光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップ
【課題】測定対象物質の検出感度をより高精度に向上させることが可能な光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップを提供することである。
【解決手段】実施形態に係る光導波路型測定システムは、測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、光導波路に光を入射させる光源と、光導波路から出射される光を受光する受光素子と、を備えている。
【解決手段】実施形態に係る光導波路型測定システムは、測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、光導波路に光を入射させる光源と、光導波路から出射される光を受光する受光素子と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定化した微粒子と、測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定化した光導波路とを用い、抗原抗体反応によって光導波路の表面に測定対象物質を介して微粒子を結合させる光導波路型センサチップが開示されている。抗原抗体反応によって光導波路の表面に結合した微粒子のみに起因する吸光度を光導波路表面近傍のエバネッセント光によって検出するので、余剰の検体や二次抗体を洗浄する手順を含まずに測定対象物質を定量することが可能である。しかしながら、微粒子が抗原抗体反応によらず光導波路の表面に吸着することがあり、これらの抗原抗体反応によらずに吸着した微粒子によっても光が吸収・散乱されるため、高い検出感度を要する測定において測定誤差が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、より高感度な検出が必要とされる検査項目を想定すると、測定対象物質の検出感度をより高精度に向上させる技術の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、測定対象物質の検出感度をより高精度に向上させることが可能な光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光導波路型測定システムは、測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、光導波路に光を入射させる光源と、光導波路から出射される光を受光する受光素子と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図２】磁性微粒子の形態を示す模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図４】検出信号強度比の経時変化の例を示す図である。
【図５】測定結果の検量線を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図８】第３の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図１０】（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は模式斜視図である。
【図１１】（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は模式斜視図である。
【図１２】磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。（ａ）は、磁場印加部によりノイズとなりうる磁性微粒子を除去する工程を有する場合、（ｂ）は、磁場印加部により磁性微粒子の分散液と検体溶液とを攪拌する工程をさらに有する場合である。
【図１３】磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。（ａ）は、磁場印加部による上部磁場の印加のみを行う場合、（ｂ）、（ｃ）は、磁場印加部による下部磁場の印加と、磁場印加部による上部磁場の印加とを組み合わせて行う場合である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本明細書において、「上部」、「上方」、「上方向」とは重力方向における「上部」、「上方」、「上方向」とし、「下部」、「下方」、「下方向」とは重力方向における「下部」、「下方」、「下方向」としている。
【０００９】
[第１の実施形態]
図１は本実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０は、光導波路型センサチップ１００と、光源７と、受光素子８と、磁場印加部１０（第１の磁場印加部の一例に相当する）とを備える。
【００１０】
また、本実施形態に係る光導波路型センサチップ１００は、基板１と、グレーティング２と、測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６が表面に固定化された光導波路３と、保護膜４と、枠５と、前記測定対象物質１４と特異的に反応する第２物質１３が固定化された磁性微粒子９とを備える。
【００１１】
光導波路３は、例えば平面光導波路を用いることができる。この光導波路３は、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のような熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂、あるいは無アルカリガラスから形成することができる。詳細には、ここで用いる材料とは、所定の光に対する透過性を有する材料であって、例えば、基板1より高い屈折率を有する樹脂等であることが好ましい。検出面であるセンシングエリア１０１における検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６の固定化は、例えば、光導波路３の表面であるセンシングエリア１０１との疎水性相互作用や化学結合により行うことができる。
【００１２】
第１物質６は、例えば検体溶液中の測定対象物質１４が抗原の場合、抗体（一次抗体）を用いることができる。
【００１３】
磁性微粒子９は、センシングエリア１０１上に分散状態で保持されているか、別の空間または容器等（図示せず）に保持されている。ここで「センシングエリア上に磁性微粒子が分散状態で保持される」とは、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の上方に直接的または間接的に分散状態で保持されることを意味する。「磁性微粒子がセンシングエリア１０１上方に間接的に分散する」形態は、例えば、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の表面にブロッキング層を介して分散される形態が挙げられる。ブロッキング層は、例えばポリビニルアルコール、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ポリエチレングリコール、リン脂質ポリマー、ゼラチン、カゼイン、糖類（例えばスクロース、トレハロース）のような水溶性物質を含む。別の例として、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の上方に空間を空けて配置される形態が挙げられる。例えば、センシングエリア１０１に対向する支持板（図示せず）が配置され、その支持板のセンシングエリア１０１と対向する面に、磁性微粒子９が分散状態で保持されていてもよい。この場合には、磁性微粒子９は乾燥または半乾燥状態で保持されていることが望ましい。なお、検体溶液などの分散媒と接した際に容易に再分散することが望ましいが、乾燥または半乾燥状態で保持されている形態が必ずしも完全な分散状態である必要は無い。別の空間または容器等に保持される場合には、乾燥または半乾燥状態の他に分散液中で分散したの状態、分散媒中で沈降した状態などでも差し支えない。
【００１４】
図２は、磁性微粒子９の形態を示す模式図である。
図２（ａ）は磁性微粒子の外観を例示するための模式図、図２（ｂ）、（ｃ）は微粒子の断面を例示するための模式図である。
図２（ａ）に示すように、磁性微粒子９は、微粒子１２の表面に、第２物質１３が固定化されたものである。第２物質１３は、例えば検体溶液中の測定対象物質１４が抗原の場合、抗体（二次抗体）を用いることができる。
この場合、図２（ｂ）のように、磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料でくるんだ微粒子１２ｂや、図２（ｃ）のように、コア１２ｃと、コア１２ｃを覆うように設けられたシェルと、を有する微粒子１２ｄとすることができる。
コア１２ｃは、高分子材料から形成されるものとすることができる。シェルは、高分子材料から形成され、磁性ナノ微粒子１２ａを含むものとすることができる。
あるいは、磁性体からなる微粒子そのものでもよく、この場合には微粒子表面に測定対象認識物質を結合させる官能基を有するものが望ましい。微粒子１２に用いられる磁性体材料としては、例えばγ-Fe2O3等の各種フェライト類などが挙げられる。この場合、磁場の印加を停止すると速やかに磁性を失う超常磁性を有する材料を用いることが好ましい。
一般に超常磁性は、数１０ｎｍ以下のナノ微粒子で起こる現象である。一方で、光の散乱が起きるためには微粒子の大きさは数１００ｎｍ以上である必要がある。そのため、本実施形態における磁性微粒子９としては、図２（ｂ）または図２（ｃ）に示したような、磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料などでくるんだものが適している。
また、一般的に屈折率は、高分子材料では１．５〜１．６程度のものが多く、フェライト類では３．０程度である。また、磁性微粒子９が光導波路３の表面近くにあるとき、屈折率が高いものほど光を散乱しやすくなる。そのため、エバネッセント光のあたる微粒子１２の表面近くに磁性ナノ微粒子１２ａが分布しているものの方が、より高感度に検出できると考えられる。
ここで、図２（ｂ）のように、単に磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料でくるんだ微粒子１２ｂは、磁性ナノ微粒子１２ａが微粒子全体に分布してしまう。そのため、検出感度の観点からは、図２（ｃ）のように、コア−シェル型の微粒子１２ｄとし、シェルに磁性ナノ粒子１２ａを高密度に含ませた構造が適している。
微粒子１２の粒径は、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下であることが望ましいが、更に望ましくは０．２μｍ以上、２０μｍ以下である。この粒径を用いることによって光の散乱効率が高まるので、光を用いて測定対象物質１４を検出する光導波路型測定システム３０においては検出感度を向上することが可能となる。
【００１５】
測定対象物質１４および測定対象物質１４と特異的に結合する第１物質あるいは第２物質の組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限るものではない。他には例えば、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、リガンドと受容体等が挙げられる。
【００１６】
基板１の主面の両端部には、入射側グレーティング２ａおよび出射側グレーティング２ｂが設けられている。基板１は例えば、無アルカリガラスである。グレーティング２ａ、２ｂは、基板よりも高い屈折率を有する材料で形成される。平面を有する光導波路３は、グレーティング２ａ、２ｂを含む基板１主面に形成されている。保護膜４は、光導波路３上に被覆されている。保護膜４は、例えば低屈折率を有する樹脂膜である。保護膜４には、グレーティング２ａ、２ｂ間に位置する光導波路３の表面の一部が露出する開口部が設けられている。開口部は、例えば、矩形状とすることができ、この開口部に露出する光導波路３の表面がセンシングエリア１０１となる。枠５は、センシングエリア１０１を囲むように保護膜４上に形成されている。
【００１７】
検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６は、センシングエリア１０１に、例えばシランカップリング剤による疎水化処理により固定化されている。あるいは、センシングエリア１０１に官能基を形成し、適当なリンカー分子を作用させて化学結合によって固定化してもよい。検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第２物質１３は、微粒子１２の表面に、例えば物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により固定化されている。第２物質１３が固定化された磁性微粒子９は、前記第１物質６が固定化されたセンシングエリア１０１に分散、保持されている。この磁性微粒子９の分散、保持は、例えば磁性微粒子９および水溶性物質を含むスラリをセンシングエリア１０１、または、センシングエリア１０１に対向する面等（図示せず）に塗布、乾燥することにより形成される。あるいは、磁性微粒子９は液体に分散させて反応空間１０２とは別の空間あるいは容器等（図示せず）に保持してもよい。
【００１８】
光源７は、前述の光導波路型センサチップ１００に光を照射する。光源７は、例えば赤色レーザダイオードである。光源７から入射された光は、入射側グレーティング２ａにより回折され、光導波路３内を伝播する。その後、出射側グレーティング２ｂにより回折されて出射される。出射側グレーティング２ｂから出射された光は、受光素子８により受光され、光強度が測定される。受光素子８は、例えばフォトダイオードである。入射した光と出射された光との強度を比較し、光の吸収率を測定することで、磁性微粒子９の量を測定する。そして、測定された磁性微粒子９の量に基づいて検体溶液中の抗原濃度を求める。なお、測定された磁性微粒子９の量に基づいて検体溶液中の抗原濃度を求めることに関する詳細は後述する。
【００１９】
磁場印加部１０は、光導波路型センサチップ１００に対して磁場を印加する。磁場印加部１０は、磁場を生成し、生成した磁場を光導波路型センサチップ１００に印加することで、磁場に応じて磁性微粒子９を移動させる。磁場印加部１０は、磁性微粒子９から見て光導波路３が存在する方向とは反対の方向に配置される。本実施形態においては、磁場印加部１０は、図１における上方向に設置される。磁場印加部１０は、例えば、磁石あるいは電磁石である。磁場強度を動的に調整するため、電磁石を用いて電流で調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや光導波路型センサチップ１００からの距離によって磁場強度を調整してもよい。
例えば、フェライト磁石を光導波路センサチップ１００の上方に配置し、磁石と光導波路センサチップ１００との間にスペーサを介してその厚さを変えることによって磁場強度を調整することができる。また、リニアモータなどのアクチュエータを用いて、フェライト磁石と光導波路センサチップ１００との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整することもできる。
電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向）とは反対側に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００２０】
本実施形態では、磁場印加部１０により、磁性微粒子９に対して磁場を印加することで、抗原抗体反応によらずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から引き剥がすことができる。これにより、抗原抗体反応により測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９のみに起因する吸光度を測定することができ、測定誤差を低減することができる。
【００２１】
このとき、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いることが好ましい。これにより、磁場を印加した際に磁性微粒子９同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。例えば、検体溶液中に測定対象物質１４が存在しない場合に磁場を印加しても、磁性微粒子９の凝集物が生成されてセンシングエリア１０１から剥がれにくくなる場合がある。この様な磁性微粒子９の凝集物は、測定誤差の要因となる。この場合、微粒子１２が超常磁性を有するようにすれば、磁性微粒子９の凝集を抑制することができるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
【００２２】
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、磁性微粒子９の分散媒に界面活性剤などの分散剤を添加してもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、自然沈降した磁性微粒子９を磁場印加部１０により上方向に引き戻すことができる。磁性微粒子９の自然沈降と磁場印加部１０による上方向への引き戻しを繰り返すことで、検体溶液と磁性微粒子９を攪拌することができる。これにより、検体溶液に含まれる抗原（測定対象物質１４）を介した磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との抗原抗体反応による結合が促進され、より短時間で高い検出感度を得ることができる。そのため、測定対象物質１４が低濃度である場合に、検出感度を高めることが可能である。
【００２４】
微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、攪拌を更に促進させることができる。これにより、検出感度を更に向上させることが可能である。
【００２５】
図３は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０を用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図３の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、反応空間１０２における状態を説明する。
【００２６】
まず、図１に示す光導波路型測定システム３０を用意する。次いで、図３（ａ）に示すように、磁性微粒子９が分散、保持されている光導波路３上に、検体溶液を導入し、磁性微粒子９を再分散させる。磁性微粒子９が光導波路３上以外の空間や別容器等に保持されている場合には、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を導入する。あるいは、まず磁性微粒子９の分散液を導入した後、検体溶液を導入して混合するといったように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液を別々に導入してもよい。
すなわち、測定対象物質１４を含む検体溶液と、測定対象物質１４と特異的に結合する第２物質１３が固定化され磁性を有する磁性微粒子９と、が光導波路型センサチップ３０に設けられ測定対象物質１４と特異的に結合する第１物質６が固定化されたセンシングエリア１０１に接するようにすればよい。
導入の方法は、例えば滴下や流入が考えられる。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、磁性微粒子９が自重によってセンシングエリア１０１に向けて沈降していく。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。
【００２８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、磁性微粒子９から見て沈降方向とは異なる方向（例えば上方向）から磁場を印加することによって、測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を沈降方向とは異なる方向（例えば上方向）に移動させることで、センシングエリア１０１から除去する。
【００２９】
このとき、磁場強度を適切な値とすることで、抗原抗体反応により測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合された磁性微粒子９は引き剥がさず、測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９のみを除去することができる。
【００３０】
本実施形態において、適切な磁場強度を、以下のように求めることが考えられる。エバネッセント光などの近接場光により検出できる磁性微粒子９の状態は、センシングエリア１０１との相互作用の強さの違いによって次の（状態１）〜（状態３）に分類することができる。相互作用が強い順番に記載すると、（状態１）は抗原抗体結合など、測定対象物質１４と、それと特異的に結合する分子との結合によってセンシングエリア１０１と結合した磁性微粒子９の状態、（状態２）は分子間力や疎水性相互作用などによって、非特異的にセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９の状態、（状態３）はセンシングエリア１０１近傍で浮遊している磁性微粒子９の状態、である。（状態１）の磁性微粒子９は、測定対象物質１４の濃度検出に寄与すべき磁性微粒子９であり、（状態２）または（状態３）の磁性微粒子９は、測定の誤差要因（ノイズ）となりうる磁性微粒子９である。 なお、（状態１）にある磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９と適宜称することにする。
また、（状態２）にある磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９と適宜称することにする。
【００３１】
ここで、近接場光で検出されうる光導波路３の「表面近傍」とは、例えば全反射で光が伝播する際に伝播体表面に染み出すエバネッセント光の場合、染み出し距離dは下記の式（１）によって求められる。式（１）より染み出し距離dは、概ね測定に用いる光の波長の数分の1程度であることがわかる。
【００３２】
d=λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2} ・・・（１）
ここで、ｄはエバネッセント光の染み出し距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は光導波路３の屈折率、ｎ2は磁性微粒子９を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
そのため、磁場印加部１０は、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１から以下の式（２）を満足する距離Ｌだけ離れるような磁場強度を有する磁場を印加する。
Ｌ＞λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2} ・・・（２）
ここで、Ｌは磁性微粒子９がセンシングエリア１０１から離れる距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は光導波路３の屈折率、ｎ2は磁性微粒子９を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
例えば、λ＝６３５ｎｍ、ｎ1＝１．５８、ｎ2＝１．３３（分散媒が水の場合）、θ＝７８°とするとＬ＞１３０ｎｍとなる。従って、磁場を印加して（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から僅かに数１００ｎｍ程度遠ざけるだけで、測定誤差を充分に低減させることが可能となる。従って、検出感度の誤差とならない距離まで（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から遠ざけるために要する時間はわずかな時間ですむ。また、時間が許容範囲内であれば、多少の時間を要しても、より弱い磁場強度で（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９を測定誤差の要因とならない距離にまで移動させることが可能となる。これにより、（状態１）の測定に必要とされる磁性微粒子９が余分に引き剥がされる可能性を低減できる。つまり、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができるので、S／N比を改善することが可能である。
【００３３】
このように、適切な磁場強度とは、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすのに適切な磁場強度である。前述したように、電磁石を用いて電流で磁場強度を最適に調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや、光導波路型センサチップ１００と磁石との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整してもよい。電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向）とは反対側に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００３４】
また、磁場強度を最適に調整するために、本実施形態の光導波路型測定システム３０は、磁場印加部１０にて印加される磁場の磁場強度を制御する制御部２０（第２の制御部の一例に相当する）をさらに備えていてもよい。この制御部２０により、前述のような制御を行うことで、磁場強度が適切な強度となるように調整することができる。例えば、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる磁場強度となるように調整することができる。
また、磁場強度を随時調整する場合には、制御部２０で調整することにより、動的に制御することができる。
例えば、磁場印加部１０にて磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御する制御部２０（第１の制御部の一例に相当する）とすることもできる。
【００３５】
そして、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質１４の量（例えば、抗原濃度）を測定できる。具体的には、図１において、光源７からレーザ光を入射側グレーティング２ａから光導波路３に入射させ、その光導波路３を伝播させて表面（センシングエリア１０１での露出表面）付近にエバネッセント光などの近接場光を発生させる。この状態で検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液をセンシングエリア１０１上に導入すると、磁性微粒子９は、その直後（図３(ａ)）から沈降してセンシングエリア１０１近傍、例えば、エバネッセント光領域に達する（図３(ｂ)）。磁性微粒子９がエバネッセント光の吸収や散乱に関与するため、反射光の強度が減衰する。その結果、出射側グレーティング２ｂから出射されるレーザ光を受光素子８で受光すると、出射されるレーザ光強度は、結合された磁性微粒子９の影響によって時間の経過に伴って低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、（状態２）や（状態３）となっている磁性微粒子９がエバネッセント光領域外に移動する（図３(ｃ)）ので、受光強度が所定の値まで回復する。この時の受光強度を図３(ａ)の状態、すなわち混合分散液導入直後における受光強度と比較し、例えば低下率として数値化することができる。 また、検体溶液などを光導波路型センサチップ１００に導入した後であって磁場の印加前に、光導波路型センサチップ１００から出射される光の光強度（第１の光強度の一例に相当する）を測定する。また、磁場の印加後に、光導波路型センサチップ１００から出射される光の光強度（第２の光強度の一例に相当する）を測定する。そして、これらの光強度の差分に基づいて測定対象物質１４を定量することができる。
【００３６】
受光素子８で受光したレーザ光強度の低下率は、センシングエリア１０１に対して主に抗原抗体反応等によって結合した磁性微粒子９の量に依存する。つまり、抗原抗体反応に関与する検体溶液中の抗原濃度に比例する。したがって、抗原濃度が既知の検体溶液において時間の経過に伴うレーザ光強度の変動曲線を求め、この変動曲線の上部磁場の印加後の所定の時間でのレーザ光強度の低下率を求め、抗原濃度とレーザ光強度の低下率との関係を示す検量線を予め作成する。次に、抗原濃度が未知の検体溶液において前記方法で測定した時間とレーザ光強度の変動曲線から所定の時間でのレーザ光強度の低下率を求め、このレーザ光強度の低下率を前記検量線と照合させることにより、検体溶液中の抗原濃度を測定できる。
【００３７】
次に、実験により本実施形態の測定を実施した例を説明する。以下の具体的数値や材料は一例であり、これらの数値や材料に限定されるものではない。
【００３８】
実験においては、ガラス等の透光性を有する基板１に、屈折率が２．２〜２．４である酸化チタン膜をスパッタリング法により５０ｎｍの厚さに成膜し、リソグラフィー法とドライエッチング法によりグレーティング２ａ、２ｂを形成した。グレーティング２ａ、２ｂが形成された基板１に、膜厚約１０μmの紫外線硬化性アクリル樹脂膜をスピンコート法と紫外線照射により形成し、光導波路３とした。硬化後の屈折率は１．５８である。
【００３９】
低屈折率樹脂膜である保護膜４は、光導波路３の表面に、グレーティング２ａ、２ｂの上方に相当する領域を含み、センシングエリア１０１である抗体固定化領域を囲むように、スクリーン印刷法を用いて形成した。保護膜４の乾燥後の屈折率は１．３４である。検体溶液等を保持する為の液溜を形成する為、樹脂製の枠５を両面テープで固定化した。グレーティングの間の保護膜を形成しない領域の表面に、測定対象物質１４に対する第１物質６を共有結合法によって固定化した。
【００４０】
本実施形態では測定対象物質１４としてラットインスリンを用い、センシングエリア１０１に固定化する第１物質６として抗ラットインスリン抗体を用いた。また、磁性微粒子９は、シェルに磁性ナノ微粒子１２ａを高密度に含むコア−シェル型の微粒子１２ｄを有するものとした。微粒子１２ｄの平均粒径は、1.1μmとした。微粒子１２ｄの表面には、第２物質１３として抗ラットインスリン抗体を共有結合法で固定化した。そして、この様な磁性微粒子９を含む分散液を別途調製した。
【００４１】
次いで、入射側のグレーティング２ａから、発光ダイオード７による中心波長６３５ｎｍの光を入射し、出射側のグレーティング２ｂから出射された光の光強度をフォトダイオード８で測定しつつ、検体溶液と、磁性微粒子９の分散液とを混合後、センシングエリア１０１（枠５の内部）に導入した。その後、前述した測定手順に従って測定を実施した。
【００４２】
なお、本実施形態では、フェライト磁石を光導波路型センサチップ１００の上方に配置し、フェライト磁石と光導波路型センサチップ１００との間にスペーサを設け、スペーサの厚みを変えることによって磁場強度を変化させた。
【００４３】
図４は、検出信号強度比の経時変化の例を示す図である。
図４は、本実施形態に係る測定方法における検出信号強度比の経時変化の一例を示すものである。
図５は、測定結果の検量線を示す図である。
図４に示すように、まず磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入すると、磁性微粒子９の沈降によるセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。この段階における検出信号強度比と初期の検出信号強度比との差分を初期の検出信号強度比に対する比率、すなわち信号低下率とする。信号低下率とラットインスリン濃度との関係を表したものが図５に示す検量線となる。
【００４４】
図４及び図５より、本実施形態の測定方法を用いると、ノイズとして測定誤差の要因となる非特異吸着による磁性微粒子９を適切な磁場でエバネッセント波領域から除去することによって、極低濃度のラットインスリンを検出できることを確認した。
【００４５】
本実施形態によれば、磁性微粒子９に対して沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することで、抗原抗体反応などによらずにセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から引き剥がすことができる。これにより、抗原抗体反応などにより測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９に起因する吸光度を測定することができるので、測定誤差を低減することができる。
【００４６】
また、磁場印加によりノイズとなりうる磁性微粒子９を除去することが可能なので、このような磁性微粒子９を洗浄により除去する作業が不要となる。
【００４７】
本実施形態によれば、光導波路型センサチップ１００を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定するので、センシングエリア１０１から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子９を引き剥がす距離が短くてすむ。これにより、上部磁場の印加によりセンシングエリア１０１から磁性微粒子９を引き剥がすために要する時間が短くてすむ。あるいは、より弱い磁場により、センシングエリア１０１から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子９を引き剥がすことが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、磁場強度を制御することが可能なので、測定に寄与すべき磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる。これにより、S／N比を改善することが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、制御部２０により動的に磁場強度を制御することで、測定精度を高く保つことができる。
【００５０】
また、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いるようにすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を容易に再分散させることができる。そのため、検体溶液中に測定対象物質１４が存在しない場合においても磁性微粒子９の凝集物が生成されることが抑制されるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
さらに、磁性微粒子９として、シェルに磁性ナノ微粒子１２ａを含むコア−シェル型の微粒子１２ｄを有するものを用いることで、エバネッセント光の散乱強度を高くすることができる。その結果、高感度な検出を行うことができる。
【００５１】
さらに、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすることにより、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、測定誤差を低減させることも可能である。
【００５２】
また、本実施形態によれば、自然沈降した磁性微粒子９を、沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することにより引き戻すことができる。磁性微粒子９の自然沈降と磁場印加部１０による上方向への引き戻しを繰り返すことで、検体溶液と磁性微粒子９とが攪拌されるため、検体溶液に含まれる測定対象物質１４（例えば、抗原）と磁性微粒子９との抗原抗体反応が促進され、より短時間で高い検出感度を得ることができる。そのため、測定対象物質１４が低濃度である場合に、検出感度を高めることが可能である。
【００５３】
このときさらに、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすることにより、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、攪拌を促進し、検出感度を向上させることが可能である。
【００５４】
また、本実施形態によれば、光導波路型センサチップ１００を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定対象物質１４の量や濃度などを測定する。この場合、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以上、２０μｍ以下の粒径の磁性微粒子９を用いるようにすれば、光の散乱効率を高めることができるので、測定対象物質１４の検出感度を向上させることができる。
【００５５】
[第２の実施形態]
第１の実施形態では、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向とは反対の方向に磁場を印加する場合を説明したが、第２の実施形態では、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向及びその反対の方向の双方に磁場を印加する場合を説明する。
【００５６】
図６は第２の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０ａは、図１に示す第１の実施形態の光導波路型測定システム３０に、磁場印加部１１（第２の磁場印加部の一例に相当する）を更に加えたものである。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
磁場印加部１１は、光導波路型センサチップ１００に対して、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向において磁場を印加する。これにより、光導波路３の方向へ磁性微粒子９を移動させることができる。
【００５８】
磁場印加部１１は、磁性微粒子９から見て光導波路３が存在する方向に設けられる。本実施形態においては、磁場印加部１１は、センサチップ１００の下方向に設けられる。
【００５９】
磁場印加部１１は、磁場印加部１０と同様に、磁石あるいは電磁石である。磁場強度を動的に調整するため、電磁石を用いて電流で調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや光導波路センサチップ１００と磁石との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整してもよい。例えば、フェライト磁石を光導波路センサチップ１００の下方に配置し、磁石と光導波路センサチップ１００との間にスペーサを介してその厚さを変えることによって磁場強度を調整することができる。電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子から見て光導波路３の方向に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００６０】
ここで、本実施形態の光導波路型測定システム３０ａは、制御部２０ａをさらに備えていてもよい。制御部２０ａは、磁場印加部１０及び磁場印加部１１、あるいはいずれか片方により印加する磁場の強度を制御する。この場合、例えば、図６に示すように、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して共通の制御部２０ａと、切り替えスイッチ２０ａ１とを設けるようにすることができる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対してそれぞれ独立の制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部２０ａとしてもよい。
【００６１】
また、制御部２０ａは、磁場印加部１０と磁場印加部１１のそれぞれにおいて磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部１０と磁場印加部１１が所定の条件（例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など）に従って、交互に磁場を印加することができる。
【００６２】
図７は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０ａを用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図７の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、センシングエリア１０１における状態を説明する。
また、図７の（ａ）、（ｃ）は、図３に示す第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。
また、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の抗原濃度を測定することも第１の実施形態の場合と同様のため説明を省略する。
【００６３】
図７の（ｂ）は図３に示す第１の実施形態と異なるので、以下に説明する。図７の（ｂ）において、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向、例えば、図６における下方向）において下部磁場印加を行う。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に引き寄せられる。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。
【００６４】
本実施形態においては、図７（ｂ）に示す下方向への磁場印加と、図７（ｃ）に示す上方向への磁場印加を交互に繰り返しても良い。
【００６５】
図７（ｂ）に示す下方向への磁場印加により磁性微粒子９を光導波路３に引き寄せた際には、検体溶液中には測定対象物質１４が第１物質６及び第２物質１３のいずれとも結合しない状態、あるいは微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３と結合しているがセンシングエリア１０１に固定化された第１物質６とは結合していない状態で残存している。また、センシングエリア１０１には非特異的に吸着した磁性微粒子９が存在する。
【００６６】
そこで、図７（ｃ）において、抗原抗体反応等によって結合した磁性微粒子９が剥がれない強度の磁場を印加し、抗原抗体反応等によって結合していない磁性微粒子９を光導波路３とは異なる方向に移動させる。
【００６７】
その後、再び図７（ｂ）に示すように、光導波路３の方向に磁場を印加して抗原抗体反応等によって結合していない磁性微粒子９を引き寄せる。すると、測定対象物質１４や、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３に結合した測定対象物質１４がセンシングエリア１０１に固定化された第１物質６に新たに結合する。
【００６８】
これを繰返すことで、抗原抗体反応などによりセンシングエリア１０１に結合していない磁性微粒子９の数を減らし、抗原抗体反応などによりセンシングエリア１０１に結合する磁性微粒子９の数を増大させることができる。その結果、S/N比を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態によれば、磁場印加部１１により、磁性微粒子９に対して磁場を印加することで、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に引き寄せることができる。これにより、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に対してより結合させ易くなるので、測定対象物質１４の検出感度を向上させることができる。
【００７０】
また、磁性微粒子９と検体溶液とを反応空間１０２に導入後、速やかにセンシングエリア１０１の方向に磁性微粒子９を引き寄せることによって、磁性微粒子９の自然沈降を待つ時間を短縮することができるので、短時間で測定をすることができる。また、磁性微粒子９同士の反応や凝集が進む前に磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との結合を促進することができる。これにより、磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との結合に対する測定対象物質１４の利用率をより高めることができるので、より高い検出感度が得られる。
【００７１】
さらに、磁場印加部１０及び磁場印加部１１の双方、あるいはいずれか片方により磁性微粒子９を移動させることで、検体溶液と磁性微粒子９を攪拌することができる。これにより、検体溶液に含まれる測定対象物質１４（例えば、抗原）と磁性微粒子９との抗原抗体反応などが促進され、より短時間で高い検出感度の測定を行うことができる。また、磁場印加部１０による上部磁場印加と、磁場印加部１１による下部磁場印加を繰り返し磁性微粒子９を往復運動させることで、より攪拌することができる。これによって磁性微粒子９が測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合する機会が増加するので、より短時間で測定対象物質１４を検出することができる。また、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合する確率を向上させ、測定対象物質１４の検出感度及び測定精度を向上させることが可能となる。例えば、測定対象物質１４が低濃度である場合に有効である。
【００７２】
本実施形態においては、磁場を用いて磁性微粒子９を攪拌するので、人手による攪拌操作やポンプなどを有する攪拌機構が不要となり、操作が簡便で小型の測定システムを実現することができる。例えば、制御部２０ａによる磁場印加を自動化すれば、測定者が検体溶液をセンサチップ１００に導入するという1操作のみで測定を行うことができる。
【００７３】
さらに、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いるようにすれば、磁場を印加した際に磁性微粒子９同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。仮に磁場の印加時に磁性微粒子９同士が凝集しても、センシングエリア１０１近傍に磁性微粒子９同士の凝集物が到達する前に磁場の印加を停止することにより、磁性微粒子９同士の凝集物を再分散させることができる。そのため、磁性微粒子９は分散状態でセンシングエリア１０１に到達することができる。従って、磁性微粒子９同士の凝集による測定ノイズの増大を防ぐことが可能となる。
【００７４】
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に分散媒として界面活性剤などの分散剤を添加してもよい。
【００７５】
また、本実施形態によれば、制御部２０ａにより磁場印加部１０と磁場印加部１１の磁場強度を適切に制御することで、測定対象物質１４の検出感度及び測定精度を向上させることができる。
【００７６】
なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
[第３の実施形態]
第１、２の実施形態では、磁性微粒子から見て自然沈降方向に光導波路が配置された場合を説明したが、第３の実施形態では、磁性微粒子から見て自然沈降方向とは反対方向に光導波路が存在する構成の場合を説明する。
【００７８】
図８は第３の施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０ｂは、図６に示す第２の実施形態の光導波路型測定システム３０ａにおける枠５に替えて、液体が落下しない囲い状の形状を有するキャップ１５を用い、図６に示す第２の実施形態の光導波路型測定システム３０ａの全体を上下に反転させている。すなわち、本実施形態においては、磁場印加部１０が光導波路型センサチップ１００の下方、磁場印加部１１が光導波路型センサチップ１００の上方に配置される。そのため、本実施形態においては、磁場印加部１０が下部磁場を印加し、磁場印加部１１が上部磁場を印加することになる。
なお、磁場印加部１０は必ずしも必要ではない。それ以外の構成は、第２の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
図８に示す測定システムにおいては、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を保持するために、枠５の替わりに断面が例えば凹形状であるようなキャップ１５を備えている。キャップ１５とセンシングエリア１０１とによって、液導入用の開口部や空気抜き穴（いずれも図示せず）を除いて半閉鎖空間となる反応空間１０２ａを形成している。
【００８０】
ここで、本実施形態の光導波路型測定システム３０ｂは、制御部２０ｂをさらに備えていてもよい。制御部２０ｂは、磁場印加部１０及び磁場印加部１１、あるいはいずれか片方により印加される磁場の強度を制御する。この場合、例えば、図８に示すように、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対してそれぞれ独立の制御部２０ｂ１、２０ｂ２を設けるようにすることができる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して共通の制御部と、図示しない切り替えスイッチとを設けるようにすることもできる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部２０ｂとしてもよい。
【００８１】
また、制御部２０ｂは、磁場印加部１０と磁場印加部１１のそれぞれにおける磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部１０と磁場印加部１１が所定の条件（例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など）に従って、交互に磁場を印加することができる。
【００８２】
図９は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０ｂを用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図９の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、反応空間１０２ａにおける状態を説明する。
また、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質１４の量や濃度（例えば、抗原濃度など）を求めることは、第１の実施形態の場合と同様のためその説明は省略する。
【００８３】
まず、図８に示す測定システムを用意する。次いで、図９（ａ）に示すように、枠５とセンシングエリア１０１とで形成された反応空間１０２ａ内に、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を満たした状態を形成する。そのための方法は第１の実施形態で説明した方法と同様である。また、検体溶液などの導入は液導入用の開口部（図示せず）を通じた流入による方法が望ましい。ここで、検体溶液中には、自重で沈降する夾雑物質１７が含まれている場合がある。夾雑物質１７としては、例えば血液における血球成分などが挙げられる。このような夾雑物質１７がセンシングエリア１０１近傍に存在すると、それ自体が散乱体となって測定ノイズの要因となったり、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合する反応が妨げられたりすることによって、測定精度が低下するおそれがある。
【００８４】
次に、図９（ｂ）に示すように、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見てセンシングエリア１０１の方向に磁場を印加する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に引き寄せられる。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。これと同時に、沈降性の夾雑物質１７は、自重によって図９（ｂ）の下方向（センシングエリア１０１とは反対方向）に移動する。
【００８５】
次いで、図９（ｃ）に示すように、磁場印加部１０により図９（ｃ）に示す下方向への磁場を印加する。すると、抗原抗体反応によらず測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着していた磁性微粒子９が沈降方向に移動し、センシングエリア１０１から除去される。ここで、磁場印加部１０を持たない測定システムを用いて、単に図９（ｂ）に示す上方向における磁場の印加を停止するだけでも、抗原抗体反応などによらず測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を自重によって下方向へ移動させることができる。しかしながら、この方法では、磁性微粒子９のセンシングエリア１０１への吸着力が自重に相当する下方向への力に勝る場合には、センシングエリア１０１に吸着している磁性微粒子９を除去することが困難となる。なお、図９（ｃ）に示す工程においても、沈降性の夾雑物質１７は、自重によって図９（ｃ）の下方向（光導波路３とは反対方向）に移動を続ける。
【００８６】
本実施形態においても、図９（ｂ）に示す上方向における磁場印加と、図９（ｃ）に示す下方向における磁場印加または磁性微粒子９の自重による沈降と、を交互に繰り返しても良い。その効果については第２の実施形態で述べたものと同様であるためその説明は省略する。
【００８７】
本実施形態によれば、磁性微粒子９から見て上方にセンシングエリア１０１が位置し、磁場印加部１１により、磁性微粒子９に対して磁場を印加している。そのため、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に引き寄せると同時に、沈降性の夾雑物質１７を下方向へ沈降させることができる。これにより、夾雑物質１７をセンシングエリア１０１近傍のエバネッセント光領域外に自然に移動させることができる。その結果、夾雑物質１７を予め濾過等によって除去することなく、測定精度をより高めることができる。
【００８８】
なお、本実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
次に、磁場印加部についてさらに例示をする。
図１０は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図１０（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図、図１０（ｃ）は模式斜視図である。
なお、図１０に例示をする磁場印加部４０は、前述した磁場印加部１０および磁場印加部１１のいずれにも用いることができる。
図１０に示すように、磁場印加部４０にはコイル４１、コア４２が設けられている。
コイル４１は、ボビン４１ａと、絶縁電線４１ｂとを有する。ボビン４１ａは絶縁電線４１ｂが巻きつけられる筒状部４１ａ１と、筒状部４１ａ１の両端に設けられたフランジ４１ａ２とを有する。
ボビン４１ａは、単純な筒状となっているので、ボビン４１ａ単体の状態において絶縁電線４１ｂを巻きつける場合、高速の巻きつけを行うことができる。そのため、巻線工程の時間短縮を図ることが可能となる。また、絶縁電線４１ｂが巻きつけられたボビン４１ａをコア４２に挿入するという簡易な組み立てとすることができるので、組み立て工程の時間短縮を図ることが可能となる。
なお、ボビン４１ａは必ずしも必要ではなく適宜設けるようにすることができる。例えば、コア４２に絶縁電線４１ｂを巻きつけることでコイル４１を形成することもできる。
【００９０】
コア４２は、コイル４１が設けられる第１のコア部４２ａと、コイル４１の外側に設けられる第２のコア部４２ｂと、第１のコア部４２ａの一方の端部と第２のコア部４２ｂの一方の端部とを磁気的に接続する接続部４２ｃと、を有する。図１０に例示をした磁場印加部４０においては、第１のコア部４２ａを挟んで対称な位置に２つの第２のコア部４２ｂが設けられている。
この場合、第１のコア部４２ａ、第２のコア部４２ｂ、接続部４２ｃが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア４２にコイル４１を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側（第１のコア部４２ａ側）の辺４２ｂ１、または、第１のコア部４２ａのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側（第２のコア部４２ｂ側）の辺４２ａ１は、光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１における磁性微粒子９の分布を均一化することができる。
また、光導波路３の内部を光が伝播する方向において、第１のコア部４２ａ及び第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面の長さは、センシングエリア１０１の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア１０１全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１全体において磁性微粒子９の移動を行うことができる。
【００９１】
また、第１のコア部４２ａのセンシングエリア１０１側の端面と、第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面と、は平坦面となっている。
センシングエリア１０１側の端面を平坦面とすれば、第１のコア部４２ａとセンシングエリア１０１との間の距離、第２のコア部４２ｂとセンシングエリア１０１との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂは、センシングエリア１０１に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁界を印加することができる。
また、図示は省略するが、第２のコア部４２ｂは、センシングエリア１０１側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
【００９２】
コア４２は、炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
例えば、コア４２は、純鉄などから形成することができる。
コア４２の材料をこの様にすれば、制御部２０などにより磁場の印加を停止した際にコア４２の残留磁場が前述した磁性微粒子９の移動に与える影響を抑制することができる。 コア４２は、絶縁被覆した厚みが薄く磁性を有する板（例えば、珪素鋼板など）を磁場と平行な方向に積層した構造を有するものとすることができる。
薄板状のコア４２は、プレス加工を用いて、容易、かつ高速に加工することができる。さらに、加圧と同時に積層する場合に、コア４２の一部を厚み方向に突起させておくことで、積層されたコア４２を連結固定することができる。そのため、加工工数の低減を図ることができる。
また、コア４２内の磁束は平面方向に流れやすく、厚み方向に流れにくいという磁束の流れ方向に異方性を有している。そのため、積層方向を光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行とすれば、センシングエリア外への磁束の漏れが少なくなるので、より少ない電磁力で所望の磁場を発生させることができる。その結果、光導波路型測定システムの効率を向上させることができる。
コア４２は、絶縁被覆した磁性を有する粉末（例えば、カーボニル鉄などの強磁性体からなる微細な粉末など）を加圧成型した構造を有するものとすることもできる。
コア４２の構造をこれらのようにすれば、渦電流損を低減させることができる。
図１０においては、第１のコア部４２ａにコイル４１を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、第２のコア部４２ｂにコイル４１を設けるようにしても良いし、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂとにコイル４１を設けるようにしても良い。また、接続部４２ｃにコイル４１を設けても良い。
また、図１０中の右側の第２のコア部４２ｂと、図１０中の左側の第２のコア部４２ｂとに、コイル４１を別々に設けても良い。このとき、右側のみのコイルに通電すること、左側のコイルのみに通電すること、さらには左右のコイルに同時に通電すること、のいずれもができるように、通電電流をそれぞれ独立に制御してもよい。そのようにすれば、上下左右方向における磁性微粒子９の移動を制御することができる。そのため、磁性微粒子９と測定対象物質１４とを接触させる機会を増やすことができるので、検出精度の向上を図ることができる。
【００９３】
次に、他の実施形態に係る磁場印加部について例示をする。
図１１は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図１１（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、図１１（ｃ）は模式斜視図である。
なお、図１１に例示をする磁場印加部５０は、前述した第１の磁場印加部１０および磁場印加部１１のいずれにも用いることができる。
図１１に示すように、磁場印加部５０にはコイル４１、コア５２が設けられている。
コイル４１は、前述したものと同様のため説明は省略する。
【００９４】
コア５２は、コイル４１が設けられる２つのコア部５２ａと、コア部５２ａの一方の端部同士を磁気的に接続する接続部５２ｃと、を有する。
この場合、コア部５２ａ、接続部５２ｃが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア５２にコイル４１を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
また、図１１（ｂ）に示すように、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側の辺５２ａ１は、光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１における磁性微粒子９の分布を均一化することができる。
また、光導波路３の内部を光が伝播する方向において、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面の長さは、センシングエリア１０１の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア１０１全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１全体において磁性微粒子９の移動を行うことができる。
【００９５】
また、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面は平坦面となっている。
センシングエリア１０１側の端面を平坦面とすれば、コア部５２ａとセンシングエリア１０１との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、コア部５２ａは、センシングエリア１０１に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、コア部５２ａは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。 そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁場を印加することができる。
また、コア部５２ａは、センシングエリア１０１側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
また、センシングエリア１０１側の端部同士の間の隙間に、非磁性（例えば、樹脂や銅など）の図示しないスペーサを設けることもできる。そのようにすれば、隙間の寸法管理が容易となる。また、コア５２に磁場が印加されたとき、隙間が小さくなる方向に磁気吸引力が働くが、スペーサを設けることで、隙間寸法を維持することができる。そのため、センシングエリア内の磁束分布が変化することを抑制することができる。
【００９６】
コア５２の材料や構成は、前述したコア４２と同様とすることができる。
例えば、コア５２は、純鉄などの炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
コア５２の材料をこの様にすれば、制御部２０などにより磁場の印加を停止した際にコア５２の残留磁場が前述した磁性微粒子９の移動に与える影響を抑制することができる。 図１１においては、２つのコア部５２ａにコイル４１を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、一方のコア部５２ａにコイル４１を設けるようにしても良いし、接続部５２ｃにコイル４１を設けるようにしても良い。
この場合、２つのコア部５２ａにコイル４１をそれぞれ設けるようにすれば、磁場印加部５０の高さ寸法を低く抑えることができる。また、一方のコア部５２ｃにコイル４１を１つ設けるようにすれば、コイル４１の数が少なくて済むので、部品点数の削減に加え、巻線工数、組立工数の削減を図ることができる。
【００９７】
次に、磁場印加部の作用、効果についてさらに例示をする。
図１２は、磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１２は、一例として、図１に示す光導波路型測定システム３０における磁場印加部１０の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１２（ａ）は、磁場印加部１０によりノイズとなりうる磁性微粒子９を除去する工程を有する場合、図１２（ｂ）は、磁場印加部１０により磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを攪拌する工程をさらに有する場合である。
図１２（ａ）に示すように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入すると、磁性微粒子９の沈降によるセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。
【００９８】
これに対して、図１２（ｂ）に示すように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入した後に、磁場印加部１０により上部磁場をパルス状に印加する。例えば、磁場印加部１０により上部磁場を１０秒毎に印加する。その後、磁性微粒子９を沈降させるとセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。次に、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。
ここで、図１２（ｂ）に示すものの場合には、ノイズとなりうる磁性微粒子９を除去した後の検出信号強度比が図１２（ａ）の場合と比べて低くなる。すなわち、図１２（ｂ）の場合の方が測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合された磁性微粒子９の量が多くなる。
【００９９】
磁場印加部１０により上部磁場をパルス状に印加すれば、磁性微粒子９と検体溶液とを攪拌することができる。そのため、磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３と測定対象物質１４との反応率が高められ、測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合される磁性微粒子９の量が増加したためであると考えられる。
磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３と測定対象物質１４との反応率を高めることができれば、測定対象物質１４の検出感度をより高精度に向上させることができる。
なお、一例として、上部磁場を印加する場合を例示したがこれに限定されるわけではない。磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から離れる方向に移動させるための磁場印加に適用することができる。例えば、図８に示すものの場合には、下部磁場をパルス状に印加すればよい。
また、印加のタイミングをずらして、上部磁場と下部磁場とをパルス状に印加してもよい。そのようにすれば、磁性微粒子９と検体溶液とをさらによく攪拌することができる。
【０１００】
図１３は、磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１３は、一例として、図６に示す光導波路型測定システム３０ａにおける磁場印加部１０、１１の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１３（ａ）は、磁場印加部１０による上部磁場の印加のみを行う場合、図１３（ｂ）、（ｃ）は、磁場印加部１１による下部磁場の印加と、磁場印加部１０による上部磁場の印加とを組み合わせて行う場合である。
図１３（ａ）に示すものの場合には、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合し反応空間１０２に導入した後、磁性微粒子９を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を除去するようにしている。
【０１０１】
図１３（ｂ）、（ｃ）に示すものの場合には、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合し反応空間１０２に導入した後、下部磁場を印加して磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に近づける方向に移動させる。その後、下部磁場の印加を停止させ磁性微粒子９を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を除去するようにしている。
図１３（ａ）〜（ｃ）から分かるように、下部磁場を印加して磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に近づける方向に移動させるようにすれば、上部磁場を印加することができるようになるまでの時間を短縮することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができる。
図１４は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
図１４（ａ）〜（ｄ）は、測定システム３０ａを用いて測定対象物質１４の濃度を測定する方法を例示するものである。
図１４（ａ）〜（ｄ）においては、煩雑となるのを避けるために反応空間１０２における状態を表すものとする。
また、図１４（ａ）は前述した図７（ａ）と同様であり、図１４（ｃ）は前述した図７（ｂ）と同様であり、図１４（ｄ）は前述した図７（ｃ）と同様である。そのため、図１４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に関する説明は省略する。
図１４（ｂ−１）は、磁場印加部１１による下部磁場印加を行わない場合である。そのため、検体溶液中の磁性微粒子９は重力によってセンシングエリア１０１に向けて沈降（自然沈降）していく。
図１４（ｂ−２）は、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向、例えば、図１４における下方向）において下部磁場印加を行う。これにより、磁性微粒子９は、重力による自然沈降と、下部磁場印加による吸引とによりセンシングエリア１０１に引き寄せられる。しかし、図１４（ｂ−２）に示すように、この状態では磁性微粒子９の多くは磁力線に沿って引き止められるため、第1物質６との結合反応が進行しない。そこで、図１４（ｃ）に示すように、外部磁場を一旦ゼロにして自然拡散によって反応を進行させる必要がある。
図１４（ｂ−１）、（ｂ−２）においてセンシングエリア１０１に向けて沈降した磁性微粒子９の一部は、センシングエリア１０１に結合される。
【０１０２】
なお、一例として、図６に示す光導波路型測定システム３０ａにおける場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、図８に示す光導波路型測定システム３０ｂの場合には、磁場印加部１０により下部磁場を印加することで、自然沈降させる場合と比べて、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を短時間で除去することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができるようになる。
図１２、図１３に例示をした磁場の印加の制御は、前述した制御部２０、２０ａ、２０ｂにより行うようにすることができる。
【０１０３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１：基板、２ａ：グレーティング、２ｂ：グレーティング、３：光導波路、４：保護膜、５：枠、６：第１物質、７：光源、８：受光素子、９：磁性微粒子、１０：磁場印加部、１１：磁場印加部、１２：微粒子、１３：第２物質、１４：測定対象物質、１５：キャップ、１７：夾雑物質、２０：制御部、２０ａ：制御部、２０ｂ：制御部、２０ｂ１：制御部、２０ｂ２：制御部、３０：光導波路型測定システム、３０ａ：光導波路型測定システム、３０ｂ：光導波路型測定システム、４０：磁化印加部、４１：コイル、４２：コア、４２ａ：第１のコア部、４２ｂ：第２のコア部、４２ｃ：接続部、５０：磁化印加部、５２：コア、５２ａ：コア部、５２ｃ：接続部、１００：光導波路型センサチップ、１０１：センシングエリア、１０２：反応空間、１０２ａ：反応空間
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定化した微粒子と、測定対象物質と特異的に結合する抗体を固定化した光導波路とを用い、抗原抗体反応によって光導波路の表面に測定対象物質を介して微粒子を結合させる光導波路型センサチップが開示されている。抗原抗体反応によって光導波路の表面に結合した微粒子のみに起因する吸光度を光導波路表面近傍のエバネッセント光によって検出するので、余剰の検体や二次抗体を洗浄する手順を含まずに測定対象物質を定量することが可能である。しかしながら、微粒子が抗原抗体反応によらず光導波路の表面に吸着することがあり、これらの抗原抗体反応によらずに吸着した微粒子によっても光が吸収・散乱されるため、高い検出感度を要する測定において測定誤差が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、より高感度な検出が必要とされる検査項目を想定すると、測定対象物質の検出感度をより高精度に向上させる技術の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、測定対象物質の検出感度をより高精度に向上させることが可能な光導波路型測定システム、測定方法及び光導波路型センサチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光導波路型測定システムは、測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、光導波路に光を入射させる光源と、光導波路から出射される光を受光する受光素子と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図２】磁性微粒子の形態を示す模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図４】検出信号強度比の経時変化の例を示す図である。
【図５】測定結果の検量線を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図８】第３の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【図１０】（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は模式斜視図である。
【図１１】（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は模式斜視図である。
【図１２】磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。（ａ）は、磁場印加部によりノイズとなりうる磁性微粒子を除去する工程を有する場合、（ｂ）は、磁場印加部により磁性微粒子の分散液と検体溶液とを攪拌する工程をさらに有する場合である。
【図１３】磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。（ａ）は、磁場印加部による上部磁場の印加のみを行う場合、（ｂ）、（ｃ）は、磁場印加部による下部磁場の印加と、磁場印加部による上部磁場の印加とを組み合わせて行う場合である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本明細書において、「上部」、「上方」、「上方向」とは重力方向における「上部」、「上方」、「上方向」とし、「下部」、「下方」、「下方向」とは重力方向における「下部」、「下方」、「下方向」としている。
【０００９】
[第１の実施形態]
図１は本実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０は、光導波路型センサチップ１００と、光源７と、受光素子８と、磁場印加部１０（第１の磁場印加部の一例に相当する）とを備える。
【００１０】
また、本実施形態に係る光導波路型センサチップ１００は、基板１と、グレーティング２と、測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６が表面に固定化された光導波路３と、保護膜４と、枠５と、前記測定対象物質１４と特異的に反応する第２物質１３が固定化された磁性微粒子９とを備える。
【００１１】
光導波路３は、例えば平面光導波路を用いることができる。この光導波路３は、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のような熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂、あるいは無アルカリガラスから形成することができる。詳細には、ここで用いる材料とは、所定の光に対する透過性を有する材料であって、例えば、基板1より高い屈折率を有する樹脂等であることが好ましい。検出面であるセンシングエリア１０１における検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６の固定化は、例えば、光導波路３の表面であるセンシングエリア１０１との疎水性相互作用や化学結合により行うことができる。
【００１２】
第１物質６は、例えば検体溶液中の測定対象物質１４が抗原の場合、抗体（一次抗体）を用いることができる。
【００１３】
磁性微粒子９は、センシングエリア１０１上に分散状態で保持されているか、別の空間または容器等（図示せず）に保持されている。ここで「センシングエリア上に磁性微粒子が分散状態で保持される」とは、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の上方に直接的または間接的に分散状態で保持されることを意味する。「磁性微粒子がセンシングエリア１０１上方に間接的に分散する」形態は、例えば、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の表面にブロッキング層を介して分散される形態が挙げられる。ブロッキング層は、例えばポリビニルアルコール、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ポリエチレングリコール、リン脂質ポリマー、ゼラチン、カゼイン、糖類（例えばスクロース、トレハロース）のような水溶性物質を含む。別の例として、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１の上方に空間を空けて配置される形態が挙げられる。例えば、センシングエリア１０１に対向する支持板（図示せず）が配置され、その支持板のセンシングエリア１０１と対向する面に、磁性微粒子９が分散状態で保持されていてもよい。この場合には、磁性微粒子９は乾燥または半乾燥状態で保持されていることが望ましい。なお、検体溶液などの分散媒と接した際に容易に再分散することが望ましいが、乾燥または半乾燥状態で保持されている形態が必ずしも完全な分散状態である必要は無い。別の空間または容器等に保持される場合には、乾燥または半乾燥状態の他に分散液中で分散したの状態、分散媒中で沈降した状態などでも差し支えない。
【００１４】
図２は、磁性微粒子９の形態を示す模式図である。
図２（ａ）は磁性微粒子の外観を例示するための模式図、図２（ｂ）、（ｃ）は微粒子の断面を例示するための模式図である。
図２（ａ）に示すように、磁性微粒子９は、微粒子１２の表面に、第２物質１３が固定化されたものである。第２物質１３は、例えば検体溶液中の測定対象物質１４が抗原の場合、抗体（二次抗体）を用いることができる。
この場合、図２（ｂ）のように、磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料でくるんだ微粒子１２ｂや、図２（ｃ）のように、コア１２ｃと、コア１２ｃを覆うように設けられたシェルと、を有する微粒子１２ｄとすることができる。
コア１２ｃは、高分子材料から形成されるものとすることができる。シェルは、高分子材料から形成され、磁性ナノ微粒子１２ａを含むものとすることができる。
あるいは、磁性体からなる微粒子そのものでもよく、この場合には微粒子表面に測定対象認識物質を結合させる官能基を有するものが望ましい。微粒子１２に用いられる磁性体材料としては、例えばγ-Fe2O3等の各種フェライト類などが挙げられる。この場合、磁場の印加を停止すると速やかに磁性を失う超常磁性を有する材料を用いることが好ましい。
一般に超常磁性は、数１０ｎｍ以下のナノ微粒子で起こる現象である。一方で、光の散乱が起きるためには微粒子の大きさは数１００ｎｍ以上である必要がある。そのため、本実施形態における磁性微粒子９としては、図２（ｂ）または図２（ｃ）に示したような、磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料などでくるんだものが適している。
また、一般的に屈折率は、高分子材料では１．５〜１．６程度のものが多く、フェライト類では３．０程度である。また、磁性微粒子９が光導波路３の表面近くにあるとき、屈折率が高いものほど光を散乱しやすくなる。そのため、エバネッセント光のあたる微粒子１２の表面近くに磁性ナノ微粒子１２ａが分布しているものの方が、より高感度に検出できると考えられる。
ここで、図２（ｂ）のように、単に磁性ナノ微粒子１２ａを高分子材料でくるんだ微粒子１２ｂは、磁性ナノ微粒子１２ａが微粒子全体に分布してしまう。そのため、検出感度の観点からは、図２（ｃ）のように、コア−シェル型の微粒子１２ｄとし、シェルに磁性ナノ粒子１２ａを高密度に含ませた構造が適している。
微粒子１２の粒径は、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下であることが望ましいが、更に望ましくは０．２μｍ以上、２０μｍ以下である。この粒径を用いることによって光の散乱効率が高まるので、光を用いて測定対象物質１４を検出する光導波路型測定システム３０においては検出感度を向上することが可能となる。
【００１５】
測定対象物質１４および測定対象物質１４と特異的に結合する第１物質あるいは第２物質の組み合わせは、抗原と抗体の組み合わせに限るものではない。他には例えば、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、リガンドと受容体等が挙げられる。
【００１６】
基板１の主面の両端部には、入射側グレーティング２ａおよび出射側グレーティング２ｂが設けられている。基板１は例えば、無アルカリガラスである。グレーティング２ａ、２ｂは、基板よりも高い屈折率を有する材料で形成される。平面を有する光導波路３は、グレーティング２ａ、２ｂを含む基板１主面に形成されている。保護膜４は、光導波路３上に被覆されている。保護膜４は、例えば低屈折率を有する樹脂膜である。保護膜４には、グレーティング２ａ、２ｂ間に位置する光導波路３の表面の一部が露出する開口部が設けられている。開口部は、例えば、矩形状とすることができ、この開口部に露出する光導波路３の表面がセンシングエリア１０１となる。枠５は、センシングエリア１０１を囲むように保護膜４上に形成されている。
【００１７】
検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第１物質６は、センシングエリア１０１に、例えばシランカップリング剤による疎水化処理により固定化されている。あるいは、センシングエリア１０１に官能基を形成し、適当なリンカー分子を作用させて化学結合によって固定化してもよい。検体溶液中の測定対象物質１４と特異的に反応する第２物質１３は、微粒子１２の表面に、例えば物理吸着、あるいはカルボキシル基やアミノ基等を介した化学結合により固定化されている。第２物質１３が固定化された磁性微粒子９は、前記第１物質６が固定化されたセンシングエリア１０１に分散、保持されている。この磁性微粒子９の分散、保持は、例えば磁性微粒子９および水溶性物質を含むスラリをセンシングエリア１０１、または、センシングエリア１０１に対向する面等（図示せず）に塗布、乾燥することにより形成される。あるいは、磁性微粒子９は液体に分散させて反応空間１０２とは別の空間あるいは容器等（図示せず）に保持してもよい。
【００１８】
光源７は、前述の光導波路型センサチップ１００に光を照射する。光源７は、例えば赤色レーザダイオードである。光源７から入射された光は、入射側グレーティング２ａにより回折され、光導波路３内を伝播する。その後、出射側グレーティング２ｂにより回折されて出射される。出射側グレーティング２ｂから出射された光は、受光素子８により受光され、光強度が測定される。受光素子８は、例えばフォトダイオードである。入射した光と出射された光との強度を比較し、光の吸収率を測定することで、磁性微粒子９の量を測定する。そして、測定された磁性微粒子９の量に基づいて検体溶液中の抗原濃度を求める。なお、測定された磁性微粒子９の量に基づいて検体溶液中の抗原濃度を求めることに関する詳細は後述する。
【００１９】
磁場印加部１０は、光導波路型センサチップ１００に対して磁場を印加する。磁場印加部１０は、磁場を生成し、生成した磁場を光導波路型センサチップ１００に印加することで、磁場に応じて磁性微粒子９を移動させる。磁場印加部１０は、磁性微粒子９から見て光導波路３が存在する方向とは反対の方向に配置される。本実施形態においては、磁場印加部１０は、図１における上方向に設置される。磁場印加部１０は、例えば、磁石あるいは電磁石である。磁場強度を動的に調整するため、電磁石を用いて電流で調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや光導波路型センサチップ１００からの距離によって磁場強度を調整してもよい。
例えば、フェライト磁石を光導波路センサチップ１００の上方に配置し、磁石と光導波路センサチップ１００との間にスペーサを介してその厚さを変えることによって磁場強度を調整することができる。また、リニアモータなどのアクチュエータを用いて、フェライト磁石と光導波路センサチップ１００との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整することもできる。
電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向）とは反対側に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００２０】
本実施形態では、磁場印加部１０により、磁性微粒子９に対して磁場を印加することで、抗原抗体反応によらずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から引き剥がすことができる。これにより、抗原抗体反応により測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９のみに起因する吸光度を測定することができ、測定誤差を低減することができる。
【００２１】
このとき、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いることが好ましい。これにより、磁場を印加した際に磁性微粒子９同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。例えば、検体溶液中に測定対象物質１４が存在しない場合に磁場を印加しても、磁性微粒子９の凝集物が生成されてセンシングエリア１０１から剥がれにくくなる場合がある。この様な磁性微粒子９の凝集物は、測定誤差の要因となる。この場合、微粒子１２が超常磁性を有するようにすれば、磁性微粒子９の凝集を抑制することができるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
【００２２】
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、磁性微粒子９の分散媒に界面活性剤などの分散剤を添加してもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、自然沈降した磁性微粒子９を磁場印加部１０により上方向に引き戻すことができる。磁性微粒子９の自然沈降と磁場印加部１０による上方向への引き戻しを繰り返すことで、検体溶液と磁性微粒子９を攪拌することができる。これにより、検体溶液に含まれる抗原（測定対象物質１４）を介した磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との抗原抗体反応による結合が促進され、より短時間で高い検出感度を得ることができる。そのため、測定対象物質１４が低濃度である場合に、検出感度を高めることが可能である。
【００２４】
微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、攪拌を更に促進させることができる。これにより、検出感度を更に向上させることが可能である。
【００２５】
図３は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０を用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図３の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、反応空間１０２における状態を説明する。
【００２６】
まず、図１に示す光導波路型測定システム３０を用意する。次いで、図３（ａ）に示すように、磁性微粒子９が分散、保持されている光導波路３上に、検体溶液を導入し、磁性微粒子９を再分散させる。磁性微粒子９が光導波路３上以外の空間や別容器等に保持されている場合には、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を導入する。あるいは、まず磁性微粒子９の分散液を導入した後、検体溶液を導入して混合するといったように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液を別々に導入してもよい。
すなわち、測定対象物質１４を含む検体溶液と、測定対象物質１４と特異的に結合する第２物質１３が固定化され磁性を有する磁性微粒子９と、が光導波路型センサチップ３０に設けられ測定対象物質１４と特異的に結合する第１物質６が固定化されたセンシングエリア１０１に接するようにすればよい。
導入の方法は、例えば滴下や流入が考えられる。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、磁性微粒子９が自重によってセンシングエリア１０１に向けて沈降していく。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。
【００２８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、磁性微粒子９から見て沈降方向とは異なる方向（例えば上方向）から磁場を印加することによって、測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を沈降方向とは異なる方向（例えば上方向）に移動させることで、センシングエリア１０１から除去する。
【００２９】
このとき、磁場強度を適切な値とすることで、抗原抗体反応により測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合された磁性微粒子９は引き剥がさず、測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９のみを除去することができる。
【００３０】
本実施形態において、適切な磁場強度を、以下のように求めることが考えられる。エバネッセント光などの近接場光により検出できる磁性微粒子９の状態は、センシングエリア１０１との相互作用の強さの違いによって次の（状態１）〜（状態３）に分類することができる。相互作用が強い順番に記載すると、（状態１）は抗原抗体結合など、測定対象物質１４と、それと特異的に結合する分子との結合によってセンシングエリア１０１と結合した磁性微粒子９の状態、（状態２）は分子間力や疎水性相互作用などによって、非特異的にセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９の状態、（状態３）はセンシングエリア１０１近傍で浮遊している磁性微粒子９の状態、である。（状態１）の磁性微粒子９は、測定対象物質１４の濃度検出に寄与すべき磁性微粒子９であり、（状態２）または（状態３）の磁性微粒子９は、測定の誤差要因（ノイズ）となりうる磁性微粒子９である。 なお、（状態１）にある磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９と適宜称することにする。
また、（状態２）にある磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９と適宜称することにする。
【００３１】
ここで、近接場光で検出されうる光導波路３の「表面近傍」とは、例えば全反射で光が伝播する際に伝播体表面に染み出すエバネッセント光の場合、染み出し距離dは下記の式（１）によって求められる。式（１）より染み出し距離dは、概ね測定に用いる光の波長の数分の1程度であることがわかる。
【００３２】
d=λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2} ・・・（１）
ここで、ｄはエバネッセント光の染み出し距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は光導波路３の屈折率、ｎ2は磁性微粒子９を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
そのため、磁場印加部１０は、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１から以下の式（２）を満足する距離Ｌだけ離れるような磁場強度を有する磁場を印加する。
Ｌ＞λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2} ・・・（２）
ここで、Ｌは磁性微粒子９がセンシングエリア１０１から離れる距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は光導波路３の屈折率、ｎ2は磁性微粒子９を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
例えば、λ＝６３５ｎｍ、ｎ1＝１．５８、ｎ2＝１．３３（分散媒が水の場合）、θ＝７８°とするとＬ＞１３０ｎｍとなる。従って、磁場を印加して（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から僅かに数１００ｎｍ程度遠ざけるだけで、測定誤差を充分に低減させることが可能となる。従って、検出感度の誤差とならない距離まで（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から遠ざけるために要する時間はわずかな時間ですむ。また、時間が許容範囲内であれば、多少の時間を要しても、より弱い磁場強度で（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９を測定誤差の要因とならない距離にまで移動させることが可能となる。これにより、（状態１）の測定に必要とされる磁性微粒子９が余分に引き剥がされる可能性を低減できる。つまり、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができるので、S／N比を改善することが可能である。
【００３３】
このように、適切な磁場強度とは、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすのに適切な磁場強度である。前述したように、電磁石を用いて電流で磁場強度を最適に調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや、光導波路型センサチップ１００と磁石との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整してもよい。電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向）とは反対側に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００３４】
また、磁場強度を最適に調整するために、本実施形態の光導波路型測定システム３０は、磁場印加部１０にて印加される磁場の磁場強度を制御する制御部２０（第２の制御部の一例に相当する）をさらに備えていてもよい。この制御部２０により、前述のような制御を行うことで、磁場強度が適切な強度となるように調整することができる。例えば、測定に寄与すべき（状態１）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる（状態２）や（状態３）の磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる磁場強度となるように調整することができる。
また、磁場強度を随時調整する場合には、制御部２０で調整することにより、動的に制御することができる。
例えば、磁場印加部１０にて磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御する制御部２０（第１の制御部の一例に相当する）とすることもできる。
【００３５】
そして、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質１４の量（例えば、抗原濃度）を測定できる。具体的には、図１において、光源７からレーザ光を入射側グレーティング２ａから光導波路３に入射させ、その光導波路３を伝播させて表面（センシングエリア１０１での露出表面）付近にエバネッセント光などの近接場光を発生させる。この状態で検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液をセンシングエリア１０１上に導入すると、磁性微粒子９は、その直後（図３(ａ)）から沈降してセンシングエリア１０１近傍、例えば、エバネッセント光領域に達する（図３(ｂ)）。磁性微粒子９がエバネッセント光の吸収や散乱に関与するため、反射光の強度が減衰する。その結果、出射側グレーティング２ｂから出射されるレーザ光を受光素子８で受光すると、出射されるレーザ光強度は、結合された磁性微粒子９の影響によって時間の経過に伴って低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、（状態２）や（状態３）となっている磁性微粒子９がエバネッセント光領域外に移動する（図３(ｃ)）ので、受光強度が所定の値まで回復する。この時の受光強度を図３(ａ)の状態、すなわち混合分散液導入直後における受光強度と比較し、例えば低下率として数値化することができる。 また、検体溶液などを光導波路型センサチップ１００に導入した後であって磁場の印加前に、光導波路型センサチップ１００から出射される光の光強度（第１の光強度の一例に相当する）を測定する。また、磁場の印加後に、光導波路型センサチップ１００から出射される光の光強度（第２の光強度の一例に相当する）を測定する。そして、これらの光強度の差分に基づいて測定対象物質１４を定量することができる。
【００３６】
受光素子８で受光したレーザ光強度の低下率は、センシングエリア１０１に対して主に抗原抗体反応等によって結合した磁性微粒子９の量に依存する。つまり、抗原抗体反応に関与する検体溶液中の抗原濃度に比例する。したがって、抗原濃度が既知の検体溶液において時間の経過に伴うレーザ光強度の変動曲線を求め、この変動曲線の上部磁場の印加後の所定の時間でのレーザ光強度の低下率を求め、抗原濃度とレーザ光強度の低下率との関係を示す検量線を予め作成する。次に、抗原濃度が未知の検体溶液において前記方法で測定した時間とレーザ光強度の変動曲線から所定の時間でのレーザ光強度の低下率を求め、このレーザ光強度の低下率を前記検量線と照合させることにより、検体溶液中の抗原濃度を測定できる。
【００３７】
次に、実験により本実施形態の測定を実施した例を説明する。以下の具体的数値や材料は一例であり、これらの数値や材料に限定されるものではない。
【００３８】
実験においては、ガラス等の透光性を有する基板１に、屈折率が２．２〜２．４である酸化チタン膜をスパッタリング法により５０ｎｍの厚さに成膜し、リソグラフィー法とドライエッチング法によりグレーティング２ａ、２ｂを形成した。グレーティング２ａ、２ｂが形成された基板１に、膜厚約１０μmの紫外線硬化性アクリル樹脂膜をスピンコート法と紫外線照射により形成し、光導波路３とした。硬化後の屈折率は１．５８である。
【００３９】
低屈折率樹脂膜である保護膜４は、光導波路３の表面に、グレーティング２ａ、２ｂの上方に相当する領域を含み、センシングエリア１０１である抗体固定化領域を囲むように、スクリーン印刷法を用いて形成した。保護膜４の乾燥後の屈折率は１．３４である。検体溶液等を保持する為の液溜を形成する為、樹脂製の枠５を両面テープで固定化した。グレーティングの間の保護膜を形成しない領域の表面に、測定対象物質１４に対する第１物質６を共有結合法によって固定化した。
【００４０】
本実施形態では測定対象物質１４としてラットインスリンを用い、センシングエリア１０１に固定化する第１物質６として抗ラットインスリン抗体を用いた。また、磁性微粒子９は、シェルに磁性ナノ微粒子１２ａを高密度に含むコア−シェル型の微粒子１２ｄを有するものとした。微粒子１２ｄの平均粒径は、1.1μmとした。微粒子１２ｄの表面には、第２物質１３として抗ラットインスリン抗体を共有結合法で固定化した。そして、この様な磁性微粒子９を含む分散液を別途調製した。
【００４１】
次いで、入射側のグレーティング２ａから、発光ダイオード７による中心波長６３５ｎｍの光を入射し、出射側のグレーティング２ｂから出射された光の光強度をフォトダイオード８で測定しつつ、検体溶液と、磁性微粒子９の分散液とを混合後、センシングエリア１０１（枠５の内部）に導入した。その後、前述した測定手順に従って測定を実施した。
【００４２】
なお、本実施形態では、フェライト磁石を光導波路型センサチップ１００の上方に配置し、フェライト磁石と光導波路型センサチップ１００との間にスペーサを設け、スペーサの厚みを変えることによって磁場強度を変化させた。
【００４３】
図４は、検出信号強度比の経時変化の例を示す図である。
図４は、本実施形態に係る測定方法における検出信号強度比の経時変化の一例を示すものである。
図５は、測定結果の検量線を示す図である。
図４に示すように、まず磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入すると、磁性微粒子９の沈降によるセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。この段階における検出信号強度比と初期の検出信号強度比との差分を初期の検出信号強度比に対する比率、すなわち信号低下率とする。信号低下率とラットインスリン濃度との関係を表したものが図５に示す検量線となる。
【００４４】
図４及び図５より、本実施形態の測定方法を用いると、ノイズとして測定誤差の要因となる非特異吸着による磁性微粒子９を適切な磁場でエバネッセント波領域から除去することによって、極低濃度のラットインスリンを検出できることを確認した。
【００４５】
本実施形態によれば、磁性微粒子９に対して沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することで、抗原抗体反応などによらずにセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を、センシングエリア１０１から引き剥がすことができる。これにより、抗原抗体反応などにより測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合した磁性微粒子９に起因する吸光度を測定することができるので、測定誤差を低減することができる。
【００４６】
また、磁場印加によりノイズとなりうる磁性微粒子９を除去することが可能なので、このような磁性微粒子９を洗浄により除去する作業が不要となる。
【００４７】
本実施形態によれば、光導波路型センサチップ１００を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定するので、センシングエリア１０１から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子９を引き剥がす距離が短くてすむ。これにより、上部磁場の印加によりセンシングエリア１０１から磁性微粒子９を引き剥がすために要する時間が短くてすむ。あるいは、より弱い磁場により、センシングエリア１０１から測定に影響を与えない範囲にまで磁性微粒子９を引き剥がすことが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、磁場強度を制御することが可能なので、測定に寄与すべき磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から引き剥がすことなく、測定のノイズとなりうる磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から測定に影響を与えない距離にまで引き剥がすことができる。これにより、S／N比を改善することが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、制御部２０により動的に磁場強度を制御することで、測定精度を高く保つことができる。
【００５０】
また、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いるようにすれば、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を容易に再分散させることができる。そのため、検体溶液中に測定対象物質１４が存在しない場合においても磁性微粒子９の凝集物が生成されることが抑制されるので、測定誤差の発生を抑制することができる。
さらに、磁性微粒子９として、シェルに磁性ナノ微粒子１２ａを含むコア−シェル型の微粒子１２ｄを有するものを用いることで、エバネッセント光の散乱強度を高くすることができる。その結果、高感度な検出を行うことができる。
【００５１】
さらに、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすることにより、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、測定誤差を低減させることも可能である。
【００５２】
また、本実施形態によれば、自然沈降した磁性微粒子９を、沈降方向とは異なる方向において磁場を印加することにより引き戻すことができる。磁性微粒子９の自然沈降と磁場印加部１０による上方向への引き戻しを繰り返すことで、検体溶液と磁性微粒子９とが攪拌されるため、検体溶液に含まれる測定対象物質１４（例えば、抗原）と磁性微粒子９との抗原抗体反応が促進され、より短時間で高い検出感度を得ることができる。そのため、測定対象物質１４が低濃度である場合に、検出感度を高めることが可能である。
【００５３】
このときさらに、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせたり、界面活性剤などの分散剤を添加したりすることにより、磁場の印加を停止した際に磁性微粒子９を再分散させ易くし、攪拌を促進し、検出感度を向上させることが可能である。
【００５４】
また、本実施形態によれば、光導波路型センサチップ１００を用い、エバネッセント光などの近接場光によって測定対象物質１４の量や濃度などを測定する。この場合、０．０５μｍ以上、２００μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以上、２０μｍ以下の粒径の磁性微粒子９を用いるようにすれば、光の散乱効率を高めることができるので、測定対象物質１４の検出感度を向上させることができる。
【００５５】
[第２の実施形態]
第１の実施形態では、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向とは反対の方向に磁場を印加する場合を説明したが、第２の実施形態では、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向及びその反対の方向の双方に磁場を印加する場合を説明する。
【００５６】
図６は第２の実施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０ａは、図１に示す第１の実施形態の光導波路型測定システム３０に、磁場印加部１１（第２の磁場印加部の一例に相当する）を更に加えたものである。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
磁場印加部１１は、光導波路型センサチップ１００に対して、磁性微粒子９から見て光導波路３の方向において磁場を印加する。これにより、光導波路３の方向へ磁性微粒子９を移動させることができる。
【００５８】
磁場印加部１１は、磁性微粒子９から見て光導波路３が存在する方向に設けられる。本実施形態においては、磁場印加部１１は、センサチップ１００の下方向に設けられる。
【００５９】
磁場印加部１１は、磁場印加部１０と同様に、磁石あるいは電磁石である。磁場強度を動的に調整するため、電磁石を用いて電流で調整する方法が望ましいが、フェライト磁石などを用いて、磁石そのものの強さや光導波路センサチップ１００と磁石との相対的な位置を変化させて磁場強度を調整してもよい。例えば、フェライト磁石を光導波路センサチップ１００の下方に配置し、磁石と光導波路センサチップ１００との間にスペーサを介してその厚さを変えることによって磁場強度を調整することができる。電磁石を用いる場合には、コイルを磁性微粒子から見て光導波路３の方向に配置し、そのコイルに電流を印加すればよく、電流値を変えることによって磁場強度を調整することができる。
【００６０】
ここで、本実施形態の光導波路型測定システム３０ａは、制御部２０ａをさらに備えていてもよい。制御部２０ａは、磁場印加部１０及び磁場印加部１１、あるいはいずれか片方により印加する磁場の強度を制御する。この場合、例えば、図６に示すように、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して共通の制御部２０ａと、切り替えスイッチ２０ａ１とを設けるようにすることができる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対してそれぞれ独立の制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部２０ａとしてもよい。
【００６１】
また、制御部２０ａは、磁場印加部１０と磁場印加部１１のそれぞれにおいて磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部１０と磁場印加部１１が所定の条件（例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など）に従って、交互に磁場を印加することができる。
【００６２】
図７は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０ａを用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図７の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、センシングエリア１０１における状態を説明する。
また、図７の（ａ）、（ｃ）は、図３に示す第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。
また、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の抗原濃度を測定することも第１の実施形態の場合と同様のため説明を省略する。
【００６３】
図７の（ｂ）は図３に示す第１の実施形態と異なるので、以下に説明する。図７の（ｂ）において、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向、例えば、図６における下方向）において下部磁場印加を行う。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に引き寄せられる。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。
【００６４】
本実施形態においては、図７（ｂ）に示す下方向への磁場印加と、図７（ｃ）に示す上方向への磁場印加を交互に繰り返しても良い。
【００６５】
図７（ｂ）に示す下方向への磁場印加により磁性微粒子９を光導波路３に引き寄せた際には、検体溶液中には測定対象物質１４が第１物質６及び第２物質１３のいずれとも結合しない状態、あるいは微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３と結合しているがセンシングエリア１０１に固定化された第１物質６とは結合していない状態で残存している。また、センシングエリア１０１には非特異的に吸着した磁性微粒子９が存在する。
【００６６】
そこで、図７（ｃ）において、抗原抗体反応等によって結合した磁性微粒子９が剥がれない強度の磁場を印加し、抗原抗体反応等によって結合していない磁性微粒子９を光導波路３とは異なる方向に移動させる。
【００６７】
その後、再び図７（ｂ）に示すように、光導波路３の方向に磁場を印加して抗原抗体反応等によって結合していない磁性微粒子９を引き寄せる。すると、測定対象物質１４や、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３に結合した測定対象物質１４がセンシングエリア１０１に固定化された第１物質６に新たに結合する。
【００６８】
これを繰返すことで、抗原抗体反応などによりセンシングエリア１０１に結合していない磁性微粒子９の数を減らし、抗原抗体反応などによりセンシングエリア１０１に結合する磁性微粒子９の数を増大させることができる。その結果、S/N比を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態によれば、磁場印加部１１により、磁性微粒子９に対して磁場を印加することで、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に引き寄せることができる。これにより、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に対してより結合させ易くなるので、測定対象物質１４の検出感度を向上させることができる。
【００７０】
また、磁性微粒子９と検体溶液とを反応空間１０２に導入後、速やかにセンシングエリア１０１の方向に磁性微粒子９を引き寄せることによって、磁性微粒子９の自然沈降を待つ時間を短縮することができるので、短時間で測定をすることができる。また、磁性微粒子９同士の反応や凝集が進む前に磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との結合を促進することができる。これにより、磁性微粒子９とセンシングエリア１０１との結合に対する測定対象物質１４の利用率をより高めることができるので、より高い検出感度が得られる。
【００７１】
さらに、磁場印加部１０及び磁場印加部１１の双方、あるいはいずれか片方により磁性微粒子９を移動させることで、検体溶液と磁性微粒子９を攪拌することができる。これにより、検体溶液に含まれる測定対象物質１４（例えば、抗原）と磁性微粒子９との抗原抗体反応などが促進され、より短時間で高い検出感度の測定を行うことができる。また、磁場印加部１０による上部磁場印加と、磁場印加部１１による下部磁場印加を繰り返し磁性微粒子９を往復運動させることで、より攪拌することができる。これによって磁性微粒子９が測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合する機会が増加するので、より短時間で測定対象物質１４を検出することができる。また、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合する確率を向上させ、測定対象物質１４の検出感度及び測定精度を向上させることが可能となる。例えば、測定対象物質１４が低濃度である場合に有効である。
【００７２】
本実施形態においては、磁場を用いて磁性微粒子９を攪拌するので、人手による攪拌操作やポンプなどを有する攪拌機構が不要となり、操作が簡便で小型の測定システムを実現することができる。例えば、制御部２０ａによる磁場印加を自動化すれば、測定者が検体溶液をセンサチップ１００に導入するという1操作のみで測定を行うことができる。
【００７３】
さらに、磁性微粒子９の微粒子１２として、磁場の印加を停止すると速やかに磁化を失う超常磁性を有するものを用いるようにすれば、磁場を印加した際に磁性微粒子９同士が磁化により凝集しても、磁場の印加を停止することで再分散させることができる。仮に磁場の印加時に磁性微粒子９同士が凝集しても、センシングエリア１０１近傍に磁性微粒子９同士の凝集物が到達する前に磁場の印加を停止することにより、磁性微粒子９同士の凝集物を再分散させることができる。そのため、磁性微粒子９は分散状態でセンシングエリア１０１に到達することができる。従って、磁性微粒子９同士の凝集による測定ノイズの増大を防ぐことが可能となる。
【００７４】
また、磁場の印加を停止した際の再分散性を更に向上させるため、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に正または負の電荷を持たせてもよい。あるいは、磁性微粒子９における微粒子１２の表面に分散媒として界面活性剤などの分散剤を添加してもよい。
【００７５】
また、本実施形態によれば、制御部２０ａにより磁場印加部１０と磁場印加部１１の磁場強度を適切に制御することで、測定対象物質１４の検出感度及び測定精度を向上させることができる。
【００７６】
なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
[第３の実施形態]
第１、２の実施形態では、磁性微粒子から見て自然沈降方向に光導波路が配置された場合を説明したが、第３の実施形態では、磁性微粒子から見て自然沈降方向とは反対方向に光導波路が存在する構成の場合を説明する。
【００７８】
図８は第３の施形態に係る光導波路型測定システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光導波路型測定システム３０ｂは、図６に示す第２の実施形態の光導波路型測定システム３０ａにおける枠５に替えて、液体が落下しない囲い状の形状を有するキャップ１５を用い、図６に示す第２の実施形態の光導波路型測定システム３０ａの全体を上下に反転させている。すなわち、本実施形態においては、磁場印加部１０が光導波路型センサチップ１００の下方、磁場印加部１１が光導波路型センサチップ１００の上方に配置される。そのため、本実施形態においては、磁場印加部１０が下部磁場を印加し、磁場印加部１１が上部磁場を印加することになる。
なお、磁場印加部１０は必ずしも必要ではない。それ以外の構成は、第２の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
図８に示す測定システムにおいては、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を保持するために、枠５の替わりに断面が例えば凹形状であるようなキャップ１５を備えている。キャップ１５とセンシングエリア１０１とによって、液導入用の開口部や空気抜き穴（いずれも図示せず）を除いて半閉鎖空間となる反応空間１０２ａを形成している。
【００８０】
ここで、本実施形態の光導波路型測定システム３０ｂは、制御部２０ｂをさらに備えていてもよい。制御部２０ｂは、磁場印加部１０及び磁場印加部１１、あるいはいずれか片方により印加される磁場の強度を制御する。この場合、例えば、図８に示すように、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対してそれぞれ独立の制御部２０ｂ１、２０ｂ２を設けるようにすることができる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して共通の制御部と、図示しない切り替えスイッチとを設けるようにすることもできる。また、磁場印加部１０及び磁場印加部１１に対して同時に磁場強度の制御を行う制御部を設けるようにすることもできる。また、磁場強度を随時制御することで、動的に適切な磁場強度となるように制御する制御部２０ｂとしてもよい。
【００８１】
また、制御部２０ｂは、磁場印加部１０と磁場印加部１１のそれぞれにおける磁場を印加するタイミングを制御しても良い。これにより、磁場印加部１０と磁場印加部１１が所定の条件（例えば、所定の時刻あるいは所定の磁場を印加し続ける時間など）に従って、交互に磁場を印加することができる。
【００８２】
図９は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
ここでは、前述した光導波路型測定システム３０ｂを用いて測定対象物質１４の量を測定する方法を図９の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、反応空間１０２ａにおける状態を説明する。
また、受光素子８における検出信号強度比の差分を計測することで、検体溶液中の測定対象物質１４の量や濃度（例えば、抗原濃度など）を求めることは、第１の実施形態の場合と同様のためその説明は省略する。
【００８３】
まず、図８に示す測定システムを用意する。次いで、図９（ａ）に示すように、枠５とセンシングエリア１０１とで形成された反応空間１０２ａ内に、検体溶液と磁性微粒子９との混合分散液を満たした状態を形成する。そのための方法は第１の実施形態で説明した方法と同様である。また、検体溶液などの導入は液導入用の開口部（図示せず）を通じた流入による方法が望ましい。ここで、検体溶液中には、自重で沈降する夾雑物質１７が含まれている場合がある。夾雑物質１７としては、例えば血液における血球成分などが挙げられる。このような夾雑物質１７がセンシングエリア１０１近傍に存在すると、それ自体が散乱体となって測定ノイズの要因となったり、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合する反応が妨げられたりすることによって、測定精度が低下するおそれがある。
【００８４】
次に、図９（ｂ）に示すように、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見てセンシングエリア１０１の方向に磁場を印加する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に引き寄せられる。この際、センシングエリア１０１に固定化された第１物質６（例えば、一次抗体）と、微粒子１２の表面に固定化された第２物質１３（例えば、二次抗体）とが測定対象物質１４（例えば、抗原）を介して抗原抗体反応により結合する。これにより、磁性微粒子９がセンシングエリア１０１に結合される。これと同時に、沈降性の夾雑物質１７は、自重によって図９（ｂ）の下方向（センシングエリア１０１とは反対方向）に移動する。
【００８５】
次いで、図９（ｃ）に示すように、磁場印加部１０により図９（ｃ）に示す下方向への磁場を印加する。すると、抗原抗体反応によらず測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着していた磁性微粒子９が沈降方向に移動し、センシングエリア１０１から除去される。ここで、磁場印加部１０を持たない測定システムを用いて、単に図９（ｂ）に示す上方向における磁場の印加を停止するだけでも、抗原抗体反応などによらず測定対象物質１４を介さずにセンシングエリア１０１に吸着した磁性微粒子９を自重によって下方向へ移動させることができる。しかしながら、この方法では、磁性微粒子９のセンシングエリア１０１への吸着力が自重に相当する下方向への力に勝る場合には、センシングエリア１０１に吸着している磁性微粒子９を除去することが困難となる。なお、図９（ｃ）に示す工程においても、沈降性の夾雑物質１７は、自重によって図９（ｃ）の下方向（光導波路３とは反対方向）に移動を続ける。
【００８６】
本実施形態においても、図９（ｂ）に示す上方向における磁場印加と、図９（ｃ）に示す下方向における磁場印加または磁性微粒子９の自重による沈降と、を交互に繰り返しても良い。その効果については第２の実施形態で述べたものと同様であるためその説明は省略する。
【００８７】
本実施形態によれば、磁性微粒子９から見て上方にセンシングエリア１０１が位置し、磁場印加部１１により、磁性微粒子９に対して磁場を印加している。そのため、磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に引き寄せると同時に、沈降性の夾雑物質１７を下方向へ沈降させることができる。これにより、夾雑物質１７をセンシングエリア１０１近傍のエバネッセント光領域外に自然に移動させることができる。その結果、夾雑物質１７を予め濾過等によって除去することなく、測定精度をより高めることができる。
【００８８】
なお、本実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
次に、磁場印加部についてさらに例示をする。
図１０は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図１０（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図、図１０（ｃ）は模式斜視図である。
なお、図１０に例示をする磁場印加部４０は、前述した磁場印加部１０および磁場印加部１１のいずれにも用いることができる。
図１０に示すように、磁場印加部４０にはコイル４１、コア４２が設けられている。
コイル４１は、ボビン４１ａと、絶縁電線４１ｂとを有する。ボビン４１ａは絶縁電線４１ｂが巻きつけられる筒状部４１ａ１と、筒状部４１ａ１の両端に設けられたフランジ４１ａ２とを有する。
ボビン４１ａは、単純な筒状となっているので、ボビン４１ａ単体の状態において絶縁電線４１ｂを巻きつける場合、高速の巻きつけを行うことができる。そのため、巻線工程の時間短縮を図ることが可能となる。また、絶縁電線４１ｂが巻きつけられたボビン４１ａをコア４２に挿入するという簡易な組み立てとすることができるので、組み立て工程の時間短縮を図ることが可能となる。
なお、ボビン４１ａは必ずしも必要ではなく適宜設けるようにすることができる。例えば、コア４２に絶縁電線４１ｂを巻きつけることでコイル４１を形成することもできる。
【００９０】
コア４２は、コイル４１が設けられる第１のコア部４２ａと、コイル４１の外側に設けられる第２のコア部４２ｂと、第１のコア部４２ａの一方の端部と第２のコア部４２ｂの一方の端部とを磁気的に接続する接続部４２ｃと、を有する。図１０に例示をした磁場印加部４０においては、第１のコア部４２ａを挟んで対称な位置に２つの第２のコア部４２ｂが設けられている。
この場合、第１のコア部４２ａ、第２のコア部４２ｂ、接続部４２ｃが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア４２にコイル４１を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側（第１のコア部４２ａ側）の辺４２ｂ１、または、第１のコア部４２ａのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側（第２のコア部４２ｂ側）の辺４２ａ１は、光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１における磁性微粒子９の分布を均一化することができる。
また、光導波路３の内部を光が伝播する方向において、第１のコア部４２ａ及び第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面の長さは、センシングエリア１０１の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア１０１全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１全体において磁性微粒子９の移動を行うことができる。
【００９１】
また、第１のコア部４２ａのセンシングエリア１０１側の端面と、第２のコア部４２ｂのセンシングエリア１０１側の端面と、は平坦面となっている。
センシングエリア１０１側の端面を平坦面とすれば、第１のコア部４２ａとセンシングエリア１０１との間の距離、第２のコア部４２ｂとセンシングエリア１０１との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂは、センシングエリア１０１に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁界を印加することができる。
また、図示は省略するが、第２のコア部４２ｂは、センシングエリア１０１側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
【００９２】
コア４２は、炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
例えば、コア４２は、純鉄などから形成することができる。
コア４２の材料をこの様にすれば、制御部２０などにより磁場の印加を停止した際にコア４２の残留磁場が前述した磁性微粒子９の移動に与える影響を抑制することができる。 コア４２は、絶縁被覆した厚みが薄く磁性を有する板（例えば、珪素鋼板など）を磁場と平行な方向に積層した構造を有するものとすることができる。
薄板状のコア４２は、プレス加工を用いて、容易、かつ高速に加工することができる。さらに、加圧と同時に積層する場合に、コア４２の一部を厚み方向に突起させておくことで、積層されたコア４２を連結固定することができる。そのため、加工工数の低減を図ることができる。
また、コア４２内の磁束は平面方向に流れやすく、厚み方向に流れにくいという磁束の流れ方向に異方性を有している。そのため、積層方向を光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行とすれば、センシングエリア外への磁束の漏れが少なくなるので、より少ない電磁力で所望の磁場を発生させることができる。その結果、光導波路型測定システムの効率を向上させることができる。
コア４２は、絶縁被覆した磁性を有する粉末（例えば、カーボニル鉄などの強磁性体からなる微細な粉末など）を加圧成型した構造を有するものとすることもできる。
コア４２の構造をこれらのようにすれば、渦電流損を低減させることができる。
図１０においては、第１のコア部４２ａにコイル４１を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、第２のコア部４２ｂにコイル４１を設けるようにしても良いし、第１のコア部４２ａと第２のコア部４２ｂとにコイル４１を設けるようにしても良い。また、接続部４２ｃにコイル４１を設けても良い。
また、図１０中の右側の第２のコア部４２ｂと、図１０中の左側の第２のコア部４２ｂとに、コイル４１を別々に設けても良い。このとき、右側のみのコイルに通電すること、左側のコイルのみに通電すること、さらには左右のコイルに同時に通電すること、のいずれもができるように、通電電流をそれぞれ独立に制御してもよい。そのようにすれば、上下左右方向における磁性微粒子９の移動を制御することができる。そのため、磁性微粒子９と測定対象物質１４とを接触させる機会を増やすことができるので、検出精度の向上を図ることができる。
【００９３】
次に、他の実施形態に係る磁場印加部について例示をする。
図１１は、磁場印加部の構成を例示するための模式図である。
図１１（ａ）は磁場印加部の構成を例示するための模式図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、図１１（ｃ）は模式斜視図である。
なお、図１１に例示をする磁場印加部５０は、前述した第１の磁場印加部１０および磁場印加部１１のいずれにも用いることができる。
図１１に示すように、磁場印加部５０にはコイル４１、コア５２が設けられている。
コイル４１は、前述したものと同様のため説明は省略する。
【００９４】
コア５２は、コイル４１が設けられる２つのコア部５２ａと、コア部５２ａの一方の端部同士を磁気的に接続する接続部５２ｃと、を有する。
この場合、コア部５２ａ、接続部５２ｃが分離できるようにすることもできる。
そのようにすれば、コア５２にコイル４１を組み付ける際の組立性を向上させることができる。
また、図１１（ｂ）に示すように、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面の隙間側の辺５２ａ１は、光導波路３の内部を光が伝播する方向と平行となっている。
そのようにすれば、均一な磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１における磁性微粒子９の分布を均一化することができる。
また、光導波路３の内部を光が伝播する方向において、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面の長さは、センシングエリア１０１の長さ以上となっている。
そのようにすれば、センシングエリア１０１全体に磁場を印加することができるので、センシングエリア１０１全体において磁性微粒子９の移動を行うことができる。
【００９５】
また、コア部５２ａのセンシングエリア１０１側の端面は平坦面となっている。
センシングエリア１０１側の端面を平坦面とすれば、コア部５２ａとセンシングエリア１０１との間の距離を縮めることができる。
また、図示は省略するが、コア部５２ａは、センシングエリア１０１に近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有したものとすることができる。
すなわち、コア部５２ａは、先端側が細くなる形態を有したものとすることができる。 そのようにすれば、磁束を集中させることができるので、強い磁場を印加することができる。
また、コア部５２ａは、センシングエリア１０１側の端部が互いに近接する方向に傾斜した形態を有したものとすることができる。
そのようにすれば、磁場の生成を容易とすることができる。
また、センシングエリア１０１側の端部同士の間の隙間に、非磁性（例えば、樹脂や銅など）の図示しないスペーサを設けることもできる。そのようにすれば、隙間の寸法管理が容易となる。また、コア５２に磁場が印加されたとき、隙間が小さくなる方向に磁気吸引力が働くが、スペーサを設けることで、隙間寸法を維持することができる。そのため、センシングエリア内の磁束分布が変化することを抑制することができる。
【００９６】
コア５２の材料や構成は、前述したコア４２と同様とすることができる。
例えば、コア５２は、純鉄などの炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料から形成することができる。
コア５２の材料をこの様にすれば、制御部２０などにより磁場の印加を停止した際にコア５２の残留磁場が前述した磁性微粒子９の移動に与える影響を抑制することができる。 図１１においては、２つのコア部５２ａにコイル４１を設けるようにしたがこれに限定されるわけではない。例えば、一方のコア部５２ａにコイル４１を設けるようにしても良いし、接続部５２ｃにコイル４１を設けるようにしても良い。
この場合、２つのコア部５２ａにコイル４１をそれぞれ設けるようにすれば、磁場印加部５０の高さ寸法を低く抑えることができる。また、一方のコア部５２ｃにコイル４１を１つ設けるようにすれば、コイル４１の数が少なくて済むので、部品点数の削減に加え、巻線工数、組立工数の削減を図ることができる。
【００９７】
次に、磁場印加部の作用、効果についてさらに例示をする。
図１２は、磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１２は、一例として、図１に示す光導波路型測定システム３０における磁場印加部１０の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１２（ａ）は、磁場印加部１０によりノイズとなりうる磁性微粒子９を除去する工程を有する場合、図１２（ｂ）は、磁場印加部１０により磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを攪拌する工程をさらに有する場合である。
図１２（ａ）に示すように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入すると、磁性微粒子９の沈降によるセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。その後、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。
【００９８】
これに対して、図１２（ｂ）に示すように、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合しセンシングエリア１０１に導入した後に、磁場印加部１０により上部磁場をパルス状に印加する。例えば、磁場印加部１０により上部磁場を１０秒毎に印加する。その後、磁性微粒子９を沈降させるとセンシングエリア１０１近傍の微粒子密度上昇に応じて検出信号強度比が低下する。次に、磁場印加部１０により上部磁場を印加すると、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９が除去されるので、再び検出信号強度比が上昇し、初期の検出信号強度比より低い値で飽和する。
ここで、図１２（ｂ）に示すものの場合には、ノイズとなりうる磁性微粒子９を除去した後の検出信号強度比が図１２（ａ）の場合と比べて低くなる。すなわち、図１２（ｂ）の場合の方が測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合された磁性微粒子９の量が多くなる。
【００９９】
磁場印加部１０により上部磁場をパルス状に印加すれば、磁性微粒子９と検体溶液とを攪拌することができる。そのため、磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３と測定対象物質１４との反応率が高められ、測定対象物質１４を介してセンシングエリア１０１に結合される磁性微粒子９の量が増加したためであると考えられる。
磁性微粒子９の微粒子１２に固定化された第２物質１３と測定対象物質１４との反応率を高めることができれば、測定対象物質１４の検出感度をより高精度に向上させることができる。
なお、一例として、上部磁場を印加する場合を例示したがこれに限定されるわけではない。磁性微粒子９をセンシングエリア１０１から離れる方向に移動させるための磁場印加に適用することができる。例えば、図８に示すものの場合には、下部磁場をパルス状に印加すればよい。
また、印加のタイミングをずらして、上部磁場と下部磁場とをパルス状に印加してもよい。そのようにすれば、磁性微粒子９と検体溶液とをさらによく攪拌することができる。
【０１００】
図１３は、磁場印加部の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１３は、一例として、図６に示す光導波路型測定システム３０ａにおける磁場印加部１０、１１の作用、効果を例示するためのグラフ図である。
図１３（ａ）は、磁場印加部１０による上部磁場の印加のみを行う場合、図１３（ｂ）、（ｃ）は、磁場印加部１１による下部磁場の印加と、磁場印加部１０による上部磁場の印加とを組み合わせて行う場合である。
図１３（ａ）に示すものの場合には、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合し反応空間１０２に導入した後、磁性微粒子９を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を除去するようにしている。
【０１０１】
図１３（ｂ）、（ｃ）に示すものの場合には、磁性微粒子９の分散液と検体溶液とを混合し反応空間１０２に導入した後、下部磁場を印加して磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に近づける方向に移動させる。その後、下部磁場の印加を停止させ磁性微粒子９を自然沈降させるようにしている。そして、検出信号強度比が所定の値にまで低下した後に上部磁場を印加しセンシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を除去するようにしている。
図１３（ａ）〜（ｃ）から分かるように、下部磁場を印加して磁性微粒子９をセンシングエリア１０１に近づける方向に移動させるようにすれば、上部磁場を印加することができるようになるまでの時間を短縮することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができる。
図１４は、検体溶液中の測定対象物質を測定する方法を示す工程図である。
図１４（ａ）〜（ｄ）は、測定システム３０ａを用いて測定対象物質１４の濃度を測定する方法を例示するものである。
図１４（ａ）〜（ｄ）においては、煩雑となるのを避けるために反応空間１０２における状態を表すものとする。
また、図１４（ａ）は前述した図７（ａ）と同様であり、図１４（ｃ）は前述した図７（ｂ）と同様であり、図１４（ｄ）は前述した図７（ｃ）と同様である。そのため、図１４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に関する説明は省略する。
図１４（ｂ−１）は、磁場印加部１１による下部磁場印加を行わない場合である。そのため、検体溶液中の磁性微粒子９は重力によってセンシングエリア１０１に向けて沈降（自然沈降）していく。
図１４（ｂ−２）は、磁場印加部１１により磁性微粒子９から見て沈降方向（光導波路３の方向、例えば、図１４における下方向）において下部磁場印加を行う。これにより、磁性微粒子９は、重力による自然沈降と、下部磁場印加による吸引とによりセンシングエリア１０１に引き寄せられる。しかし、図１４（ｂ−２）に示すように、この状態では磁性微粒子９の多くは磁力線に沿って引き止められるため、第1物質６との結合反応が進行しない。そこで、図１４（ｃ）に示すように、外部磁場を一旦ゼロにして自然拡散によって反応を進行させる必要がある。
図１４（ｂ−１）、（ｂ−２）においてセンシングエリア１０１に向けて沈降した磁性微粒子９の一部は、センシングエリア１０１に結合される。
【０１０２】
なお、一例として、図６に示す光導波路型測定システム３０ａにおける場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、図８に示す光導波路型測定システム３０ｂの場合には、磁場印加部１０により下部磁場を印加することで、自然沈降させる場合と比べて、センシングエリア１０１に吸着したノイズとなりうる磁性微粒子９を短時間で除去することができる。そのため、測定時間の短縮を図ることができるようになる。
図１２、図１３に例示をした磁場の印加の制御は、前述した制御部２０、２０ａ、２０ｂにより行うようにすることができる。
【０１０３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１：基板、２ａ：グレーティング、２ｂ：グレーティング、３：光導波路、４：保護膜、５：枠、６：第１物質、７：光源、８：受光素子、９：磁性微粒子、１０：磁場印加部、１１：磁場印加部、１２：微粒子、１３：第２物質、１４：測定対象物質、１５：キャップ、１７：夾雑物質、２０：制御部、２０ａ：制御部、２０ｂ：制御部、２０ｂ１：制御部、２０ｂ２：制御部、３０：光導波路型測定システム、３０ａ：光導波路型測定システム、３０ｂ：光導波路型測定システム、４０：磁化印加部、４１：コイル、４２：コア、４２ａ：第１のコア部、４２ｂ：第２のコア部、４２ｃ：接続部、５０：磁化印加部、５２：コア、５２ａ：コア部、５２ｃ：接続部、１００：光導波路型センサチップ、１０１：センシングエリア、１０２：反応空間、１０２ａ：反応空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、
前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、
前記磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、
前記光導波路に光を入射させる光源と、
前記光導波路から出射される光を受光する受光素子と、
を備える光導波路型測定システム。
【請求項２】
前記磁場印加部は第１の磁場印加部を有し、
前記第１の磁磁場印加部は、前記磁性微粒子を前記光導波路から離れる方向に移動させる磁場を印加する請求項１に記載の光導波路型測定システム。
【請求項３】
前記第１の磁場印加部は、前記磁性微粒子が前記センシングエリアから以下の式を満足する距離だけ離れるような磁場強度を有する磁場を印加する請求項２に記載の光導波路型測定システム。
Ｌ＞λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2}
ここで、Ｌは前記磁性微粒子が前記センシングエリアから離れる距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は前記光導波路の屈折率、ｎ2は前記磁性微粒子を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
【請求項４】
前記磁場印加部は第２の磁場印加部を有し、
前記第２の磁場印加部は、前記磁性微粒子を前記光導波路に近づける方向に移動させる磁場を印加する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項５】
前記第１の磁場印加部と前記第２の磁場印加部は、交互に磁場を印加する請求項４に記載の光導波路型測定システム。
【請求項６】
前記磁場印加部は電磁石を有する請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項７】
前記磁場印加部にて磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御する第１の制御部をさらに備える請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項８】
前記磁場印加部にて印加する磁場の磁場強度を制御する第２の制御部をさらに備える請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項９】
前記磁性微粒子は、超常磁性を有する材料を含む請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１０】
前記磁性微粒子の粒径は、０．２μｍ以上、２０μｍ以下である請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１１】
前記磁性微粒子は、コアと、前記コアを覆うように設けられるシェルと、を有し、前記シェルは、磁性ナノ微粒子を含む請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１２】
前記磁性微粒子は、正又は負の電荷を有する請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１３】
前記磁性微粒子は、界面活性剤が添加されている請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１４】
前記磁場印加部は、コアと、前記コアに設けられるコイルと、を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１５】
前記コアは、複数のコア部と、前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端部とは反対側の端部同士を磁気的に接続する接続部と、を有し、
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面同士の間には隙間が設けられている請求項１４記載の光導波路型測定システム。
【請求項１６】
前記センシングエリア側の端面の前記隙間側の辺は、前記光導波路の内部を光が伝播する方向と平行となっている請求項１５記載の光導波路型測定システム。
【請求項１７】
前記光導波路の内部を光が伝播する方向において、前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面の長さは、前記センシングエリアの長さ以上である請求項１５または１６に記載の光導波路型測定システム。
【請求項１８】
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端部は、互いに近接する方向に傾斜している請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１９】
前記複数のコア部は、前記センシングエリアに近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有する請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２０】
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面は平坦面である請求項１５乃至請求項１９のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２１】
前記コアは、絶縁被覆をした磁性を有する板を磁場と平行な方向に積層した構造、または、絶縁被覆した磁性を有する粉末を加圧成型した構造を有する請求項１４乃至請求項２０のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２２】
前記複数のコア部と、前記接続部と、は分離可能である請求項１５乃至請求項２１のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２３】
前記コアは、炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料を含む請求項１４乃至請求項２２のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２４】
前記第１の制御部は、前記磁場印加部を制御して、パルス状に磁場を印加する請求項７乃至請求項２３のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２５】
前記第１の制御部は、前記磁性微粒子と検体溶液とを前記センシングエリアに導入した後、前記磁場印加部を制御して、前記磁性微粒子を前記光導波路に近づける方向に移動させる磁場を印加する請求項７乃至請求項２４のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２６】
測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、
前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、を備える光導波路型センサチップ。
【請求項２７】
測定対象物質を含む検体溶液と、前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、を光導波路型センサチップに設けられ、前記測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアに接しさせる工程と、
前記光導波路型センサチップに磁場を印加する工程と、
前記磁場の印加前に、前記光導波路型センサチップから出射される光の光強度を第１の光強度として測定する工程と、
前記磁場の印加後に、前記光導波路型センサチップから出射される光の光強度を第２の光強度として測定する工程と、
前記第１の光強度と前記第２の光強度との差分に基づいて測定対象物質を定量する工程と、を備える測定方法。
【請求項１】
測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、
前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、
前記磁性微粒子を移動させる磁場を生成する磁場印加部と、
前記光導波路に光を入射させる光源と、
前記光導波路から出射される光を受光する受光素子と、
を備える光導波路型測定システム。
【請求項２】
前記磁場印加部は第１の磁場印加部を有し、
前記第１の磁磁場印加部は、前記磁性微粒子を前記光導波路から離れる方向に移動させる磁場を印加する請求項１に記載の光導波路型測定システム。
【請求項３】
前記第１の磁場印加部は、前記磁性微粒子が前記センシングエリアから以下の式を満足する距離だけ離れるような磁場強度を有する磁場を印加する請求項２に記載の光導波路型測定システム。
Ｌ＞λ/{2π(ｎ1sin2θ-ｎ22)1/2}
ここで、Ｌは前記磁性微粒子が前記センシングエリアから離れる距離、λは測定に用いる光の波長、ｎ1は前記光導波路の屈折率、ｎ2は前記磁性微粒子を分散させる分散媒の屈折率、θは全反射角である。
【請求項４】
前記磁場印加部は第２の磁場印加部を有し、
前記第２の磁場印加部は、前記磁性微粒子を前記光導波路に近づける方向に移動させる磁場を印加する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項５】
前記第１の磁場印加部と前記第２の磁場印加部は、交互に磁場を印加する請求項４に記載の光導波路型測定システム。
【請求項６】
前記磁場印加部は電磁石を有する請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項７】
前記磁場印加部にて磁場を印加するタイミング及び時間の長さの少なくともいずれかを制御する第１の制御部をさらに備える請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項８】
前記磁場印加部にて印加する磁場の磁場強度を制御する第２の制御部をさらに備える請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項９】
前記磁性微粒子は、超常磁性を有する材料を含む請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１０】
前記磁性微粒子の粒径は、０．２μｍ以上、２０μｍ以下である請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１１】
前記磁性微粒子は、コアと、前記コアを覆うように設けられるシェルと、を有し、前記シェルは、磁性ナノ微粒子を含む請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１２】
前記磁性微粒子は、正又は負の電荷を有する請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１３】
前記磁性微粒子は、界面活性剤が添加されている請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１４】
前記磁場印加部は、コアと、前記コアに設けられるコイルと、を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１５】
前記コアは、複数のコア部と、前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端部とは反対側の端部同士を磁気的に接続する接続部と、を有し、
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面同士の間には隙間が設けられている請求項１４記載の光導波路型測定システム。
【請求項１６】
前記センシングエリア側の端面の前記隙間側の辺は、前記光導波路の内部を光が伝播する方向と平行となっている請求項１５記載の光導波路型測定システム。
【請求項１７】
前記光導波路の内部を光が伝播する方向において、前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面の長さは、前記センシングエリアの長さ以上である請求項１５または１６に記載の光導波路型測定システム。
【請求項１８】
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端部は、互いに近接する方向に傾斜している請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項１９】
前記複数のコア部は、前記センシングエリアに近づくにつれ断面積が小さくなる形態を有する請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２０】
前記複数のコア部の前記センシングエリア側の端面は平坦面である請求項１５乃至請求項１９のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２１】
前記コアは、絶縁被覆をした磁性を有する板を磁場と平行な方向に積層した構造、または、絶縁被覆した磁性を有する粉末を加圧成型した構造を有する請求項１４乃至請求項２０のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２２】
前記複数のコア部と、前記接続部と、は分離可能である請求項１５乃至請求項２１のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２３】
前記コアは、炭素鋼よりも残留磁化が小さい材料を含む請求項１４乃至請求項２２のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２４】
前記第１の制御部は、前記磁場印加部を制御して、パルス状に磁場を印加する請求項７乃至請求項２３のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２５】
前記第１の制御部は、前記磁性微粒子と検体溶液とを前記センシングエリアに導入した後、前記磁場印加部を制御して、前記磁性微粒子を前記光導波路に近づける方向に移動させる磁場を印加する請求項７乃至請求項２４のいずれか１つに記載の光導波路型測定システム。
【請求項２６】
測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアを有する光導波路と、
前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、を備える光導波路型センサチップ。
【請求項２７】
測定対象物質を含む検体溶液と、前記測定対象物質と特異的に結合する第２物質が固定化され、磁性を有する磁性微粒子と、を光導波路型センサチップに設けられ、前記測定対象物質と特異的に結合する第１物質が固定化されたセンシングエリアに接しさせる工程と、
前記光導波路型センサチップに磁場を印加する工程と、
前記磁場の印加前に、前記光導波路型センサチップから出射される光の光強度を第１の光強度として測定する工程と、
前記磁場の印加後に、前記光導波路型センサチップから出射される光の光強度を第２の光強度として測定する工程と、
前記第１の光強度と前記第２の光強度との差分に基づいて測定対象物質を定量する工程と、を備える測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２１５５５３（Ｐ２０１２−２１５５５３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１４５６（Ｐ２０１２−１１４５６）
【出願日】平成２４年１月２３日（２０１２．１．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２３日（２０１２．１．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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