JP2009066476A - Method and device for collecting/dispersing magnetic particle in liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体中の磁性粒子の集合/分散方法及び装置に関し、特に、容器内の液体に混入して懸濁している磁性粒子を、磁気手段を移動させることにより任意の位置に集合させ、磁性粒子と液体の分離及び分散を高効率に行うようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for assembling / dispersing magnetic particles in a liquid, and in particular, magnetic particles mixed and suspended in a liquid in a container are assembled at an arbitrary position by moving magnetic means, The present invention relates to a novel improvement for efficiently separating and dispersing magnetic particles and liquids.
従来、用いられていたこの種のDNA蛋白質スクリーニング装置の磁性粒子の集合分散方法及び装置としては、例えば、特許文献1及び2に開示された構成を図18に示すことができる。
すなわち、前述の特許文献1に開示された蛋白質スクリーニング装置においては、容器1内に収容されたスクリーニング対象の液体から蛋白質を抽出するために、図18に示される結合工程A、洗浄工程B及び抽出工程Cからなるスクリーニング工程が採用されている。
As a method and apparatus for collecting and dispersing magnetic particles of a DNA protein screening apparatus of this type that has been used conventionally, for example, the configuration disclosed in
That is, in the protein screening apparatus disclosed in
まず、結合工程Aにおいては、容器1内に試薬のサンプルである蛋白質あるいは化学物質と磁性微粒子を吸引手段であるチップ2でピストンポンプ3を介して注入し、攪拌した後、前記容器1の底部に磁気手段であるマグネット4を設けることによって磁性微粒子を容器1の底部に集合させて磁気による固液分離が行われる。
First, in the binding step A, a protein or chemical substance that is a reagent sample and magnetic fine particles are injected into a
次に、固液分離した容器1内の上澄みをチップ2で吸引して外部に取出した後、洗浄工程Bにおいて、前記容器1内にピストンポンプ3を用いて洗浄液を入れ、チップ2を容器1内に挿入して吸引と吐出を反覆(ピペッティング)することによって攪拌が行われる。
その後、前記結合工程Aと同様に、容器1の底部にマグネット4を設けることにより磁気による固液分離が行われ、上澄みを吸引して外部に廃棄することによって洗浄が完了する。
Next, after the supernatant in the solid-liquid separated
Thereafter, similarly to the coupling step A, the
次に、抽出工程Cにおいては、前記容器1内に解離用試薬である抽出液を注入し、チップ2の吸引及び吐出によるピペッティングにより攪拌して分離が行われ、前述と同様に容器1の底部にマグネット4を設けることにより、磁気による固液分離が行われる。
この状態で、上澄みは蛋白あるいは化学物質サンプルが含まれているため、この上澄みをチップ2で吸引して取出すことにより、抽出したサンプルを回収することができる。
Next, in the extraction step C, an extraction liquid, which is a dissociation reagent, is injected into the
In this state, since the supernatant contains a protein or chemical sample, the extracted sample can be recovered by aspirating and removing the supernatant with the
従来の液体中の磁性粒子の集合/分散方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の磁気手段を用いた各工程A、B、Cにおいて液体の吸引を行う固液分離の際、液体を吸引するチップの吸引口付近に磁性粒子があると誤って吸引してしまう可能性が高いため、磁性粒子を回収する位置はできる限りチップの吸引口から遠い液面付近が望ましい。
一方、攪拌による分散においてチップに設けたピストンポンプによる液体の吸引吐出で発生する水流を利用して磁性粒子を分散させる場合は、チップ吸引口から遠い液面付近に回収された磁性粒子位置では著しく水流が減衰してしまい分散時間が長引いてしまう懸念がある。よって液体の流れが速いチップ吸引口付近に磁性粒子が回収されていることが望ましい。以上により、「固液分離」と「分散」では理想的な磁性粒子の回収位置が異なるため、磁力位置を任意に移動させ回収位置を変えることや、回収された磁性粒子を任意の位置に誘導できる構造やプロセスを付加することができれば、工程の効率化につながるとともに液量の変化に対しても適切な位置に磁力位置を移動させることが可能であるが、容器の底部に磁気手段を接離させることしかできず、容器内における磁性粒子の磁気吸引による集合位置を種々目的に応じて変更することはできず、固液分離及び分散時間を短縮させることは困難であった。
Since the conventional method and apparatus for collecting / dispersing magnetic particles in a liquid are configured as described above, the following problems exist.
In other words, during the solid-liquid separation in which the liquid is sucked in each of the processes A, B, and C using the magnetic means described above, if there is a magnetic particle near the suction port of the chip that sucks the liquid, it may be mistakenly sucked. Since the property is high, the position for collecting the magnetic particles is preferably near the liquid surface as far as possible from the suction port of the chip.
On the other hand, when the magnetic particles are dispersed using the water flow generated by the suction and discharge of the liquid by the piston pump provided in the tip in the dispersion by stirring, the position of the magnetic particles collected near the liquid surface far from the tip suction port is remarkably increased. There is a concern that the water flow is attenuated and the dispersion time is prolonged. Therefore, it is desirable that the magnetic particles be collected near the tip suction port where the liquid flow is fast. As described above, the ideal magnetic particle recovery position differs between “solid-liquid separation” and “dispersion”. Therefore, the magnetic position can be moved arbitrarily to change the recovery position, and the recovered magnetic particles can be guided to an arbitrary position. If a possible structure and process can be added, the efficiency of the process can be improved and the magnetic position can be moved to an appropriate position even with respect to changes in the liquid volume, but the magnetic means is attached to the bottom of the container. However, it is difficult to reduce the solid-liquid separation and dispersion time because the gathering position of the magnetic particles in the container by magnetic attraction cannot be changed according to various purposes.
本発明による液体中の磁性粒子の集合/分散方法は、容器内に収容された液体に磁性粒子を混入して分散させ、前記容器の外部から磁気手段を用いて前記磁性粒子を前記容器内の所定位置に移動させることにより、吸引手段を用いて前記液体の吸引を少なくとも行うことができるようにした液体中の磁性粒子の集合及び分散方法において、前記磁気手段を前記容器に対して移動手段を介して移動させ、前記容器内の任意の位置に前記磁性粒子を集合させる方法であり、また、前記磁気手段は、永久磁石又は電磁石よりなり、移動手段により前記容器の側部を移動する方法であり、また、前記容器は、チューブ、チップ、マイクロプレート及びPCRプレートの何れかよりなる方法であり、また、本発明による液体中の磁性粒子の集合/分散装置は、容器内に収容された液体に磁性粒子を混入して分散させ、前記容器の外部から磁気手段を用いて前記磁性粒子を前記容器内の所定位置に移動させることにより、吸引手段を用いて前記液体の吸引を少なくとも行うことができるようにした液体中の磁性粒子の集合及び分散装置において、前記磁気手段を前記容器に対して移動手段を介して移動させ、前記容器内の任意の位置に前記磁性粒子を集合させる構成であり、また、前記磁気手段は、永久磁石又は電磁石よりなり、移動手段により前記容器の側部を移動する構成であり、また、前記容器は、チューブ、チップ、マイクロプレート及びPCRプレートの何れかよりなる構成であり、また、前記移動手段は、モータによりピニオンを介して上下動するラックよりなり、前記ラックに対して前記磁気手段が接続されている構成であり、また、前記磁気手段は、前記容器の深さ方向に沿って所定間隔で配設された複数の鉄心とコイルとからなり、前記移動手段は前記各コイルを選択的に励磁するための選択励磁手段よりなる構成であり、また、前記磁気手段の永久磁石は、円柱又は角柱又は筒体の何れかよりなる構成である。 According to the method for assembling / dispersing magnetic particles in a liquid according to the present invention, the magnetic particles are mixed and dispersed in the liquid contained in the container, and the magnetic particles are dispersed in the container using magnetic means from the outside of the container. In the method for collecting and dispersing magnetic particles in a liquid, the moving means is moved relative to the container so that the liquid can be sucked at least using a suction means by moving the magnetic means to a predetermined position. And the magnetic means is a permanent magnet or an electromagnet, and the side of the container is moved by the moving means. And the container is a method comprising any one of a tube, a chip, a microplate and a PCR plate, and the assembly / dispersion of magnetic particles in a liquid according to the present invention. The magnetic particles are mixed and dispersed in the liquid contained in the container, and the magnetic particles are moved from the outside of the container to a predetermined position in the container by using magnetic means. In an apparatus for collecting and dispersing magnetic particles in a liquid that is capable of at least sucking the liquid, the magnetic means is moved with respect to the container via a moving means, and is moved to an arbitrary position in the container. The magnetic particles are assembled together, the magnetic means is made of a permanent magnet or an electromagnet, and the side of the container is moved by moving means. The container is made of a tube, a chip, a micro The moving means is composed of a rack that moves up and down via a pinion by a motor. The magnetic means is connected, and the magnetic means is composed of a plurality of iron cores and coils arranged at predetermined intervals along the depth direction of the container, and the moving means is the Each of the coils is configured by selective excitation means for selectively exciting each coil, and the permanent magnet of the magnetic means is configured by any one of a cylinder, a prism, or a cylinder.
本発明による液体中の磁性粒子の集合/分散方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、容器における磁気手段の対応位置を任意に変更することができるため、固液分離及び分散の工程に対して最適な位置に磁気手段を移動させることができ、固液分離、分散の工程を短縮することができる。同時に、液量の変化にも応じて追従できるため、特に、粒径の小さい磁性粒子を用いた時に問題であった工程の時間を短縮することができる。
Since the method and apparatus for collecting / dispersing magnetic particles in a liquid according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, since the corresponding position of the magnetic means in the container can be arbitrarily changed, the magnetic means can be moved to an optimum position for the solid-liquid separation and dispersion process, and the solid-liquid separation and dispersion processes can be performed. It can be shortened. At the same time, since it is possible to follow the change in the liquid amount, the time of the process, which was a problem when using magnetic particles having a small particle size, can be shortened.
本発明は、容器内の液体に混入して懸濁している磁性粒子を磁気手段を移動させることにより任意の位置に集合させ、磁性粒子と液体の分離及び分散を高効率に行うようにした液体中の磁性粒子の集合/分散方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention is a liquid in which magnetic particles mixed and suspended in a liquid in a container are gathered at an arbitrary position by moving a magnetic means, and separation and dispersion of magnetic particles and liquid are performed with high efficiency. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for collecting / dispersing magnetic particles therein.
以下、図面と共に本発明による液体中の磁性粒子の集合/分散方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1は本発明における固液分離工程における理想的な磁性粒子の集合(すなわち、容器1内の特定位置へ集合させること)位置を示すもので、容器1の液体10の上面近くに磁気手段(永久磁石又は電磁石からなる)4を移動させ、チップからなる吸引手段2の先端の吸引口2aを容器1の底部に位置させ、磁性粒子11を吸引することなく、液体10のみを短時間に効率よく吸引し、容器1内に磁性粒子11のみを残留させることができる。
Hereinafter, preferred embodiments of a method and apparatus for collecting / dispersing magnetic particles in a liquid according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
FIG. 1 shows an ideal position of magnetic particles in the solid-liquid separation process according to the present invention (that is, gathering to a specific position in the container 1). (Made of a permanent magnet or electromagnet) 4 is moved, the suction port 2a at the tip of the suction means 2 made of a chip is positioned at the bottom of the
図2は、前記磁気手段4を容器1の底部側へ移動させて分散工程における理想的な磁性粒子の集合(すなわち、容器1内の特定位置へ集合させること)位置を示している。
従って、図2の位置では、磁性粒子11が容器1の底部側へ集合されると共に、吸引手段2の先端の吸引口2aが磁性粒子11の近傍に位置しているため、吸引口2aから液体10の吸引と吐出を反覆する(ピペッティング)ことにより、液体10と磁性粒子11の攪拌による分散を短時間で迅速に達成することができる。
FIG. 2 shows the ideal magnetic particle collection position (that is, collection at a specific position in the container 1) in the dispersion process by moving the
Therefore, at the position of FIG. 2, the magnetic particles 11 are gathered to the bottom side of the
前述の図1及び図2で示したように、前記磁気手段4を前記容器1の側部に沿って、例えば、その長手方向に沿って移動させる場合、例えば、図3及び図4で示される移動手段20が用いられる。
前記移動手段20は、多数の容器1を各保持孔21に保持して有する筐体22の側部に設けられ制御コントローラCで制御されるモータ23と、前記モータ23に設けられたピニオン24と、前記筐体22の側部に上下動自在に設けられ前記ピニオン24と噛合するラック25と、前記ラック25を上下動自在に案内するため前記筐体22に設けられたラック案内体26と、よりなり、前記ラック案内体26は、前記ラック25を有しC字型をなすC字型摺動体28を備えたラック連結体27と、前記筐体22に設けられ前記C字型摺動体28と係合する案内体29と、から構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The moving means 20 includes a motor 23 provided on a side portion of a
前記ラック25に接続部材25aを介して接続された保持体30は、前記ラック25の長手方向と同一の方向に並列配置されると共に、前記筐体22の貫通孔31を貫通して前記筐体22内に突出し、前記保持体30の先端には永久磁石からなる磁気手段4が設けられている。
The
前記モータ23の回転により、ピニオン24及びラック25を介して保持体30が上下動することにより、磁気手段4が矢印Aの方向に移動させ、筐体22に設けられた容器1の側部に対して、図1又は図2の位置に磁気手段4を任意に移動させることができる。尚、前記ラック連結体27の移動位置は、周知の光式又は磁気式の検出を行う位置センサ40で検出されるように構成されている。
尚、前記移動手段20は、前述のラックとピニオンの構成に限ることなく、例えば、周知の回転直線運動変換機構であるボールネジ、台形ネジ等のネジ送り機構やタイミングベルト、リニアモータに置き換えることができる。
As the motor 23 rotates, the
The moving means 20 is not limited to the rack and pinion configuration described above, and may be replaced with, for example, a screw feed mechanism such as a ball screw or a trapezoidal screw, a timing belt, or a linear motor, which is a known rotational linear motion conversion mechanism. it can.
次に、図5、図6及び図7は、前述の図3及び図4の形態の他の形態を示すもので、図3及び図4と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
前記筐体22に設けられたモータ23のピニオン24にはラック25が噛合され、ラック案内体26に設けられた保持体30には多数の取付孔30aが設けられ、各取付孔30aには永久磁石からなる磁気手段4が並設され、各磁気手段4が図示しない多数の並設された各容器1に対して各々対応し、各容器1に対して同時に磁気手段4を移動させることができるように構成されている。すなわち、多数並設された各容器1に対して、同時に磁気手段4を移動させることができる構成である。
5, FIG. 6 and FIG. 7 show other forms of the above-described FIG. 3 and FIG. 4. The same parts as those in FIG. 3 and FIG. Only explained.
A rack 25 is engaged with the pinion 24 of the motor 23 provided in the
また、図8に示す形態は、前述のように、磁気手段4を直接機械的に移動させるのではなく、磁気手段4として鉄心35及びコイル36からなる電磁石4Aを用い、この電磁石4Aが複数多段式に所定の間隔で台37上に配設され、前記各鉄心35は、筐体22の容器1の長さ(高さ)方向に沿って所定間隔でかつ非接触状態で配設されている。
The form shown in FIG. 8 does not move the
前記各電磁石4Aを5個使用しているため、5チャンネルA〜Eとすると、制御コントローラCに接続された電流発生部41からの駆動信号40aを選択的に各コイル36に印加することにより、各鉄心35の何れも任意に励磁することができ、機械式に磁気手段4を移動させた構成と同様の作用効果を得ることができる。
従って、制御コントローラCと電流発生部41とにより各電磁石4Aに対する選択励磁手段50を構成することができ、この選択励磁手段50が図8の移動手段20を構成している。尚、前述のチャンネル数は、5チャンネルに限ることなく、任意のチャンネル数とすることができる。
Since each of the electromagnets 4A is used, if five channels A to E are used, by selectively applying the drive signal 40a from the current generator 41 connected to the controller C to each coil 36, Any of the
Therefore, the selective excitation means 50 for each electromagnet 4A can be configured by the controller C and the current generator 41, and the selective excitation means 50 constitutes the moving means 20 in FIG. The number of channels described above is not limited to five, and can be any number of channels.
また、図9から図15は、磁気手段4の他の形態を示すもので、図9の(A)と(B)は、チューブからなる容器1に対して円柱又は角柱の永久磁石を用いる場合と、リング状の永久磁石を用いる場合が示されている。
FIGS. 9 to 15 show other forms of the
また、図10は、周知のマイクロプレートからなる容器1に対してリング状の永久磁石を用いる場合を示し、図11は、チューブ状の容器1に、円柱、角柱の永久磁石を用いる場合を示している。
また、図12は、周知のPCRプレート1Aの容器1に対して、円柱又は角柱の永久磁石からなる磁気手段4を上下動させる場合を示している。
FIG. 10 shows a case where a ring-shaped permanent magnet is used for a
FIG. 12 shows a case where the
また、図13は、図12と同様のPCRプレート1Aからなる容器1に対してリング状の永久磁石からなる磁気手段4を上下動自在に設けた構成を示している。
また、図14は、周知のチップからなる容器1の側部に、円柱又は角柱からなる永久磁石を用いた磁気手段4を上下動させる構成を示している。
また、図15は、周知のチップからなる容器1の側部にリング状の永久磁石からなる磁気手段4を上下動させる構成を示している。
FIG. 13 shows a configuration in which a
FIG. 14 shows a configuration in which the
FIG. 15 shows a configuration in which the
図16は、容器1の側部に位置する磁気手段4を、容器1の下部近くに位置させ、磁性粒子11を下部へ集合させる状態を示し、前記磁気手段4をA位置から上部のB位置に移動することにより、磁性粒子11が液面近くのB位置に集合する状態を示している。
FIG. 16 shows a state in which the
図17は、固液分離工程から再分散工程に変化する状態を示している。
すなわち、固液分離工程では、磁気手段4が上部のB位置に移動するため、磁性粒子11は上部に移動していることにより、チップ2による液体の吸引が下部から可能となり、磁気手段4をC位置へ下げることにより、磁性粒子11は容器1の下部へ集合して誘導され、さらに、磁気手段11を容器1の下部からさらに離れた位置へ退避させることによって、液体10内の磁性粒子11は集合状態から分散状態となる。
FIG. 17 shows a state of changing from the solid-liquid separation step to the redispersion step.
That is, in the solid-liquid separation step, since the
1 容器
2 吸引手段(チップ)
2a 吸引口
3 ピストンポンプ
4 磁気手段
10 液体
11 磁性粒子
20 移動手段
21 保持孔
22 筐体
23 モータ
24 ピニオン
25 ラック
25a 接続部材
26 ラック案内体
27 ラック連結体
28 C字型摺動体
29 案内体
30 保持体
30a 取付孔
31 貫通孔
C 制御コントローラ
35 鉄心
4A 電磁石
36 コイル
37 台
40 位置センサ
40a 駆動信号
41 電流発生部
50 選択励磁手段
1
2a Suction port 3
Claims (9)
前記磁気手段(4)を前記容器(1)に対して移動手段(20)を介して移動させ、前記容器(1)内の任意の位置に前記磁性粒子(11)を集合させることを特徴とする液体中の磁性粒子の集合/分散方法。 The magnetic particles (11) are mixed and dispersed in the liquid (10) contained in the container (1), and the magnetic particles (11) are separated from the outside of the container (1) using magnetic means (4). In the method for collecting and dispersing magnetic particles in the liquid, the liquid (10) can be sucked at least by using the suction means (2) by moving it to a predetermined position in the container (1).
Moving the magnetic means (4) with respect to the container (1) via a moving means (20), and collecting the magnetic particles (11) at an arbitrary position in the container (1). Method for collecting / dispersing magnetic particles in a liquid.
前記磁気手段(4)を前記容器(1)に対して移動手段(20)を介して移動させ、前記容器(1)内の任意の位置に前記磁性粒子(11)を集合させることを特徴とする液体中の磁性粒子の集合/分散装置。 The magnetic particles (11) are mixed and dispersed in the liquid (10) contained in the container (1), and the magnetic particles (11) are separated from the outside of the container (1) using magnetic means (4). In the apparatus for collecting and dispersing magnetic particles in a liquid, the liquid (10) can be sucked at least by using the suction means (2) by moving it to a predetermined position in the container (1).
Moving the magnetic means (4) with respect to the container (1) via a moving means (20), and collecting the magnetic particles (11) at an arbitrary position in the container (1). An apparatus for collecting / dispersing magnetic particles in a liquid.
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