機構84上と磁気センサアレイ85上との間を移動自在である。8個のMRセンサ93は、その上を1列に並んだ8個の試料16が矢印92で示される行方向)に通過する際に同時に磁気信号を計測し、連続して通過する列ごとに磁気信号を計測する。したがって、1個のMRセンサ93は1行に並んだ12個の試料16の磁気信号を計測する。
The
位置センサ83は、試料容器80における穴部70の列位置を検出するために固定台81に設けられたマーカ(図示せず)を検出し、試料容器80のどの列が磁気センサアレイ85のMRセンサ93上に位置しているかを特定する。位置センサ83による試料16の位置情報とMRセンサ93の磁気検出出力とがコンピュータ89に記録され、データ処理されて、各試料の磁気信号の強度が計算される。
The
この磁気信号計測装置100Cでは、最初に、96カ所の穴部70にそれぞれ所定の試料16が収容された試料容器80を固定台81の一定位置に固定し、試料容器80の外周輪郭91を図13(b)に示される位置に合わせて、試料容器80を磁化機構84上で静止させる。第1回目の試料16の磁化を、140個全ての電磁石90から同じ方向の磁界を発生させることにより行う。続いて、試料容器80を磁気センサアレイ85上で往復直線運動させ、MRセンサ93により全ての試料16について磁気信号を検出する。1行に並べられた12個の試料16がMRセンサ93上を通過できるように、例えば、この往復直線運動のストロークは120mmとする。試料容器80を20往復させ、その間の磁気信号の変化をMRセンサ93で検出し、その検出出力がコンピュータ89に送られる。コンピュータ89は、これに位置センサ83からの試料容器80の位置情報を組み合わせることにより、96個の全ての試料16についての磁気信号波形すなわち第1信号波形を求める。
In this magnetic
続いて、試料容器80を磁化機構84上に移動させた。ここでも、試料容器80の外周輪郭91を図13(b)に示される位置に合わせて試料容器80を磁化機構84上に静止させる。図14(a)〜(d)に、第2回目から第5回目までの試料の磁化方向を模式的に示す。図14(a)〜(d)において、黒丸で示される電磁石90aは第1回目の磁化の方向とは逆方向の磁界を発生させて試料を磁化し、白丸で示される電磁石90bは、第1回目の磁化の方向と同じ方向の磁界を発生させて試料を磁化する。
Subsequently, the
試料容器80の外周輪郭91の内側に位置する電磁石に着目し、外周輪郭91内の図左上の電磁石を1行×1列の位置、図左下の電磁石を8行×1列の位置、図右上の電磁石を1行×12列の位置、図右下の電磁石を8行×12列の位置とすると、第2回目の試料16の磁化では奇数行×奇数列の位置の電磁石が電磁石90aとされ、これらの上に配置された試料が逆方向に磁化されることがわかる。この第2回目の試料16の磁化後には、第1信号波形の計測と同様に、磁気センサアレイ85上で試料容器80を20往復させて、その間の磁気信号の変化をMRセンサ93で検出し、コンピュータ89がその検出出力と位置情報とから1番目の第2信号波形を求める。
Focusing on the electromagnet located inside the outer
以降、同様に、第3回目の試料16の磁化では偶数行×奇数列の位置の電磁石が電磁石90aとされ、これらの上に配置された試料が逆方向に磁化され、2番目の第2信号波形が求められる。第4回目の試料16の磁化では奇数行×偶数列の位置の電磁石が電磁石90aとされ、これらの上に配置された試料が逆方向に磁化され、3番目の第2信号波形が求められる。第5回目の試料16の磁化では偶数行×偶数列の位置の電磁石が電磁石90aとされ、これらの上に配置された試料が逆方向に磁化され、4番目の第2信号波形が求められる。
Thereafter, similarly, in the third magnetization of the
コンピュータ89は、こうして求めた第1信号波形から1番目の第2信号波形を差し引いて1番目の差分信号波形を求め、第1信号波形から2番目の第2信号波形を差し引いて2番目の差分信号波形を求め、第1信号波形から3番目の第2信号波形を差し引いて3番目の差分信号波形を求め、第1信号波形から4番目の第2信号波形を差し引いて4番目の差分信号波形を求める。これら4つの差分信号波形にはそれぞれ、図14(a)〜(d)に示した通りに逆方向の磁界が印加された試料からの磁気信号が、その試料に隣接した試料からの磁気信号が排除された状態で、抽出される。よって、これらの差分信号波形から、96個全ての試料16について正確な磁気信号を得ることができる。
The
なお、磁気信号計測装置100Cでは、試料容器80が穴部70の行方向に移動可能な構成としたが、試料容器80を穴部70の列方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、12個のMRセンサが1行に並べられた磁気センサアレイを用いる必要があり、1個のMRセンサは、1列に並べられた8個の試料からの磁気信号を計測する構成となる。また、140個の電磁石90のうち、最外周に配置された44個の電磁石からは常に順方向の磁界を発生させたが、試料容器80の外周輪郭91内の電磁石90a,90bの配置に適合させて、行方向と列方向でそれぞれ電磁石90aが1つおきに現れるようにしてもよい。
In the magnetic
上述の通り、本発明によれば、複数の試料が近接して配置されているために互いに隣接する試料からの磁気信号の干渉が問題となる場合でも、検査対象となっている試料からの磁気信号を、これに隣接した試料からの磁気信号を排除して、精度よく計測することができ、検査対象となる試料を逐次、変更することにより、全ての試料からの磁気信号を計測することができる。 As described above, according to the present invention, even when interference of magnetic signals from adjacent samples becomes a problem because a plurality of samples are arranged close to each other, magnetism from the sample to be inspected. The signal can be accurately measured by eliminating the magnetic signal from the adjacent sample, and the magnetic signal from all the samples can be measured by sequentially changing the sample to be inspected. it can.
これにより、従来は不可能であった試料の密集配置が可能となるため、試料を配置する試料容器の使用量を減らしてランニングコストや処分コストを削減し、また、試料容器の交換回数を減らして検査効率を向上させることができる。或いは、試料容器を小型化することによって磁気計測装置全体を小型化することも可能となる。さらに、標準的な規格である96マイクロプレート等を試料容器として使用することができるようになるため、既存の器具や装置を利用した効率的な試料作製等の作業を行うことができる。 This makes it possible to densely arrange samples, which was not possible before, reducing the amount of sample containers used to place samples, reducing running costs and disposal costs, and reducing the number of sample container replacements. Inspection efficiency can be improved. Alternatively, the entire magnetic measuring device can be reduced in size by reducing the size of the sample container. Furthermore, since a 96 microplate or the like which is a standard specification can be used as a sample container, operations such as efficient sample preparation using existing instruments and apparatuses can be performed.
本発明は、例えば、各種の抗体やタンパク質,免疫グロブリン,ホルモン,腫瘍マーカ等の生体物質の検査に用いられる免疫検査装置や、ウイルス,病原菌等を検査する血液培養装置や細菌検査装置等に好適である。 The present invention is suitable for, for example, an immunological test apparatus used for testing biological materials such as various antibodies, proteins, immunoglobulins, hormones, tumor markers, blood culture apparatuses and bacterial test apparatuses for testing viruses, pathogenic bacteria, and the like. It is.
1a〜1f…容器、2…移動機構、3…支持板、4…ステージ、5a〜5c…電磁石、6…磁気センサ、8a〜8f…試料、10…磁気信号計測装置、16…試料、20…制御部、21…冷却容器、22…外槽、23…内槽、24…液体窒素、25…サファイヤロッド、26…銅ロッド、27…サファイヤウィンドウ、28…SQUID、29…電磁シールド、30,31…磁気シールド、32…試料台、33…固定ネジ、34…回転機構、35…軸部材、36…垂直移動機構、37…水平移動機構、38…切り欠き穴、39…円筒部材、40…磁化機構、41…電磁石、42…固定台、43…磁気シールド、45…磁化機構、46a〜46c…電磁石、47…円周、48…円周、50…位置検出センサ、51…反射マーカ、52…鉄芯、53…銅線コイル、54…磁力線、56…反射マーカ、60…バイクリスタル基板、61…バイクリスタル接合面、62…検出コイル、63…配線パッド、64a,64b…SQUIDリング、65a,65b…粒界ジョセフソン結合、66…検出コイルの中央部分、67a,67b…フィードバックコイル、68…配線パッド、69…試料の通過方向を示す矢印、70…穴部、71…試料容器、72…孔、80…試料容器(96穴マイクロプレート)、81…固定台、82…3軸移動機構、83…位置センサ、84…磁化機構、85…磁気センサアレイ、86…磁気シールド、87…移動機構制御回路、88…電源回路、89…コンピュータ、90,90a,90b…電磁石、91…試料容器の外周輪郭、92…試料の移動経路、93…MRセンサ、101…容器、101a…容器の底面、102…固定用抗体、103…ブロッキング剤、105…検体、106,106a,106b…抗原(被検出物質)、107,107a〜107c…磁気マーカ、108…溶液、109…磁気センサ、111…容器、112…病原菌(被検出物質)、113a,113b…磁気マーカ、114…試料溶液、115…磁石、116…磁気センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記検査試料および前記隣接試料からの磁気信号を計測する磁気センサと、
前記検査試料および前記隣接試料に同方向の磁界を印加した後の各試料からの磁気信号を計測して第1信号波形を求め、前記検査試料に印加する磁界の方向のみを変えて前記検査試料および前記隣接試料に磁界を印加した後の各試料からの磁気信号を計測して第2信号波形を求め、前記第1信号波形と前記第2信号波形の差分信号波形から前記検査試料に含まれる磁性体の量を検出する制御部と、を具備することを特徴とする磁気信号計測装置。 A magnetic field in a predetermined direction is applied to an inspection sample selected from a plurality of samples each including a magnetic material arranged at a predetermined interval and one or more adjacent samples adjacent to the inspection sample, and is included in each sample. A magnetization mechanism for magnetizing the magnetic material;
A magnetic sensor for measuring magnetic signals from the inspection sample and the adjacent sample;
A magnetic signal from each sample after applying a magnetic field in the same direction to the inspection sample and the adjacent sample is obtained to obtain a first signal waveform, and only the direction of the magnetic field applied to the inspection sample is changed to change the inspection sample. And measuring a magnetic signal from each sample after applying a magnetic field to the adjacent sample to obtain a second signal waveform, and the difference signal waveform between the first signal waveform and the second signal waveform is included in the inspection sample. And a control unit for detecting the amount of the magnetic material.
磁性粒子を備えた試薬と被検出物質との結合体を含む複数の試料を所定間隔で配置するための試料容器と、
複数の前記試料の中から選ばれた検査試料および前記検査試料に隣接した1つ以上の隣接試料に一定強度の磁界を所定方向に印加して各試料に含まれる磁性粒子を磁化する磁化機構と、
前記検査試料および前記隣接試料からの磁気信号を計測する磁気センサと、
前記試料容器を前記磁化機構と前記磁気センサとの間で移動させる移動機構と、
前記検査試料および前記隣接試料に同方向の磁界を印加した後の各試料からの磁気信号を計測して第1信号波形を求め、前記検査試料に印加する磁界の方向のみを変えて前記検査試料および前記隣接試料に磁界を印加した後の各試料からの磁気信号を計測して第2信号波形を求め、前記第1信号波形と前記第2信号波形の差分信号波形から前記検査試料に含まれる被検出物質を検出する制御部と、を具備することを特徴とする磁気信号計測装置。 A magnetic signal measuring device that detects a substance to be detected by binding a substance to be detected contained in a specimen and a reagent having magnetic particles and measuring a magnetic signal from the magnetic particles,
A sample container for arranging a plurality of samples including a conjugate of a reagent having magnetic particles and a substance to be detected at a predetermined interval;
A magnetization mechanism that magnetizes magnetic particles contained in each sample by applying a magnetic field having a predetermined strength to a test sample selected from the plurality of samples and one or more adjacent samples adjacent to the test sample in a predetermined direction; ,
A magnetic sensor for measuring magnetic signals from the inspection sample and the adjacent sample;
A moving mechanism for moving the sample container between the magnetization mechanism and the magnetic sensor;
A magnetic signal from each sample after applying a magnetic field in the same direction to the inspection sample and the adjacent sample is obtained to obtain a first signal waveform, and only the direction of the magnetic field applied to the inspection sample is changed to change the inspection sample. And measuring a magnetic signal from each sample after applying a magnetic field to the adjacent sample to obtain a second signal waveform, and the difference signal waveform between the first signal waveform and the second signal waveform is included in the inspection sample. A magnetic signal measuring device comprising: a control unit that detects a substance to be detected.
前記移動機構は、前記円周の中心を通り前記円周を含む面に垂直な軸の周りに前記試料容器を回転させる回転機構を有し、
前記磁化機構は、前記試料容器の回転によって前記穴部が描く円軌跡に沿って前記穴部の配置間隔と同じ間隔で設置された少なくとも3つの電磁石を有し、
前記制御部は、複数の前記電磁石のうち前記検査試料に磁界を印加する電磁石から発生させる磁界の方向を変える機能を有していることを特徴とする請求項2に記載の磁気信号計測装置。 The sample container has a plurality of holes arranged at equal intervals along a circumference to accommodate the plurality of samples.
The moving mechanism has a rotation mechanism that rotates the sample container around an axis that passes through the center of the circumference and is perpendicular to a plane including the circumference.
The magnetization mechanism has at least three electromagnets installed at the same interval as the arrangement interval of the hole portions along a circular locus drawn by the hole portion by rotation of the sample container,
The magnetic signal measuring apparatus according to claim 2, wherein the control unit has a function of changing a direction of a magnetic field generated from an electromagnet that applies a magnetic field to the test sample among the plurality of electromagnets.
前記移動機構は、前記直線の長さ方向に前記試料容器をスライドさせるスライド機構を有し、
前記磁化機構は、前記試料容器のスライドによって前記穴部が描く線軌跡に沿って前記穴部の配置間隔と同じ間隔で設置された少なくとも3つの電磁石を有し、
前記制御部は、複数の前記電磁石のうち前記検査試料に磁界を印加する電磁石から発生させる磁界の方向を変える機能を有していることを特徴とする請求項2に記載の磁気信号計測装置。 The sample container has a plurality of holes arranged at equal intervals on a straight line to accommodate a plurality of the samples,
The moving mechanism has a slide mechanism for sliding the sample container in the length direction of the straight line,
The magnetization mechanism has at least three electromagnets installed at the same interval as the arrangement interval of the hole portions along a line locus drawn by the hole portion by sliding the sample container,
The magnetic signal measuring apparatus according to claim 2, wherein the control unit has a function of changing a direction of a magnetic field generated from an electromagnet that applies a magnetic field to the test sample among the plurality of electromagnets.
前記移動機構は、複数の前記穴部が配置される行方向に前記試料容器をスライドさせるスライド機構を有し、
前記磁化機構は、複数の前記穴部の配置間隔と同じ間隔でm行×n列に配置されたm×n個の電磁石を有し、
前記制御部は、m×n個の前記電磁石のうち前記検査試料に磁界を印加する電磁石から発生させる磁界の方向を変える機能を有し、
前記磁気センサは、複数の前記試料からの磁気信号を1列ごとに計測するために複数の前記穴部の配置間隔と同じ間隔で1列に並べられたn個の磁気センサ素子を有することを特徴とする請求項2に記載の磁気信号計測装置。 The sample container has a plurality of holes arranged at regular intervals in m rows × n columns, where m and n are integers of 2 or more, in order to accommodate a plurality of the samples,
The moving mechanism has a slide mechanism that slides the sample container in a row direction in which a plurality of the holes are arranged,
The magnetization mechanism has m × n electromagnets arranged in m rows × n columns at the same intervals as the arrangement intervals of the plurality of holes,
The controller has a function of changing the direction of a magnetic field generated from an electromagnet that applies a magnetic field to the test sample among the m × n electromagnets
The magnetic sensor has n magnetic sensor elements arranged in one row at the same interval as the arrangement interval of the plurality of hole portions in order to measure magnetic signals from the plurality of samples for each row. The magnetic signal measuring apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is a magnetic signal measuring apparatus.
磁性粒子を備えた試薬と被検出物質との結合体を含む複数の試料を所定間隔で配置する工程と、
複数の前記試料の中から検査試料および前記検査試料に隣接した1つ以上の隣接試料を選択し、これら検査試料と隣接試料に一定強度の磁界を同方向に印加して各試料に含まれる磁性粒子を磁化する第1の磁化工程と、
前記第1の磁化工程を経た前記検査試料および前記隣接試料からの磁気信号を計測して第1信号波形を得る工程と、
前記検査試料に印加する磁界の方向のみを変えて前記検査試料および前記隣接試料に一定強度の磁界を印加して各試料に含まれる磁性粒子を磁化する第2の磁化工程と、
前記第2の磁化工程を経た前記検査試料および前記隣接試料からの磁気信号を計測して第2信号波形を得る工程と、
前記第1信号波形から前記第2信号波形を差し引いて差分信号波形を求め、この差分信号波形から前記検査試料に含まれる被検出物質を検出する工程と、を有することを特徴とする磁気信号計測方法。
A magnetic signal measurement method for detecting a substance to be detected by binding a substance to be detected contained in a specimen and a reagent having magnetic particles and measuring a magnetic signal from the magnetic particles,
Arranging a plurality of samples including a conjugate of a reagent having magnetic particles and a substance to be detected at predetermined intervals;
A test sample and one or more adjacent samples adjacent to the test sample are selected from a plurality of the samples, and a magnetic field of a certain strength is applied to the test sample and the adjacent sample in the same direction to include magnetism contained in each sample. A first magnetization step for magnetizing the particles;
Measuring magnetic signals from the inspection sample and the adjacent sample that have undergone the first magnetization step to obtain a first signal waveform;
A second magnetization step of magnetizing the magnetic particles contained by applying a magnetic field of constant intensity in the test sample and the adjacent samples by changing only the direction of the magnetic field applied to the test sample to each sample,
Measuring a magnetic signal from the inspection sample and the adjacent sample that has undergone the second magnetization step to obtain a second signal waveform;
Subtracting the second signal waveform from the first signal waveform to obtain a differential signal waveform, and detecting a substance to be detected contained in the test sample from the differential signal waveform. Method.
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