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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178871
(43)【公開日】2023-12-18
(54)【発明の名称】分析装置、分析装置用磁場発生装置、および、分析方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/17 20060101AFI20231211BHJP
G01N 33/543 20060101ALI20231211BHJP
【ＦＩ】
G01N21/17 A
G01N33/543 541A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022091829
(22)【出願日】2022-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100196047
【弁理士】
【氏名又は名称】柳本 陽征
(74)【代理人】
【識別番号】100202429
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 信人
(72)【発明者】
【氏名】原頭 基司
(72)【発明者】
【氏名】羽鳥 孝
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059AA05
2G059AA06
2G059AA10
2G059BB12
2G059CC16
2G059EE01
2G059EE02
2G059FF02
2G059KK04
2G059MM09
2G059MM10
(57)【要約】
【課題】撮影部を配置しつつ、撮影部の撮影範囲内に磁性粒子を集積可能な磁場発生部を配置することである。
【解決手段】実施形態に係る分析装置は、磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態に係る分析装置は、磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、
を備える分析装置。
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、
を備える分析装置。
【請求項2】
前記第１の磁場発生部においては、前記試料配置部における前記試料を収容するカートリッジが配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるように、前記第１の磁極と異極の第２の磁極が配置される、請求項１に記載の分析装置。
【請求項3】
前記第１の磁場発生部における前記第２の磁極は、前記開口の周りに形成された前記第１の磁極による磁場に影響を与えない、前記開口から離間した位置に形成される、請求項２に記載の分析装置。
【請求項4】
前記開口から離間した位置は、前記第１の磁極から前記第２の磁極までの距離が、前記開口の中心から前記第１の磁極までの距離の３倍以上離れた位置である、請求項３に記載の分析装置。
【請求項5】
前記第１の磁場発生部は、複数の棒形状の磁石を有し、
前記複数の棒形状の磁石は、前記複数の棒形状の磁石のそれぞれの前記第１の磁極が、前記開口の周りに複数並び、それぞれの第２の磁極が前記開口から離れて円周状に並ぶように配置される、請求項２に記載の分析装置。
前記複数の棒形状の磁石は、前記複数の棒形状の磁石のそれぞれの前記第１の磁極が、前記開口の周りに複数並び、それぞれの第２の磁極が前記開口から離れて円周状に並ぶように配置される、請求項２に記載の分析装置。
【請求項6】
前記複数の棒形状の磁石は、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して、前記複数の棒形状の磁石のそれぞれの長手方向が平行となるように、配置される、請求項５に記載の分析装置。
【請求項7】
前記複数の棒形状の磁石は、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して、前記複数の棒形状の磁石のそれぞれの長手方向が垂直となるように、配置される、請求項５に記載の分析装置。
【請求項8】
記複数の棒形状の磁石は、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して、前記複数の棒形状の磁石のそれぞれの長手方向が傾斜するように、配置される、請求項５に記載の分析装置。
【請求項9】
前記第１の磁場発生部は、環状形状の磁石を有し、
前記環状形状の磁石は、前記第１の磁極が、前記開口の周りに連続的に形成され、前記第２の磁極が、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して垂直な方向及び前記第１の磁極の下方において、連続的に形成される、請求項２に記載の分析装置。
前記環状形状の磁石は、前記第１の磁極が、前記開口の周りに連続的に形成され、前記第２の磁極が、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して垂直な方向及び前記第１の磁極の下方において、連続的に形成される、請求項２に記載の分析装置。
【請求項10】
前記環状形状の磁石は、前記試料配置部における前記カートリッジが配置される面に対して垂直な方向に、複数の環状形状の磁石片を積層して形成される、請求項９に記載の分析装置。
【請求項11】
前記磁石は、永久磁石である請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の分析装置。
【請求項12】
前記永久磁石を、前記磁性体に磁場を印加させない位置に移動する移動機構を更に備える、請求項１１に記載の分析装置。
【請求項13】
前記開口の径は、前記撮影部の最大径よりも大きく形成され、
前記移動機構は、前記撮影部が、前記開口に挿入されるように、前記永久磁石を、前記磁性体に磁場を印加させない位置に移動させる、請求項１２に記載の分析装置。
前記移動機構は、前記撮影部が、前記開口に挿入されるように、前記永久磁石を、前記磁性体に磁場を印加させない位置に移動させる、請求項１２に記載の分析装置。
【請求項14】
前記磁石は、磁心と、前記磁心に巻回されたコイルと、を有する電磁石である請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の分析装置。
【請求項15】
前記撮影部は、前記第１の磁場発生部の開口を通じて、前記試料を撮影する、請求項１に記載の分析装置。
【請求項16】
前記カートリッジが前記試料配置部に配置されたとき、前記開口の中心から、前記カートリッジにおいて前記試料が収容される試料収容部の底面であるセンサ面までの距離Ｄは、下記の算出式で得られ、
Ｄ＝１．１×Ｒ１
但し、Ｒ１は前記開口の中心を中心として、前記第１の磁極が位置する所定の円周の半径である
請求項１に記載の分析装置。
Ｄ＝１．１×Ｒ１
但し、Ｒ１は前記開口の中心を中心として、前記第１の磁極が位置する所定の円周の半径である
請求項１に記載の分析装置。
【請求項17】
前記第１の磁場発生部は、前記磁性体を前記撮影部に近づける方向に移動させる前記第１の磁場を発生させる、請求項１に記載の分析装置。
【請求項18】
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面の側に配置され、前記試料中に含まれる磁性体を前記撮影部から遠ざける方向に移動させる第２の磁場を発生させる第２の磁場発生部を更に備える、請求項１に記載の分析装置。
【請求項19】
磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、を備える分析装置であって、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、
を備える分析装置用磁場発生装置。
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、を備える分析装置であって、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、
を備える分析装置用磁場発生装置。
【請求項20】
磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部による前記試料の撮影のための開口を形成し、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と
を用いて前記試料を分析する分析方法であって、
前記試料配置部にカートリッジが配置される工程と、
前記第１の磁場発生部により、前記第１の磁場を発生させて、前記磁性体を移動させる工程と、
前記撮影部により、前記試料配置部に配置された試料を撮影する工程と、
を有する分析方法。
前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、
前記反対面の側に配置され、前記撮影部による前記試料の撮影のための開口を形成し、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と
を用いて前記試料を分析する分析方法であって、
前記試料配置部にカートリッジが配置される工程と、
前記第１の磁場発生部により、前記第１の磁場を発生させて、前記磁性体を移動させる工程と、
前記撮影部により、前記試料配置部に配置された試料を撮影する工程と、
を有する分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、分析装置、分析装置用磁場発生装置、および、分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
極微量のウイルスや生体物質等の試料中の検出対象物を高感度に検出することによって、感染症等の疾病を早期に診断することを可能にする分析装置が、多くの病院で利用されている。このような分析装置においては、試料中の検出対象物を磁性粒子と結合させ、磁性粒子を含む試料を収容するカートリッジを配置する試料配置部の上側及び下側に配置された磁場発生部によって、磁性粒子を速く沈降及び上昇させて、検査対象物の付着した磁性粒子のみをセンサエリア上に集める。そして、分析装置は、光学的な手段を用いて、磁性粒子を含む試料を収容するカートリッジに形成されたセンサエリアに捕捉された磁性粒子の個数を計数することにより、試料に含まれる検出対象物を高感度に検出および定量することができる。
【0003】
この分析装置の光学的手段には、センサエリアに捕捉された磁性粒子の個数を計数しつつ、磁性粒子の沈降や上昇の過程を連続的に観察するための撮影部が用いられる場合がある。この光学的手段に撮影部が用いられる場合、撮影部はカートリッジの下側からセンサエリアを撮影する必要がある。しかし、試料配置部の下側には、磁場発生部が配置されているため、磁場発生部が障害となり、磁場発生部により磁性粒子を沈降させつつ、撮影部により磁性粒子の沈降の過程を撮影することができない。この問題を解消するために、磁場発生部に、扁平且つ、環状形状の磁石を用いることにより磁性粒子を沈降させつつ、撮影部は、磁石の開口を通じて、カートリッジのセンサエリアを撮影することができる。
【0004】
しかしながら、環状形状の外周を境界とする閉曲面を垂直に貫く方向に単純に着磁された扁平且つ、環状形状の磁石を用いた場合、磁性粒子は、撮影部の撮影範囲内である、磁石の開口上方のセンサエリア中央部分に集まらず、殆どが磁石の環状内周部分のセンサエリアに集まることとなり、撮影部により磁性粒子の沈降の過程を撮影するには不利である。このため、分析装置において、磁性粒子の沈降と上昇の過程を連続的に観察するためには、試料配置部の下側に、撮影部を配置しつつ、撮影部の撮影範囲内に磁性粒子を集積可能な磁場発生部が設けられていることが不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５７５９３７８号公報
【特許文献2】特許第５２５３４２３号公報
【特許文献3】特許第５７５９３７７号公報
【特許文献4】国際公開第２００８／１０７８２７号公報
【特許文献5】国際公開第２０１０／０５８３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、撮影部を配置しつつ、撮影部の撮影範囲内に磁性粒子を集積可能な磁場発生部を構成し配置することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記の課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態に係る分析装置は、磁性体を含む試料を収容するカートリッジが配置される試料配置部と、前記試料配置部の前記カートリッジが配置される面とは反対面の側に配置され、前記反対面からの撮影によって、前記試料を撮影する撮影部と、前記反対面の側に配置され、前記撮影部に対応する位置に開口が形成され、前記開口の周りに第１の磁極が形成されることにより、第１の磁場を発生させる第１の磁場発生部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る分析システムの機能構成の例を示すブロック図。
【図2】第１実施形態に係る分析システムの詳細構成の例を示す図。
【図3】第１実施形態に係る分析装置の下磁場発生部の上面図。
【図4】比較例に係る下磁場発生部の構成による磁力線を示す図。
【図5】比較例に係る下磁場発生部の構成による磁性粒子の吸引位置を示す図。
【図6】第１実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁力線を示す図。
【図7】第１実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す斜視図。
【図8】第１実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す上面図。
【図9】第１実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す側面図。
【図10】第１実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す斜視図。
【図11】逆極性の単磁荷が十分遠方にあってその作用が無視できると見なせる場合、円周上に分布する単磁荷がｚの位置に作る磁場を説明する図。
【図12】第１実施形態に係る分析装置が、移動機構により、下磁場発生部を非磁場印加位置に移動した状態を示す図。
【図13】移動機構がある本実施形態に係る分析装置で実行される分析処理の内容を説明するためのフローチャート図。
【図14】変形例１に係る分析システムの詳細構成の例を示す図。
【図15】変形例１に係る分析装置の下磁場発生部の上面図。
【図16】変形例２に係る分析システムの詳細構成の例を示す図。
【図17】第２実施形態に係る分析システムの詳細構成の例を示す図。
【図18】第２実施形態に係る分析装置の下磁場発生部の上面図。
【図19】第２実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す斜視図。
【図20】第２実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す上面図。
【図21】第２実施形態に係る下磁場発生部の構成における磁性粒子の吸引位置を示す側面図。
【図22】変形例３に係る分析システムの詳細構成の例を示す図。
【図23】変形例３に係る分析装置の下磁場発生部の上面図。
【図24】移動機構がある変形例３に係る分析装置で実行される分析処理の内容を説明するためのフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、分析装置、分析装置用磁場発生装置、および、分析方法の実施形態について説明する。なお、以下の説明において実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。
【0010】
〔第１実施形態〕
図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る分析システムの構成例を説明する。図１は、第１実施形態に係る分析システムの機能構成の例を示すブロック図である。図２は、第１実施形態に係る分析システムの詳細構成の例を示す図である。図１に示すように、分析システム１は、カートリッジ２及び分析装置３を備えて構成されている。
図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る分析システムの構成例を説明する。図１は、第１実施形態に係る分析システムの機能構成の例を示すブロック図である。図２は、第１実施形態に係る分析システムの詳細構成の例を示す図である。図１に示すように、分析システム１は、カートリッジ２及び分析装置３を備えて構成されている。
【0011】
まず、図２を用いて、カートリッジ２について説明する。カートリッジ２は、試料に検出対象物が含まれているか否かを分析する際に、分析装置３に対して配置される容器である。このカートリッジ２は、分析装置３に対して着脱可能に配置される。本実施形態において、図２に示すように、カートリッジ２は、筐体２１と、透明基板２２とを備える。このカートリッジ２は、その内部、すなわち、筐体２１及び透明基板２２により形成される反応容器２０１に、磁性粒子を含む試料を収容可能に構成される。なお、カートリッジ２は、検査容器、反応容器、及び反応ユニット等と言い換えても構わない。また、カートリッジ２は、例えば、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、又はＲＳ（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｓｙｎｃｙｔｉａｌ）ウイルス等のウイルス検査など、多種の目的に用いることが可能である。
【0012】
カートリッジ２の筐体２１は、例えば樹脂などで形成される。筐体２１の下面には第１の凹部が形成されている。第１の凹部の上面の一部には反応容器２０１の上面及び側面を構成する第２の凹部が形成されている。そして、第１の凹部には、透明基板２２が配置されている。また、第２の凹部の上面の一端部近傍に筐体２１を上方に貫通してその内部の反応容器２０１に試料等を導入するための孔２１ａが形成され、他端部近傍に筐体２１を上方に貫通して反応容器２０１から空気を逃がすための孔２１ｂが形成されている。なお、孔２１ａ及び孔２１ｂは、それぞれ複数形成されてもよい。
【0013】
透明基板２２は、光が透過する素材、例えば、樹脂又は光学ガラス等で形成される。透明基板２２は側面が第１の凹部の側面に密接して配置されている。
【0014】
反応容器２０１は、上面が筐体２１の第２の凹部の上面により構成され、側面が筐体２１の第２の凹部の側面により構成され、下面が透明基板２２の上面により構成される。この透明基板２２の上面、すなわち、反応容器２０１の下面をセンサ面とも呼ぶ。
【0015】
反応容器２０１は、試料２０２を収容し、試料２０２に含まれる、検出対象物と試薬成分２１３とを反応させる。反応容器２０１を形成する面のうちの下面、すなわち透明基板２２の上面には、複数の第１の抗体２１１が固定される。第１の抗体２１１は、検出対象物に含まれる抗原２１２と抗原抗体反応により特異的に反応する物質である。第１の抗体２１１は、例えば、透明基板２２の上面と抗体のアミノ基を利用した共有結合により、透明基板２２の上面に固定される。なお、反応容器２０１は、本実施形態における試料収容部に相当している。
【0016】
反応容器２０１は、例えば、予め空の状態となっている。検出時においては、例えば孔２１ａを介して、外部から反応容器２０１へ、試料２０２が注入される。試料２０２には、抗原２１２を含む検出対象物と、試薬成分２１３とが含まれる。試薬成分２１３には、例えば、抗原２１２と抗原抗体反応により特異的に反応する第２の抗体２１４と、第２の抗体２１４が結合された磁性粒子２１５とが含まれる。磁性粒子２１５は、少なくとも一部がマグネタイト等の磁性体材料で形成されている。磁性粒子２１５は、例えば、磁性体材料から形成された粒子の表面が高分子材料で被覆されている。なお、磁性粒子２１５は、高分子材料で構成された粒子の表面を磁性体材料で被覆するように構成されてもよい。また、磁性粒子２１５は、試料２０２において分散可能に構成されたものであればどのようなもので代替してもよい。磁性粒子２１５は、本実施形態における磁性体に相当している。
【0017】
試料２０２を注入することで、反応容器２０１には、透明基板２２の上面に固定された第１の抗体２１１に加えて、検出対象物に含まれる抗原２１２及び試薬成分２１３が収容される。反応容器２０１に試料２０２が注入されると、反応容器２０１内の空気は、孔２１ｂから外部へ排出される。
【0018】
試薬成分２１３は、反応容器２０１に満たされた試料２０２中を分散可能に移動する。このとき、磁性粒子２１５は、磁性粒子２１５に掛かる重力が、この重力と逆向きに掛かる試料２０２中における浮力よりも大きくなるように選ばれる。第２の抗体２１４が結合された磁性粒子２１５は、第２の抗体２１４が、抗原２１２を介して第１の抗体２１１と結合することで、透明基板２２の上面近傍に固定される。なお、第２の抗体２１４は、第１の抗体２１１と同じものであっても、異なるものであってもよい。
【0019】
以下、図２に示すように、反応容器２０１において、透明基板２２の表面から鉛直上方向に離れた点線までの領域、すなわち、透明基板２２の表面近傍に至る領域をセンサエリアと定義する。エバネッセント光を表面近傍に存在する磁性粒子の照明に使う場合、センサエリアの厚さは、エバネッセント光が表面から染み出す距離を意味する。
【0020】
次に、図１及び図２を用いて、分析装置３の構成詳細に説明する。分析装置３は、図１に示すように、磁場発生回路３１と、撮影部３２と、入力インターフェース３３と、出力インターフェース３４と、記憶回路３５と、処理回路３６とを備えて構成されている。また、分析装置３は、図２に示すように、カートリッジ２が配置される配置台３７と、移動機構３８とを備えている。なお、配置台３７は、本実施形態における試料配置部に相当し、これには穴または透明窓が設けられており、撮影部３２から配置台３７の穴または透明窓と透明基板を通してカートリッジ２内の試料２０２を撮影可能な構造となっている。
【0021】
磁場発生回路３１は、処理回路３６の制御の下、磁場を発生させて、カートリッジ２に磁場を印加する。磁場発生回路３１は、図２に示すように、例えば、下磁場発生部３１１と、上磁場発生部３１２とを備えて構成されている。なお、本実施形態に係る分析装置３が、磁場を発生させる際には、分析装置用磁場発生装置としての役割を果たすことになる。
【0022】
下磁場発生部３１１は、例えば、永久磁石や電磁石などにより構成される。電磁石の場合には移動機構３８は不要であり、下磁場印加の有無は駆動電流のオン・オフで磁場が制御される。下磁場発生部３１１は、配置台３７のカートリッジ２が配置される面とは反対面の側、すなわち、カートリッジ２の下方に配置される。下磁場発生部３１１は、鉛直方向下向きの磁場を発生させて、カートリッジ２に対して下向きの磁場を印加する。すなわち、下磁場発生部３１１は、試料に含まれる磁性粒子を撮影部３２に近づける方向に移動させる。この下磁場発生部３１１は、本実施形態における第１の磁場発生部に相当する。
【0023】
上磁場発生部３１２は、例えば、永久磁石や電磁石などにより構成される。電磁石の場合には移動機構３８は不要であり、上磁場印加の有無は駆動電流のオン・オフで磁場が制御される。上磁場発生部３１２は、配置台３７のカートリッジ２が配置される面の側、すなわち、カートリッジ２の上方に配置される。上磁場発生部３１２は、鉛直方向上向きの磁場を発生させて、カートリッジ２に対して上向きの磁場を印加する。すなわち、上磁場発生部３１２は、試料に含まれる磁性粒子を撮影部３２から遠ざける方向に移動させる。本実施形態において、上磁場発生部３１２は、永久磁石により構成されている。この上磁場発生部３１２は、本実施形態における第２の磁場発生部に相当する。
【0024】
この下磁場発生部３１１の構成及び配置を、図２及び図３を用いて、詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る分析装置３の下磁場発生部３１１の上面図である。本実施形態において、図２及び図３に示すように、下磁場発生部３１１には、開口３１１１が形成される。また、下磁場発生部３１１は、複数の棒形状の磁石３１１２を有する。
【0025】
開口３１１１は、撮影部３２に対応する位置に形成されている。この撮影部３２に対応する位置とは、例えば、撮影部３２の光軸Ｌ１方向の前方位置（試料２０２側）である。この開口３１１１は、撮影部３２が、開口３１１１を通じて、試料２０２を撮影するために用いられる。また、本実施形態において、開口３１１１は、下磁場発生部３１１が、後述する下向きの磁場を印加しない非磁場印加位置に移動する際にも、用いられる。
【0026】
複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれは、永久磁石により構成される。この複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極は、開口３１１１の周りに形成され、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極は対向している。また、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。本実施形態においては、複数の棒形状の磁石３１１２は、６本の棒形状の磁石を備えて構成されている。
【0027】
この複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置する。また、第１平面ＰＬ１は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、平行である。この第１平面ＰＬ１の平面上には、第１平面ＰＬ１の中心を示す第１の中心Ｏ１が位置する。この第１の中心Ｏ１は、開口３１１１の中心である。また、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置する。この第２平面ＰＬ２の平面上には、第２平面ＰＬ２の中心を示す第２の中心Ｏ２が位置する。第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは平行である。本実施形態において、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とが一致しているため、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは一致している。
【0028】
本実施形態において、図２及び図３に示すように、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極であるＮ極は、第１の中心Ｏ１を中心とする半径Ｒ１の円周に沿うように、配置される。つまり、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極であるＮ極は、開口３１１１の周りに、複数並べて配置される。このように、下磁場発生部３１１は、開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極が形成されることにより、下向きの磁場を発生させる。
【0029】
また、本実施形態において、図２及び図３に示すように、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、第２の中心Ｏ２を中心とする、半径Ｒ１より大きい半径Ｒ２の円周に沿うように、配置される。つまり、６本の棒形状の磁石のそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。
【0030】
さらに、本実施形態において、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置し、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置し、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは一致していることから、６本の棒形状の磁石３１１２は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、６本の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置される。
【0031】
なお、図３に示す例では、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の数は、６本であるが、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の数は任意である。例えば、下磁場発生部３１１は、２本以上５本以下の磁石を備えるように構成されてもよく、７本以上の磁石を備えるように構成されてもよい。
【0032】
また、図３に示す例では、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の断面形状は、長方形状であるが、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の断面形状は長方形状に限られない。すなわち、棒形状の磁石の断面形状は任意であり、円形や楕円形などの断面形状であってもよい。
【0033】
ここで、図４乃至図１０を参照して、本実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成による磁力線及び磁性粒子２１５の吸引位置と、比較例に係る下磁場発生部の構成による磁力線及び磁性粒子２１５の吸引位置とを説明する。図４は、比較例に係る下磁場発生部の構成による磁力線を示す図である。図５は比較例に係る下磁場発生部による磁性粒子２１５の吸引位置を示す図である。磁性粒子２１５の実際の直径は１μｍ前後であるが、図５では吸引位置を分かりやすくするため故意に誇張して大きく描いてある。図６は、本実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成における磁力線を示す図である。図７乃至図１０は、本実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成における磁性粒子２１５の吸引位置を示す図である。図７乃至図１０においても、磁性粒子２１５の吸引位置を分かりやすくするため故意に誇張して大きく描いてある。
【0034】
比較例に係る下磁場発生部は、図４及び図５に示すように、環状形状の外周を境界とする閉曲面を垂直に貫く方向に単純に着磁された扁平且つ、環状形状の磁石である。この磁石の上部には第１の磁極であるＮ極が形成されており、第１の磁極であるＮ極の下部には第２の磁極であるＳ極が形成されている。このように、比較例に係る下磁場発生部において、Ｎ極に対してＳ極が離れずに形成されているため、比較例に係る下磁場発生部は、図４に示すように、Ｎ極の上方において、磁力線が集束するような磁場領域Ａ１を発生させることとなる。
【0035】
このような磁場領域Ａ１が発生することにより、比較例に係る下磁場発生部３１１は、図５に示すように、磁性粒子２１５をＮ極の上方に吸引することとなる。したがって、撮影部３２の撮影範囲内に磁性粒子を集積できず、撮影部３２が、開口３１１１を通じて、磁性粒子２１５を撮影するためには不利になる可能性があり、分析装置３の測定結果の精度が落ちる可能性がある。
【0036】
一方、本実施形態に係る下磁場発生部３１１においては、図６に示すように、複数の棒形状の磁石３１１２の第１の磁極であるＮ極は、開口３１１１の周りに対向して配置される。また、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、配置台３７における試料２０２を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるように配置される。すなわち、複数の棒形状の磁石３１１２の第２の磁極であるＳ極は、開口３１１１の周りに形成された第１の磁極による磁場（例えば、磁場領域Ａ２）に影響を与えない、開口３１１１から離間した位置に形成される。この第１の磁極及び第２の磁極が離間して配置されることにより、下磁場発生部３１１は、図６に示すように、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極であるＮ極の中間の上方向において、磁力線が一旦集束し、集束した磁力線が発散する磁場領域Ａ２を発生させることができる。つまり、この磁場領域Ａ２に、磁性粒子２１５を含む試料２０２を収容するカートリッジ２を配置することにより、配置台３７における試料２０２を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるようにすることができる。
【0037】
このような磁場領域Ａ２が発生することにより、本実施形態に係る下磁場発生部３１１は、図７乃至図１０に示すように、磁性粒子２１５を開口３１１１の上方に吸引することができる。したがって、撮影部３２の撮影範囲内に磁性粒子を集積することができ、撮影部３２が、開口３１１１を通じて、磁性粒子２１５を撮影することができるため、比較例に係る下磁場発生部３１１と比較して分析装置３の測定結果の精度が高くなる。
【0038】
ここで、第２の磁極が発生する磁場は、開口３１１１の周りに形成された第１の磁極による磁場に影響を与えない。開口３１１１から離間した位置とは、例えば、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離に対して、十分に大きい場合である。第１の磁極から第２の磁極までの距離は、例えば、第１の磁極の端面から第２の磁極の端面までの距離であり、本実施形態においては、半径Ｒ１と半径Ｒ２との差である。
【0039】
また、この開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離に対して、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、十分に大きいとは、例えば、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離の３倍以上離れた位置である。すなわち、本実施形態においては、第１の磁極から第２の磁極までの距離は、半径Ｒ１の３倍以上の大きさとなる。仮に、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、この開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離の３倍未満の場合、配置台３７における試料を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、図６に示すような略上下方向に磁場が打ち消されて磁場強度が弱くなるため、カートリッジ２に収容された磁性粒子２１５を、この磁場領域Ａ２に吸引するには不利となる。
【0040】
なお、便宜上第１の磁極から第２の磁極までの距離は、第１の磁極の端面から第２の磁極の端面までの距離としたが、第１の磁極から第２の磁極までの距離はこれに限られない。すなわち、第１の磁極中心（磁石端面から若干内部に奥まった位置となる）から第２の磁極中心までの距離としてもよい。
【0041】
次に、図１１を参照して、開口３１１１の周りに配置された第１の磁極が形成する上下方向の磁場の吸引力が極大となる位置について説明する。図１１は、逆極性の単磁荷が十分遠方にあってその作用が無視できると見なせる場合、円周上に分布する単磁荷がｚの位置に作る磁場Ｈを説明する図である。この図１１において、円周上に同極性の磁荷が一様に分布しており、その全量がＱｍの場合のｚの位置に作る磁場Ｈを考える。なお、円の幅は、無視することとする。図１のように、円周上の微少区間ｄｓがｚ軸上の点に作る磁場は、式（１）のように表される。
なお、μ０は、真空の透磁率である。
【数1】
なお、μ０は、真空の透磁率である。
【0042】
また、水平方向の磁場は円周の１８０度反対の磁荷が作る磁場と打ち消しあるため、円周上全ての磁荷が作る磁場を計算する際に消える。つまり、円周上の磁荷が作る磁場の計算は、ｚ軸上に作られる磁場Ｈを計算するのみで良い。したがって、ｚ軸上の磁場は、式（２）のように表される。
【数2】
【0043】
この磁場（ｄＨｃｏｓθ）を円周分足し合わせてやることで、Ｈｃｏｓθ＝ｃｏｓθΣｄＨで表される。つまり、式（３）のように表される。
【数3】
【0044】
ここで、ｃｏｓθは、式（４）のように表される。
【数4】
【0045】
ΣｄＱｍは円周上の全ての磁荷の足し合わせであり、Ｑｍと表されることを用いて、円周上に一様に分布する磁荷がｚ軸上に作る磁場は、式（５）のように表される。
【数5】
【0046】
そして、式（５）に基づいて、開口３１１１の周りに配置された第１の磁極が形成する磁場Ｈの上下方向の吸引力が極大となる位置は、式（６）乃至（１０）ように計算される。
このとき、第１の磁極と異極の第２の磁極は、第１の磁極に対して、離間して配置されているため、第２の磁極による、第１の磁極の吸引力への影響は無視できるものと仮定できる。
【数6】
【数7】
【数8】
【数9】
【数10】
このとき、第１の磁極と異極の第２の磁極は、第１の磁極に対して、離間して配置されているため、第２の磁極による、第１の磁極の吸引力への影響は無視できるものと仮定できる。
【0047】
式（１０）に表される計算結果において、撮影部３２に対応する位置に形成された開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１からカートリッジ２のセンサ面までの距離Ｄが、±０．０８２Ｒ１となる位置に、カートリッジ２を配置することは、磁石自体に厚みがあるため開口３１１１の面から奥まった位置に配置することを意味し、装置の構成上困難である。また、撮影部３２に対応する位置に形成された開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１からカートリッジ２のセンサ面までの距離Ｄが、－１．１０Ｒ１となる位置に、カートリッジ２を配置することは、撮影部３２と干渉する位置にカートリッジ２が配置されることとなるため、困難である。従って、式（１０）に表される計算結果に基づいて、撮影部３２に対応する位置に形成された開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１からカートリッジ２のセンサ面までの距離Ｄが、１．１０Ｒ１となる位置に、カートリッジ２が配置されることが望ましい。
【0048】
ここで、式（１０）に示される開口３１１１の周りに配置された第１の磁極が形成する磁場Ｈの上下方向の吸引力が極大となる位置において、４つの解が導出される理由を説明する。まず、磁性粒子のみ働く吸引力Ｆｍの式は、式（１１）のように表される。
このとき、κｐは粒子の体積磁化率であり、κｆは流体の体積磁化率であり、μ０は真空の透磁率であり、Ｖｐは磁性粒子の体積である。
【数11】
このとき、κｐは粒子の体積磁化率であり、κｆは流体の体積磁化率であり、μ０は真空の透磁率であり、Ｖｐは磁性粒子の体積である。
【0049】
次に、式（１１）を磁束密度Ｂの関係式に変形した式は、式（１２）に表される。
このとき、χｐは粒子の質量磁化率であり、χｆは流体の質量磁化率であり、ｍｐは粒子の質量である。
【数12】
このとき、χｐは粒子の質量磁化率であり、χｆは流体の質量磁化率であり、ｍｐは粒子の質量である。
【0050】
式（１１）に表されるように、磁性粒子のみに働く吸引力Ｆｍは磁界強度Ｈの２乗にのみ比例するのではなく、磁場（磁界強度）Ｈの２乗の勾配に比例する。また、式（１２）に表されるように、磁性粒子のみに働く吸引力Ｆｍは、磁束密度の２乗に比例するのではなく、磁束密度と磁束密度の勾配の積に比例する。したがって、式（１１）及び式（１２）に表されるように、式（１０）に示される開口３１１１の周りに配置された第１の磁極が形成する磁場Ｈの上下方向の吸引力が極大となる位置において、４つの解が導出されることとなる。
【0051】
図１及び図２に戻り、撮影部３２は、処理回路３６の制御の下、分析装置３の配置台３７に配置されるカートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を、１個１個識別して計数できるようにするための光学デバイスである。撮影部３２は、例えば、拡大機能を持つ光学式カメラである。本実施形態において、撮影部３２は、カートリッジ２の下方に、すなわち、配置台３７のカートリッジ２が配置される面とは反対面の側に配置され、反対面からの撮影によって、配置台３７に配置されるカートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を撮影する。また、本実施形態において、撮影部３２は、撮影部３２に対応する位置に開口３１１１が形成されているため、撮影部３２は、下磁場発生部３１１の開口３１１１を通じて、センサエリア上に結合している磁性粒子２１５を撮影する。撮影部３２は、図２に示すように、対物レンズ３２１と、画像センサ３２３とを備えて構成されている。
【0052】
対物レンズ３２１は、撮影対象物である、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５の像を、画像センサ３２３の受光面に結像させるための光学系の例である。本実施形態においては、対物レンズ３２１は、下磁場発生部３１１の下方、かつ、下磁場発生部３１１と画像センサ３２３の間に配置されている。
【0053】
画像センサ３２３は、対物レンズ３２１を介して、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を撮影する。画像センサ３２３は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ及びＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等により実現される。本実施形態においては、画像センサ３２３は、対物レンズ３２１の下方に配置されている。
【0054】
入力インターフェース３３は、ユーザから各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３６へ出力する。入力インターフェース３３は、例えば、操作面へ触れることで指示が入力されるメンブレンスイッチ、タッチパネル、タッチパッド、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、またはトラックボール等の一つ以上の入力機器に接続されている。
【0055】
出力インターフェース３４は、処理回路３６に接続され、処理回路３６から供給される信号を出力する。出力インターフェース３４は、例えば、表示回路、印刷回路、及び音声デバイス等により実現される。表示回路には、例えば、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等が含まれる。なお、表示対象を表すデータをビデオ信号に変換し、ビデオ信号を外部へ出力する処理回路も表示回路に含まれる。印刷回路は、例えば、プリンタ等を含む。なお、印刷対象を表すデータを外部へ出力する出力回路も印刷回路に含まれる。音声デバイスは、例えば、スピーカ等を含む。なお、音声信号を外部へ出力する出力回路も音声デバイスに含まれる。
【0056】
記憶回路３５は、磁気的若しくは光学的記録媒体又は半導体メモリなどの、プロセッサにおり読み取り可能な記録媒体を有する。記憶回路３５は、本実施形態に係る分析装置３の回路で実行されるプログラムを記憶する。なお、記憶回路３５の記憶媒体内のプログラム及びデータの一部又は全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるようにしてもよい。
【0057】
また、記憶回路３５は、本実施形態に係る一つ以上の動作プログラム等を記憶している。この動作プログラムは、例えば、測定に必要な所定の処理を実行するタイミングを規定するプログラムを含む。測定に必要な所定の処理を実行するタイミングとは、例えば、下向きの磁場の印加の開始のタイミング及び停止のタイミング、上向きの磁場の印加の開始のタイミング及び停止のタイミング、撮影のタイミング、計数のタイミングなどである。これらのタイミングは、予め経験的、実験的に取得される。
【0058】
処理回路３６は、分析装置３の中枢として機能するプロセッサである。処理回路３６は、記憶回路３５に記憶されている動作プログラムを実行することで、この制御プログラムに対応する機能を実現する。なお、処理回路３６は、記憶回路３５で記憶されているデータの少なくとも一部を記憶する記憶領域を備えていてもよい。
【0059】
図１に示される処理回路３６は、記憶回路３５に記憶されている動作プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路３６は、動作プログラムを実行することで、制御機能３６１と、計数機能３６２とを有する。計数機能３６２とは、撮影した画像から磁性粒子数をカウントする「粒子解析」と呼ばれるソフトウエア・アルゴリズムを意味する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによって制御機能３６１と、計数機能３６２とが実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて制御回路を構成し、各プロセッサが制御プログラムを実行することにより、これらの各種機能を実現しても構わない。なお、図１に示した制御機能３６１及び計数機能３６２は、それぞれ、本実施形態における制御部及び計数部を構成している。
【0060】
下磁場発生部３１１及び／又は上磁場発生部３１２が永久磁石により構成されている場合、分析装置３は、図２に示すように、下磁場発生部３１１及び／又は上磁場発生部３１２を移動する移動機構３８を備えている。すなわち、アクチュエータ等により構成された移動機構３８は、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２のそれぞれの位置を、磁場印加位置と、非磁場印加位置との間で移動させる。磁場印加位置は、カートリッジ２内の磁性粒子２１５に対して磁場を印加させる位置である。磁場印加位置は、例えば、カートリッジ２の近傍の位置である。また、非磁場印加位置は、カートリッジ２内の磁性粒子２１５に対して磁場による吸引力を印加させない位置である。この非磁場印加位置は、例えば、カートリッジ２から離れた位置である。
【0061】
移動機構３８は、モータなどを備えており、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２のそれぞれを、水平方向に移動させたり、垂直方向に移動させたりすることができる。これにより、移動機構３８は、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２のそれぞれを、磁場印加位置から非磁場印加位置に移動させたり、非磁場印加位置から磁場印加位置に移動させたりすることができる。
【0062】
図１２は、本実施形態に係る分析装置３が、移動機構３８により、下磁場発生部３１１を非磁場印加位置に移動した状態を示す図である。図２及び図１２に示す例では、移動機構３８は、下磁場発生部３１１を垂直方向に移動させることにより、図２に示す磁場印加位置と、図１２に示す非磁場印加位置との間を移動させる。本実施形態において、移動機構３８が下磁場発生部３１１を非磁場印加位置に移動させる場合には、移動機構３８は、撮影部３２が下磁場発生部３１１の開口３１１１に挿入されるように、下磁場発生部３１１を非磁場印加位置に移動させる。そのため、本実施形態において、開口３１１１の径は、撮影部３２の最大径よりも大きく形成される。
【0063】
図１３は、移動機構がある本実施形態に係る分析装置３で実行される分析処理の内容を説明するためのフローチャート図である。この分析処理では、カートリッジ２に上向きの磁場及び下向きの磁場を印加したり、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を撮影したり、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を計数したりする。この分析処理は、カートリッジ２が配置台３７に配置された場合に実行される処理である。
【0064】
図１３に示すように、まず、分析装置３は、ユーザによりカートリッジ２の配置が完了されるまで待機する（ステップＳ１１）。すなわち、ユーザは、カートリッジ２を分析装置３における配置台３７に配置させる。そして、カートリッジ２の配置後、ユーザは、配置台３７に配置されたカートリッジ２に、磁性粒子２１５を含む試料２０２を注入して、カートリッジ２の配置を完了する。このステップＳ１１において、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２は、非磁場印加位置に位置している。なお、このステップＳ１１において、カートリッジ２への試料２０２の注入は、自動により行われてもよく、手動により行われてもよい。
【0065】
そして、分析装置３へのカートリッジ２の配置が完了すると、分析装置３は、カートリッジ２に上向きの磁場を印加する（ステップＳ１３）。この上向きの磁場を印加する処理は、処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３は、移動機構３８を制御して、上磁場発生部３１２を磁場印加位置に移動させることにより、カートリッジ２に上向きの磁場を印加する。これにより、反応容器２０１に試料２０２が導入されると、磁性粒子２１５は沈降することなく、上方へ移動することができる。なお、このステップＳ１３において、下磁場発生部３１１は非磁場印加位置に位置している。また、分析装置３へのカートリッジ２の配置の完了は、分析装置３にセンサを設けて、このセンサにより、カートリッジ２への配置の完了を自動的に検知するようにしてもよく、或いは、ユーザが分析装置３に設けられた入力インターフェース３３の一例である完了ボタンを押下することにより、分析装置３がカートリッジ２の配置の完了を検知するようにしてもよい。
【0066】
次に、図１３に示すように、分析装置３は、撮影を行う（ステップＳ１５）。この撮影を行う処理は、処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３は、カートリッジ２に上向きの磁場を印加した状態で、撮影部３２を制御して、分析装置３の配置台３７に配置されるカートリッジ２のセンサエリアを撮影する。このセンサエリアを撮影部３２が撮影することにより、試料２０２の導入直後の磁性粒子２１５の結合が撮影される。なお、このステップＳ１５においては、静止画像を撮影することとしたが、動画像を撮影するようにしてもよい。すなわち、このステップＳ１５において、動画像の撮影を開始するようにしてもよい。
【0067】
次に、図１３に示すように、分析装置３は、カートリッジ２に下向きの磁場を印加する（ステップＳ１７）この下向きの磁場を印加する処理は、処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３は、移動機構３８を制御して、上磁場発生部３１２を磁場印加位置から非磁場印加位置に移動させ、下磁場発生部３１１を非磁場印加位置から磁場印加位置に移動させることにより、上向きの磁場の印加を停止して、カートリッジ２に下向きの磁場を印加する。
【0068】
カートリッジ２に下向きの磁場が印加されると、カートリッジ２に注入された試料２０２中に拡散している磁性粒子２１５は、試料２０２中を沈降して、反応容器２０１のセンサエリアに侵入する。磁性粒子２１５が沈降する際には、磁性粒子２１５は、試料２０２中の検出対象物と結合しながら沈降して、センサ面上の第１の抗体２１１に達する。この磁性粒子２１５の沈降速度は、下向きの磁場がカートリッジ２に印加されていることから、この下向きの磁場がカートリッジ２に印加されておらず、重力のみで沈降する場合と比較して、速くなる。つまり、カートリッジ２に下向きの磁場を印加することにより、磁性粒子２１５の沈降に要する時間を短くすることができる。
【0069】
次に、図１３に示すように、分析装置３は、カートリッジ２に上向きの磁場を印加する（ステップＳ１９）。この上向きの磁場を印加する処理は、処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３は、ステップＳ１７において、下向きの磁場を印加してから所定の時間経過後、移動機構３８を制御して、下磁場発生部３１１を磁場印加位置から非磁場印加位置に移動させ、上磁場発生部３１２を非磁場印加位置から磁場印加位置に移動させることにより、下向きの磁場の印加を停止して、カートリッジ２に上向きの磁場を印加する。
【0070】
カートリッジ２に上向きの磁場が印加されると、磁性粒子２１５は試料中を上側に移動する。しかし、抗原抗体反応でセンサ面上の第１の抗体２１１に結合した磁性粒子２１５は、上向きの磁場に抗して、センサ面上の第１の抗体２１１に結合したままの状態となる。つまり、検出対象物と結合した磁性粒子２１５はセンサエリアに残ることとなる。
【0071】
次に、図１３に示すように、分析装置３は、撮影を行う（ステップＳ２１）。この撮影を行う処理は処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３の配置台３７に配置されるカートリッジ２のセンサエリアを撮影する。このセンサエリアを撮影部３２が撮影することにより、センサ面上に固定された第１の抗体２１１と磁性粒子２１５との結合が撮影される。なお、ステップＳ１５において動画像の撮影を開始した場合にあっては、このステップＳ２１において撮影を終了する。
【0072】
次に、図１３に示すように、分析装置３は、磁性粒子２１５の数を計数する（ステップＳ２３）。この計数する処理は、処理回路３６における計数機能３６２により実現される。具体的には、分析装置３は、ステップＳ２１において撮影した画像を解析して、センサエリアに残っている磁性粒子２１５の数をカウントし、試料２０２に検出対象物が含まれているか否かを判定し、また、試料２０２に含まれる検出対象物の濃度は、画像において単位面積当たりの粒子数に比例することから、換算して求められる。
【0073】
ステップＳ２３にて、磁性粒子２１５の数を計数することにより、本実施形態に係る分析処理を終了する。
【0074】
以上のように、本実施形態に係る分析システム１によれば、カートリッジ２を配置台３７に配置した状態において、カートリッジ２が配置される面とは反対面の側に撮影部３２を設け、撮影部３２の光軸Ｌ１方向の前方に開口３１１１が形成され、その開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極を形成し、開口３１１１から十分離間した位置に第２の磁極を形成する下磁場発生部３１１を、カートリッジ２が配置される面とは反対面の側に設けることとしたので、撮影部３２を配置しつつ、撮影部３２の撮影範囲内にカートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積可能な磁場発生部を配置することができる。すなわち、本実施形態においては、開口３１１１の周りに、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第１の磁極を対向して配置し、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの第２の磁極を、開口３１１１から離れて、円周状に配置し、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置することにより、試料を収容するカートリッジが配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるため、撮影部３２の撮影範囲内に、カートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積することができ、撮影部３２は、開口３１１１を通じて、センサエリアに捕捉された磁性粒子２１５を撮影することができる。このため、磁性粒子２１５の沈降と上昇の過程を連続的に観察することができる。
【0075】
〔変形例１〕
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置するようにしたが、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が垂直となるように変形することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例１として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置するようにしたが、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が垂直となるように変形することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例１として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
【0076】
図１及び図１４を用いて、変形例１に係る分析システム１の構成例を説明する。図１４は、変形例１に係る分析システム１の詳細構成の例を示す図であり、上述した第１実施形態における図２に対応する図である。この図１及び図１４に示すように、下磁場発生部の複数の棒形状の磁石の構成が第１実施形態と異なるため、変形例１においては、複数の棒形状の磁石３１１２ａと表記する。なお、複数の棒形状の磁石３１１２ａ以外の構成及び機能は、上述した第１実施形態における図１及び図２と同等であるので、説明を省略する。
【0077】
図１４及び図１５を参照して、複数の棒形状の磁石３１１２ａの構成を詳細に説明する。図１５は、変形例１に係る分析装置３の下磁場発生部３１１の上面図であり、上述した第１実施形態における図３に対応する図である。
【0078】
複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれは、永久磁石により構成される。この複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極は、開口３１１１の周りに形成されている。複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極と異極である第２の磁極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。本変形例においては、図１５に示すように、複数の棒形状の磁石３１１２ａは、６本の棒形状の磁石を備えて構成されている。
【0079】
複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置する。また、第１平面ＰＬ１は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、平行である。この第１平面ＰＬ１の平面上には、第１平面ＰＬ１の中心を示す第１の中心Ｏ１が位置する。この第１の中心Ｏ１は、開口３１１１の中心である。さらに、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置する。この第２平面ＰＬ２の平面上には、第２平面ＰＬ２の中心を示す第２の中心Ｏ２が位置する。第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは平行である。変形例１においては、図１４に示すように、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とは、異なる位置にあり、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とを結ぶ線分が垂直な関係にあり、線分の距離ｄ１だけ離れて位置している。つまり、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは、距離ｄ１だけ離れて位置する。
【0080】
変形例１において、図１４及び図１５に示すように、６本の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極であるＮ極は、第１の中心Ｏ１とする半径Ｒ１の円周上に並ぶように配置される。つまり、６本の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極であるＮ極は、開口３１１１の周りに、並べて配置されている。このように、下磁場発生部３１１は、開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極が形成されることにより、下向きの磁場を発生させる。
【0081】
また、変形例１において、図１４及び図１５に示すように、６本の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、第２の中心Ｏ２を中心とする、半径Ｒ１と同じ大きさの半径Ｒ２の円周上に並ぶように配置される。つまり、６本の棒形状の磁石のそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。
【0082】
さらに、変形例１において、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置し、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置し、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは、距離ｄ１だけ離れて位置し、半径Ｒ１と半径Ｒ２とは同じ大きさであることから、本変形例においては、複数の棒形状の磁石３１１２ａは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの長手方向が垂直となるように配置される。
【0083】
なお、図１５に示す例では、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の数は、６本であるが、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の数は任意である。例えば、下磁場発生部３１１は、２本以上５本以下の磁石を備えるように構成されてもよく、７本以上の磁石を備えるように構成されてもよい。
【0084】
また、図１５に示す例では、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の断面形状は、長方形状であるが、下磁場発生部３１１が備える棒形状の磁石の断面形状は長方形状に限られない。すなわち、棒形状の磁石の断面形状は任意であり、円形や楕円形などの断面形状であってもよい。
【0085】
以上のように、変形例１に係る分析システム１によれば、開口３１１１の周りに、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第１の磁極を配置し、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの第２の磁極を、開口３１１１から離れて、円周状に配置し、複数の棒形状の磁石３１１２ａを、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ａのそれぞれの長手方向が垂直となるように配置することにより、配置台３７における試料２０２を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるため、撮影部３２の撮影範囲内に、カートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積することができ、撮影部３２は、開口３１１１を通じて、センサエリアに捕捉された磁性粒子２１５を撮影することができる。このため、磁性粒子２１５の沈降と上昇の過程を連続的に観察することができる。
【0086】
〔変形例２〕
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置するようにしたが、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が傾斜するように変形することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例２として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が平行となるように配置するようにしたが、複数の棒形状の磁石３１１２を、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２のそれぞれの長手方向が傾斜するように変形することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例２として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
【0087】
図１及び図１６を用いて、変形例２に係る分析システム１の構成例を説明する。図１６は、変形例２に係る分析システム１の詳細構成の例を示す図であり、上述した第１実施形態における図２に対応する図である。この図１及び図１６に示すように、下磁場発生部の複数の棒形状の磁石の構成が第１実施形態と異なるため、本実施形態の変形例２においては、複数の棒形状の磁石３１１２ｂと表記する。なお、複数の棒形状の磁石３１１２ｂ以外の構成及び機能は、上述した第１実施形態における図１及び図２と同等であるので、説明を省略する。
【0088】
複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれは、永久磁石により構成される。この複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極は、開口３１１１の周りに形成されている。複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極と異極である第２の磁極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。
【0089】
複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置する。また、第１平面ＰＬ１は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、平行である。この第１平面ＰＬ１の平面上には、第１平面ＰＬ１の中心を示す第１の中心Ｏ１が位置する。この第１の中心Ｏ１は、開口３１１１の中心である。さらに、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置する。この第２平面ＰＬ２の平面上には、第２平面ＰＬ２の中心を示す第２の中心Ｏ２が位置する。第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは平行である。変形例２において、図１６に示すように、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とは異なる位置にあり、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とを結ぶ線分は垂直な関係にあり、この線分の距離ｄ２だけ離れて位置している。つまり、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは、距離ｄ２だけ離れて位置する。
【0090】
変形例２において、図１６に示すように、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極は、第１の中心Ｏ１とする半径Ｒ１の円周上に並ぶように配置される。つまり、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極であるＮ極は、開口３１１１の周りに、並べて配置されている。このように、下磁場発生部３１１は、開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極が形成されることにより、下向きの磁場を発生させる。
【0091】
また、変形例２において、図１６に示すように、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、第２の中心Ｏ２を中心とする、半径Ｒ１より大きい半径Ｒ２の円周上に並ぶように配置される。つまり、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第２の磁極であるＳ極は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。
【0092】
さらに、変形例２において、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置し、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置し、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは、距離ｄ２だけ離れて位置し、半径Ｒ２は半径Ｒ１より大きいことから、複数の棒形状の磁石３１１２ｂは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの長手方向が傾斜するように配置される。
【0093】
以上のように、変形例２に係る分析システム１によれば、開口３１１１の周りに、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第１の磁極を配置し、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの第２の磁極を、開口３１１１から離れて、円周状に配置し、複数の棒形状の磁石３１１２ｂを、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ｂのそれぞれの長手方向が傾斜するように配置することにより、配置台３７における試料２０２を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるため、撮影部３２の撮影範囲内に、カートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積することができ、撮影部３２は、開口３１１１を通じて、センサエリアに捕捉された磁性粒子２１５を撮影することができる。このため、磁性粒子２１５の沈降と上昇の過程を連続的に観察することができる。
【0094】
〔第２実施形態〕
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、下磁場発生部３１１が備える磁石として、複数の棒形状の磁石により構成されていたが、磁石の形状はこれに限られない。第２実施形態においては、下磁場発生部が備える磁石として、環状形状の磁石により構成されてもよい。以下、上述した第１実施形態とは異なる部分を説明する。
上述した第１実施形態に係る分析システム１においては、下磁場発生部３１１が備える磁石として、複数の棒形状の磁石により構成されていたが、磁石の形状はこれに限られない。第２実施形態においては、下磁場発生部が備える磁石として、環状形状の磁石により構成されてもよい。以下、上述した第１実施形態とは異なる部分を説明する。
【0095】
図１及び図１７を用いて、第２実施形態に係る分析システム１の構成例を説明する。図１７は、第２実施形態に係る分析システム１の詳細構成の例を示す図であり、上述した第１実施形態における図２に対応する図である。この図１及び図１７に示すように、下磁場発生部が備える磁石の構成が第１実施形態と異なるため、第２実施形態においては、環状形状の磁石３１１２ｃと表記する。なお、環状形状の磁石３１１２ｃ以外の構成及び機能は、上述した第１実施形態における図１及び図２と同等であるので、説明を省略する。
【0096】
図１７及び図１８を参照して、環状形状の磁石３１１２ｃの構成を詳細に説明する。図１８は、第２実施形態に係る分析装置３の下磁場発生部３１１の上面図であり、上述した第１実施形態における図３に対応する図である。
【0097】
環状形状の磁石３１１２ｃは、永久磁石により構成される。環状形状の磁石３１１２ｃの第１の磁極は、開口３１１１の周りに連続的に形成される。また、第１の磁極と異極である、環状形状の磁石３１１２ｃの第２の磁極は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して垂直な方向及び第１の磁極の下方において、連続的に形成される。本実施形態においては、環状形状の磁石３１１２ｃは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、垂直な方向に、複数の環状形状の磁石片を積層して形成される。具体的には、環状形状の磁石３１１２ｃは、４つの環状形状の磁石片を積層して形成される。この複数の環状形状の磁石片を積層して、環状形状の磁石３１１２ｃが形成される場合、複数の環状形状の磁石片のそれぞれの異極同士を結合して積層することにより、環状形状の磁石３１１２ｃが形成される。そのため、本実施形態においては、４つの環状形状の磁石片の上下方向の一端には第１の磁極であるＮ極が形成され、４つの環状形状の磁石片の上下方向の他端には第２の磁極であるＳ極が形成される。
【0098】
また、本実施形態においては、環状形状の磁石３１１２ｃの内側には、撮影部３２が配置される。そのため、環状形状の磁石３１１２の内径は、撮影部３２の外径の最大径よりも大きく形成されている。
【0099】
環状形状の磁石３１１２ｃの第１の磁極は、第１平面ＰＬ１に位置する。また、第１平面ＰＬ１は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、平行である。この第１平面ＰＬ１の平面上には、第１平面ＰＬ１の中心を示す第１の中心Ｏ１が位置する。この第１の中心Ｏ１は、開口３１１１の中心である。環状形状の磁石３１１２ｃの第２の磁極は、第２平面ＰＬ２に位置する。この第２平面ＰＬ２の平面上には、第２平面ＰＬ２の中心を示す第２の中心Ｏ２が位置する。第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは平行である。第２実施形態において、図１７に示すように、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とは、異なる位置にあり、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とを結ぶ線分が垂直な関係にあり、線分の距離ｄ３だけ離れて位置している。つまり、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは、距離ｄ３だけ離れて位置する。
【0100】
第２実施形態において、図１７及び図１８に示すように、環状形状の磁石３１１２ｃの第１の磁極であるＮ極は、第１の中心Ｏ１とする半径Ｒ１の円周方向に沿うように連続的に形成される。このように、下磁場発生部３１１は、開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極が形成されることにより、下向きの磁場を発生させる。また、環状形状の磁石３１１２ｃの第２の磁極であるＳ極は、第１の中心Ｏ２とする半径Ｒ２の円周方向に沿うように連続的に形成される。
【0101】
なお、図１８に示す例では、下磁場発生部３１１が備える環状形状の磁石片の数は、４個であるが、下磁場発生部３１１が備える環状形状の磁石片の数は任意である。例えば、下磁場発生部３１１は、３個以下の磁石片を備えるように構成されてもよく、５本以上の磁石片を備えるように構成されてもよい。
【0102】
また、図１８に示す例では、下磁場発生部３１１が備える環状形状の磁石の断面形状は、円形状であるが、下磁場発生部３１１が備える環状形状の磁石の断面形状は円形状に限られない。すなわち、環状形状の磁石の断面形状は任意であり、矩形状や楕円形状などの断面形状であってもよい。
【0103】
図５及び図１９乃至図２１を参照して、本実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成による磁性粒子２１５の吸引位置と、比較例に係る下磁場発生部の構成による磁性粒子２１５の吸引位置とを説明する。図１９乃至図２１は、本実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成における磁性粒子２１５の吸引位置を示す図である。図１９乃至図２１において、磁性粒子２１５の吸引位置を分かりやすくするため故意に誇張して大きく描いてある。
【0104】
比較例に係る下磁場発生部は、図５に示すように、扁平且つ、環状形状の磁石であり、環状の磁石の上部には第１の磁極であるＮ極が形成されており、環状の磁石の下部には第２の磁極であるＳ極が形成されている。このように、比較例に係る下磁場発生部においては、Ｎ極に対してＳ極が離れずに形成されている。そのため、図５に示すように、磁性粒子２１５をＮ極の上方に吸引することとなる。このため、撮影部３２が、開口３１１１を通じて、磁性粒子２１５を撮影することが困難になる可能性があり、分析装置３の測定結果の精度が落ちる可能性がある。
【0105】
一方、本実施形態に係る下磁場発生部３１１において、環状形状の磁石３１１２ｃの第１の磁極であるＮ極は、開口３１１１の周りに連続的に形成される。また、第１の磁極と異極の第２の磁極であるＳ極は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して垂直な方向及び第１の磁極の下方であり、開口３１１１から離れて、配置台３７における試料２０２を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるように配置される。すなわち、環状形状の磁石３１１２ｃの第２の磁極であるＳ極が発生する磁場は、開口３１１１の周りに形成された第１の磁極による磁場に影響を与えず、開口３１１１から離間した位置に、連続的に形成されている。このように、本実施形態に係る下磁場発生部３１１においては、比較例に係る下磁場発生部と異なり、第２の磁極であるＳ極が、第１の磁極であるＮ極に対して離れて形成されている。
【0106】
これにより、図１９乃至図２１に示すように、磁性粒子２１５を開口３１１１の上方に吸引することができる。このため、撮影部３２の撮影範囲内に磁性粒子２１５を集積することができ、撮影部３２が、開口３１１１を通じて、磁性粒子２１５を撮影することができるため、比較例に係る下磁場発生部３１１と比較して分析装置３の測定結果の精度が高くなる。
【0107】
ここで、第２の磁極が形成される、開口３１１１の周りに形成された第１の磁極による磁場に影響を与えない、開口３１１１から離間した位置とは、例えば、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離に対して、十分に大きい場合である。本実施形態において、第１の磁極から第２の磁極までの距離は、例えば、第１の磁極の端面から第２の磁極の端面までの距離である。この開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離に対して、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、十分に大きいとは、例えば、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離の３倍以上離れた位置である。すなわち、本実施形態においては、第１の磁極から第２の磁極までの距離は、半径Ｒ１の３倍以上の大きさとなる。仮に、第１の磁極から第２の磁極までの距離が、この開口３１１１の中心である第１の中心Ｏ１から第１の磁極までの距離の３倍未満の場合、配置台３７における試料を収容するカートリッジ２が配置される位置である試料位置において、図６に示すような略上下方向に磁場が形成されないため、カートリッジ２に収容された磁性粒子２１５を、この磁場領域Ａ２に吸引することができない。
【0108】
なお、第１の磁極から第２の磁極までの距離は、第１の磁極の端面から第２の磁極の端面までの距離としたが、第１の磁極から第２の磁極までの距離はこれに限られない。すなわち、第１の磁極から第２の磁極までの距離の決め方は任意であり、例えば、第１の磁極が位置する第１平面ＰＬ１と、第２の磁極が位置する第２平面ＰＬ２との距離ｄ３を、第１の磁極から第２の磁極までの距離としてもよい。
【0109】
以上のように、本実施形態に係る分析システム１によれば、カートリッジ２を配置台３７に配置した状態において、カートリッジ２が配置される面とは反対面の側に撮影部３２を設け、撮影部３２の光軸Ｌ１方向の前方に開口３１１１が形成され、その開口３１１１の周りに第１の磁極が連続的に形成され、開口３１１１から離間した位置に第２の磁極が連続的に形成される下磁場発生部３１１を、カートリッジ２が配置される面とは反対面の側に設けることとしたので、撮影部３２を配置しつつ、撮影部３２の撮影範囲内にカートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積可能な磁場発生部を配置することができる。すなわち、本実施形態においては、環状形状の磁石３１１２ｃの第１の磁極を、開口３１１１に沿うように連続的に形成し、開口３１１１から離間した位置に、環状形状の磁石３１１２ｃの第２の磁極を、連続的に形成することにより、試料２０２を収容するカートリッジが配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるため、撮影部３２の撮影範囲内に、カートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を集積することができ、撮影部３２は、開口３１１１を通じて、センサエリアに捕捉された磁性粒子２１５を撮影することができる。このため、磁性粒子２１５の沈降と上昇の過程を連続的に観察することができる。
【0110】
〔変形例３〕
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、下磁場発生部３１１は永久磁石により構成することとしたが、下磁場発生部３１１は電磁石により構成することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例３として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、下磁場発生部３１１は永久磁石により構成することとしたが、下磁場発生部３１１は電磁石により構成することも可能である。以下、この変形例を第１実施形態に適用した場合を変形例３として、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
【0111】
図１及び図２２を用いて、変形例３に係る分析システム１の構成例を説明する。図２２は、変形例３に係る分析システム１の詳細構成の例を示す図であり、上述した第１実施形態における図２に対応する図である。この図１及び図２２に示すように、複数の棒形状の磁石の構成が第１実施形態と異なるため、変形例３においては、複数の棒形状の磁石３１１２ｄと表記する。また、複数の棒形状の磁石３１１２ｄが電磁石により構成される場合は、下磁場発生部３１１は移動機構３８を備えなくてよい。なお、複数の棒形状の磁石３１１２ｄ及び移動機構３８以外の構成及び機能は、上述した第１実施形態における図１及び図２と同等であるので、説明を省略する。
【0112】
図２２及び図２３を参照して、複数の棒形状の磁石３１１２ｄの構成を詳細に説明する。図２３は、変形例３に係る分析装置３の下磁場発生部３１１の上面図であり、上述した第１実施形態における図３に対応する図である。
【0113】
本変形例において、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれは、電磁石により構成され、処理回路３６の制御の下、磁場をＯＮ／ＯＦＦすることにより、カートリッジ２に対して、下向きの磁場を印加する。複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれは、磁心３１１２ｄ＿１と、コイル３１１２ｄ＿２とを有する。
【0114】
磁心３１１２ｄ＿１は、複数設けられており、下磁場発生部３１１の開口３１１１の周りに配意されている。この複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端は、開口３１１１の周りに配置されている。複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの他端は、開口３１１１から離れて、円周状に並ぶように配置される。本変形例においては、複数の磁心３１１２ｄ＿１の一端は、円環形状の磁心に結合されている。さらに、本変形例においては、図２３に示すように、磁心３１１２ｄ＿１は、６本設けられている。
【0115】
コイル３１１２ｄ＿２は、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの周囲に巻回されている。このコイル３１１２ｄ＿２に電流を流すことにより、磁場を一定の方向に発生させ、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端と他端とを異なる磁極に磁化させている。本変形例において、図２３に示すように、コイル３１１２ｄ＿２に電流を流すことにより、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端を第１の磁極であるＮ極に磁化させ、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの他端を第２の磁極であるＳ極に磁化させている。
【0116】
複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの一端は、第１平面ＰＬ１に位置する。また、第１平面ＰＬ１は、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、平行である。この第１平面ＰＬ１の平面上には、第１平面ＰＬ１の中心を示す第１の中心Ｏ１が位置する。この第１の中心Ｏ１は、開口３１１１の中心である。また、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの他端は、第２平面ＰＬ２に位置する。この第２平面ＰＬ２の平面上には、第２平面ＰＬ２の中心を示す第２の中心Ｏ２が位置する。第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは平行である。本変形例において、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２とは一致しているため、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２は一致している。
【0117】
本変形例において、図２２及び図２３に示すように、６本の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端は、第１の中心Ｏ１を中心とする半径Ｒ１の円周に沿うように、配置される。つまり、磁場がＯＮされることにより、６本の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端は、第１の磁極であるＮ極として、開口３１１１の周りに、並べて配置される。つまり、磁場がＯＮされることにより、６本の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端は、第１の磁極であるＮ極として、開口３１１１の周りに、並べて配置される。このように、下磁場発生部３１１は、処理回路３６の制御の下、開口３１１１の周りに第１の磁極であるＮ極が形成されることにより、下向きの磁場を発生させる。
【0118】
また、本変形例において、図２２及び図２３に示すように、６本の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの他端は、第２の中心Ｏ２を中心とする半径Ｒ２の円周に沿うように、配置される。つまり、磁場がＯＮされることにより、６本の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの他端は、第２の磁極であるＳ極として、開口３１１１の周りに、並べて配置される。
【0119】
さらに、本変形例において、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの一端は、第１平面ＰＬ１に位置し、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの他端は、第２平面ＰＬ２に位置し、第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とは一致していることから、複数の棒形状の磁石３１１２ｄは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの長手方向が平行となるように配置される。
【0120】
なお、本変形例においては、複数の棒形状の磁石３１１２ｄは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの長手方向が平行となるように配置されることとしたが、複数の棒形状の磁石３１１２ｄは、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの長手方向が垂直となるように配置されてもよく、複数の棒形状の磁石３１１２ｄのそれぞれの長手方向が傾斜するように配置されてもよい。
【0121】
また、図２３に示す例では、磁石３１１２ｄが備える磁心３１１２ｄ＿１の数は、６本であるが、磁石３１１２ｄが備える磁心３１１２ｄ＿１の数は任意である。例えば、磁石３１１２ｄは、２本以上５本以下の磁心３１１２ｄ＿１を備えるように構成されてもよく、７本以上の磁心３１１２ｄ＿１を備えるように構成されてもよい。
【0122】
さらに、図２３に示す例では、磁石３１１２ｄが備える磁心３１１２ｄ＿１の断面形状は、円形状であるが、磁石３１１２ｄが備える磁心３１１２ｄ＿１の断面形状は円形状に限られない。すなわち、磁石３１１２ｄが備える磁心３１１２ｄ＿１の断面形状は任意であり、長方形や楕円形などの断面形状であってもよい。なお、変形例３に係る下磁場発生部３１１の構成による磁力線及び磁性粒子２１５の吸引位置は、第１実施形態に係る下磁場発生部３１１の構成による磁力線及び磁性粒子２１５の吸引位置と同等であるので、説明を省略する。
【0123】
図２４は、移動機構がある変形例３に係る分析装置３で実行される分析処理の内容を説明するためのフローチャート図である。この分析処理では、カートリッジ２に上向きの磁場及び下向きの磁場を印加したり、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を撮影したり、カートリッジ２のセンサエリア上に結合している磁性粒子２１５を計数したりする。この分析処理は、カートリッジ２が配置台３７に配置された場合に実行される処理である。なお、図２４に示すステップＳ１１からステップＳ１５までの処理は、上述した第１実施形態における図１３と同等であるため、説明を省略する。
【0124】
ステップＳ１１における分析装置３へのカートリッジ２の配置が完了すると、分析装置３は、カートリッジ２に下向きの磁場を印加する（ステップＳ３１）。この下向きの磁場を印加する処理は、処理回路３６における制御機能３６１により実現される。具体的には、分析装置３は、上磁場発生部３１２を磁場印加位置から非磁場印加位置に移動させることにより、上向きの磁場の印加を停止し、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれに巻回されたコイル３１１２ｄ＿２に電流を流し、磁心３１１２ｄ＿１の一端を第１の磁極であるＮ極に磁化させ、磁心３１１２ｄ＿１の他端を第２の磁極であるＳ極に磁化させることにより、下向きの磁場を発生させ、カートリッジ２に対して下向きの磁場を印加する。なお、この図２４に示すステップＳ３１より後の処理は、上述した第１実施形態における図１３と同等であるため、説明を省略する。
【0125】
そして、ステップＳ２３において、磁性粒子２１５の数を計数することにより、本変形例に係る分析処理を終了する。
【0126】
以上のように、本変形例に係る分析システム１によれば、複数の棒形状の磁石３１１２ｄを、電磁石により構成し、開口３１１１の周りに、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの一端を配置し、開口３１１１から離間した位置に、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの他端を、開口３１１１から離れて、円周状に配置し、複数の棒形状の磁石３１１２ｄを、配置台３７におけるカートリッジ２が配置される面に対して、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの長手方向が平行となるように配置して、複数の磁心３１１２ｄ＿１のそれぞれの周囲に巻回されたコイル３１１２ｄ＿２に電流を流すことにより、試料を収容するカートリッジが配置される位置である試料位置において、略上下方向に磁場が形成されるため、カートリッジ２に収容される試料２０２中の磁性粒子２１５を開口３１１１の上方のセンサエリアに集積することができ、撮影部３２は、開口３１１１を通じて、センサエリアに捕捉された磁性粒子２１５を撮影することができる。このため、磁性粒子２１５の沈降と上昇の過程を連続的に観察することができる。
【0127】
なお、上述した変形例３の説明は、第１実施形態に応用した場合の説明であるが、本変形例は第２実施形態に対しても適用可能なことは明らかである。
【0128】
〔第１実施形態及び第２実施形態のその他の変形例〕
上述した第１実施形態及び第２実施形態の分析システム１に係る分析装置３においては、上磁場発生部３１２を永久磁石に代えて、電磁石により構成されるようにしてもよい。すなわち、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２の両方が電磁石により構成されていてもよく、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２のいずれか一方が、電磁石により構成され、他方が永久磁石により構成されてもよく、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２の両方が永久磁石により構成されてもよい。
上述した第１実施形態及び第２実施形態の分析システム１に係る分析装置３においては、上磁場発生部３１２を永久磁石に代えて、電磁石により構成されるようにしてもよい。すなわち、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２の両方が電磁石により構成されていてもよく、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２のいずれか一方が、電磁石により構成され、他方が永久磁石により構成されてもよく、下磁場発生部３１１及び上磁場発生部３１２の両方が永久磁石により構成されてもよい。
【0129】
また、第１実施形態及び第２実施形態の分析システム１に係る分析装置３においては、開口３１１１の径を、撮影部３２の最大径よりも大きく形成されるようにしたが、開口３１１１の径は、撮影部３２の最大径よりも小さくてもよい。この場合、移動機構３８は、下磁場発生部３１１を、水平方向に移動させることにより、磁場印加位置と非磁場印加位置との間を移動させるようにしてもよい。
【0130】
なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは、記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成して構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、プロセッサは、プロセッサ単一の回路として構成されている場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて、１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合して、その機能を実現するようにしてもよい。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置及び方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置及び方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置及び方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置及び方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【0131】
１…分析システム、２…カートリッジ、２１…カートリッジの筐体、２２…透明基板、２０１…反応容器、２０２…試料、２１１…第１の抗体、２１２…抗原、２１３…試薬成分、２１４…第２の抗体、２１５…磁性粒子、３…分析装置、３１…磁場発生回路、３１１…下磁場発生部、３１２…上磁場発生部、３２…撮影部、３２１…対物レンズ、３２３…画像センサ、３３…入力インターフェース、３４…出力インターフェース、３５…記憶回路、３６…処理回路、３６１…制御機能、３６２…計数機能
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
