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磁性微粒子検出装置及び磁性微粒子検出方法 新技術説明会

国内特許コード P150011454
整理番号 S2013-0850-N0
掲載日 2015年2月27日
出願番号 特願2013-103833
公開番号 特開2014-224741
出願日 平成25年5月16日(2013.5.16)
公開日 平成26年12月4日(2014.12.4)
発明者
  • 田中 三郎
  • ツァン イ
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 磁性微粒子検出装置及び磁性微粒子検出方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】 印加交流磁場の大小にかかわらず、大きな第2高調波成分を検出することにより、微粒子の量を高感度で計測する磁性微粒子検出装置及び磁性微粒子検出方法を提供する。
【解決手段】
磁性微粒子検出装置において、差動検出コイル1と、交流磁場印加コイル2と、直流磁場印加コイル3とが同軸状に重なって配置され、かつ前記差動検出コイル1の出力はスペクトラムアナライザ4に接続されており、前記交流磁場印加コイル2に正弦波交流を印加すると共に前記直流磁場印加コイル3に直流磁場を加えて変曲点まで動作点を移動して第2高調波を計測するように構成した。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



微粒子材料は、バイオテクノロジーにおいて幅広い利用が期待されている。なかでもナノ粒子は細胞・DNA・タンパク質などの分離や各種アッセイ診断やドラッグデリバリーシステム(DDS)など幅広い領域での利用が期待されている。特に近年バイオテクノロジーや医療にナノテクノロジーを応用したバイオテクノロジーの展開に対する期待が高まり、研究開発が活発化されている。





ナノ粒子の特徴として、粒径をナノサイズにすることにより単位体積当たりの表面積(吸着や反応の場として利用できる)が著しく増大する点が挙げられる。したがって、ナノ粒子を診断薬へ応用する場合、より短時間に高感度で診断が可能なシステムの構築が可能である。ナノ粒子材料に薬剤を包み込みDDSに応用した場合、通常の薬剤では簡単に到達できない患部に薬剤を送り込むことも可能になると期待されている。





イミュノアッセイではその磁性微粒子の量を計測することが必要になり、これまでに数10kHzの周波数の正弦波交流を印加してその3倍波(第3高調波)成分を検出する方法が一般的に知られている。

図7は従来の磁性微粒子検出方法の原理の説明図である。

従来の磁性微粒子検出方法では、図7(a)に示すように磁性微粒子に微弱な正弦波交流磁場(破線)を印加すると、その微粒子のM-H特性の直線部で変調されるので、変調信号は図7(b)の破線のように正弦波が出力される。ここで、M-H特性が飽和する2つの変曲点(Mk,-Mk)を越える大きな正弦波交流磁場(実線)を印加すると、両変曲点がリミッタの作用をして波形が歪み、変調信号は図7(b)の実線のように正弦波の頭がカットされた方形波に近い信号となる。この方形波は式(1)のように奇数高調波成分のみを含むので、基本波(印加交流磁場の周波数)の影響を受けることはなく、





【数1】








最も大きな第3高調波成分を検出することで磁性微粒子の量を計測することができる。なお、FFP(Field-Free Pont)に、Hac=2Hk sin(ω0 t)の励起磁場を印加した場合、第三次高調波の振幅は、(1/3)×(4A/3π)と表すことができる。

産業上の利用分野



本発明は、磁性微粒子検出装置及び磁性微粒子検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
差動検出コイルと、交流磁場印加コイルと、直流磁場付与装置とが同軸状に重なって配置され、かつ前記差動検出コイルの出力はセンサーに接続されており、前記交流磁場印加コイルに正弦波交流を印加すると共に前記直流磁場付与装置に直流磁場を加えて変曲点まで動作点を移動して第2高調波を計測するように構成したことを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項2】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記直流磁場付与装置が直流磁場印加コイルであることを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項3】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記直流磁場付与装置が永久磁石であることを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項4】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記センサーがスペクトラムアナライザであることを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項5】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記センサーがSQUID磁気検出装置であり、前記差動検出コイルに流れる電流を磁気的に計測することを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項6】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記センサーがフラックスゲートセンサーであり、前記差動検出コイルに流れる電流を磁気的に計測することを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項7】
請求項1記載の磁性微粒子検出装置において、前記センサーがMI効果素子であり、前記差動検出コイルに流れる電流を磁気的に計測することを特徴とする磁性微粒子検出装置。

【請求項8】
差動検出コイルと、交流磁場印加コイルと、直流磁場付与装置とが同軸状に重なるように配置し、前記差動検出コイルの出力はセンサーに接続し、前記交流磁場印加コイルに正弦波交流を印加すると共に前記直流磁場を加えて変曲点まで動作点を移動して第2高調波を計測することを特徴とする磁性微粒子検出方法。

【請求項9】
請求項8記載の磁性微粒子検出方法において、前記半波整流波形が
【数2】


であることを特徴とする磁性微粒子検出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013103833thum.jpg
出願権利状態 公開
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