JP2021030155A

JP2021030155A - 磁性体粒子操作装置及び磁性体粒子操作方法

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Publication number: JP2021030155A
Application number: JP2019152922A
Authority: JP
Inventors: 智樹大久保; Tomoki Okubo
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP7263979B2

Abstract

【課題】新規な構造のデバイスを用いて目的成分の抽出を効率的かつ簡易に行なう、磁性体粒子操作装置の提供。【解決手段】磁性体粒子操作装置は、主面を有する板状のデバイス（２）であって、前記デバイスの主面に、少なくとも１つの折返し部を有する流路（１０）が形成されているデバイスと、前記流路内に収容される磁性体粒子と、前記磁性体粒子に対して磁力を作用させるための操作用磁石（４）と、前記デバイスの前記主面に沿って、前記デバイスに対して相対的に前記操作用磁石を移動させる移動機構（６）と、を備え、前記流路は、前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿って複数の位置に設けられ、それぞれ液体が収容されたチャンバと、前記順路上で互いに隣り合う２つの前記チャンバの間に設けられ、ゲル状体を収容する隔離部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体粒子操作装置及び磁性体粒子操作方法に関する。

サンプル中の特定の成分を精製・抽出する方法として、磁気ビーズ（以下、磁性体粒子ともいう）を用いた磁気ビーズ法（Solid-phase extraction）が知られている。磁気ビーズ法は、可磁化物質（γＦｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４など）を含有する高分子ポリマー粒子（磁性体粒子）に目的成分を保持させ、磁性体粒子を磁石によって所定の試薬内で操作することにより、目的成分の精製及び抽出を行なう方法である。磁気ビーズ法の基本的な操作は以下の通りである。

まず、血液、組織成分、培養上澄み液などの生物学的サンプルを調製し、そのサンプルに磁性体粒子を加えて混和する。サンプルに加えられる磁性体粒子は、細胞、微生物、タンパク質、核酸などの目的成分に対して特異的な抗体やタンパク質などが表面に結合されているものである。これにより、サンプル中の目的成分が磁性体粒子によって保持される。

その後、サンプル及び磁性体粒子が収容されている容器に外部から磁石を近づけ、磁性体粒子を磁石へ引き付けて容器内に保持しながら、懸濁液を容器から除去する。容器内に洗浄液などの試薬を加えて混和した後、磁石によって磁性体粒子を容器内に保持しながら洗浄液を容器から除去する。この洗浄液による目的成分の洗浄を繰り返した後、目的成分を溶解する性質をもつ溶出液を容器内に加えて混和し、目的成分を磁性体粒子から離脱させる。そして、磁石によって磁性体粒子を容器内に保持しながら、目的成分を含む溶出液を容器から取り出す。

上記の磁気ビーズ法では、容器への洗浄液の供給と排出を繰り返す必要があり、作業が煩雑である上、目的成分を抽出するまでの作業を自動化することが難しいという問題があった。そこで、カラム型又はチップ型のデバイスを用いることが提案されている（特許文献１、２参照）。このようなデバイスを用いれば、核酸などの目的成分の精製をデバイス内で完結させることができ、磁気ビーズ法を効率的かつ簡易的に行なうことができる。

ＷＯ２０１２／０８６２４３Ａ１ＷＯ２０１６／１２１１０２Ａ１

本発明は、新規な構造のデバイスを用いて目的成分の抽出をより効率的かつ簡易的に行なうことができるようにすることを目的とするものである。

本発明に係る磁性体粒子操作装置は、主面を有する板状のデバイスであって、前記デバイスの主面に沿い、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有する流路が形成されているデバイスと、前記流路内に収容される磁性体粒子と、前記磁性体粒子に対して磁力を作用させるための操作用磁石と、前記板状部材の前記主面に沿って、前記デバイスに対して相対的に前記操作用磁石を移動させる移動機構と、を備え、前記流路は、前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿って複数の位置に設けられ、それぞれ液体が収容されたチャンバと、前記順路上で互いに隣り合う２つの前記チャンバの間に設けられ、ゲル状体を収容する隔離部を備える。

本発明に係る磁性体粒子操作方法は、板状のデバイスの内部において磁性体粒子を操作する磁性体粒子操作方法であって、前記デバイスは、前記デバイスの主面に沿い、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有する流路が形成されており、前記流路は、前記流路を前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿った複数の位置にそれぞれ液体を収容するチャンバが設けられているものであり、操作用磁石を用いて前記流路内の磁性体粒子に磁力を作用させ、前記磁性体粒子が前記流路の前記主面に対して交差する内面に接触するように、前記操作用磁石を前記主面に沿って前記デバイスに対して相対的に移動させ、前記内面を前記磁性体粒子に対して平面カムとして機能させ、前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ誘導するステップと、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ向かわせるように、前記操作用磁石を前記主面に沿って前記デバイスに対して相対的に移動させ、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ導入するステップと、をその順に備えている。

本発明に係る磁性体粒子操作装置では、第１端及び第２端を有するとともに途中に折返し部を有する流路が内部に形成されている新規な構造のデバイスを用い、そのデバイスの主面に沿って操作用磁石をデバイスに対して相対的に移動させるだけで、デバイス内の磁性体粒子を操作することができる。これにより、目的成分の抽出を効率的かつ簡易的に行なうことができる。

本発明に係る磁性体粒子操作方法では、第１端及び第２端を有するとともに途中に折返し部を有する流路が内部に形成されている新規な構造のデバイスを用い、操作用磁石をデバイスの主面に沿って相対的に移動させるだけで、所定の順路に沿って設けられている各チャンバへ磁性体粒子を導入することができるので、目的成分の抽出を効率的かつ簡易的に行なうことができる。

磁性体粒子操作装置の位置実施例を示す概略構成図である。同実施例の磁性体粒子操作装置のデバイスに形成されている流路の一例を示す、流路の平面図である。同流路の構造を説明するための概念図である。同流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。図４の状態から操作用磁石を流路方向の負方向へ移動させたときの、流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。図５の状態から操作用磁石をさらに流路方向の負方向へ移動させたときの、流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。図６の状態から操作用磁石をさらに流路方向の負方向へ移動させたときの、流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。図７の状態から操作用磁石を流路方向の正方向へ移動させたときの、流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。図８の状態から操作用磁石をさらに流路方向の正方向へ移動させたときの、流路内での磁性体粒子の状態を示す図である。デバイスに形成される流路の変形例を示す、流路の平面図である。同流路に沿って図１０の初期状態から操作用磁石を流路方向へ２往復させたときの状態を示す、流路の平面図である。同流路に沿って図１１の状態から操作用磁石を流路方向へ１往復させたときの状態を示す、流路の平面図である。デバイスに形成される流路のさらなる変形例を示す、流路の平面図である。デバイスを円周に沿って移動させる移動機構の一例を示す平面図である。デバイスに形成される流路のさらなる変形例を示す、流路の平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る磁性体粒子操作装置及び磁性体粒子操作方法の実施形態について説明する。

磁性体粒子操作装置１は、デバイス２、操作用磁石４及び移動機構６を備えている。デバイス２は、主面を有する板状部材８の内部に磁性体粒子を移動させるための流路１０が内部に設けられ、流路１０内へサンプルを導入するための導入口１２、流路１０から目的成分を取り出すための抽出口１４がそれぞれ板状部材８の主面に設けられたものである。デバイス２の流路１０板状部材８の主面に対して平行に設けられているである。

磁性体粒子操作装置１は、後述するようにサンプルから夾雑物を取り除き、核酸などの目的成分を精製するための目的成分精製装置（目的成分抽出装置）として機能してよい。

操作用磁石４は、流路１０の流路方向に対して交差する（図では直交している）方向へ延びるように設けられている。操作用磁石４は、流路１０の流路方向に対して交差する方向へ延びる棒状の磁石であってもよいし、複数の磁石が流路１０の流路方向に対して交差する方向へ直線状に配列されて構成されたものであってもよい。

移動機構６は、操作用磁石４がデバイス２の主面に沿って流路１０の流路方向へデバイス２とは相対的に移動するように、デバイス２及び／又は操作用磁石４を流路１０の流路方向へ移動させるように構成されている。

デバイス２内の流路１０の構造について、図２を用いて説明する。

流路１０は第１端１０Ｓ及び第２端１０Ｅを有する。そして、流路１０は、第１端１０Ｓから第２端１０Ｅへ向かう破線矢印で示されたジグザグ状の順路が実質的に形成されるように、流路方向の反対側への折返し部を複数有する。流路１０は、第１端１０Ｓ、各折返し部、第２端１０Ｅの各位置にそれぞれ、液を収容するためのチャンバ１６−１から１６−６を備えている。流路１０は、順路上において互いに隣り合うチャンバの間を連通させる流路列２０−１〜２０−６を備えている。流路列２０−１はチャンバ１６−１の出口流路であり、流路列２０−２〜２０−５はそれぞれチャンバ１６−２〜１６−５の出入口流路であり、流路２０−６はチャンバ１６−６の入口流路である。流路列２０−１〜２０−６の流路方向は、デバイス２の主面に沿った一方向（図において左右方向）である。さらに、流路１０は、流路列２０−１〜２０−６の流路方向の正側（図において右側）に設けられているチャンバ１６−１、１６−３及び１６−５と流路方向の負側（図において左側）に設けられているチャンバ１６−２、１６−４及び１６−６−との間に、各チャンバ内に収容された液を互いに隔離するためのゲルが配置された隔離部１８を備えている。すなわち、流路１０は、破線で示された順路を直線的に描いたときに、図３に示されているように、各チャンバ１６−１から１６−６が互いの間に隔離部１８を挟んで順路に沿って配列された構成を備えている。

チャンバ１６−１の出口流路２０−１とチャンバ１６−２の出入口流路２０−２、チャンバ１６−２の出入口流路２０−２とチャンバ１６−３の出入口流路２０−３、チャンバ１６−３の出入口流路２０−３とチャンバ１６−４の出入口流路２０−４、チャンバ１６−４の出入口流路２０−４とチャンバ１６−５の出入口流路２０−５、チャンバ１６−５の出入口流路２０−５とチャンバ１６−６の入口流路２０−６はそれぞれ、デバイス２の主面側からみて流路方向に対して直交する方向にずれた位置に設けられている。そして、流路１０の内面（又は内壁）の一部は、流路１０の内部において流路方向へ移動する磁性体粒子に対して平面カムとして機能し、磁性体粒子を順路における次のチャンバへ導くように、デバイス２の主面側から見て流路方向に対して傾斜している。これにより、流路１０は、操作用磁石４を流路方向へデバイス２に対して一次元的に相対移動させるだけで、流路１０の内部の磁性体粒子を流路１０の順路に沿ってチャンバ１６−１から１６−６へ順に導入することができるように構成されている。

この実施例では、チャンバ１６−２は、導入口１２が通じてサンプルが導入されるサンプル導入チャンバである。チャンバ１６−１は、初期状態において、磁性体粒子２２が金属体２４（例えば、鉄球）とともに収容される磁性体粒子収容チャンバである（図４参照）。チャンバ１６−３及び１６−４は、サンプル中の目的成分の精製を行なうための洗浄液が収容された洗浄液チャンバである。チャンバ１６−５は、目的成分を溶解させて磁性体粒子から離脱させる性質を有する抽出液が収容された抽出液チャンバである。チャンバ１６−６は、目的成分が離脱した磁性体粒子を収容して回収するための磁性体粒子回収チャンバである。

図４から図９を用いて、デバイス２の流路１０内における磁性体粒子の動きについて説明する。

図４に示されているように、チャンバ１６−１内に収容された金属体２４の位置に操作用磁石４を配置すると、金属体２４が磁化され、磁化された金属体２４に磁性体粒子２２が引き付けられる。金属体２４をチャンバ１６−１内で流路方向へ移動させることにより、チャンバ１６−１内に収容されている磁性体粒子２２が金属体２４の周囲に回収される。

図４の状態から、流路方向の負側（図において左側）へ操作用磁石４を金属体２４が追従する速度で移動させると、図５に示されているように、チャンバ１６−１の流路方向に対して傾斜した内面１７に金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体が接触し、その内面１７が平面カムとして機能することにより、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−１の出口流路２０−１へ導かれる。

図５の状態から、流路方向の負側（図において左側）へ操作用磁石４を金属体２４が追従する速度でさらに移動させると、図６に示されているように、隔離部１８の流路方向に対して傾斜した内面１９に金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体が接触し、その内面１９が平面カムとして機能することにより、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−２の出入口流路２０−２へ導かれる。そして、操作用磁石４をさらに流路方向の負側へ移動させると、図７に示されているように、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−２内に導入される。

目的成分を含むサンプルが収容されたチャンバ１６−２内で、磁性体粒子２２が追従できないような速度で金属体２４を動作させると、磁性体粒子２２がチャンバ１６−２内に分散し、磁性体粒子２２の表面に目的成分（例えば、核酸）が吸着する。その後、金属体２４をチャンバ１６−２内でゆっくりと移動させることにより、目的成分を保持した磁性体粒子２２が金属体２４の周囲に引き付けられて回収される。

その後、流路方向の正側（図において右側）へ操作用磁石４を金属体２４が追従する速度で移動させると、図８に示されているように、隔離部１８の流路方向に対して傾斜した内面１９に金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体が接触し、その内面１９が平面カムとして機能することにより、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−３の出入口流路２０−３へ導かれる。そして、操作用磁石４をさらに流路方向の正側へ移動させると、図９に示されているように、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−３内に導入される。

洗浄液が収容されているチャンバ１６−３内で、磁性体粒子２２が追従できないような速度で金属体２４を動作させると、磁性体粒子２２がチャンバ１６−２内に分散し、磁性体粒子２２に吸着した目的成分以外の成分が磁性体粒子２２から離脱する。その後、金属体２４をチャンバ１６−３内でゆっくりと移動させることにより、磁性体粒子２２が金属体２４の周囲に引き付けられて回収される。

チャンバ１６−３での洗浄動作以後の動作については図示していないが、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体を引き付けた操作用磁石４を流路方向の負側（図において左側）へ移動させることによって、隔離部１８の内面１９が金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体に対して平面カムとして機能し、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−４へ導入される。チャンバ１６−４内では、チャンバ１６−３内での洗浄動作と同様の洗浄動作を行なうことができる。

チャンバ１６−４内での洗浄動作が終了した後、金属体２４の周囲に磁性体粒子２２を引き付けた状態で、操作用磁石４を流路方向の正側へ移動させることにより、隔離部１８の内面１９が金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体に対して平面カムとして機能し、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−５に導入される。

抽出液が収容されているチャンバ１６−５内で、磁性体粒子２２が追従できないような速度で金属体２４を動作させると、磁性体粒子２２がチャンバ１６−５内に分散し、磁性体粒子２２に吸着した目的成分が磁性体粒子２２から離脱し、抽出液中に遊離する。金属体２４をチャンバ１６−３内でゆっくりと移動させることにより、磁性体粒子２２が金属体２４の周囲に引き付けられて回収される。

その後、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体を引き付けた操作用磁石４を流路方向の負側（図において左側）へ移動させることにより、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−６内に導入される。結果として、チャンバ１６−５内には、目的成分を含む抽出液のみが残るため、目的成分を含む抽出液のみを抽出口１４を通じてデバイス２の外部へ取り出すことができる。

デバイス２の流路１０の構造は上述のものに限定されない。図１０に示されているように、流路１０に折返し部をより多く設けることによって、目的成分の回収率を向上させる機能をデバイス２に付加することもできる。図１０の例では、流路１０が第１端１０Ｓから第２端１０Ｅまでの順路上に、チャンバ１６−１からチャンバ１６−１０が順に設けられている。チャンバ１６−１は第１端１０Ｓの位置に設けられ、チャンバ１６−１０は第２端１０Ｅの位置に設けられ、チャンバ１６−２から１６−９は各折返し部の位置に設けられている。流路１０の内面１７、１９は、図２に示した例と同様に、流路方向へ移動する金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体に対して平面カムとして機能して、第１端１０Ｓから第２端１０Ｅへ向かう順路に沿って次のチャンバへ金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体を導くように、デバイス２の主面側からみて流路方向に対して傾斜している。

図１０の例では、流路１０の順路に沿って第１端１０Ｓから数えて６つ目に配置されたチャンバ１６−６がサンプル導入チャンバである。そして、チャンバ１６−６の順路上における１つ上流にあるチャンバ１６−５は、初期状態で、金属体２４及び磁性体粒子２２が収容される磁性体粒子収容チャンバである。流路１０の順路においてチャンバ１６−５よりも上流に位置するチャンバであって、チャンバ１６−５と同じ流路方向の正側に配置された、すなわち、流路方向に対して直交しかつチャンバ１６−５を通過する直線状に配置された２つのチャンバ１６−３及び１６−１はそれぞれ、金属体２６及び２８が収容された金属体収容チャンバである。チャンバ１６−７及び１６−８は洗浄液チャンバであり、チャンバ１６−９は抽出液チャンバであり、チャンバ１６−１０は磁性体粒子回収チャンバである。

チャンバ１６−３及び１６−１に収容されている金属体２６及び２８は、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体と同時に、操作用磁石４に追従して金属体２４及び磁性体粒子２２の後を追うように流路１０内を移動する。図１１に示されているように、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体がチャンバ１６−９に導入されたときには、金属体２６はチャンバ１６−７に導入され、金属体２８はチャンバ１６−５に導入される。さらに、操作用磁石４を流路方向の負側（図において左側）へ移動させると、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体はチャンバ１６−１０に導入される。

流路１０の内面は、チャンバ１６−１０内の金属体２４及び磁性体粒子２２が、操作用磁石４による流路方向の正側への移動に伴ってチャンバ１６−９へ戻ることを妨げる形状となっている。このため、金属体２４及び磁性体粒子２２がチャンバ１６−１０に導入された後で、操作用磁石４を流路方向の正側へ移動させると、図１２に示されているように、金属体２４及び磁性体粒子２２がチャンバ１６−１０に回収され、金属体２６がチャンバ１６−９に導入され、金属体２８がチャンバ１６−７に導入された状態となる。このように、磁性体粒子２２及び金属体２４が最終的なチャンバ１６−１０に導入された後も、操作用磁石４を流路方向へ移動させることで、金属体２６及び２８を順に抽出液チャンバ１６−９へ導入することができる。金属体２６及び２８は、金属体２４及び磁性体粒子２２の集合体と同じ経路で抽出液チャンバ１６−９まで移動するため、抽出チャンバ１６−９までの移動中に金属体２４から離脱して移動経路上に残留した磁性体粒子２２が金属体２６及び２８によって回収される。これにより、目的成分の回収率が向上する。

また、以上において説明した流路１０の構造では、折返し部に設けられているチャンバの入口と出口が共通であるが、図１３に示されているように、流路１０の折返し部に設けられているチャンバ１６−２から１６−５の入口と出口が別々に設けられていてもよい。

図１３の例では、チャンバ１６−１の出口とチャンバ１６−２の入口、チャンバ１６−２の出口とチャンバ１６−３の入口、チャンバ１６−３の出口とチャンバ１６−４の入口、チャンバ１６−４の出口とチャンバ１６−５の入口、チャンバ１６−５の出口とチャンバ１６−６の入口がそれぞれ、流路方向に対して平行な同一直線状に配置されている。

チャンバ１６−２から１６−５のそれぞれの端面は、磁性体粒子（及び金属体の集合体）を出口へ導くように流路方向に対して傾斜している。チャンバ１６−２を例に説明すると、チャンバ１６−２の流路方向負側の端面が、デバイス２の主面側からみて流路方向に対して傾斜している。チャンバ１６−２内の磁性体粒子をチャンバ１６−３へ移動させる際に、磁性体粒子がチャンバ１６−２内の端面に接触するように、操作用磁石４を流路方向の負側へ移動させと、チャンバ１６−２の端面が流路方向の負側へ移動する磁性体粒子に対して平面カムとして機能し、磁性体粒子がチャンバ１６−２の出口及びチャンバ１６−３の入口を通過する流路方向に平行な直線上に配置される。その後、操作用磁石４を流路方向の正側へ移動させることにより、磁性体粒子がチャンバ１６−３へ導かれる。磁性体粒子をチャンバ１６−３からチャンバ１６−４へ、チャンバ１６−４からチャンバ１６−５へ、及び、チャンバ１６−５からチャンバ１６−６へ移動させる際も同様である。

なお、図１３の例では、チャンバ１６−１とチャンバ１６−２の間、チャンバ１６−２とチャンバ１６−３の間、チャンバ１６−３とチャンバ１６−４の間、チャンバ１６−４とチャンバ１６−５の間、及び、チャンバ１６−５とチャンバ１６−６の間の隔離部１８が、ゲルの充填を容易にするために互いに連通しているが、必ずしも各隔離部１８が互いに連通していなくてもよい。

また、図１５に示されているように、流路１０のチャンバ１６−１〜１６−６は幅広形状に設けられている必要はない。この場合、チャンバ１６−１〜１６−６には、流路方向に対して傾斜した内面は設けられない。

図１４は、デバイス２と操作用磁石４とを互いに相対的に移動させる移動機構６の一例を示している。複数の操作用磁石４が第１の円周上に配列されている。移動機構６は、第１の円周と同一の中心軸及び同一の半径を有する第２の円周上にデバイス２を配置させ、配置されたデバイス２を第２の円周に沿って移動させる回転テーブルによって実現されている。

デバイス２は、第２の円周の接線方向がデバイス２に設けられている流路１０の主要な流路方向に対して略平行となるように配置される。このような構成にすることで、回転テーブル６を回転させるだけで、操作用磁石４を流路１０の流路方向へデバイス２の主面に沿ってデバイス２に対して相対的に移動させることができる。さらには、図１４のように、第１の円周上に配列された操作用磁石４のそれぞれに対応して複数のデバイス２を第２の円周上に配置し、それらのデバイス２を回転テーブル６によって同時に移動させることで、複数のデバイス２内での磁性体粒子の操作を同時に実行することができる。

また、デバイス２内において磁性体粒子を次のチャンバへ移動させる際に、操作用磁石４が複数回にわたって同じ方向へデバイス２を横切るように、回転テーブル６を回転させることで、操作用磁石４による１度の操作では次のチャンバに導入できなかった磁性体粒子を確実に次のチャンバへ導入することができ、結果として、目的成分の回収率が向上する。

なお、図１４の例では、操作用磁石４の位置が固定され、デバイス２のみが第２の円周に沿って移動するように構成されているが、デバイス２の位置が固定され、操作用磁石４のみが第１の円周に沿って移動するように構成されていてもよいし、デバイス２及び操作用磁石４の両方がそれぞれ第２の円周及び第１の円周に沿って移動するように構成されていてもよい。

また、図１４の例のように、デバイス２と操作用磁石４との相対移動方向が円周方向である場合、デバイス２の流路１０を湾曲させて流路１０の流路方向を前記相対移動方向と一致させてもよい。

以上において説明した実施例は、本発明の実施形態の例示に過ぎない。本発明に係る磁性体粒子操作装置及び磁性体粒子操作方法の実施形態は、以下に示すとおりである。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の実施形態では、主面を有する板状のデバイスであって、前記デバイスの主面に、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有する流路が形成されているデバイスと、前記流路内に収容される磁性体粒子と、前記磁性体粒子に対して磁力を作用させるための操作用磁石と、前記デバイスの前記主面に沿って、前記デバイスに対して相対的に前記操作用磁石を移動させる移動機構と、を備え、前記流路は、前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿って複数の位置に設けられ、それぞれ液体が収容されたチャンバと、前記順路上で互いに隣り合う２つの前記チャンバの間に設けられ、ゲル状体を収容する隔離部を備える。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の上記実施形態の第１態様では、前記流路は、前記順路において互いに隣り合う２つのチャンバ間を接続する複数の流路列を有し、前記移動機構は前記操作用磁石を前記流路列の流路方向に沿って移動させるものである。

上記第１態様において、前記流路は、前記流路内を前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子に対して平面カムとして機能するように前記流路方向に対して傾斜して伸び、前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子を、前記順路上の次の前記チャンバへ誘導する内面を有するものであってよい。これにより、前記操作用磁石を前記流路方向へ移動させるだけで、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ移動させることができ、前記移動機構の構成を簡単なものとすることができる。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の上記実施形態の第１態様では、前記流路は、前記平面カムとして機能する内面を前記隔離部に備えている。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の上記実施形態の第２態様では、前記流路は、前記平面カムとして機能する内面を前記チャンバ内に備えている。この第２態様は、上記第１態様と組み合わせることができる。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の上記実施形態の第３態様では、前記チャンバの１つはサンプルが導入されるサンプル導入チャンバであり、前記流路の前記順路における前記サンプル導入チャンバよりも下流に設けられている少なくとも１つの前記チャンバは、前記サンプル中の目的成分の精製を行なうための洗浄液を収容する洗浄液チャンバであり、前記流路の前記順路における前記洗浄液チャンバよりもさらに下流に設けられている前記チャンバの１つは、前記目的成分を溶解させて前記磁性体粒子から前記目的成分を離脱させる性質をもつ抽出液を収容する抽出液チャンバである。このような態様により、サンプル導入チャンバに導入されたサンプル中の目的成分を洗浄液チャンバにおいて他の成分から分離し、抽出液チャンバにおいて磁性体粒子から離脱させて回収することができる。なお、この第３態様は、上記第１態様及び第２態様と自由に組み合わせることができる。

上記第３態様の第１具体例として、前記流路の前記順路における前記抽出液チャンバよりもさらに下流に設けられている前記チャンバが、前記抽出液チャンバにおいて前記目的成分が離脱した前記磁性体粒子を回収するための磁性体粒子回収チャンバである例が挙げられる。これにより、前記抽出液チャンバに目的成分を含む抽出液のみを存在させることができ、目的成分の抽出が容易になる。

また、上記第３態様の第２具体例として、前記流路の前記順路における前記サンプル導入チャンバよりも上流に設けられている前記チャンバの１つを、初期状態において、前記目的成分を保持していない前記磁性体粒子が収容される磁性体粒子収容チャンバとすることができる。このように、磁性体粒子収容チャンバを設けることで、目的成分を磁性体粒子に吸着させる処理もデバイス内において行なうことができる。この第２具体例は、上記第１具体例と組み合わせることができる。

上記第２具体例では、前記初期状態において、前記磁性体粒子収容チャンバに、前記磁性体粒子を引き付けながら前記操作用磁石に追従して前記流路内を移動する金属体が収容されていてもよい。これにより、操作用磁石の動作に磁性体粒子を追従させやすくなる。

上記の場合、前記流路は、前記流路方向に対して交差しかつ前記磁性体粒子収容チャンバを通過する直線上に、前記流路の前記順路において前記磁性体粒子収容チャンバよりも上流に位置する少なくとも１つの金属体収容チャンバを備え、前記金属体収容チャンバに前記初期状態において前記金属体が収容されていてもよい。これにより、磁性体粒子の移動の際に、操作用磁石によって金属体を磁性体粒子の後を追うように流路内で移動させることができるので、操作用磁石に追従しきれずに移動経路上に残留した磁性体粒子を金属体によって回収することができる。その結果、目的成分の回収率が向上する。

本発明に係る磁性体粒子操作装置の上記実施形態の第４態様では、前記操作用磁石は第１の円周上に設けられており、前記移動機構は、前記第１の円周と同一の中心軸及び半径を有する第２の円周上に、前記流路方向が前記第２の円周の接線方向に対して略平行となるように前記デバイスを配置させ、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って移動させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って移動させるものである。このような態様により、回転運動だけでデバイスと操作用磁石との相対移動を実現ことができ、移動機構の構成が簡単である。また、回転運動は無限軌道を描くため、操作用磁石がデバイスを同じ方向へ複数回にわたって横切るように相対移動を行なうことができ、磁性体粒子をより確実に移動させることができる。この第４態様は、上記第１態様から第３態様と自由に組み合わせることができる。

上記第４態様の一具体例として、前記移動機構は、前記第２の円周上に複数の前記デバイスを配列させ、すべての前記デバイスを同時に前記第２の円周に沿って同じ方向へ前記操作用磁石に対して相対的に移動させるものであり、前記第１の円周上の複数の位置に、前記第２の円周上に配列される複数の前記デバイスにそれぞれ対応する前記操作用磁石が設けられている態様が挙げられる。このような態様により、複数のデバイス内での磁性体粒子の操作を同時並行的に行なうことができる。

本発明に係る磁性体粒子操作方法の実施形態は、デバイスの内部において磁性体粒子を操作する磁性体粒子操作方法であって、前記デバイスは、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有し、主要な流路方向が前記主面に対して平行な一方向である流路が形成されており、前記流路を前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿って複数のチャンバが存在するように、前記折返し部を含む前記流路上の複数の位置に前記チャンバを備えているものであり、操作用磁石を用いて前記流路内の磁性体粒子に磁力を作用させ、前記磁性体粒子が前記流路の前記主面に対して交差する内面に接触するように、前記操作用磁石を前記主面に沿って前記流路方向へ前記デバイスに対して相対的に移動させ、前記内面を前記磁性体粒子に対して平面カムとして機能させ、前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ誘導するステップと、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ向かわせるように、前記操作用磁石を前記流路方向へ移動させ、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ導入するステップと、をその順に備えている。

本発明に係る磁性体粒子操作方法の上記実施形態の第１態様では、前記磁性体粒子を引き付けながら前記操作用磁石に追従して前記流路内を移動する複数の金属体を、前記流路の前記順路上において互いに間隔をもって配置し、前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石によって前記複数の金属体を同時に前記流路方向へ移動させる。このような態様により、流路の順路において磁性体粒子よりも下流に配置された金属体を、磁性体粒子の後を追うように流路内で移動させることができ、操作用磁石に追従しきれずに移動経路上に残存した磁性体粒子を、後から追ってきた金属体によって回収することができる。その結果、目的成分の回収率を向上させることができる。

本発明に係る磁性体粒子操作方法の上記実施形態の第２態様では、前記誘導するステップよりも前に、第１の円周上に前記操作用磁石を配置し、前記第１の円周と同一の中心軸及び半径を有する第２の円周上に、前記流路方向が前記第２の円周の接線方向に対して略平行となるように前記デバイスを前記第２の円周上に配置するステップを備え、前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って移動させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って移動させ、それによって前記磁性体粒子を前記順路上における次の前記チャンバへ移動させる。このような態様により、デバイスと操作用磁石の相対移動を回転運動のみによって実現することができる。この第２態様は、上記第１態様と組み合わせることができる。

上記第２態様の第１具体例では、前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石が前記デバイスの前記主面に沿って前記流路方向の同じ方向へ複数回にわたって通過するように、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って回転させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って回転させる。これにより、磁性体粒子をより確実に移動させることができる。

上記第２態様の第２具体例では、前記第１の円周上の複数の位置にそれぞれ前記操作用磁石が配置されており、前記配置するステップにおいて、前記第１の円周上に配列された複数の前記操作用磁石にそれぞれ対応する前記第２の円周上の複数の位置にそれぞれ前記デバイスを配置し、前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記第２の円周上に配列された複数の前記デバイスを同時に前記第２の円周に沿って同じ方向へ前記磁性体粒子に対して相対的に移動させ、それによって、前記第２の円周上に配置された複数の前記デバイス内の前記磁性体粒子を前記第１の円周上に配置された複数の前記操作用磁石を用いて同時に操作する。これにより、複数のデバイス内での磁性体粒子の操作を同時並行的に行なうことができる。

１磁性体粒子操作装置
２デバイス
４操作用磁石
６移動機構
８板状部材
１０流路
１０Ｓ流路の第１端
１０Ｅ流路の第２端
１２導入口
１４抽出口
１６−１〜１６−１０チャンバ
１８隔離部
２２磁性体粒子
２４，２６，２８金属体

Claims

主面を有する板状のデバイスであって、前記デバイスの主面に沿い、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有する流路が形成されているデバイスと、
前記流路内に収容される磁性体粒子と、
前記磁性体粒子に対して磁力を作用させるための操作用磁石と、
前記デバイスの前記主面に沿って、前記デバイスに対して相対的に前記操作用磁石を移動させる移動機構と、を備え、
前記流路は、前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿って複数の位置に設けられ、それぞれ液体が収容されたチャンバと、前記順路上で互いに隣り合う２つの前記チャンバの間に設けられ、ゲル状体を収容する隔離部を備える、磁性体粒子操作装置。
前記流路は、前記順路において互いに隣り合う２つのチャンバ間を接続する複数の流路列を有し、
前記移動機構は前記操作用磁石を前記流路列の流路方向に沿って移動させる、請求項１に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路は、前記流路内を前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子に対して平面カムとして機能するように前記流路方向に対して傾斜して伸び、前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子を、前記順路上の次の前記チャンバへ誘導する内面を有する、請求項２に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路は、前記平面カムとして機能する内面を前記隔離部に備えている、請求項３に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路は、前記平面カムとして機能する内面を前記チャンバ内に備えている、請求項３又は４に記載の磁性体粒子操作装置。
前記チャンバの１つはサンプルが導入されるサンプル導入チャンバであり、
前記流路の前記順路における前記サンプル導入チャンバよりも下流に設けられている少なくとも１つの前記チャンバは、前記サンプル中の目的成分の精製を行なうための洗浄液を収容する洗浄液チャンバであり、
前記流路の前記順路における前記洗浄液チャンバよりもさらに下流に設けられている前記チャンバの１つは、前記目的成分を溶解させて前記磁性体粒子から前記目的成分を離脱させる性質をもつ抽出液を収容する抽出液チャンバである、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路の前記順路における前記抽出液チャンバよりもさらに下流に設けられている前記チャンバは、前記抽出液チャンバにおいて前記目的成分が離脱した前記磁性体粒子を回収するための磁性体粒子回収チャンバである、請求項６に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路の前記順路における前記サンプル導入チャンバよりも上流に設けられている前記チャンバの１つは、初期状態において、前記目的成分を保持していない前記磁性体粒子が収容される磁性体粒子収容チャンバである、請求項６又は７に記載の磁性体粒子操作装置。
前記初期状態において、前記磁性体粒子収容チャンバには、前記磁性体粒子を引き付けながら前記操作用磁石に追従して前記流路内を移動する金属体が収容されている、請求項８に記載の磁性体粒子操作装置。
前記流路は、前記流路方向に対して交差しかつ前記磁性体粒子収容チャンバを通過する直線上に、前記流路の前記順路において前記磁性体粒子収容チャンバよりも上流に位置する少なくとも１つの金属体収容チャンバを備え、前記金属体収容チャンバに前記初期状態において前記金属体が収容されている、請求項９に記載の磁性体粒子操作装置。
前記操作用磁石は第１の円周上に設けられており、
前記移動機構は、前記第１の円周と同一の中心軸及び半径を有する第２の円周上に、前記流路方向が前記第２の円周の接線方向に対して略平行となるように前記デバイスを配置させ、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って移動させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って移動させるものである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁性体粒子操作装置。
前記移動機構は、前記第２の円周上に複数の前記デバイスを配列させ、すべての前記デバイスを同時に前記第２の円周に沿って同じ方向へ前記操作用磁石に対して相対的に移動させるものであり、前記第１の円周上の複数の位置に、前記第２の円周上に配列される複数の前記デバイスにそれぞれ対応する前記操作用磁石が設けられている、請求項１１に記載の磁性体粒子操作装置。
板状のデバイスの内部において磁性体粒子を操作する磁性体粒子操作方法であって、
前記デバイスは、前記デバイスの主面に沿い、第１端及び第２端を有するとともに少なくとも１つの折返し部を有する流路を内部に備えており、前記流路は、前記流路を前記第１端から前記第２端へ向かう順路に沿った複数の位置にそれぞれ液体を収容するチャンバが設けられているものであり、
操作用磁石を用いて前記流路内の磁性体粒子に磁力を作用させ、前記磁性体粒子が前記流路の前記主面に対して交差する内面に接触するように、前記操作用磁石を前記主面に沿って前記デバイスに対して相対的に移動させ、前記内面を前記磁性体粒子に対して平面カムとして機能させ、前記流路方向へ移動する前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ誘導するステップと、
前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ向かわせるように、前記操作用磁石を前記主面に沿って前記デバイスに対して相対的に移動させ、前記磁性体粒子を前記順路上の次の前記チャンバへ導入するステップと、をその順に備えている、磁性体粒子操作方法。
前記磁性体粒子を引き付けながら前記操作用磁石に追従して前記流路内を移動する複数の金属体を、前記流路の前記順路上において互いに間隔をもって配置し、
前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石によって前記複数の金属体を同時に前記流路方向へ移動させる、請求項１３に記載の磁性体粒子操作方法。
前記誘導するステップよりも前に、第１の円周上に前記操作用磁石を配置し、前記第１の円周と同一の中心軸及び半径を有する第２の円周上に、前記流路方向が前記第２の円周の接線方向に対して略平行となるように前記デバイスを前記第２の円周上に配置するステップを備え、
前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って移動させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って移動させ、それによって前記磁性体粒子を前記順路上における次の前記チャンバへ移動させる、請求項１３又は１４に記載の磁性体粒子操作方法。
前記導入するステップにおいて、前記操作用磁石が前記デバイスの前記主面に沿って前記流路方向の同じ方向へ複数回にわたって通過するように、前記操作用磁石を前記第１の円周に沿って回転させ、及び／又は、前記デバイスを前記第２の円周に沿って回転させる、請求項１５に記載の磁性体粒子操作方法。
前記第１の円周上の複数の位置にそれぞれ前記操作用磁石が配置されており、
前記配置するステップにおいて、前記第１の円周上に配列された複数の前記操作用磁石にそれぞれ対応する前記第２の円周上の複数の位置にそれぞれ前記デバイスを配置し、
前記誘導するステップ及び前記導入するステップにおいて、前記第２の円周上に配列された複数の前記デバイスを同時に前記第２の円周に沿って同じ方向へ前記磁性体粒子に対して相対的に移動させ、それによって、前記第２の円周上に配置された複数の前記デバイス内の前記磁性体粒子を前記第１の円周上に配置された複数の前記操作用磁石を用いて同時に操作する、請求項１６に記載の磁性体粒子操作方法。