2019 Fiscal Year Final Research Report

Development of advanced biosensing systems utilizing magnetic markers and magnetic sensors

Research Project

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Project/Area Number	15H05764
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Measurement engineering
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	ENPUKU KEIJI 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 学術研究員 (20150493)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	竹村泰司横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30251763) 吉田敬九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588) 隈博幸長崎国際大学, 薬学部, 教授 (40435136) 榎本尚也有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (70232965) 塚田啓二岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 教授 (70379709)
Project Period (FY)	2015-05-29 – 2020-03-31
Keywords	バイオセンシング / 磁気マーカー / 磁気ナノ粒子 / 免疫検査 / 磁気粒子イメージング
Outline of Final Research Achievements	We have developed bio-sensing systems utilizing magnetic markers. First, we developed methods that can quantitatively characterize the magnetic properties of the marker. We also show that magnetic-fractionation technique is very useful to select markers that are appropriate for bio-sensing application. Furthermore, we developed measurement systems that can measure very weak magnetic field down to pico-tesla so as to enable highly sensitive detection of magnetic marker. Using the developed system, we performed magnetic bio-sensing, i.e., magnetic immunoassay and magnetic particle imaging. In magnetic immunoassay, we demonstrated rapid and sensitive detection of biological targets without using washing process to separate bound and free markers. In magnetic particle imaging, we demonstrated three dimensional imaging of markers, which are located 30-50 mm below the sensor, with position accuracy of 5 mm and detection sensitivity of 5 micro-g.
Free Research Field	計測工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	磁気マーカーはその作製法や使用環境により極めて多様な磁気特性を示すため、その定量的な評価はこれまで困難であった。本研究では、これらの多様な特性の定量的評価法と磁気マーカーの高性能化のための指針を初めて明らかにした。また、開発した磁気免疫と磁気粒子イメージングシステムにより、従来手法には無い新機能や高感度性を示し、磁気的手法の有用性を実証した。これらの成果は、バイオ計測用磁気マーカーの基礎を確立するとともに、磁気的手法による新しい医療検査機器を開発するための基盤を確立したものとして大きく評価されている。