高温超伝導SQUID磁気顕微鏡を用いた高感度免疫反応計測システムの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555117
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 円福 敬二 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (20150493)
• 研究分担者: 久原 哲 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (00153320) ; 笹田 一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (20117120) ; 木須 隆暢 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (00221911) ; 真鍋 征一 福岡女子大学, 人間環境学部, 教授 (50265013) ; 糸崎 秀夫 住友電気工業, 伊丹研究所, 部長
• キーワード: SQUID磁気センサ / 高温超伝導 / 磁気微粒子 / 抗原-抗体反応 / 免疫反応 / スイッチ付きコイル / フラックスダム / 残留磁気

研究概要

本研究では高温超伝導SQUIDを用いた磁気的な免疫反応検出システムを開発している。本方法ではナノメーターサイズの磁気微粒子を測定用のマーカーとして用い、このマーカーからの信号磁界をSQUIDセンサにより検出する。SQUIDの高感度性を利用することにより、本方法は従来に比べて10倍高感度に免疫反応の検出が可能であることをこれまでに示してきた。
本方法では磁気微粒子を磁化するために外部から磁界を印加しているが、磁気微粒子からの信号磁界を大きくするためには励起用の外部磁界を大きくすることが有効である。しかしながら外部磁界を大きくすると、外部磁界の一部がSQUIDの磁界検出コイルに鎖交しコイルに大きな周回電流が流れ、その結果SQUIDセンサの性能が劣化するという問題が発生する。今年度の研究ではこの問題を解決するための方法として、磁界検出コイルの開閉を制御するスイッチを開発した。スイッチを開くことにより検出コイルに流れる周回電流をゼロにし、その後にスイッチを閉じて測定を行うことにより、上記の問題を解決できる。本スイッチは従来用いられてきたフラックスダムに比べて短時間に周回電流をゼロにすることができる。本スイッチを用いたシステムを試作し、実験により本スイッチの有効性を示した。この結果、SQUIDセンサの劣化なしに数mTまで外部磁界を印加することが可能になった。
また、磁気微粒子からの信号磁界を大きくするもう一つの方法として、残留磁気を示す磁気微粒子を用いた磁気マーカーを試作した。直径が100nm程度の高分子の中に直径が25nmの磁気微粒子を数個入れたものである。残留磁気を利用することにより10pgまでの磁気マーカーの測定が可能であることを示した。今後これらの結果を発展させることにより、本システムの性能をさらに10〜100倍改善することは可能であると思われる。

研究成果

• [文献書誌] K.Enpuku et al.: "Application of high T_c SQUID magnetometer to biological immunoassays"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Vol.11, No.1. 661-664 (2001)
• [文献書誌] K.Enpuku et al.: "High T_c SQUID system for biological immunoassays"Physica C. Vol.357-360. 1462-1465 (2001)
• [文献書誌] K.Enpuku et al.: "Properties of a flux dam inserted in the pickup coil of a high T_c superconducting quantum interference device magnetometer"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40, No.6A. 4013-4018 (2001)
• [文献書誌] K.Enpuku et al.: "A four-junction switch for controlling the opening and closing of a pickup coil in high T_c superconducting quantum interference device magnetometer"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40, No.8B. L869-L871 (2001)
• [文献書誌] 泥谷信太郎 他: "幅広のバイクリスタル接合を用いた磁気センサの開発"電子情報通信学会技術報告. Vol.SCE2001 No.32. 49-54 (2001)
• [文献書誌] K.Enpuku et al.: "Thermally-activated flux entry into a pickup coil through a flux dam in high T_c SQUID magnetometer"IEICE Trans. Electron. (in press). (2002)