JP4552185B2 - 磁気分離装置 - Google Patents

Description

本発明は磁性粒子の分離精製に係り、特に生物学的分析を行うのに好適な磁性粒子の磁気分離装置に関する。

免疫学、組織適合性検査、癌研究、移植医学、細菌学、寄生虫学、ＤＮＡテクノロジー、臨床化学等の分野での特定物質或いは細胞の分離精製技術などに用いられる磁気分離装置には、表面磁束密度や磁場勾配の高い磁気発生手段が要求されている。

この分離精製方法は、不純物が多い検査液の液体中に目的の分子があるときに、磁性粒子に特異的もしくは非特異的に目的分子を吸着させ、さらに、外部から磁界を与えて磁性粒子を容器の壁面に集め、上澄みを除去した後に、新たな懸濁用の液を加え、同時に前記磁界を取り除いて、目的の磁性粒子を再分散させるものである。

この一般的な分離精製方法にはマイクロウェルプレートが使用される。マイクロウェルプレートとは板状のベースにウェルと呼ばれる試験管状の凹部が多数設けられたものである。標準的なマイクロウェルプレートはベースの寸法が８５ｍｍ×１２７ｍｍで、そのベースに９６個のウェルが設けられている。ウェルは深さが１５ｍｍ程度であり、外径は７ｍｍ程度である。ウェルの形状は円錐を逆さまにしたような底部を持ち、検査液が少なくても底部に測定液が集中的に集まる形状となっている。マイクロウェルプレートを使用した磁気分離装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。これは、磁石がベースと平行な１方向に着磁されており、マイクロウェルプレートに隣接してウェル４個あたりに磁石を１個配置(４ウェル型)し、磁極の向きは、反発するように配置するものである。これにより、隣接する磁石を水平方向かつ反発方向に配置し、さらに４ウェル印加型の配置とすると、印加する磁力および磁場勾配が大きくすることが容易であり、迅速かつ確実な磁気分離が可能であり、全てのウェルにおいて同一条件の磁場印加が可能であると説明されている。この明細書中ではウェルの形状が円柱状のものしか記載されていない。特許文献２の磁気分離装置はウェルをグリッド状に配置し、４つのウェルで画定される全てのグリッドの中央に磁石を配置する（フルセット型）。磁石は角柱型であり向かい合う二面が着磁されている。二つの磁極はウェルと対向している。磁界の方向は全ての磁石が同一方向を向く配置と、ウェルを中心に９０°ピッチ毎に１８０°方向が回転するように配置すること及び後者の方がより強い磁場をウェルに印加できることが開示されている。
特開２０００−２９２４２６号公報（（００１２）〜（００２１）、図１） 特開平１−２０１１５６号公報（第６ページ右上欄第１７行目〜同左下欄第７行目、図１、図１Ａ）

現在の検査装置は上記の９６個のウェルを持つマイクロウェルプレート（以後、９６マイクロウェルプレートとする）中の磁気分離された検査液全てを数秒程度で測定ができる能力を持っている。しかし、磁気分離にかかる時間は数分〜数時間が必要であり、かつ９６マイクロウェルプレートなどでは、ウェル部が隣接していることから高い磁場を各ウェルに印加することが難しい。測定時間の短縮のために検査液の磁気分離にかかる時間を短縮させる必要がある。

そこで、本発明の目的は、高勾配磁場を発生する磁気分離装置であって、ウェル内全体に高磁場勾配を与え、より効果的な磁気分離が可能となる磁気分離装置を提供することにある。

本願発明者によれば、上記の目的は下記の手段により達成される。
本願第１の発明は、マイクロウェルプレートのウェル中に検査液を採集し、各ウェルの側方に永久磁石を配置して検査液に磁場を印加し、前記検査液中の磁性粒子を分離する磁気分離装置であって、前記磁石の外周面に４極以上の磁極を設ける磁気分離装置である。本発明の構成により磁極間の吸引・反発を効果的に利用した高勾配磁場を発生する磁気分離装置を得ることができる。この磁石は異方性磁石であることが好ましい。ここで、本願における異方性磁石とは合金粉末の成形時に磁場を印加して磁性粒子の配向を特定の向きにそろえて磁気特性を向上させたものだけでなく、等方性磁石を作製し、極異方的ないしラジアル異方的な着磁を行った磁石も指すものとする。極異方性磁石は、リング形状または円柱形状であることが好ましいが、例えば多角形状の筒状、柱状のものでもよい。

磁気分離装置は、前記マイクロウェルプレートの各ウェル間に配置されるよう外周４極の極異方性磁石が板状のプレート上に格子状に配置され、かつ各前記極異方性磁石の磁化の向きが同一の方向に配置することで、ウェルに側方から磁場を印加させ、またウェルを囲む４つの磁石による磁極間の吸引・反発を効果的に利用した磁気回路を形成することができるため、磁気分離効果の高い磁気分離装置を得ることができる。

このマイクロウェルプレートが逆円錐状の底部を持つ場合、マイクロウェルプレート下端と上端では隙間の大きさが異なる。そのため、マイクロウェルプレート全体に側方から磁場を印加するためには、この隙間に合わせた磁石形状を取ることでマイクロウェル全体に高い磁場勾配を与えることができる。そこで、異方性着磁された磁石を複数配置し、ウェルの底部に沿うように軸線を含む断面形状が台形となる略円錐形状の極異方性磁石をウェル間に配置させることが好ましい。ここで略円錐形状とは円錐形状のみでなく図３（ｂ）に示すように、円錐の頂点側の一部を軸に垂直に切り取った形状を含む。また、完全な円錐ではなく、四角錐、八角錐などの多角錐形状でも均等の範囲である。

マイクロウェルプレートにより強い磁場を与えることで、ウェル内により高い磁場勾配を与えることができる。そのため、磁極の方向を前記各ウェルに最も接近させることにより、より磁気分離効果の高いマイクロウェルプレート用磁気分離装置を得ることができる。

このようにして得られる磁気分離装置は、ウェル中心部から外周面側へ高勾配磁場を発生させる装置であり、磁性粒子は、ウェル側面に集められる。通常、磁気分離後に上澄み液を除去する作業が発生する。この時、ピペットを用いて上澄み液除去を行うが、ウェル側面にピペット先端が当たると、磁性粒子の一部が上澄み液の除去とともに失われてしまう。このため、ピペットをウェルに対して垂直に差し込むことが必要となる。磁性粒子が吸着するウェル側面部分を限定することで、上澄み液を除去する際に磁性粒子が失われることを防ぐことも可能である。高勾配磁場を発生させるにはウェルの周囲４箇所に磁石を配置することが好ましいが、ウェルの周囲２箇所のみに磁石を配置させることで、磁性粒子が捕集される範囲を小さくでき、ピペットを用いての上澄み液除去が行い易くすることができる。

一方で内周極異方性磁石を用いた磁気分離装置も得ることができる。内周極異方性磁石は、モーターなどに一般的に用いられる磁石であるが、円筒形状の内部空間内で磁極の吸引・反発を利用した高勾配磁場を形成することが可能である。また、１つの磁石で高勾配磁場空間を得ることができるため、構造を単純にすることが可能である。つまり、マイクロウェルプレートのウェル中に検査液を採集し、各ウェルの側方に磁石を配置して前記検査液に磁場を印加し、前記検査液中の磁性粒子を分離する磁気分離装置であって、磁場を印加する手段として内周面に４極以上の磁極を有するリング磁石を用い、前記ウェルの各底部が前記リング磁石の内径側に挿入されるよう前記リング磁石を板状のプレート上に格子状に配置した磁気分離装置を使用することにより磁気分離効果の高い磁気分離装置を得ることができる。
リング磁石はウェルの底部の径に比べて十分大きな内径を有するものが好ましく、また採集された検査液の液面高さよりも長い軸方向の長さをもつものが好ましい。これ以下の大きさでは磁場が十分検査液に印加せず、磁気分離効果が不十分となる。

また、このリング磁石は、極異方性磁石にこだわるものではなく、ラジアル異方性着磁された円筒磁石を用いても同様の効果を得ることができる。

また、これらの極異方性磁石乃至、ラジアル異方性磁石を用いた磁気分離装置は、その磁極数が４極の磁極の場合により高い磁場勾配を与えることができる磁気分離装置を得ることができる。

本願第２の発明は、ウェルの周囲に永久磁石を設け、前記ウェルを中心として周方向に互いに異なる極性の磁極が交互に現れるように４極以上の磁極をウェルに対して対向配置したことを特徴とする磁気分離装置である。４つのウェルに囲まれた狭い空間に比べてウェルとウェルとの間の空間は幅が広いために製造が容易な矩形形状（板状）の永久磁石を使用することができる。

前記磁極はウェルのピッチ長さ以下の幅を有し、厚さ方向に着磁された矩形形状（板状）の永久磁石に形成されていることが好ましい。永久磁石はウェルのピッチ長さ以下の幅を有する矩形形状のも採用することもできる。この場合は厚さ方向に着磁される。この矩形形状の永久磁石は作製や着磁が容易であることが最大の利点である。特性が安定しており各ウェル装入空間の磁場勾配のばらつきを抑えることができる。矩形形状の永久磁石に焼結磁石を採用することもできる。特にネオジム鉄ホウ素系焼結磁石に代表される希土類焼結磁石を用いることにより高い磁場勾配を与えることができる。
本発明では、４極以上の磁極をウェルに対して対向配置することが望ましく、なおかつ磁石の磁力が高くなるようにする必要がある。今回のような矩形形状の磁石の場合に磁石の厚さに対して必要以上に磁石の幅を広げることは磁石の形状異方性を大きくすることにつながり、磁石の磁力が下がる結果となるため、磁力を高めるたには、磁石の幅をピッチ長さ以下とすることが望ましい。また、磁石の幅をピッチ長さ以下とすることで、隣り合う４極の磁石の対向面を異極の組合わせにすることが容易に可能となる。このような理由からウェルのピッチ長さより磁石の幅を短くすることが望ましいと言える。

磁気分離装置の外周部に位置するウェル装入空間を含む磁気回路と内周部に位置するそれとでは磁石のパーミアンスが異なるため同じ特性の磁石を用いても各ウェル装入空間の磁場勾配が異なり各ウェルにおける分離時間にばらつきが生じる。最も長時間を要するウェルの分離完了を待たなければならないため作業効率は低下する。
本発明では、各ウェルでの磁場勾配をそろえる方法も可能である。本磁気分離装置では、隣り合う磁石同士が異極となるように組合わせているため、この磁石同士で磁気回路が形成されており、内部の磁石の磁力を高めることができる。一方で外周部の磁石は、その外側に磁気回路が形成されていないため内部の磁石に比べて、表面磁束密度が小さくなる結果となる。外周部の磁石の磁力を高める方法としては、外周部の磁石の厚みを厚くして、磁力を高める方法と、外周部の磁石の周囲に板状のヨークを配置して、永久磁石のパーミアンスを高める方法の２種類が考えられる。そこで、今回は、内部の永久磁石の発生する磁力と外周部の永久磁石の発生する磁力がほぼ等しくなるように板状のヨークの板厚を調整して外周部に配置することで磁気分離装置内の磁場勾配のぱらつきを抑えている。また、各ウェルに配置された永久磁石の４ヶの内、対向する２ヶの永久磁石は、それ以外の２ヶの永久磁石に比べ辺方向の長さを長くすることで、磁気分離装置の磁気回路が安定したものとすることができる。

本発明は次の効果を有している。
１）極異方性磁石を各ウェル間に配置して用いることで、磁気分離効果の高い磁場勾配を有する磁気分離装置を得ることができる。
２）リング磁石を用い、その内径側に磁極を形成し、マイクロウェルプレートのウェルを挿入することで、同様に磁気分離効果の高い磁場勾配を有する磁気分離装置を得ることができる。
３）容易に小型化することができるため、マイクロウェルプレートを用いた複数処理を行う装置に対応した磁気分離装置を作成することができる。
４）極異方性磁石の配置を変える事で磁性粒子を捕集する位置を任意の位置に変更することができる。

（実施例１）
図１は、本発明の磁気分離装置の主要部である磁場部材３ａを示す斜視図である。極異方性円柱状磁石１ａと極異方性円柱状磁石１ａを支持するベース２ａからなる。ベース２ａは磁性体とすることで、磁場部材３を設置する設置台への磁気的な結合を防ぐ効果がある。このときに、格子状に配列されたウェルの隙間及び周囲の位置に磁石が隣接して位置するように磁石を配置している。
図２（ａ）には、第１の実施例におけるウェルが装入された際のＡ−Ａ´断面図を示す。９６マイクロウェル５の各ウェル６の中に検査液７が入れられている。図３（ａ）には、第１の実施例に用いている極異方性磁石の磁化の方向を示す。図４は、第１の実施例における１つのウェルの周囲に配置する磁石の位置及び磁化方向を示す。極異方性円筒状磁石１ａは、図３（ａ）に示すように外周部に４極の極異方性を持つように着磁されている。また、この磁石材料は、より大きな磁場を発生する材料であることが望ましいため、Nd-Fe-B焼結磁石材料を用いた。ウェル内の磁石の配置は、図４に示すように全ての磁石の磁極が同じ方向となるように格子状に配置し、また磁極の方向をウェル６が装入される中心部に向かう方向とした。
この磁気分離装置では、極異方性円柱状磁石１ａがウェル４の周囲４箇所を囲むように配置している。このとき、極異方性円柱状磁石１ａのある磁極と隣あう磁極は、異極になるように配置していることから、同一磁石内の磁極間及び隣接する磁石の異極間で図４に示す磁力線のような磁気回路が形成されている。この磁気回路は、ウェル中心部が、各磁石から最も離れているため、磁場が最も小さく、ウェルの外周部に近くなるほど磁場が大きくなるような磁場分布とすることができる。
このとき、極異方性磁石を配置するために磁極の方向を判別する必要があることから、組立性向上のために磁石の１部に切り欠きなどの位置決めマークを設けても良い。図５に外形５ｍｍの極異方性円筒状磁石用い、ウェル６の径が７ｍｍである９６マイクロウェルプレートを用いた場合のウェル内に発生する磁場分布を磁界解析により求めた結果を示す。中央の円内は、ウェルが装入される空間４を示し、磁場分布を等高線図によって示している。等高線の間隔が狭いほど高い磁場勾配が得られていることを示したものであり、後述する比較例に対して等高線の数が多く、間隔も狭くなっており、高い磁場勾配が得られることが分かった。

（参考例）
実施例１と同様の磁気分離装置を製造した。ただし、外周４極の極異方性円柱状磁石１ａの磁極方向を図１０に示すように隣接する磁石の方向に向け、かつ隣接する磁石同士の極が対向するように配置した。この磁場部材に対して実施例１と同様に磁界解析を行い、ウェル内に発生する磁場分布を求めたが実施例１ほどの磁場勾配は得られないことがわかった。この磁気分離装置は、前記マイクロウェルプレートの各ウェル間に配置されるよう外周４極の極異方性磁石が板状のベース上に格子状に配置され、かつ各前記極異方性磁石の磁化の向きが同一の方向になるように配置する。ウェルに側方から磁場を印加させ、またウェルを囲む４つの磁石による磁極間の吸引・反発を効果的に利用した磁気回路を形成することができるため、ある程度の磁気分離効果を有する磁気分離装置を得ることができる。

（実施例２）
実施例１と同様に極異方性をベース２ａ上に格子状に並べた磁場部材を想定して磁界解析を行い、ウェル内に発生する磁場分布を求めた。ただし、極異方性磁石１ｂは図３（ｂ）に示す、略円錐状のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石を用いた。図２（ｂ）にその断面図を示す。ウェル６は、その先端部が、先細りの形状になっているため、ウェル間は上部が狭く、下部が広くなっている。図２（ｂ）に示すようにウェルの隙間にあわせて、下部が広く、上部が狭い略円錐形状の極異方性磁石１ｂを用いることで、ウェルと磁石の隙間を垂直方向のいずれの部分でも狭くした構造とした。極異方性磁石１ｂの上端での外径はΦ５ｍｍ、下端での外径はΦ１０ｍｍである。磁界解析の結果、図５とほぼ同程度の磁場分布が得られた。また、下部の方の磁場解析を行ったところ、さらに高い磁場分布が得られていることが解った。

（実施例３）
図１１は、本発明の第３の実施例における磁気分離装置の主要部である磁場部材３ｃを示す斜視図である。極異方性円柱状磁石１ａと極異方性円柱状磁石１ａを支持するベース２ａからなる。このときに、格子状に配列されたウェルの隙間及び周囲のウェルを中心とした対向する位置の一方に磁石が隣接して配置され、他の位置の磁石を取り除いている。極異方性円柱状磁石１ａは、図３に示すように外周部に４極の極異方性を持つように着磁されている。また、この磁石材料は、より大きな磁場を発生する材料であることが望ましいため、Nd-Fe-B焼結磁石材料を用いた。図１２には、図１１のＢ−Ｂ´断面の磁石配置を示す。ウェル内の磁石は、図１１，１２に示すように実施例１と比較して半分の数であり、かつウェル間を一つおきに配置されている。全ての磁石が同じ方向となるように配置し、また磁極の方向をウェル５が装入されるウェル装入空間４の中心部に向かう方向とした。図１３に外径６ｍｍの極異方性円柱状を用い、ウェル６の径が７ｍｍである９６マイクロウェルプレートを用いた場合のウェル内に発生する磁場分布を磁界解析により求めた結果を示す。中央の円内は、ウェルが装入される空間４を示し、磁場分布を等高線図によって示している。実施例１と比較して、磁石の配置されていない部分の等高線の間隔が広くなっており、この部分には磁性粒子が集まらないことが分かる。磁性粒子が２箇所にのみ集められ、ピペットでの検査液の採集が行いやすい。
図１３にこの磁気分離装置の磁石の磁化方向及び、各磁極から発生する磁力線、各ウェルの磁場勾配等高線図をしめす。この磁気分離装置では、極異方性円柱状磁石１ａは、ウェルに対して、対向する位置に２ヶ所となるように配置している。このとき、極異方性円柱状磁石１ａのある磁極に対して、最も近い距離にある異極は、同一磁石内の隣接する異極となる。このため、主要な磁気回路は、同一磁石内の隣接する異極間で形成されるため、図１３に示す磁力線のようになる。ウェルを挟んで対向する位置にある磁極は同極となるように配置されているため、磁石同士が反発するため、ウェル中央部では、磁力が小さくなる結果となる。このため、図に示すウェル内部の等高線図のように各磁極の近傍で高い磁場勾配が発生することとなり、磁性粒子が２ヶ所のみに集められる結果となる。

（実施例４）
図１４は、本発明の第４の実施例における磁気分離装置の主要部である磁場部材３ｄを示す斜視図である、極異方性円柱状磁石１ａと極異方性円柱状磁石１ａと支持するベース２ａからなる。このとき、格子状に配列されたウェルの隙間に対して一列置きに磁石を配置している実施例１と同様に、図１５に等高線図によって示したウェル内の磁場分布を示す。この結果から、磁性粒子は磁石の近傍に集められることが分かる。
このような磁気回路の場合、一列離れた磁石間では、磁気回路はほとんど形成されず、同一磁石内での隣接する異極間及び隣接する磁石の異極間に磁気回路が形成することができる。図１５にこの磁気分離装置の磁石の磁化方向及び、各磁極から発生する磁力線、各ウェルの磁場勾配等高線図をしめす。この磁気分離装置では、極異方性円柱状磁石１ａは、ウェル間に一列あけて配置している。各極異方性円柱状磁石１ａの磁化の方向は、全て同じ向きとなるように配置している。このとき、極異方性円柱状磁石１ａのある磁極に対して、近い距離にある異極は、同一磁石内の隣接する異極及び隣接する磁石の異極となる。このため、主要な磁気回路は、同一磁石内の隣接する異極間及び隣接する磁石の異極間で形成されるため、図１５に示す磁力線のようになる。各極異方性円柱状磁石１ａは、一列あけて配置しているため、磁石のないウェルの反対側は、磁界の小さい場所となり、磁石に近づくにつれて磁力が大きくなる。そのためこのため、図に示すウェル内部の等高線図のように各磁極の近傍で高い磁場勾配が発生することとなり、磁性粒子が磁石を配置している側の２ヶ所に集められる結果となる。

（比較例１）
図２０に示すように従来のウェル側方から磁石により磁場を与える磁気分離方法に関して磁界解析を行い、ウェル内に発生する磁場分布を求めた。９６マイクロウェルプレートは実施例１と同様のものを使用したと仮定した。磁石の外径は実施例１と同じ５ｍｍであり、かつ一方向にのみ着磁を行っている。その結果を図１９に示す。図１９は、磁石の近傍のウェルが装入される空間の磁場分布を等高線図によってしめしたものであり、等高線の間隔が近いほど磁場勾配が高いことを示す。図１６では、磁石近傍では、磁場勾配があるが、磁石から離れると、磁場勾配が非常に小さく、本発明の磁場勾配よりも低いものしか得られていないことが分かる。

（実施例５）
図６は、本発明の第５の実施例を示す斜視図である。図７には、第５の実施例に用いている極異方性リング磁石１ｃの斜視図を示す。図８は、この極異方性磁石１ｃにウェル６が装入した時の断面図である。図６の磁場部材３ｂは、９６ウェルマイクロウェルプレート用に配置された９６ヶの極異方性リング磁石１ｃと極異方性磁石を支持するベース２ｂとからなる。マイクロウェルプレートは、この磁場部材３ｂに重ね合わせて使用する。このときに、格子状に配列されている各ウェル６がこの極異方性リング磁石内部の空間に収まる。ベース２ｂは、磁性体とすることで、磁気分離装置を設置する設置台への磁気的な結合を防ぐ意味でも磁性材を用いることが望ましい。極異方性リング磁石１ｃは、図７に示すように内周部に４極の極異方性を持つように着磁されている。また、この磁石材料には、Nd-Fe-B系の焼結磁石を用いた。極異方性リング磁石１ｃは、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒形状である。極異方性リング磁石の内部空間は、４箇所から磁場が印加されており、極異方性リング磁石１ｃが独立して１個の磁気分離装置として成立している。また、図８にしめすように、ウェル６中の検査液７は、この極異方性磁石の上面とほぼ同じ高さもしくは、下方になるように磁石の径、試料液の量を選択することが望ましい。また、図９にはこの極異方性磁石を磁界解析により求めた磁石内部の空間の磁場分布を等高線によって示す。この磁石内部の空間は、同心円状の等高線が得られており、外周部が強く、中心に近づくにつれて磁場が弱くなっていく結果が得られ、等高線間隔の狭い、すなわち高い磁場勾配が得られることが分かった。

（実施例６）
図１６は、本発明の第６の実施例における磁気分離装置の主要部を示す斜視図である。図１６では、２種類の長さの板磁石１１１と板磁石１１２およびベースとなるヨーク２２１及び磁石側面に設けられたヨーク２２２からなる。磁石１１１は、厚さ２ｍｍ、長さ９ｍｍ、高さ２０ｍｍであり、磁石１１２は、厚さ２ｍｍ、長さ７ｍｍ、高さ２０ｍｍの形状であり、磁石の材質は共にＮｄＦｅＢ系焼結磁石を用いた。ヨーク２２１は、板磁石１１１及び板磁石１１２を固定するための幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝が９ｍｍ間隔で格子状に設けている。ベースとなるヨーク２２１は、磁性体であることにより、磁気分離装置を設置する設置台への磁気的な結合を防ぐことや、磁石の固定する効果が得られる。この溝に幅の長い磁石１１１を先に差し込み、次に幅の短い磁石１１２を差し込む。磁石同士は、ヨーク及び隣接する磁石に吸い付けられるため、磁石同士の位置合わせは及び組立は、容易である。このように磁石１１１及び磁石１１２が所定の位置に納めた後、ヨーク２２２を磁石側面に貼り付ける。

このように組み立てられた磁気分離装置は、図１７に示すような磁化方向の磁石の組合わせとなり、磁気分離装置内部の空間は、図にしめす磁力線分布となる。この磁力線分布に対応してウェル内部４の磁場等高線図示すようにほぼ一様な磁場勾配を得ることができる。図１７に示す磁力線のように内部の磁石１１１、１１２では、４ヶの交点を中心として磁気回路が形成されている。このような磁気回路を形成することができるので、磁石が単独で存在する場合に比べて、各磁石から発生する磁力が高められる結果となる。一方で、外周部の磁石では、磁気回路を形成するための磁石が１ヶ不足している。そこで、不足した磁石を補う形で、磁石の代わりに外周部の外側に２２２ヨークを配置している。このヨークの板厚は、薄ければヨークとしての役目が不足して磁力があまり高められない。逆に板厚が厚すぎれば過大な効果になり外周部の磁石の磁力は、内部磁石の磁力よりも高くなってしまう。今回、このヨークの板厚を最適値とするために、有限要素法による磁界解析を用いて最適値を求め、０.５ｍｍとした。

本実施例に示す磁気分離装置では、磁石１１１が磁石１１２の幅が異なる２種類の磁石を用いている。この理由としては、図１８（ａ）に示すように同じ幅の磁石１１２を組合せても同様の磁気分離装置を得ることができるが、上側の磁石１１２は、右側と左側の磁石の両方に引き寄せられる形となり、一見、釣り合う場所があるように見える。しかしながら、実際は、わずかでも、左右に振れた場合、一方の磁石に引き寄せられてしまうことになってしまい、形状が崩れてしまう。この問題を回避するために、本実施例のように、長さの長い磁石１１１が突き当たるように配置すると、この境目を中心として、左右に配置する磁石１１２を引き寄せるように働き、容易に磁石を所定の位置に配置することができるようになる。

本発明は、免疫学、組織適合性検査、癌研究、移植医学、細菌学、寄生虫学、ＤＮＡテクノロジー、臨床化学等の分野での特定物質或いは細胞の分離精製技術などに用いられる磁気分離装置に利用出来る。

本発明の第１の実施例を示す斜視図である。 第１の実施例におけるウェルが装入された様子を示す断面図である。 第１の実施例における極異方性磁石の形状及び磁化の方向を示す図である。 第１の実施例における１つのウェルの周囲に配置する磁石の位置及び磁化方向を示す図である。 第１の実施例における磁場解析による磁場分布を示す図である。 本発明の第５の実施例を示す斜視図である。 第５の実施例に用いた極異方性リング磁石の斜視図である。 第５の実施例における極異方性リング磁石にウェルが装入された様子を示す断面図である。 第５の実施例における磁場解析による磁場分布を示す図である。 参考例における１つのウェルの周囲に配置する磁石の位置及び磁化方向を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す斜視図である。 第３の実施例におけるウェルが装入された様子を示す断面図である。 第３の実施例における磁場解析による磁場分布を示す図である。 本発明の第４の実施例を示す斜視図である。 第４の実施例における磁場解析による磁場分布を示す図である。 第２の発明の磁気分離装置を示す斜視図である。 図１６の角部を拡大して示す平面図である。 図１６の永久磁石部を拡大して示す平面図である。 従来の磁気分離装置におけるウェル装入空間の磁場解析から求めた磁場分布を示す図である。 従来の磁気分離装置を示す平面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ：極異方性磁石
２ａ，２ｂ：ベース
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ：磁場部材
４：ウェル装入空間
５：マイクロウェルプレート
６：ウェル
７：検査液
８：円柱状磁石（２極着磁）
９ａ，９ｂ，９ｃ：磁気分離装置
１１１，１１２：板磁石
２２１、２２２：ヨーク

Claims (11)

1. マイクロウェルプレートのウェル中に検査液を採集し、各ウェルの側方に磁石を配置して前記検査液に磁場を印加し、前記検査液中の磁性粒子を分離する磁気分離装置であって、前記磁石の外周側面に４極以上の磁極を設けたことを特徴とする磁気分離装置。
2. 前記磁石に極異方性磁石を用いることを特徴とする請求項１に記載の磁気分離装置。
3. 前記磁気分離装置は、前記マイクロウェルプレートの各ウェル間に外周４極の極異方性磁石が配置されるよう極異方性磁石が板状のプレート上に格子状に配置され、かつ各前記極異方性磁石の磁化の向きが同一の方向に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気分離装置。
4. 前記外周４極の極異方性磁石は、前記マイクロウェルプレートを取り付けた際に、各磁極が前記各ウェルの方向に向くよう配置されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気分離装置。
5. 前記極異方性磁石は、略円錐形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気分離装置。
6. マイクロウェルプレートのウェル中に検査液を採集し、各ウェルの側方に磁石を配置して前記検査液に磁場を印加し、前記検査液中の磁性粒子を分離する磁気分離装置であって、磁場を印加する手段として内周面に４極以上の磁極を有するリング磁石を用い、前記ウェルの各底部が前記リング磁石の内径側に挿入されるよう前記リング磁石を板状のプレート上に格子状に配置したことを特徴とする磁気分離装置。
7. 前記リング磁石は、内周側が４極に異方性着磁またはラジアル着磁されていることを特徴とする請求項６に記載の磁気分離装置。
8. ウェルの周囲に永久磁石を設け、前記ウェルを中心として周方向に互いに異なる極性の磁極が交互に現れるように４極以上の磁極をウェルに対して対向配置したことを特徴とする磁気分離装置。
9. 前記磁極はウェルのピッチ長さ以下の幅を有し、厚さ方向に着磁された複数の矩形形状の永久磁石により形成される請求項８に記載の磁気分離装置。
10. 磁気分離装置の最外周面に面する永久磁石の表面磁束密度と対向する内部の永久磁石の表面磁束密度とが、ほぼ等しくなるように板厚を調整した板状ヨークを外周部に配置した請求項８又は９に記載の磁気分離装置。
11. ４辺の対向する２辺を形成する永久磁石は、それ以外の２辺を形成する永久磁石に比べ辺方向の長さが長いことを特徴とする請求項８乃至１０に記載の磁気分離装置。
    

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