JP4204981B2 - ドリフト補償された透磁率検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気的な透磁率（μ）またはその代わりに相対透磁率（μr ）を測定するときに使用される装置に関する。
免疫分析物に基づいた診断装置の年々の世界市場は過去数十年に著しく増加している。免疫分析の成功の主要な理由は、その方法が一般的で、種々の化学的解析問題に対して調節することが容易であるからである。免疫分析と組合わせた種々の異なる形式の検出技術を使用することにより多数の重要な化学物質が識別され、定量化されることができる。物理的測定原理に応じて、異なった形式の検出器が異なった形式の解析の問題に適している。免疫分析の導入以来、優れた性能を有する多数の検出器が提供された。そのような検出器の形式の１つは検出の基本として磁気的な透磁率を使用している。ＳＥ9502902-1 号およびＵＳ6,110,660 号明細書に記載されたそのような検出器は免疫分析技術を使用して物質の簡単で迅速な識別を可能にしている。その測定はインダクタンスが測定される測定コイル中にサンプルを位置させることによって行われ、別の空気で満たされた基準コイルと比較される。この形式の装置はサンプルの透磁率の測定を可能にするが、温度依存性のドリフトが検出器の感度を制限する欠点を受ける。温度ドリフトはサンプルの温度の変化により生じ、また、測定コイルと基準コイルの温度が実際の測定プロセスにより異なった影響を受けることにより生じるものである。
本発明は、透磁率または相対的透磁率の測定時に新しい効率のよい方法で温度依存性のドリフトの問題を解決する。さらに、収集された測定データから他のパラメータを得ることを可能にし、それらのパラメータは透磁率に関連した、例えば磁化率である。
磁気免疫分析技術は、１以上の磁性試薬と液体を含むサンプルがサンプル容器中に導入され、その後、サンプル容器が分析物の濃度を読取るために機器中に配置される（Krizその他，Analytical Chemistry68,p1966，1996年；Krizその他，Biosensor ＆ Bioelectronics 13 p81，1998年；Larsson K.その他、Analysis 27,p78,1999年）。
上述の文献、ＳＥ9502902-1 号およびＵＳ6,110,660 号ならびにLarsson K.その他による文献は従来技術の装置および方法を開示しており、それにおいては測定コイル中に入れられるサンプルの定量的化学分析のために磁気的な透磁率の検出が使用されている。しかしながら、それらの装置および方法はサンプル容器を同時に囲む統合された二重コイル、すなわち測定コイルと基準コイルを備えていない。その結果として、サンプルの温度が一定に維持されなければならないことを意味している連続的なドリフト補償は存在しない。測定プロセス中に、特に実際の測定プロセス中に測定コイル中に配置されたときにサンプルの温度を制御することは実際には困難であり、場合によっては不可能である。
別の従来技術はまた核磁気共鳴ＮＭＲの測定に基づく液体クロマトグラフのための流量検出装置を含んでいる（Spraul M. 他，ＭＮＲ Biomed 7, 295〜303 頁、1994年）。しかしながら、この検出装置はＮＭＲとは異なり材料中の原子核の外側から生じる顕微鏡的性質である透磁率を測定しない。さらに、この装置は本発明のような二重コイルは備えていない。
したがって、本発明は、サンプル室と、それを囲む２以上のコイルとを備え、それらのコイルはコイル間のインダクタンスの差を測定する電子回路に接続されている装置に関するものであり、その装置は、サンプル室中に配置されたサンプル容器中の化学物質の内容を定性的および定量的に解析することが可能であり、或いはその代わりにサンプル容器中に入れられた物質の透磁率を決定することが可能である。
本発明はまた本発明の装置を使用してサンプル容器中の種々の化学物質を検出する方法を提供する。その方法は親和性結合またはファージライブラリから選択された合成ペプチドベースの結合のような免疫分析に限定されない。さらに、本発明の装置は、特に、臨床における使用（例えば、血液ガス、電解質、金属のトレース、Ｈｂ，ブドウ糖、蛋白質マーカー、補足的ファクタ、ホルモン、バクテリア、ビールス、イースト、細胞、菌類、胞子、細菌分解ビールス、細胞器官、ＤＮＡ、ＲＮＡ）のための血液分析器具として使用される。
本発明の１特徴による装置は、コイルが０．０１乃至１００μＨの範囲の自己インダクタンスを有している。
本発明の別の特徴による装置では、サンプル室は、０．１乃至５０００μｌの範囲の室内容積を有している。
本発明のさらに別の特徴によれば、装置は図２に示されているような電子回路を備えている。
本発明の別の特徴による装置では、サンプル室は、０．１乃至５０００μｌの範囲の室内容積を有している。
本発明のさらに別の特徴によれば、装置は図２に示されているような電子回路を備えている。
本発明のさらに別の特徴によれば、装置は電子回路を備えており、その出力信号は２つのコイルの間のインダクタンスの差およびサンプル室中に導入されたサンプルの相対透磁率に比例しており、その相対透磁率は０．００００００１＜μr ＜５の範囲にあることを特徴とする。
本発明のさらに別の特徴によれば、電子回路は、測定コイルが交流ブリッジの一部であるように形成されていることを特徴とする。
本発明の別の特徴によれば、装置は複数のサンプルを同時に検出するために２以上の二重コイルを備えていることを特徴とする。
本発明のさらに別の特徴によれば、装置はサンプル室を囲んでいる２以上のコイルを有し、同じサンプル中の異なった位置またはサンプル容器中の異なった沈澱物層の測定が行割れる。
本発明のさらに別の特徴によれば、装置は、光吸収、光放射、分解されたガス、イオン含有量、および導電度を決定するために補足的な従来技術の物理測定技術が利用されることを特徴とする。
高い透磁率を有する化学物質は直接識別されることが可能であり、或いは診断における特別の試薬として使用されることができる。
図１は本発明の基礎となる原理を示す基本図を示している。サンプル室への開口ａは種々の化学物質をサンプル容器中に導入することを可能にしている。サンプル室は基準コイルｂおよび測定コイルｃにより囲まれており、コイルのインダクタンスは導入されたサンプルにより影響される。均一な温度を有すると仮定されたサンプルは２つのコイルに等しい影響を与える。溶液、固体サンプル、或いはサンプル容器の底にある濃度の高い磁気マーカーを有する沈殿物は基準コイルに影響することなく二重コイルのうちの測定コイルｃだけのインダクタンスに影響を与える。したがって、信号が得られてその大きさは温度変化に対して補正されて２つのコイルのインダクタンスの差はさらに正確に測定することができる。コイルの１つは、サンプル室の空洞部分を囲まないで、サンプル室を構成している材料に物理的に接続されることにより熱接触されるように配置されてもよい。装置は図２に示されているような電子回路を備えており、この電子回路によって電気出力信号が生成される。
図２は電子回路の１例を示している。測定コイルａは９μＨのインダクタンス（0.3 mmの銅線の巻数が30で、直径Ｄ＝8 mmのコイル）を有し、１０オームの抵抗ｂと直列に接続されている。基準コイルｃは同様に９μＨのインダクタンス（0.3 mmの銅線の巻数が30で、直径Ｄ＝8 mmのコイル）を有し、１０オームの抵抗ｄと直列に接続されている。抵抗ｂおよびｄを介して１０巻回数の５０オームのトリミング電位差計ｅが接続されている。コイルａおよびｃを介して１０ｎＦのキャパシタｆおよび５００オームのトリミング電位差計ｇが接続されている。この電子回路は点ｈおよびｉを通って交流（２Ｖpp，200kHzの正弦波）を供給されている。トリミング電位差計ｅおよびｇを調節することにより、回路の振幅および位相が平衡される。流体の流通するサンプル室中に高い透磁率の化学物質を導入するとき、点ｊとｋとの間に発生された電気信号は測定コイルのインダクタンスの変化に比例しており、したがってそれは前記化学物質の濃度に比例している。
本発明による装置は、一方では高い透磁率を有する化学物質の検出のために有効に使用されることができ、他方では、例えば磁気マーカーと相互作用することが必要であるヘモグロビン、補足ファクター、蛋白質、ホルモン、バクテリア、細胞、ビールス、菌類、イースト、胞子、細菌分解ビールス、細胞器官、ＤＮＡ、ＲＮＡのようなμr ＝１を有する化学物質の検出に有効に使用されることが可能であり、それは本発明装置をユニークなものとする。目的に関係なく、この方法はサンプル温度の変化する状態下で行われることが可能であり、それは温度により生じるドリフトを減少させることを可能にする。
Claims (7)
- サンプルの透磁率μまたは相対透磁率μr または相対磁化率（μr −１）を検出する装置において、
サンプル室と、２個のコイルとを具備し、
それら２個のコイルの一方のコイルはサンプル室を囲んでおり、他方のコイルはサンプル室を囲むことなく、サンプル室を構成している材料に物理的に接続されることにより熱接触されるように配置され、
前記サンプル室は、サンプルまたはサンプルを保持しているサンプル容器の導入のための少なくとも１つの開口を具備し、
装置はさらに２つのコイル間のインダクタンスの差を測定する電子回路を有していることを特徴とする装置。 - 前記各コイルは，内部が空気で満たされるとき、０．０１乃至１００μＨの範囲のインダクタンスを有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
- 前記サンプル室は、０．１乃至５０００μｌの範囲の室内容積を有していることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
- 前記サンプル室の材料は、μr が０．９９９＜μr ＜１．００１の範囲のデルリン（登録商標）、ＰＯＭ、ポリ塩化ビニール、テフロン（登録商標）、ポリアミド、ポリアセタル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピルのようなポリマー、木材、ガラス、または金属によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
- 前記コイル間のインダクタンスの差およびコイルの１つの内部に置かれたサンプル材料の相対透磁率に比例する出力信号を生成する電子回路が設けられており、そのサンプル材料の相対透磁率は０．００００００１＜μr ＜１０の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
- 前記電子回路は、前記コイルが交流ブリッジの一部であるように形成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
- 磁気マーカーと相互作用することにより、蛋白質、ホルモン、補足的ファクタ、バクテリア、細胞、ビールス、菌類、イースト、胞子、細菌分解ビールス、細胞器官、ＤＮＡ、ＲＮＡにより例示されるμr ＝１を有する化学物質を検出するための請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置の使用。
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