特開 2024-140111 磁気分離装置および磁気分離方法

(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】P2024140111

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】磁気分離装置および磁気分離方法

(51)【国際特許分類】

   B03C 1/28 20060101AFI20241003BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20241003BHJP

   B03C 1/00 20060101ALI20241003BHJP

   B03C 1/01 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B03C1/28 107

C12M1/00 A

B03C1/00 A

B03C1/01

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051109

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼城 富美男

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA09

4B029AA23

4B029BB20

4B029CC04

4B029GA03

4B029HA10

(57)【要約】

【課題】磁気分離速度および磁性ビーズと液体との分離効率の双方に優れる磁気分離装置および磁気分離方法を提供すること。
【解決手段】第１軸に沿って延在する筒状の収容部に隣り合う位置に設けられ、前記収容部に磁場を印加する磁化を持つ磁石と、前記磁石を支持する基台と、前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、前記第２軸を含む平面内において前記第２軸と直交する軸を第３軸とするとき、前記磁化の方向が前記第３軸よりも前記第２軸に近い方向を向く第１姿勢と、前記磁化の方向が前記第２軸よりも前記第３軸に近い方向を向く第２姿勢と、の間で前記磁石の姿勢を変化させる駆動部と、を備えることを特徴とする磁気分離装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸に沿って延在する筒状の収容部に隣り合う位置に設けられ、前記収容部に磁場を印加する磁化を持つ磁石と、
前記磁石を支持する基台と、
前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、前記第２軸を含む平面内において前記第２軸と直交する軸を第３軸とするとき、前記磁化の方向が前記第３軸よりも前記第２軸に近い方向を向く第１姿勢と、前記磁化の方向が前記第２軸よりも前記第３軸に近い方向を向く第２姿勢と、の間で前記磁石の姿勢を変化させる駆動部と、
を備えることを特徴とする磁気分離装置。

【請求項2】

前記磁石は、前記第１軸と平行な回動軸まわりに回動するように設けられ、
前記駆動部は、前記磁石を前記回動軸まわりに回動させる請求項１に記載の磁気分離装置。

【請求項3】

前記磁石は、前記回動軸を中心軸とする円柱状をなしている請求項２に記載の磁気分離装置。

【請求項4】

前記収容部を介して互いに反対の位置に設けられる２つの前記磁石を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項5】

磁性ビーズを収容する複数の前記収容部が並ぶウェルプレートが重ねられたとき、
隣り合う前記収容部同士の間に前記磁石が位置するように、前記磁石が配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項6】

前記収容部は、磁性ビーズを収容する容器が挿入される挿入部である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項7】

複数の前記磁石を備え、
前記駆動部は、前記磁石の姿勢を互いに同期して変化させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項8】

前記駆動部は、
前記磁石に接続されているピニオンギアと、
前記ピニオンギアと螺合しているラックギアと、
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項9】

前記第１軸に沿って前記基台を移動させる移動ステージをさらに備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気分離装置。

【請求項10】

磁性ビーズおよび液体を収容する筒状の収容部に磁場を印加して前記磁性ビーズを前記収容部の内壁に固定することにより、前記磁性ビーズと前記液体とを分離する磁気分離工程と、
前記磁性ビーズと前記液体とを分離した状態で、前記液体を排出する液体排出工程と、
を有し、
前記収容部の延在方向に沿う軸を第１軸とし、
前記第１軸と直交する平面内において前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、
前記平面内において前記第２軸と直交する軸を第３軸とするとき、
前記磁気分離工程では、前記第３軸よりも前記第２軸に近い角度で磁場を印加し、
前記液体排出工程では、前記第２軸よりも前記第３軸に近い角度で磁場を印加することを特徴とする磁気分離方法。

【請求項11】

前記液体と分離された前記磁性ビーズを乾燥させる乾燥工程をさらに有し、
前記乾燥工程では、前記第３軸よりも前記第２軸に近い角度で磁場を印加する請求項１０に記載の磁気分離方法。

【請求項12】

前記磁性ビーズを前記液体に分散させる磁性ビーズ分散工程をさらに有し、
前記磁気分離工程および前記液体排出工程では、前記収容部に磁石を近づけることにより、前記収容部に対して磁場を印加し、
前記磁性ビーズ分散工程では、前記収容部から前記磁石を遠ざけることにより、前記収容部に対する磁場の印加を解除する請求項１０または１１に記載の磁気分離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気分離装置および磁気分離方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、医療分野における診断や生命科学の分野において、生体物質の検査需要が高まっている。生体物質検査手法のうち、ＰＣＲ（Polymerase chain reaction）法は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核酸）等の核酸を抽出し、その核酸を特異的に増幅して検出する方法である。こうした生体物質を検査する過程では、まず、検体から検査対象の物質を抽出することが必要である。この生体物質の抽出には、磁性ビーズを用いた磁気分離法が広く利用されている。磁気分離法では、抽出対象である生体物質を担持できる機能を有した磁性ビーズを利用し、磁場をかけることで生体物質を抽出する。具体的には、検査対象物質の担持能を表面に有する磁性ビーズを分散媒中に分散させた後、得られた分散液を磁気スタンド等の磁場発生装置に装着し、磁場印加のＯＮ／ＯＦＦを複数回繰り返す。これにより、検査対象物質を抽出する。こうした磁気分離法は、磁力によって磁性ビーズを分離し、回収する方法であるため、迅速な分離操作が可能である。

【0003】

また、ＰＣＲ法における抽出に限らず、タンパク質の精製、エクソソーム、細胞の分離、抽出等の分野でも、同様の磁気分離法が利用されている。

【0004】

磁気分離法では、容器を保持する機能と、容器に磁場を印加する機能と、を有する磁気スタンドが用いられる。例えば、特許文献１には、容器を挿入するための保持孔を有する基台と、基台に設けられた永久磁石と、からなる磁気スタンドが開示されている。この磁気スタンドでは、Ｎ極が容器側を向き、Ｓ極が反対側を向くように、永久磁石が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－０１８６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

磁性ビーズが入った容器に磁場を印加すると、容器内の磁性ビーズは、磁場の方向に沿って配列する。このため、特許文献１に記載しているように永久磁石を配置した場合、容器の径方向に沿って磁性ビーズが針状に配列することになる。磁性ビーズがこのような針状に配列する現象を「スパイク現象」ともいう。スパイク現象が発生すると、針状に配列した磁性ビーズ同士の間に溶液が保持されやすくなる。その結果、磁性ビーズと溶液との分離性が低下し、抽出される生体物質に夾雑物が混入しやすくなる。

【0007】

一方、特許文献１に記載されている永久磁石の配置を変更すれば、スパイク現象の発生を抑制できる。しかし、その場合、容器内に生じる磁場勾配が小さくなり、磁気分離に要する時間が長くなる。

【0008】

そこで、磁気分離速度および磁性ビーズと液体との分離効率の双方に優れる磁気分離装置の実現が課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の適用例に係る磁気分離装置は、
第１軸に沿って延在する筒状の収容部に隣り合う位置に設けられ、前記収容部に磁場を印加する磁化を持つ磁石と、
前記磁石を支持する基台と、
前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、前記第２軸を含む平面内において前記第２軸と直交する軸を第３軸とするとき、前記磁化の方向が前記第３軸よりも前記第２軸に近い方向を向く第１姿勢と、前記磁化の方向が前記第２軸よりも前記第３軸に近い方向を向く第２姿勢と、の間で前記磁石の姿勢を変化させる駆動部と、
を備える。

【0010】

本発明の適用例に係る磁気分離方法は、
磁性ビーズおよび液体を収容する筒状の収容部に磁場を印加して前記磁性ビーズを前記収容部の内壁に固定することにより、前記磁性ビーズと前記液体とを分離する磁気分離工程と、
前記磁性ビーズと前記液体とを分離した状態で、前記液体を排出する液体排出工程と、
を有し、
前記収容部の延在方向に沿う軸を第１軸とし、
前記第１軸と直交する平面内において前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、
前記平面内において前記第２軸と直交する軸を第３軸とするとき、
前記磁気分離工程では、前記第３軸よりも前記第２軸に近い角度で磁場を印加し、
前記液体排出工程では、前記第２軸よりも前記第３軸に近い角度で磁場を印加する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る磁気分離装置およびそれに用いられるウェルプレートの例を示す斜視図である。

【図2】図１に示す磁気分離装置およびウェルプレートの側面図である。

【図3】図１に示す磁気分離装置およびウェルプレートの平面図である。

【図4】第１実施形態に係る磁気分離装置が解決しようとする課題の１つであるスパイク現象の弊害を説明するための模式図である。

【図5】第１実施形態に係る磁気分離装置が解決しようとする課題の１つであるスパイク現象の弊害を説明するための模式図である。

【図6】第１姿勢ＰＯＳ１にあるときの磁石の磁化の方向と、ウェルの位置と、の関係を示す模式図である。

【図7】第２姿勢ＰＯＳ２にあるときの磁石の磁化の方向と、ウェルの位置と、の関係を示す模式図である。

【図8】第１実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法を説明するための工程図である。

【図9】図８に示す生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【図10】図８に示す生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【図11】図８に示す生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【図12】第２実施形態に係る磁気分離装置およびそれに用いられるウェルプレートの例を示す平面図である。

【図13】第２実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【図14】第２実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【図15】第３実施形態に係る磁気分離装置を示す側面図である。

【図16】第４実施形態に係る磁気分離装置およびそれに用いられるマイクロチューブの例を示す側面図である。

【図17】磁石の姿勢を変えて測定した磁性ビーズ分散液の吸光度の推移を表すグラフである。

【図18】磁石の姿勢を変えて測定した残液量を比較するグラフである。

【図19】磁石の姿勢を変えて測定した重量変化量の推移（乾燥速度）を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の磁気分離装置および磁気分離方法の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本願の一部の図では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定している。各軸を矢印で表し、先端側を「プラス」、基端側を「マイナス」とする。以下の説明で、例えば「Ｘ軸方向」とは、Ｘ軸のプラス方向およびマイナス方向の双方を含む。Ｙ軸方向およびＺ軸方向についても同様である。また、以下の説明では、Ｚ軸プラス側を「上」、Ｚ軸マイナス側を「下」として説明することがある。

【0013】

１．第１実施形態
まず、第１実施形態について説明する。

【0014】

１．１．磁気分離装置
図１は、第１実施形態に係る磁気分離装置１およびそれに用いられるウェルプレート９の例を示す斜視図である。図２は、図１に示す磁気分離装置１およびウェルプレート９の側面図である。図３は、図１に示す磁気分離装置１およびウェルプレート９の平面図である。

【0015】

図１および図２に示す磁気分離装置１は、磁石１１と、磁石１１を支持する基台１２と、を備える。磁石１１は、基台１２の上面から上方に向かって突出するように設けられている。

【0016】

基台１２の上面には、図１に矢印ＳＴで示すように、ウェルプレート９が重ねられるようになっている。ウェルプレート９は、凹形状をなすウェル９２を複数有し、全体が平板状をなす部材である。このようなウェルプレート９では、例えば生体物質を含む溶液を磁性ビーズとともにウェル９２に収容する。つまり、ウェル９２は、溶液および磁性ビーズを収容する収容部である。このような溶液および磁性ビーズを収容したウェル９２に外部から磁場を印加すると、溶液と磁性ビーズとが磁気分離される。本明細書では、このような操作を磁気分離操作という。磁気分離された状態で、溶液をピペット等で排出する。これにより、溶液の選択的な回収が可能になる。本明細書では、このような操作を液体排出操作という。磁気分離装置１は、このような磁気分離操作および液体排出操作に用いられる。

【0017】

図３に示すウェルプレート９では、一例として、ウェル９２がＸ軸方向に等間隔に並ぶ列を構成するとともに、その列がＹ軸方向に等間隔に並んでいる。したがって、図３に示すウェル９２は、Ｘ－Ｙ面において格子状に並んでいる。なお、ウェル９２の配列パターンは、格子状に限定されず、いかなるパターンであってもよい。また、１枚のウェルプレート９が有するウェル９２の数は、特に限定されない。

【0018】

各ウェル９２は、図２に示すように、第１軸ＡＸ１に沿って延在する筒状をなし、上方に開口する有底の凹部である。第１軸ＡＸ１は、例えばＺ軸と平行である。一方、隣り合うウェル９２同士の間には、図２に示す空間ＳＰが設けられている。この空間ＳＰは、下方に開口している。

【0019】

ウェルプレート９が磁気分離装置１に重ねられると、この空間ＳＰに下方から磁石１１が差し込まれる。これにより、磁石１１は、図３に示すように、ウェル９２に近接して配置されることになる。その結果、磁石１１が持つ磁化Ｍによってウェル９２に磁場が印加される。

【0020】

また、図１および図２に示す磁気分離装置１は、駆動部２を備える。駆動部２は、例えば基台１２に収容されている。この駆動部２は、基台１２に対して磁石１１の姿勢を変化させるように駆動する。これにより、磁石１１の磁化Ｍの方向を変化させることができる。磁化Ｍの方向を適時変化させることができれば、ウェル９２に収容された磁性ビーズにおいて、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。これにより、スパイク現象の発生に伴う課題を解決することができる。

【0021】

図４および図５は、第１実施形態に係る磁気分離装置１が解決しようとする課題の１つであるスパイク現象の弊害を説明するための模式図である。なお、図４および図５では、１つのウェル９２およびそれに近接配置された１つの磁石１１、および、ウェル９２に収容された磁性ビーズ３および液体４を図示している。

【0022】

図４では、磁石１１の磁化Ｍの方向を矢印で示している。図４に示す磁石１１は、その磁極がウェル９２に対向するように配置されている。このため、磁石１１の磁化Ｍの方向は、磁石１１とウェル９２とを結ぶ線分に沿うことになる。これにより、磁石１１から生じる磁束線Ｌｍの密度は、ウェル９２の内部で高くなり、それに伴って、ウェル９２内の磁性ビーズ３にはスパイク現象が発生しやすくなる。スパイク現象は、図４に示すように、磁性ビーズ３が針状に配列する現象である。スパイク現象が発生すると、磁性ビーズ３全体の比表面積が大きくなるため、磁気分離操作後に液体排出操作を行っても、磁性ビーズ３同士の間に多くの液体４が排出されずに残るという課題が生じる。

【0023】

図５では、磁性ビーズ３と液体４とが分離された状態で、液体４を排出する操作（液体排出操作）を示している。磁気分離操作では、ウェル９２の内壁に磁性ビーズ３を磁気吸引した状態で、ウェル９２内にピペット８を挿入し、液体４を排出する。しかし、図５に示すように磁性ビーズ３にスパイク現象が発生していると、磁性ビーズ３に保持されて排出されない液体４が多くなる。その結果、磁性ビーズ３に吸着されている標的生体物質が抽出されるとき、液体４に含まれた夾雑物が混入することが懸念される。

【0024】

以上のような課題を解決するため、実施形態に係る磁気分離装置１は、前述したように駆動部２を備え、磁石１１の姿勢を適宜変更できるように構成されている。
以下、磁気分離装置１の構成について詳述する。

【0025】

１．１．１．磁石
図１に示す磁気分離装置１は、一例として４つの磁石１１を備えている。これらの磁石１１は、基台１２の上面から上方に向かって突出するように設けられている。また、図１に示す磁石１１は、円柱状をなしている。そして、磁石１１は、円柱の中心軸を回動軸ＡＸＲとして、回動するようになっている。回動角は、例えば９０°とされるが、必要に応じて、これより大きく、または、小さく設定してもよい。

【0026】

磁石１１の磁化Ｍの方向は、回動軸ＡＸＲと交差する方向に設定されている。これにより、磁石１１が回動軸ＡＸＲまわりに回動したとき、磁化Ｍの方向も回動する。その結果、ウェル９２内に形成される磁束密度を変化させることができ、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。

【0027】

磁石１１は、電磁石であってもよいが、永久磁石であるのが好ましい。これにより、磁気分離装置１の電源が不要になるとともに、小型化および軽量化が容易になる。また、磁気分離装置１の可搬性も高められるため、設置場所の自由度が高くなる。なお、磁石１１として電磁石を用いた場合には、磁石１１自体を回動させるのではなく、回動磁場を形成することによって、上記と同様の効果が得られる。

【0028】

永久磁石としては、例えば、ネオジウム鉄ボロン磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等が挙げられる。このうち、より小さなサイズで十分な磁場を発生させられることから、ネオジウム鉄ボロン磁石が好ましく用いられる。なお、ネオジウム鉄ボロン磁石は、耐食性等の経時的な信頼性を確保する観点から、ニッケルめっき等のコーティングを施して使用することが好ましい。

【0029】

磁石１１の表面磁束密度は、特に限定されないが、５０ｍＴ以上であることが好ましく、２００ｍＴ以上であることがより好ましい。これにより、磁気分離における磁性ビーズ３の移動速度を高めることができ、また、固定した磁性ビーズ３の脱落を抑制することができる。磁石１１の表面磁束密度は、例えば、ホール素子を用いたガウスメーターで測定される。

【0030】

図３に示すウェルプレート９は、一例として１６個のウェル９２を有している。このうち、４つの磁石１１によって磁場の印加を制御する場合、図３において着色されている８個のウェル９２を使うことが考えられる。この８個のウェル９２には、４つの磁石１１によって同様の磁束密度の磁場を同時に印加することができる。具体的には、磁石１１の磁化Ｍが図３に矢印で示す方向に設定されているとき、着色されている８個のウェル９２に収容された磁性ビーズには、スパイク現象が発生する。一方、着色されていない８個のウェル９２には、スパイク現象がほとんど発生しない。一方、図３に示す状態から磁化Ｍの方向を９０°回動させた場合、これらの関係は逆になる。したがって、図３に示す例において、スパイク現象の発生のタイミングをウェル９２同士で揃える必要がある場合には、１６個のウェル９２のうち、半分のウェル９２を利用することができる。ただし、スパイク現象の発生のタイミングを１６個のウェル９２全てで揃える必要がない場合、例えば、８個のウェル９２にスパイク現象を発生させるとともに、残る８個のウェル９２にはスパイク現象を発生させないという使い方をする場合には、１６個のウェル９２の全てを利用することができる。

【0031】

また、図３に示す磁石１１は、隣り合う２つのウェル９２同士の間に配置されている。これにより、１つの磁石１１によって２つのウェル９２に磁場を印加することができる。このため、１つの磁石１１から発生する磁場を有効に利用することができる。

【0032】

磁石１１が回動軸ＡＸＲを中心軸とする円柱状をなしている場合、磁石１１が回動しても、磁石１１とウェル９２との距離の変化を抑えられる。このため、磁石１１の回動に伴ってウェル９２内に形成される磁束密度が変化するのを抑制することができる。これにより、ウェル９２の内壁に固定されている磁性ビーズ３が意図せず離脱したり、意図しないスパイク現象が発生したりすることを抑制できる。なお、磁石１１の形状は、円柱状に限定されず、例えば、四角柱、五角柱、六角柱、八角柱のような多角柱、楕円柱、長円柱、その他の形状であってもよい。また、ウェル９２および磁石１１の配置や数は、これに限定されない。

【0033】

１．１．２．基台
基台１２は、磁石１１を回動可能な状態で支持する部材である。図１に示す基台１２は、一例として、直方体形状をなす箱体である。なお、基台１２の形状は、特に限定されない。図１に示す基台１２の内部は空洞になっており、駆動部２の一部が収容されている。

【0034】

１．１．３．駆動部
図１に示す駆動部２は、基台１２の内部に配置されているピニオンギア２１、ラックギア２２およびシャフト２３と、基台１２の外部に配置されている把持部２４と、を有する。

【0035】

ピニオンギア２１は、各磁石１１の下方に接続されている円筒歯車である。ピニオンギア２１は、各磁石１１の回動軸ＡＸＲと同軸になるように接続されている。ラックギア２２は、Ｙ軸に沿って延在する棒状歯車である。ピニオンギア２１およびラックギア２２は、互いに螺合している。これにより、ラックギア２２がＹ軸に沿って移動するとき、その直線運動がピニオンギア２１の回動運動に変換される。

【0036】

図１に示す磁気分離装置１は、一例として２本のラックギア２２を有する。各ラックギア２２は、２つのピニオンギア２１と螺合している。また、各ラックギア２２のＹ軸マイナス側の端部は、Ｘ軸に沿って延在するシャフト２３に接続されている。シャフト２３のＸ軸マイナス側の端部は、把持部２４に接続されている。

【0037】

磁気分離装置１を操作する操作者は、把持部２４を把持してＹ軸方向に動かす。これにより、２本のラックギア２２がＹ軸に沿って移動するとともに、ラックギア２２に螺合しているピニオンギア２１が、各回動軸ＡＸＲまわりに回動する。その結果、磁石１１を回動軸ＡＸＲまわりに回動させることができる。このようにして、磁石１１の姿勢を変化させ、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。

【0038】

このような構成を有する駆動部２によれば、ラックギア２２に直線運動を与えるだけで、磁石１１を回動させることができるため、簡単な操作で磁石１１を回動させることができる。また、直線運動の運動量は、回動運動の運動量に比例するため、磁石１１の回動量を簡単に調整できる。

【0039】

また、上記のような駆動部２によれば、４つの磁石１１の姿勢を同期して変更できる。これにより、多数の磁石１１の姿勢を変更して複数のウェル９２で同様の操作を行うとき、省力化を図ることができる。

【0040】

なお、上記の駆動部２の構成は、これに限定されない。例えば、駆動部２は、磁石１１を駆動するモーターと、各モーターの動作を制御するスイッチング装置と、で構成されていてもよいし、上記の構成にラックギア２２またはピニオンギア２１を駆動するモーターが追加された構成であってもよい。

【0041】

駆動部２は、図６に示す第１姿勢ＰＯＳ１、および、図７に示す第２姿勢ＰＯＳ２、となるように磁石１１の姿勢を変化させる。

【0042】

図６は、第１姿勢ＰＯＳ１にあるときの磁石１１の磁化Ｍの方向と、ウェル９２の位置と、の関係を示す模式図である。図７は、第２姿勢ＰＯＳ２にあるときの磁石１１の磁化Ｍの方向と、ウェル９２の位置と、の関係を示す模式図である。

【0043】

図６および図７では、前述したように第１軸ＡＸ１に沿って筒状のウェル９２（収容部）が延在している。第１軸ＡＸ１は、Ｚ軸と平行である。また、第１軸ＡＸ１と直交する軸を第２軸ＡＸ２とする。さらに、第２軸ＡＸ２を含む平面ＰＬを仮想した場合、この平面ＰＬ内において第２軸ＡＸ２と直交する軸を第３軸ＡＸ３とする。

【0044】

図６に示す第１姿勢ＰＯＳ１は、磁石１１の磁化Ｍの方向が第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い方向を向いている姿勢である。具体的には、平面ＰＬ内で磁化Ｍと第２軸ＡＸ２とのなす角度が、平面ＰＬ内で磁化Ｍと第３軸ＡＸ３とのなす角度よりも小さくなっていればよく、好ましくは３０°以下とされ、より好ましくは１０°以下とされる。図６では、磁化Ｍと第２軸ＡＸ２とのなす角度が０°の状態を図示している。

【0045】

磁石１１が第１姿勢ＰＯＳ１にあるとき、磁石１１の磁極をウェル９２にほぼ正対させることができる。これにより、ウェル９２内に生じる磁束密度を十分に高くすることができる。その結果、ウェル９２には大きな磁場勾配が形成されるため、磁性ビーズ３の磁気分離速度が大きくできる。ただし、この場合、磁性ビーズ３にはスパイク現象が発生する。

【0046】

図７に示す第２姿勢ＰＯＳ２は、磁石１１の磁化Ｍの方向が第２軸ＡＸ２よりも第３軸ＡＸ３に近い方向を向いている姿勢である。具体的には、平面ＰＬ内で磁化Ｍと第３軸ＡＸ３とのなす角度が、平面ＰＬ内で磁化Ｍと第２軸ＡＸ２とのなす角度よりも小さくなっていればよく、好ましくは３０°以下とされ、より好ましくは１０°以下とされる。図７では、磁化Ｍと第３軸ＡＸ３とのなす角度が０°の状態を図示している。

【0047】

このような第２姿勢ＰＯＳ２は、前述した第１姿勢ＰＯＳ１を基準にして、磁石１１を回動軸ＡＸＲまわりに９０°回動させた姿勢である。回動軸ＡＸＲは、第１軸ＡＸ１と平行な軸であるから、図７に示す磁石１１の磁極は、ウェル９２を正対していない。これにより、ウェル９２内に形成される磁束密度を、磁石１１が第１姿勢ＰＯＳ１にある場合に比べて小さくすることができる。その結果、ウェル９２に収容されている磁性ビーズ３にスパイク現象が発生することを抑制できる。

【0048】

１．２．生体物質抽出方法
次に、第１実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法について説明する。

【0049】

図８は、第１実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法を説明するための工程図である。図９ないし図１１は、図８に示す生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【0050】

図８に示す生体物質抽出方法は、溶解・吸着工程Ｓ１００と、洗浄工程Ｓ２００と、溶出工程Ｓ３００と、を有する。

【0051】

生体物質抽出方法が抽出対象とする生体物質とは、例えば、ＤＮＡやＲＮＡのような核酸、タンパク質、がん細胞のような各種細胞、ペプチド、ウイルス等の物質を指す。なお、核酸は、例えば、細胞や生体組織等の生体試料、ウイルス、細菌等に含まれた状態で存在していてもよい。図８に示す生体物質抽出方法は、このような生体物質を溶解・吸着、洗浄、溶出の各工程を経て抽出するものである。

【0052】

以下、各工程について順次説明する。なお、以下の説明では、生体物質が核酸である場合を例にして説明する。また、以下の説明では、磁気分離装置１を用いる場合について説明するが、磁気分離装置１以外の磁場発生装置を用いることも可能である。

【0053】

１．２．１．溶解・吸着工程
溶解・吸着工程Ｓ１００は、さらに、磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２、磁気分離工程Ｓ１０４および液体排出工程Ｓ１０６を有する。以下、各工程について順次説明する。

【0054】

１．２．１．１．磁性ビーズ分散工程
磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２では、まず、核酸を含む検体試料を図９に示すウェル９２に入れる。図９に示すウェル９２は、図１のウェル９２の１つを示したものである。このウェル９２に、さらに磁性ビーズ３を含む分散液と、溶解吸着液と、を入れる。これにより、ウェル９２では、図９に示すように、液体４中に磁性ビーズ３が分散した収容物が得られる。核酸は、通常、細胞膜や核に内包されているため、溶解吸着液の溶解作用により、細胞膜や核のいわゆる外殻を溶解除去して核酸が取り出される。その後、溶解吸着液の吸着作用により、磁性ビーズ３に核酸が吸着される。

【0055】

磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２は、好ましくは図１に示す磁気分離装置１からウェルプレート９を離した状態で行う。この状態であれば、ウェルプレート９の空間ＳＰに磁石１１が差し込まれていないので、ウェル９２には磁場が印加されない。このため、磁性ビーズ３を液体４に分散させることができる。その結果、磁性ビーズ３に対する核酸の吸着効率を高めることができる。なお、磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２を省略してもよく、その場合、後述する磁気分離工程Ｓ１０４で上記の溶解、吸着を行ってもよい。

【0056】

溶解吸着液としては、例えば、カオトロピック物質を含む液体が用いられる。カオトロピック物質は、水溶液中でカオトロピックイオンを生じ、水分子の相互作用を減少させ、それにより構造を不安定化させる作用を有し、核酸の磁性ビーズ３への吸着に寄与する。水溶液中でカオトロピックイオンとして存在するカオトロピック物質としては、例えば、グアニジンチオシアン酸塩、グアニジン塩酸塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、過塩素酸ナトリウム等が挙げられる。これらのうち、タンパク質変成作用の強いグアニジンチオシアン酸塩またはグアニジン塩酸塩が好ましく用いられる。

【0057】

溶解吸着液におけるカオトロピック物質の濃度は、カオトロピック物質によって異なるが、例えば、１．０Ｍ以上８．０Ｍ以下であるのが好ましい。また、特に、グアニジンチオシアン酸塩を使用する場合には、３．０Ｍ以上５．５Ｍ以下であるのが好ましい。さらに、特にグアニジン塩酸塩を使用する場合には、４．０Ｍ以上７．５Ｍ以下であるのが好ましい。

【0058】

溶解吸着液は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、細胞膜の破壊または細胞中に含まれるタンパク質を変性させる目的で用いられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、トリトン系界面活性剤やツイーン系界面活性剤といった非イオン性界面活性剤、Ｎ－ラウロイルサルコシンナトリウム等の陰イオン性界面活性剤が挙げられる。これらのうち、非イオン性界面活性剤が好ましく用いられる。非イオン性界面活性剤によれば、抽出後の核酸を分析するとき、イオン性界面活性剤による影響が抑えられる。その結果、電気泳動法による分析が可能になり、分析手法の選択肢を広げることができる。

【0059】

溶解吸着液における界面活性剤の濃度は、特に限定されないが、０．１質量％以上２．０質量％以下であるのが好ましい。

【0060】

また、溶解吸着液は、還元剤およびキレート剤の少なくとも一方を含んでいてもよい。還元剤としては、例えば、２－メルカプトエタノール、ジチオスレイトール等が挙げられる。キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム二水和物（ＥＤＴＡ）等が挙げられる。

【0061】

溶解吸着液における還元剤の濃度は、特に限定されないが、０．２Ｍ以下であるのが好ましい。溶解吸着液におけるキレート剤の濃度は、特に限定されないが、０．２ｍＭ以下であるのが好ましい。

【0062】

溶解吸着液のｐＨは、特に限定されないが、６以上８以下の中性であるのが好ましい。また、ｐＨを調整するためにバッファー液としてトリス（ヒドロキシ）アミノメタンやＨＣｌ等を加えてもよい。

【0063】

磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２では、必要に応じて、超音波照射、ボルテックスミキサー、手振り振とう等により、ウェル９２の収容物を撹拌する。撹拌する時間は、特に限定されないが、５秒以上４０分以下であるのが好ましい。

【0064】

磁性ビーズ３は、残留磁化を持つとともに核酸を吸着可能な磁性粒子であれば、特に限定されない。例えば、磁性ビーズ３は、フェライトの微粒子や磁性金属粒子を含む。

【0065】

このうち、磁性金属粒子が好ましく用いられる。磁性金属粒子は、飽和磁化が高いため、磁気分離において磁性ビーズ３の移動速度を向上させることができる。これにより、磁気分離に要する時間を短縮することができる。

【0066】

磁性金属粒子の組成としては、例えば、Ｆｅを主成分とする合金（Ｆｅ系合金）が挙げられ、具体的には、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｃ系合金等が例示できる。

【0067】

また、磁性金属粒子を構成する金属組織は、結晶組織、アモルファス組織、ナノ結晶組織等の種々の形態をとることができる。特に、アモルファス組織またはナノ結晶組織とすることで、保磁力Ｈｃが低い値となり、磁性ビーズ３の分散性を高めることができる。

【0068】

磁性ビーズ３は、磁性金属粒子の表面を被覆する被覆層を備えることが好ましい。被覆層は、抽出対象である生体物質を捕捉する機能を有する。被覆層の構成材料としては、例えば、酸化シリコンの他、シリコンと、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、ＳｎおよびＺｒからなる群から選ばれた１種の酸化物または２種以上との複合酸化物あるいは複合物等が挙げられる。

【0069】

磁性ビーズ３の平均粒径は、０．５μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、磁性ビーズ３が液中で均一に分散することができ、十分な量の核酸を磁性ビーズ３の表面に吸着させることができる。これにより、核酸の抽出効率および検出精度を高めることができる。

【0070】

１．２．１．２．磁気分離工程
磁気分離工程Ｓ１０４では、核酸が吸着された磁性ビーズ３に磁場を作用させ、磁気吸引する。これにより、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に移動させ、固定する。その結果、固相である磁性ビーズ３と、液体４と、を分離することができる。

【0071】

磁気吸引を行った後、必要に応じて、ウェル９２に加速度を与えるようにしてもよい。これにより、磁性ビーズ３に付着していた液体４を振り落とすことができるので、磁気分離の精度を高めることができる。加速度は、遠心加速度であってもよい。遠心加速度の付与には、遠心分離機を用いればよい。

【0072】

磁気分離工程Ｓ１０４は、図１に示す磁気分離装置１にウェルプレート９を重ねた状態で行う。この状態であれば、ウェルプレート９の空間ＳＰに磁石１１が差し込まれているので、ウェル９２の側壁から磁場を印加することができる。これにより、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に磁気吸引することができる。

【0073】

磁気分離工程Ｓ１０４では、図６に示す第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い角度でウェル９２内を磁束線Ｌｍが通過するように磁場を印加する。このような磁場の印加は、例えば、図１０に示すように、第１姿勢ＰＯＳ１にした磁石１１によって実現できる。これにより、ウェル９２内に生じる磁束線Ｌｍの密度を十分に高くすることができ、ウェル９２内に形成される磁場勾配を大きくすることができる。その結果、磁気分離速度を大きくすることができ、磁気分離操作に要する時間を短縮することができる。ただし、磁石１１を第１姿勢ＰＯＳ１にした場合、図１０に示すように、磁性ビーズ３にスパイク現象が発生する。

【0074】

１．２．１．３．液体排出工程
液体排出工程Ｓ１０６では、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に固定した状態で、ウェル９２内の液体４をピペット等により排出する。これにより、液体４を、磁性ビーズ３に吸着されている核酸と分離することができる。

【0075】

液体４の排出に先立ち、液体排出工程Ｓ１０６では、図７に示す第２軸ＡＸ２よりも第３軸ＡＸ３に近い角度でウェル９２を磁束線Ｌｍが通過するように磁場を印加する。このような磁場の印加は、例えば、図１１に示すように、第２姿勢ＰＯＳ２にした磁石１１によって実現できる。これにより、ウェル９２内に生じる磁束線Ｌｍの密度を下げることができ、スパイク現象の発生を抑制することができる。その結果、固定された磁性ビーズ３の表面積は、スパイク現象が発生していたときよりも減少するため、磁性ビーズ３同士の間に保持される液体４の量を抑えることができる。つまり、磁性ビーズ３と液体４との分離効率（固液分離性）を高めることができる。これにより、液体４に含まれるカオトロピック物質が後述する洗浄工程Ｓ２００や溶出工程Ｓ３００に移行するのを抑制することができる。

【0076】

また、スパイク現象の発生を抑制することで、ウェル９２内にスペースを確保しやすくなる。これにより、ピペット等と磁性ビーズ３との接触を避けつつ、液体４の排出を行うことができる。

【0077】

１．２．２．洗浄工程
洗浄工程Ｓ２００は、さらに、磁性ビーズ分散工程Ｓ２０２、磁気分離工程Ｓ２０４、液体排出工程Ｓ２０６および乾燥工程Ｓ２０８を有する。

【0078】

洗浄工程Ｓ２００では、液体４として洗浄液を用いること以外、前述した溶解・吸着工程Ｓ１００と同様にして磁気分離操作および液体排出操作を行う。これにより、核酸が吸着された磁性ビーズ３を洗浄する。洗浄とは、磁性ビーズ３に吸着された夾雑物を除去するため、核酸が吸着されている磁性ビーズ３を洗浄液と接触させた後、再び分離することによって、夾雑物を除去する操作のことをいう。

【0079】

磁性ビーズ分散工程Ｓ２０２では、前述した磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２と同様、好ましくはウェル９２に磁場を印加しない状態で、磁性ビーズ３を洗浄液である液体４に分散させる。なお、磁性ビーズ分散工程Ｓ２０２を省略してもよく、その場合、後述する磁気分離工程Ｓ２０４で上記の洗浄を行ってもよい。

【0080】

洗浄液は、核酸の溶出を促進せず、かつ、夾雑物の磁性ビーズ３に対する結合を促進しない液体であれば、特に限定されないが、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等の有機溶媒またはその水溶液、低塩濃度水溶液等が挙げられる。低塩濃度水溶液としては、例えば、緩衝液が挙げられる。低塩濃度水溶液の塩濃度は、０．１ｍＭ以上１００ｍＭ以下が好ましく、１ｍＭ以上５０ｍＭ以下がより好ましい。緩衝液にするための塩は、特に限定されないが、ＴＲＩＳ、ＨＥＰＥＳ、ＰＩＰＥＳ、リン酸等の塩が好ましく用いられる。

【0081】

洗浄液は、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）、ＳＤＳ等の界面活性剤を含有していてもよい。また、洗浄液は、グアニジン塩酸塩等のカオトロピック物質を含有していてもよい。洗浄液のｐＨは、特に限定されない。

【0082】

磁気分離工程Ｓ２０４では、前述した磁気分離工程Ｓ１０４と同様、ウェル９２に磁場を印加し、磁性ビーズ３と洗浄液である液体４とを分離する。磁気分離工程Ｓ２０４では、例えば、磁石１１を第１姿勢ＰＯＳ１にすることで、磁気分離速度を大きくすることができる。

【0083】

液体排出工程Ｓ２０６では、前述した液体排出工程Ｓ１０６と同様、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に固定した状態で、洗浄液である液体４を排出する。液体排出工程Ｓ２０６では、例えば、磁石１１を第２姿勢ＰＯＳ２にすることで、スパイク現象の発生を抑制できるため、磁性ビーズ３と液体４との分離効率（固液分離性）を高めることができる。これにより、核酸が吸着された磁性ビーズ３の洗浄効率を高めることができ、液体４に含まれる夾雑物が後述する溶出工程Ｓ３００に移行するのを抑制することができる。

【0084】

乾燥工程Ｓ２０８では、ウェル９２内に残った磁性ビーズ３を乾燥させる。これにより、磁性ビーズ３同士の間に保持されていた洗浄液をより確実に除去することができ、洗浄液が溶出工程Ｓ３００に移行するのを抑制することができる。乾燥は、自然乾燥で行ってもよいし、加熱やブロー等を伴う強制乾燥で行ってもよい。

【0085】

また、乾燥工程Ｓ２０８は、前述した磁気分離工程Ｓ２０４と同様、第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い角度でウェル９２を磁束線Ｌｍが通過するように磁場を印加しながら行う。また、好ましくは第２軸ＡＸ２に沿う磁束線Ｌｍがウェル９２を通過するように磁場を印加しながら行う。これにより、スパイク現象を発生させ、磁性ビーズ３の表面積を大きくできるため、乾燥効率を高めることができる。なお、乾燥工程Ｓ２０８は、必要に応じて行えばよく、省略してもよい。

【0086】

また、洗浄工程Ｓ２００では、上記各工程を１回以上繰り返すようにしてもよい。また、洗浄工程Ｓ２００は、必要に応じて行えばよく、洗浄が必要ない場合には、省略されていてもよい。

【0087】

１．２．３．溶出工程
溶出工程Ｓ３００は、さらに、磁性ビーズ分散工程Ｓ３０２、磁気分離工程Ｓ３０４および液体排出工程Ｓ３０６を有する。

【0088】

溶出工程Ｓ３００では、液体４として溶出液を用いること以外、前述した溶解・吸着工程Ｓ１００や洗浄工程Ｓ２００と同様にして磁気分離操作および液体排出操作を行う。これにより、核酸が吸着された磁性ビーズ３から核酸を溶出液に溶出させる。溶出とは、核酸が吸着されている磁性ビーズ３を溶出液と接触させた後、再び分離することによって、核酸を溶出液に移行させる操作のことをいう。

【0089】

磁性ビーズ分散工程Ｓ３０２では、前述した磁性ビーズ分散工程Ｓ１０２と同様、好ましくはウェル９２に磁場を印加しない状態で、磁性ビーズ３を溶出液である液体４に分散させる。なお、磁性ビーズ分散工程Ｓ３０２を省略してもよく、その場合、後述する磁気分離工程Ｓ３０４で上記の溶出を行ってもよい。

【0090】

溶出液は、核酸が吸着されている磁性ビーズ３から核酸の溶出を促進する液体であれば、特に限定されないが、例えば、滅菌水や純水のような水の他、ＴＥ緩衝液、すなわち、１０ｍＭトリス塩酸緩衝液および１ｍＭのＥＤＴＡを含み、ｐＨが８程度の水溶液が好ましく用いられる。

【0091】

溶出液は、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）、Ｔｗｅｅｎ（登録商標）、ＳＤＳ等の界面活性剤を含有していてもよい。また、防腐剤としてアジ化ナトリウムを含有していてもよい。

【0092】

また、磁性ビーズ分散工程Ｓ３０２では、溶出液を加熱するようにしてもよい。これにより、核酸の溶出を促進することができる。溶出液の加熱温度は、特に限定されないが、７０℃以上２００℃以下であるのが好ましく、８０℃以上１５０℃以下であるのがより好ましく、９５℃以上１２５℃以下であるのがさらに好ましい。

【0093】

加熱方法としては、例えば、予め加熱した溶出液を供給する方法、未加熱の溶出液を容器に供給した後に加熱する方法等が挙げられる。加熱時間は、特に限定されないが、３０秒以上１０分以下であるのが好ましい。

【0094】

磁気分離工程Ｓ３０４では、前述した磁気分離工程Ｓ１０４と同様、ウェル９２に磁場を印加し、磁性ビーズ３と溶出液である液体４とを分離する。磁気分離工程Ｓ３０４では、例えば、磁石１１を第１姿勢ＰＯＳ１にすることで、磁気分離速度を大きくすることができる。

【0095】

液体排出工程Ｓ３０６では、前述した液体排出工程Ｓ１０６と同様、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に固定した状態で、溶出液である液体４を排出する。液体排出工程Ｓ３０６では、例えば、磁石１１を第２姿勢ＰＯＳ２にすることで、スパイク現象の発生を抑制できるため、磁性ビーズ３と液体４との分離効率を高めることができる。これにより、核酸の収率を高めることができる。

【0096】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態について説明する。

【0097】

図１２は、第２実施形態に係る磁気分離装置１およびそれに用いられるウェルプレート９の例を示す平面図である。図１３および図１４は、第２実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法を説明するための模式図である。

【0098】

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、各図において第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0099】

第２実施形態は、２つの磁石１１で１つのウェル９２に対して磁場を印加するように構成されていること以外、第１実施形態と同様である。

【0100】

まず、第２実施形態に係る磁気分離装置１について説明する。
図１２に示す磁気分離装置１は、一例として８つの磁石１１を備えている。そして、図１２に示す磁気分離装置１では、ウェル９２を介して互いに反対の位置に２つの磁石１１が配置されるように構成されている。これにより、ウェル９２に対し、２つの磁石１１から磁場を印加することができるので、磁性ビーズ３を２か所に分けて固定することができる。その結果、１か所に固定される磁性ビーズ３の量を減らすことができ、磁気分離操作に要する時間をさらに短縮することができる。また、１か所に固定される磁性ビーズ３の量を減らすことにより、各磁性ビーズ３に生じる磁気吸着力を高め、磁性ビーズ３の脱離を抑制することができる。

【0101】

また、図１２に示すウェルプレート９は、例えば、１６個のウェル９２を有しているが、このうち、８つの磁石１１によって磁場の印加を制御する場合、図１２において着色されている５個のウェル９２を使うことが考えられる。この５個のウェル９２には、８つの磁石１１によって同様の磁束密度が形成される。具体的には、磁石１１の磁化Ｍが図１２に矢印で示す方向に設定されているとき、着色されている５個のウェル９２には、２個の磁石１１から発生した磁場を互いに打ち消し合うことなく印加することができ、高い磁束密度を形成することができる。したがって、着色した５個のウェル９２では、上記のような効果を同時に得ることができる。また、効果が得られるタイミングが異なってもよい場合には、着色していないウェル９２も利用可能である。なお、ウェル９２および磁石１１の配置や数は、これに限定されない。

【0102】

次に、第２実施形態に係る磁気分離方法について説明する。
前述したように、第１実施形態に係る磁気分離方法を含む生体物質抽出方法では、磁石１１の姿勢を適時変化させることにより、磁気分離工程における磁気分離速度と、液体排出工程における磁性ビーズ３と液体４との分離効率の向上と、を図っている。

【0103】

これに対し、第２実施形態に係る磁気分離方法の磁気分離工程では、１つのウェル９２に隣り合うように２つの磁石１１を配置するとともに、各磁石１１を、図１３に示す第１姿勢ＰＯＳ１にする。この場合、２つの磁石１１が持つ磁化Ｍの方向は、互いに同じ方向となる。これにより、各磁石１１から発生する磁場を互いに打ち消し合うことなくウェル９２に印加することができ、ウェル９２内の２か所に高い磁束密度を形成することができる。その結果、磁性ビーズ３を２か所に分けて固定することができ、磁気分離操作に要する時間をさらに短縮することができる。また、磁性ビーズ３を２か所に分けた状態で、磁性ビーズ３にスパイク現象を発生させることができるので、磁性ビーズ３全体の表面積を特に大きくすることができ、磁性ビーズ３の乾燥に要する時間をさらに短縮することができる。

【0104】

また、第２実施形態に係る磁気分離方法の液体排出工程では、２つの磁石１１を、図１４に示す第２姿勢ＰＯＳ２にする。これにより、磁性ビーズ３におけるスパイク現象の発生を抑制し、表面積を抑えることができる。その結果、磁性ビーズ３と液体４との分離効率を高めることができる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0105】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態について説明する。
図１５は、第３実施形態に係る磁気分離装置１を示す側面図である。

【0106】

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１５において第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0107】

第３実施形態は、第１軸ＡＸ１に沿って基台１２を移動させる移動ステージ１５を備えること以外、第１実施形態と同様である。

【0108】

図１５に示す磁気分離装置１は、基台１２の下面を支持し、基台１２を上下に移動させる移動ステージ１５を備える。移動ステージ１５は、平板状をなし、基台１２の下面を支持している。また、移動ステージ１５は、図示しない駆動部により、図２に示す第１軸ＡＸ１、すなわち図１５に示すＺ軸に沿う任意の位置で保持されるようになっている。さらに、あらかじめ設定された２か所で保持されているようになっていてもよい。これにより、基台１２の上方にウェルプレートが保持されている場合、ウェルプレートの空間に磁石１１を差し込む位置と、空間から磁石１１を引き抜いた位置と、で基台１２を保持することができる。その結果、磁石１１からの磁場をウェルに印加する磁場印加状態と、印加しない磁場非印加状態と、を容易に切り替えることができる。これにより、例えば、前述した磁気分離工程においては、磁場印加状態を選択し、前述した磁性ビーズ分散工程においては、磁場非印加状態を選択することにより、両工程の工数削減に寄与することができる。

【0109】

以上のような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、移動ステージ１５は、前述した基台１２を移動させる方式のものでもよいが、基台１２とウェルプレートとの間に配置され、ウェルプレートを上下に移動させる方式のものでもよい。また、移動ステージ１５に代えて、磁石１１を基台１２の内部に収容したり、突出させたりする機構を設けるようにしてもよい。

【0110】

４．第４実施形態
次に、第４実施形態について説明する。

【0111】

図１６は、第４実施形態に係る磁気分離装置１およびそれに用いられるマイクロチューブ９０の例を示す側面図である。

【0112】

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１６において第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0113】

第４実施形態は、マイクロチューブ９０のような容器が挿入される挿入部１３（収容部）を有すること以外、第１実施形態と同様である。

【0114】

図１６に示す磁気分離装置１は、基台であるスタンド２０と、磁石１１と、図示しない駆動部と、を備える。

【0115】

スタンド２０は、上板２０２および下板２０４と、これらを互いに接続する側板２０６と、を備える。上板２０２および下板２０４は、それぞれＸ－Ｙ面に沿って広がる板状をなしている。また、側板２０６は、Ｙ－Ｚ面に沿って広がる板状をなしている。

【0116】

上板２０２は、貫通孔１３２を有している。貫通孔１３２は、Ｚ軸と平行な第１軸ＡＸ１に沿って上板２０２を貫通している。また、下板２０４は、上面に開口する凹部１３４を有する。そして、貫通孔１３２および凹部１３４で、挿入部１３が構成されている。この挿入部１３には、マイクロチューブ９０が挿入され、保持されるようになっている。つまり、貫通孔１３２にマイクロチューブ９０を挿入し、下端を凹部１３４に差し入れることで、マイクロチューブ９０を立てた状態で保持することができる。

【0117】

側板２０６には、磁石１１が設けられている。磁石１１は、駆動部によって回動軸ＡＸＲまわりに回動するようになっている。

【0118】

挿入部１３にマイクロチューブ９０を挿入した状態で、磁石１１を回動させることにより、挿入部１３内に形成される磁束密度を変化させることができる。これにより、マイクロチューブ９０内に磁性ビーズを収容している場合、磁性ビーズにおけるスパイク現象の発生の有無を制御することができる。

【0119】

以上のような第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、磁気分離装置１は、複数の挿入部１３を有していてもよい。また、挿入部１３の構成、形状等は、上記に限定されない。

【0120】

５．前記実施形態が奏する効果
以上のように、前記実施形態に係る磁気分離装置１は、磁石１１と、基台１２と、駆動部２と、を備える。磁石１１は、第１軸ＡＸ１に沿って延在するウェル９２（筒状の収容部）に隣り合う位置に設けられ、ウェル９２に磁場を印加する磁化Ｍを持つ。基台１２は、磁石１１を支持する。駆動部２は、第１姿勢ＰＯＳ１と第２姿勢ＰＯＳ２との間で磁石１１の姿勢を変化させる。第１姿勢ＰＯＳ１は、第１軸ＡＸ１と直交する軸を第２軸ＡＸ２とし、第２軸ＡＸ２を含む平面ＰＬ内において第２軸ＡＸ２と直交する軸を第３軸ＡＸ３とするとき、磁化Ｍの方向が第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い方向を向く姿勢である。第２姿勢ＰＯＳ２は、磁化Ｍの方向が第２軸ＡＸ２よりも第３軸ＡＸ３に近い方向を向く姿勢である。

【0121】

このような構成によれば、磁石１１の磁化Ｍの方向を適時変化させ得る磁気分離装置１が得られる。このような磁気分離装置１によれば、ウェル９２内に形成される磁束密度の大きさを切り替えることができ、それに伴って、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。これにより、例えば磁気分離操作時には、磁石１１を第１姿勢ＰＯＳ１にして磁気分離速度を大きくし、また、液体排出操作時には、磁石１１を第２姿勢ＰＯＳ２にして磁性ビーズ３と液体４との分離効率（固液分離性）を高めることができる。したがって、磁気分離速度および磁性ビーズ３と液体４との分離効率に優れる磁気分離装置１を実現することができる。

【0122】

また、磁石１１は、第１軸ＡＸ１と平行な回動軸ＡＸＲまわりに回動するように設けられていてもよい。そして、駆動部２は、磁石１１を回動軸ＡＸＲまわりに回動させるようになっていてもよい。

【0123】

これにより、磁石１１が回動軸ＡＸＲまわりに回動したとき、磁化Ｍの方向も回動する。その結果、ウェル９２内に形成される磁束線Ｌｍの密度を変化させることができ、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。

【0124】

また、磁石１１は、回動軸ＡＸＲを中心軸とする円柱状をなしていることが好ましい。
この場合、磁石１１が回動しても、磁石１１とウェル９２との距離の変化を抑えられる。このため、磁石１１の回動に伴ってウェル９２内に形成される磁束密度が変化するのを抑制することができる。これにより、ウェル９２の内壁に固定されている磁性ビーズ３が意図せず離脱したり、意図しないスパイク現象が発生したりすることを抑制できる。

【0125】

また、ウェル９２（収容部）を介して互いに反対の位置に設けられる２つの磁石１１を備えていてもよい。

【0126】

これにより、ウェル９２内の２か所に高い磁束密度を形成することができる。その結果、磁性ビーズ３を２か所に分けて磁気分離することができ、磁気分離操作に要する時間をさらに短縮することができる。また、磁性ビーズ３を２か所に分けて固定し、かつ、磁性ビーズ３にスパイク現象を発生させることができるので、磁性ビーズ３の表面積を特に大きくすることができ、磁性ビーズ３の乾燥に要する時間をさらに短縮することができる。

【0127】

また、磁性ビーズ３を収容する複数のウェル９２（収容部）が並ぶウェルプレート９が重ねられたとき、隣り合うウェル９２同士の間に磁石１１が位置するように、磁石１１が配置されていることが好ましい。

【0128】

このような構成によれば、ウェル９２の側壁から磁場を印加することができる。これにより、磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に磁気吸引することができる。この状態であれば、液体排出操作をピペット等で行うときの操作性を高めることができる。

【0129】

また、収容部は、磁性ビーズを収容するマイクロチューブ９０（容器）が挿入される挿入部１３であってもよい。

【0130】

これにより、マイクロチューブ９０内に磁性ビーズを収容している場合、磁性ビーズにおけるスパイク現象の発生の有無を制御することができる。その結果、マイクロチューブ９０のような容器を用いた場合でも、磁気分離速度および磁性ビーズ３と液体４との分離効率の双方に優れる磁気分離装置１を実現することができる。

【0131】

また、複数の磁石１１を備えていてもよく、その場合、駆動部２は、磁石１１の姿勢を互いに同期して変化させるようになっていてもよい。

【0132】

これにより、多数の磁石１１の姿勢を変更する操作について省力化を図ることができる。

【0133】

また、駆動部２は、ピニオンギア２１と、ラックギア２２と、を有していてもよい。ピニオンギア２１は、磁石１１に接続されている。ラックギア２２は、ピニオンギア２１と螺合している。

【0134】

このような構成によれば、ラックギア２２に直線運動を与えるだけで、磁石１１を回動させることができるため、簡単な操作で磁石１１を回動させることができる。また、直線運動の運動量は、回動運動の運動量に比例するため、磁石１１の回動量を簡単に調整できる。

【0135】

また、第１軸ＡＸ１に沿って基台１２を移動させる移動ステージ１５をさらに備えていてもよい。

【0136】

このような構成によれば、例えば、磁石１１からの磁場をウェル９２に印加する磁場印加状態と、印加しない磁場非印加状態と、を容易に切り替えることができる。このため、磁気分離工程においては、磁場印加状態を選択し、磁性ビーズ分散工程においては、磁場非印加状態を選択することにより、両工程の工数削減に寄与することができる。

【0137】

前記実施形態に係る磁気分離方法は、磁気分離工程と、液体排出工程と、を有する。磁気分離工程では、磁性ビーズ３および液体４を収容するウェル９２（筒状の収容部）に磁場を印加して磁性ビーズ３をウェル９２の内壁に固定することにより、磁性ビーズ３と液体４とを分離する。液体排出工程では、磁性ビーズ３と液体４とを分離した状態で、液体４を排出する。また、ウェル９２の延在方向に沿う軸を第１軸ＡＸ１とし、第１軸ＡＸ１と直交する平面ＰＬ内において第１軸ＡＸ１と直交する軸を第２軸ＡＸ２とし、平面ＰＬ内において第２軸ＡＸ２と直交する軸を第３軸ＡＸ３とする。このとき、磁気分離工程では、第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い角度で磁場を印加し、液体排出工程では、第２軸ＡＸ２よりも第３軸ＡＸ３に近い角度で磁場を印加する。

【0138】

このような構成によれば、印加する磁場の方向を切り替えることにより、ウェル９２内に形成される磁束密度の大きさを切り替えることができ、それに伴って、スパイク現象の発生の有無を制御することができる。これにより、例えば磁気分離操作時には、ウェル９２内に生じる磁束線Ｌｍの密度を高くして磁気分離速度を大きくし、また、液体排出操作時には、磁束線Ｌｍの密度を下げてスパイク現象の発生を抑制して、磁性ビーズ３と液体４との分離効率（固液分離性）を高めることができる。つまり、磁気分離速度および磁性ビーズ３と液体４との分離効率を高めることができる。

【0139】

また、磁気分離方法は、液体４と分離された磁性ビーズ３を乾燥させる乾燥工程をさらに有していてもよい。乾燥工程では、第３軸ＡＸ３よりも第２軸ＡＸ２に近い角度で磁場を印加することが好ましい。

【0140】

このような構成によれば、磁性ビーズ３の表面積を大きくできるため、乾燥効率を高めることができる。

【0141】

また、磁気分離方法は、磁性ビーズ３を液体４に分散させる磁性ビーズ分散工程をさらに有していてもよい。そして、磁気分離工程および液体排出工程では、ウェル９２（収容部）に磁石１１を近づけることにより、ウェル９２に対して磁場を印加し、磁性ビーズ分散工程では、ウェル９２から磁石１１を遠ざけることにより、ウェル９２に対する磁場の印加を解除するようにしてもよい。

【0142】

このような構成によれば、磁石１１を近づけたり遠ざけたりするだけで、磁場の印加を制御できるため、前述した効果を簡単に得ることができる。

【0143】

以上、本発明の磁気分離装置および磁気分離方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0144】

例えば、本発明の磁気分離方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。また、本発明の磁気分離装置は、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【実施例0145】

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
６．磁気分離速度の評価
まず、磁性ビーズを、濃度が０．１質量％となるように、２５℃の純水に分散させて分散液を調製した。次に、分散液を分光セルに入れ、超音波照射による撹拌およびボルテックスミキサーによる撹拌を行った。撹拌時間は、１分とした。次に、撹拌処理を行った分光セルを速やかに分光光度計のセルホルダーにセットした。なお、セルホルダーには、あらかじめ分光セルが配置される位置に合わせて、磁石を取り付けておいた。また、分光セルをセットしたとき、分光セルの外壁と磁石との最短距離は２．０ｍｍとし、磁石には、表面磁束密度が１８０ｍＴの磁石を用いた。

【0146】

次に、分光セルの静置を開始するのと同時に、分光セルについて、波長５５０ｎｍにおける吸光度の測定を開始した。そして、磁石の姿勢（磁化の向き）を変えて、吸光度の測定を繰り返し、測定結果からグラフを作成した。

【0147】

図１７は、磁石の姿勢を変えて測定した磁性ビーズ分散液の吸光度の推移を表すグラフである。図１７に示すグラフの横軸は時間、縦軸は初期吸光度に対する測定吸光度の比である。

【0148】

図１７に示すように、磁石が第１姿勢になっているときは、磁石が第２姿勢になっているときに比べて、磁性ビーズ分散液の吸光度が低下する速度が大きい。よって、磁気分離操作を行う場合、磁石を第１姿勢にすることで、磁気分離速度を大きくできることがわかった。

【0149】

７．分離効率の評価
まず、容器に磁性ビーズを入れた。そして、磁性ビーズを含む容器の重量を測定した。この測定値を「初期重量」とする。

【0150】

次に、容器に純水を入れ、撹拌した後、磁気分離操作および液体排出操作を行った。その後、再び、収容物を含む容器の重量を測定した。この測定値を「分離操作後重量」とする。

【0151】

次に、分離操作後重量から初期重量を減算した。減算結果は、磁性ビーズに付着して残った液体（残液）の重量に相当するため、これを「残液重量」とする。

【0152】

次に、残液重量から残液の体積を算出した。算出結果を「残液量」とする。そして、磁石の姿勢（磁化の向き）を変えて、残液量の測定を繰り返し、測定結果からグラフを作成した。

【0153】

図１８は、磁石の姿勢を変えて測定した残液量を比較するグラフである。
図１８に示すように、磁石が第２姿勢になっているときは、磁石が第１姿勢になっているときに比べて、残液量が少ない。また、１つの容器に２つの磁石を近接配置しても、各磁石の姿勢が第２姿勢になっていれば、残液量が少なくなっている。よって、液体排出操作を行う場合、磁石を第２姿勢にすることで、残液量を減らすこと、つまり、磁性ビーズと液体との分離効率を高められることがわかった。

【0154】

８．乾燥速度の評価
まず、容器に磁性ビーズおよび純水を入れ、撹拌した後、磁気分離操作および液体排出操作を行った。

【0155】

次に、容器の開口を開けたまま、気温２５℃、相対湿度５０％の環境に置き、収容物を含む容器の重量変化量を測定した。そして、磁石の姿勢（磁化の向き）を変えた場合の重量変化量をそれぞれ測定し、測定結果からグラフを作成した。なお、収容物を含む容器の重量変化量の推移は、磁性ビーズに付着して残った液体（残液）の乾燥速度を表している。

【0156】

図１９は、磁石の姿勢を変えて測定した重量変化量の推移（乾燥速度）を表すグラフである。図１９に示すグラフの横軸は時間、縦軸は重量変化量である。

【0157】

図１９に示すように、磁石が第１姿勢になっているときは、磁石が第２姿勢になっているときに比べて、重量減少量が大きくなっている。これは、磁石が第１姿勢になっているとき、磁性ビーズにスパイク現象が発生して表面積が大きくなったことに起因していると考えられる。つまり、表面積が大きくなることで、磁性ビーズ同士の間に保持されている液体の乾燥速度が大きくなったと考えられる。

【0158】

以上のような評価結果から、本発明によれば、磁気分離速度および磁性ビーズと液体との分離効率の双方に優れる磁気分離装置および磁気分離方法を実現可能であることが認められた。

【符号の説明】

【0159】

１…磁気分離装置、２…駆動部、３…磁性ビーズ、４…液体、８…ピペット、９…ウェルプレート、１１…磁石、１２…基台、１３…挿入部、１５…移動ステージ、２０…スタンド、２１…ピニオンギア、２２…ラックギア、２３…シャフト、２４…把持部、９０…マイクロチューブ、９２…ウェル、１３２…貫通孔、１３４…凹部、２０２…上板、２０４…下板、２０６…側板、ＡＸ１…第１軸、ＡＸ２…第２軸、ＡＸ３…第３軸、ＡＸＲ…回動軸、Ｌｍ…磁束線、Ｍ…磁化、ＰＬ…平面、ＰＯＳ１…第１姿勢、ＰＯＳ２…第２姿勢、Ｓ１００…溶解・吸着工程、Ｓ１０２…磁性ビーズ分散工程、Ｓ１０４…磁気分離工程、Ｓ１０６…液体排出工程、Ｓ２００…洗浄工程、Ｓ２０２…磁性ビーズ分散工程、Ｓ２０４…磁気分離工程、Ｓ２０６…液体排出工程、Ｓ２０８…乾燥工程、Ｓ３００…溶出工程、Ｓ３０２…磁性ビーズ分散工程、Ｓ３０４…磁気分離工程、Ｓ３０６…液体排出工程、ＳＰ…空間、ＳＴ…矢印

【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】