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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】P2024041729
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】生体対象物を選別するための磁気装置
(51)【国際特許分類】
B03C 1/28 20060101AFI20240319BHJP
G01N 33/543 20060101ALI20240319BHJP
B03C 1/00 20060101ALI20240319BHJP
【ＦＩ】
B03C1/28 107
G01N33/543 541A
B03C1/00 A
B03C1/00 B
B03C1/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023146946
(22)【出願日】2023-09-11
(31)【優先権主張番号】18/072,362
(32)【優先日】2022-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/406,437
(32)【優先日】2022-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】518374022
【氏名又は名称】アプライド セルズ インク
【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｌｌｓ Ｉｎｃ
【住所又は居所原語表記】３３５０ Ｓｃｏｔｔ Ｂｌｖｄ，Ｂｌｄｇ ６， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110003834
【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ユーチェン ゾォウ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】流体中の磁性の又は磁気標識された生体対象物を選別するための磁気装置を提供する。
【解決手段】下端部１５６及び先細状先端部１５８を有する軟磁性中心磁極１５４と、軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一及び第二の下端部１６４及び１６６をそれぞれ有する第一及び第二の軟磁性側面磁極１６０及び１６２であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一及び第二の上端部１６８及び１７０をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側１７２及び第二の上端部の第二の外方側１７４が実質的に同一平面上にある、第一及び第二の軟磁性側面磁極と、軟磁性中心磁極並びに第一及び第二の軟磁性側面磁極において磁束１８２を発生させる磁束源と、内部に埋め込まれたチャネル１７８と第一及び第二の外方側と接触又は近接するように動作可能な第一の平坦面１８０とを有するチャネルプレート１７６と、を含む、生体対象物を処理するための磁気装置１５０。
【選択図】図７
【解決手段】下端部１５６及び先細状先端部１５８を有する軟磁性中心磁極１５４と、軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一及び第二の下端部１６４及び１６６をそれぞれ有する第一及び第二の軟磁性側面磁極１６０及び１６２であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一及び第二の上端部１６８及び１７０をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側１７２及び第二の上端部の第二の外方側１７４が実質的に同一平面上にある、第一及び第二の軟磁性側面磁極と、軟磁性中心磁極並びに第一及び第二の軟磁性側面磁極において磁束１８２を発生させる磁束源と、内部に埋め込まれたチャネル１７８と第一及び第二の外方側と接触又は近接するように動作可能な第一の平坦面１８０とを有するチャネルプレート１７６と、を含む、生体対象物を処理するための磁気装置１５０。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と、
軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側および第二の上端部の第二の外方側が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と、
内部に埋め込まれたチャネルと第一および第二の外方側と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面とを有するチャネルプレートと、
を含む、磁気装置。
軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側および第二の上端部の第二の外方側が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と、
内部に埋め込まれたチャネルと第一および第二の外方側と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面とを有するチャネルプレートと、
を含む、磁気装置。
【請求項2】
先細状先端部ならびに第一および第二の外方側が、実質的に同一平面上にある、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項3】
チャネルプレートに取り付けられた１つまたは複数の圧電変換器をさらに含む、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項4】
磁束が、軟磁性中心磁極と第一の軟磁性側面磁極との間に第一の磁束閉鎖部を形成し、軟磁性中心磁極と第二の軟磁性側面磁極との間に第二の磁束閉鎖部を形成する、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項5】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、軟磁性下部シールドと軟磁性中心磁極の下端部との間に配置された永久磁石と、を含み、第一および第二の下端部が、軟磁性シールドの上方に配置される、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項6】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、第一の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項7】
磁束源が、第一の下端部の下に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部の下に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部の下に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項8】
磁束源が、第一の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第一の永久磁石と、第二の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第二の永久磁石と、を含み、第一および第二の永久磁石が、反対の磁化方向を有する、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項9】
先細状先端部が、第一および第二の上端部よりも実質的に高い磁束密度を有する、請求項１に記載の磁気装置
【請求項10】
チャネルプレートが、非磁性材料で作製される、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項11】
チャネルプレートの一部が、磁性材料で作製される、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項12】
磁束が、下端部から軟磁性中心磁極の先細状先端部に集中し、チャネルプレートの磁性部分と第一および第二の上端部との間で分割される、請求項１１に記載の磁気装置。
【請求項13】
チャネルプレートの第二の平坦面に接触または近接して動作可能な軟磁性上部シールドをさらに含み、磁束が、下端部から軟磁性中心磁極の先細状先端部に集中し、軟磁性上部シールドと第一および第二の上端部との間で分割される、請求項１に記載の磁気装置。
【請求項14】
下端部と先細状先端部とを有する軟磁性中心磁極と、
軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、実質的に同一平面上にある第一および第二の上端部をそれぞれ有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
内部に埋め込まれたチャネルと、先細状先端部と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面と、を含むチャネルプレートと、
チャネルプレートの第二の平坦面に接触または近接するように動作可能な軟磁性上部シールドと、
軟磁性中心磁極、第一および第二の軟磁性側面磁極ならびに軟磁性上部シールドにおいて磁束を発生させる磁束源と、
を含む、磁気装置。
軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、実質的に同一平面上にある第一および第二の上端部をそれぞれ有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
内部に埋め込まれたチャネルと、先細状先端部と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面と、を含むチャネルプレートと、
チャネルプレートの第二の平坦面に接触または近接するように動作可能な軟磁性上部シールドと、
軟磁性中心磁極、第一および第二の軟磁性側面磁極ならびに軟磁性上部シールドにおいて磁束を発生させる磁束源と、
を含む、磁気装置。
【請求項15】
チャネルプレートの第一の平坦面が、第一および第二の上端部と接触または近接するように動作可能である、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項16】
軟磁性上部シールドが、第一および第二の上端部と接触または近接するように動作可能である、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項17】
チャネルプレートに取り付けられた１つまたは複数の圧電変換器をさらに含む、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項18】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、軟磁性下部シールドと軟磁性中心磁極の下端部との間に配置された永久磁石と、を含み、第一および第二の下端部が、軟磁性シールドの上方に配置される、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項19】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、第一の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項20】
磁束源が、第一の下端部の下に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部の下に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部の下に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項21】
磁束源が、第一の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第一の永久磁石と、第二の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第二の永久磁石と、を含み、第一および第二の永久磁石が、反対の磁化方向を有する、請求項１４に記載の磁気装置。
【請求項22】
下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と、
軟磁性中心磁極の両側に配置された第一および第二の軟磁性側面磁極であって、第一の軟磁性側面磁極が第一の下端部および第一の上端部を有し、第二の軟磁性側面磁極が第二の下端部および第二の上端部を有し、第一および第二の上端部が軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲し、それぞれが軟磁性中心磁極から外方に面する傾斜面を有するチゼルエッジ断面を有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と、
先細状先端部と第一および第二の上端部の傾斜面との間に形成された間隙において入れ子状に配置された可撓性導管と、
間隙において入れ子状に配置された可撓性導管を押圧して変形させるように動作可能な軟磁性プレスと、
を含む、磁気装置。
軟磁性中心磁極の両側に配置された第一および第二の軟磁性側面磁極であって、第一の軟磁性側面磁極が第一の下端部および第一の上端部を有し、第二の軟磁性側面磁極が第二の下端部および第二の上端部を有し、第一および第二の上端部が軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲し、それぞれが軟磁性中心磁極から外方に面する傾斜面を有するチゼルエッジ断面を有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と、
軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と、
先細状先端部と第一および第二の上端部の傾斜面との間に形成された間隙において入れ子状に配置された可撓性導管と、
間隙において入れ子状に配置された可撓性導管を押圧して変形させるように動作可能な軟磁性プレスと、
を含む、磁気装置。
【請求項23】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、軟磁性下部シールドと軟磁性中心磁極の下端部との間に配置された永久磁石と、を含み、第一および第二の下端部が、軟磁性シールドの上方に配置される、請求項２２に記載の磁気装置。
【請求項24】
磁束源が、軟磁性下部シールドと、第一の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部と軟磁性下部シールドとの間に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項２２に記載の磁気装置。
【請求項25】
磁束源が、第一の下端部の下に配置された第一の永久磁石と、第二の下端部の下に配置された第二の永久磁石と、軟磁性中心磁極の下端部の下に配置された第三の永久磁石と、を含み、第三の永久磁石の磁化方向が、第一および第二の永久磁石の磁化方向と反対である、請求項２２に記載の磁気装置。
【請求項26】
磁束源が、第一の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第一の永久磁石と、第二の軟磁性側面磁極と軟磁性中心磁極との間に配置された第二の永久磁石と、を含み、第一および第二の永久磁石が、反対の磁化方向を有する、請求項２２に記載の磁気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）本願は、２０２２年９月１４日に出願された仮出願第６３／４０６，４３７号明細書に基づく優先権を主張するものであり、２０１８年３月３日に出願された出願第１５／９１１，１１５号明細書の一部継続出願である２０１９年１２月２９日に出願された出願第１６／７２９，３９８号明細書の一部継続出願である。これらの出願は全て、それらの明細書を含め、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
背景
背景
【0002】
本発明は、生体対象物を選別するための装置に関し、より詳細には、流体中の磁性のまたは磁気標識された生体対象物を選別するための磁気装置の実施形態に関する。
【0003】
生物学的対象または細胞の分離および選別は、診断および治療などの様々な生物医学的用途にとって重要である。生物学的細胞は、それらのそれぞれの物理的特性、例えばサイズおよび密度、ならびに生化学的特性、例えば表面抗原発現などに基づいて選別され得る。
【0004】
磁力に基づく分離では、典型的には磁性がない細胞が、抗体に複合化された磁気ビーズをそれに付着させることによって、磁気的選別の目的のために磁化され得るが、この工程は磁気標識としても知られる。図１Ａは、その細胞表面上に複数の表面マーカーまたは抗原５２を含む細胞５０および流体中で懸濁された複数の抗体複合化磁気ビーズ５４を示す。抗体複合化磁気ビーズ５４のそれぞれは、表面マーカー５２に対応するペプチドおよびアプタマーなどの１つもしくは複数の抗体または他のリガンド５８と複合化された磁気粒子５６を含む。インキュベーション時間の後、直接標識として知られる工程において、抗原－抗体相互作用を介して磁気ビーズ５４を細胞５０に直接付着させて、図１Ｂで示されるような磁気標識細胞を形成させ得る。
【0005】
あるいは、間接標識工程を通じて磁気ビーズを細胞に付着させ得る。図２Ａは、その細胞表面上に複数の表面マーカーまたは抗原５２を含む細胞５０と、複数の中間連結部６０と、流体中で懸濁された複数の抗体複合化磁気ビーズ６２と、を示す。中間連結部６０のそれぞれは、細胞５０の表面マーカー５２に対応する一次抗体６６に複合化されたビオチンまたはフィコエリスリン（ＰＥ）などの１つまたは複数の連結分子６４を含む。磁気ビーズ６２のそれぞれは、連結分子６４を標的とするストレプトアビジンなどの１つもしくは複数の二次抗体またはリガンド６８と複合化された磁気粒子５６を含む。インキュベーション時間の後、中間連結部６０は、抗原－抗体相互作用を介して細胞５０に付着し得、磁気ビーズ６２は、ＰＥ－抗体、ビオチン－ストレプトアビジンまたは他のタイプの相互作用を介して中間連結部６０にさらに付着し得、それにより、図２Ｂで示されるような磁気標識された細胞が形成される。
【0006】
試料流体中の細胞を磁気標識した後、それらは、磁気分離装置によって試料流体中の他の非標識細胞または生体対象物から選別または分離され得る。図３Ａは、磁気標識された細胞７６を含有する試料流体７４を保持するための格納容器７２と、格納容器７２の壁に近接して配置された永久磁石７８と、を含む従来の磁気分離装置７０を示す。永久磁石７８は、永久磁石７８に向かう磁場勾配で格納容器７２において磁場を発生させる。十分な時間の後、磁気標識された細胞７６は、図３Ｂで示されるように、容器壁に向かって磁場により生じた力によって徐々に引っ張られ、容器壁で凝集体を形成する。永久磁石７８からの距離が長くなるにつれて磁場強度が急速に低下するため、容器７２のサイズおよび試料流体体積は不利に制限される。
【0007】
図４は、１つまたは複数のウェル８２に含有される静止流体試料中の磁気標識された細胞を分離する別の従来の磁気分離装置８０を示す。磁気装置８０は、それぞれが台形の先端を有する複数の強磁性磁極８４を使用して、それに取り付けられた複数の永久磁石８６によって生じた磁束を集中させて、それらの先端付近の磁場強度および勾配を増大させる。磁場線８８によって描かれるような対応する磁場分布は、磁場線８８間の小さな間隔によって示されるように、隣接する台形先端部の側面間で磁場が最も強いことを示す。対照的に、磁場勾配は、磁力線８８間の大きな間隔によって示されるように、磁極の先端部の上方ではるかに弱い。したがって、各ウェル８２の底部は、磁場が強い磁極先端部の側面の間に配置される必要がある。円錐形のウェル８２中の磁気標識された細胞は、強磁性磁極８４の台形先端部の側面に隣接するウェル８２の底部またはその近くに集められるかまたは凝集させられる。永久磁石７８のみを利用する磁気分離装置７０と比較して、磁気分離装置８０は、強磁性磁極８４を使用することにより、磁束を集中させることによって磁場および勾配を改善し得る。しかし、装置８０および９０の両者とも、静止した試料流体を処理するように設計されており、したがってスループットが制限され得る。
【0008】
図５Ａは、試料流体が装置９０を通って流れるときに磁気標識細胞７６を分離する従来の磁気分離装置９０を示す。装置９０は、カラム９２を横切る磁場９６を生じさせる一対の永久磁石９４の間に配置された導管またはカラム９２を含む。カラム９２は、磁場９６によって磁化され、粒子または球体９８の間の小さな間隙において比較的強い局所的な磁場および磁場勾配を生じさせる強磁性またはフェリ磁性粒子または球体９８の多孔質凝集体で満たされ、それによって磁気標識された細胞７６を粒子または球体９８の表面に引き付ける。磁気標識された細胞７６に付着した磁気ビーズと比較して、強磁性またはフェリ磁性の粒子または球体９８ははるかに大きく、永久磁石９４がカラム９２から除去された後に残留磁気を生じさせ得る。残留磁気は、分離工程後の粒子または球体９８の表面からの磁気標識された細胞７６の脱離を阻止するかまたは妨げる。磁気分離装置９０は、連続流方式で動作し得、したがって、静的な方式で動作する磁気分離器７０および８０よりも高いスループットを有し得る一方で、特定の用途（例えば、磁気標識された細胞が標的細胞である正の選択工程）における磁気標識された細胞の回収は、カラム９２を激しくフラッシュして磁気標識された細胞７６を粒子または球体９８の表面から取り除かなければ、より低くなり得る。
【0009】
カラム９２中の軟磁性粒子または球体９８の多孔質凝集体は、図５Ｂで示されるように、強磁性またはフェリ磁性材料で作製された１つまたは複数のメッシュ１０２により置き換えられ得る。磁気分離装置１００は、メッシュ１０２中のワイヤが強磁性またはフェリ磁性の粒子または球体９８よりも寸法が小さいため、装置９０で遭遇する残留磁気を減少させ得る。しかしながら、メッシュ１０２中の隣接するワイヤ間の開口がより大きいことによってまた、局所的な磁場が弱くなり、それによって装置スループットが低下し得る。カラム９２中の強磁性またはフェリ磁性材料を通って試料流体が流れるので、カラムベースの装置９０および１００の両方とも、試料流体に望ましくない汚染物質を導入し得る。
【0010】
図６は、強磁性またはフェリ磁性材料の多孔質凝集体を含有するカラムを使用せずに連続流方式で動作し、それによって潜在的な汚染および回収の問題を回避する、別の磁気分離装置１０４を示す。カラムがない装置１０４は、複数の永久磁石１１０および１１２からの磁束を導く強磁性磁極１０８の放射状配列によって囲まれた導管１０６を含む。試料流体は、図に垂直な方向に沿って導管１０６を通って流れる。磁気分離装置１０４は、本質的に、静的磁気分離装置８０の強磁性磁極８４の直線的な並びを再編成して、半径方向に配置された強磁性磁極１０８ならびに永久磁石１１０および１１２の中心に周期磁場を生じさせる。図４で示される静的装置８０と同様に、強磁性磁極１０８の台形先端部間の磁力線１１４によって描かれるような、装置１０４によって生じた対応する磁場分布は、磁力線１１４間の小さな間隔によって示されるように、隣接する台形先端部の側面間で磁場が最も強く、磁力線１１４間の大きな間隔によって示されるように、磁極先端部の上方（即ち導管１０６内）で磁場がはるかに弱いことを示す。しかしながら、隣接する２つの台形先端部の側面間の領域へと延在するウェル８２とは異なり、磁気分離装置１０４の導管１０６はそのような領域へと延在せず、それによって導管１０６における磁場がかなり弱くなる。これは、試料流体が導管１０６を通って流れるときに磁場に曝露される時間が限られていることによってさらに悪化する。
【0011】
上記の理由のために、潜在的な汚染物質を試料に導入することなく、磁気標識された細胞を迅速に分離または選別し得る磁気分離装置が必要とされている。
概要
概要
【0012】
本発明は、この必要性を満たす装置に関する。生体対象物を選別するための本発明の特徴を有する磁気分離装置は、下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と；軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部をそれぞれ有し、第一の上端部の第一の外方側および第二の上端部の第二の外方側が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極と；軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と；内部に埋め込まれたチャネルならびに第一および第二の外方側と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面を有するチャネルプレートと、を含む。磁気分離装置は、チャネルプレートの第二の平坦面に接触または近接するように動作可能な軟磁性上部シールドをさらに含み得る。
【0013】
本発明の別の態様によれば、生体対象物を選別するための本発明の特徴を有する磁気分離装置は、下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と；軟磁性中心磁極の両側に配置され、第一および第二の下端部をそれぞれ有する第一および第二の軟磁性側面磁極であって、実質的に同一平面上にある第一および第二の上端部をそれぞれ有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と；内部に埋め込まれたチャネルおよび先細状先端部と接触または近接するように動作可能な第一の平坦面を含むチャネルプレートと；チャネルプレートの第二の平坦面に接触または近接するように動作可能な軟磁性上部シールドと；軟磁性中心磁極、第一および第二の軟磁性側面磁極および軟磁性上部シールドにおいて磁束を発生させる磁束源と、を含む。
【0014】
本発明のさらに別の態様によれば、生体対象物を選別するための本発明の特徴を有する磁気分離装置は、下端部および先細状先端部を有する軟磁性中心磁極と；軟磁性中心磁極の両側に配置された第一および第二の軟磁性側面磁極であって、第一の軟磁性側面磁極が第一の下端部および第一の上端部を有し、第二の軟磁性側面磁極が第二の下端部および第二の上端部を有し、第一および第二の上端部が軟磁性中心磁極に向かって内側に屈曲し、傾斜面が軟磁性中心磁極から外方に向くチゼルエッジ断面をそれぞれ有する、第一および第二の軟磁性側面磁極と；軟磁性中心磁極ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極において磁束を発生させる磁束源と；先細状先端部と第一および第二の上端部の傾斜面との間に形成された間隙において入れ子状に配置された可撓性導管と；間隙において入れ子状に配置された可撓性導管を押して変形させるように動作可能な軟磁性プレスと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0015】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面に関してよりよく理解されるであろう。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
図４は、静止試料流体中の磁気標識細胞を選別するための別の従来の磁気分離装置を示す。
【0020】
【0021】
図６は、導管を通って流れる磁気標識された細胞を選別するための磁気分離装置に対応する断面図である。
【0022】
図７は、磁気標識された生体対象物を分離または単離するための磁気分離装置に適用される場合の本発明の一実施形態を示す断面図である。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
図１１は、磁気標識された生体対象物を分離または単離するための、２個の永久磁石を用いた磁気分離装置に適用される場合の、本発明の別の実施形態を示す断面図である。
【0027】
図１２は、磁気標識された生体対象物を分離または単離するために３個の永久磁石を使用する磁気分離装置に適用される場合の、本発明のさらに別の実施形態を示す断面図である。
【0028】
図１３は、磁気標識された生体対象物を分離または単離するために３個の永久磁石を使用する磁気分離装置に適用される場合の、本発明のまた別の実施形態を示す断面図である。
【0029】
図１４は、磁気標識された生体対象物を分離または単離するための磁気分離装置に適用される場合の、本発明のさらにまた別の実施形態を示す断面図である。
【0030】
【0031】
図１８は、平行して動作される、２つのチャネルがあるチャネルプレートと、２つの磁場発生部と、を有する磁気分離装置の断面図である。
【0032】
図１９は、２つのチャネルがあるチャネルプレートと、一体型磁場発生部と、を有する磁気分離装置の断面図である。
【0033】
図２０は、３つのチャネルがあるチャネルプレートと、一体型磁場発生部と、を有する磁気分離装置の断面図である。
【0034】
図２１は、平行して動作する、２つのチャネルがあるチャネルプレートと、２つの磁場発生部と、を有する磁気分離装置の断面図である。
【0035】
図２２は、２つのチャネルがあるチャネルプレートと、一体型の磁場発生部と、を有する磁気分離装置の断面図である。
【0036】
図２３Ａおよび２３Ｂは、２つの構成要素を含むチャネルプレートの構造を示す断面図である。
【0037】
図２４は、磁性基板付きのチャネルプレートを利用した磁気分離装置を示す断面図である。
【0038】
図２５Ａおよび２５Ｂは、３つの構成要素を含むチャネルプレートの構造を示す断面図である。
【0039】
図２６は、磁性基板付きのチャネルプレートを利用した磁気分離装置の断面図である。
【0040】
図２７は、磁性カバープレート付きのチャネルプレートを利用した磁気分離装置の断面図である。
【0041】
図２８は、磁場発生装置と組み合わせて磁気上部シールドを利用した磁気分離装置の断面図である。
【0042】
図２９は、磁場発生装置と組み合わせて別の磁気上部シールドを利用した磁気分離装置の断面図である。
【0043】
図３０は、磁性上部シールドおよび直線状の側面磁極付きの磁気発生部を含む磁気分離装置の断面図である。
【0044】
図３１は、直線状の側面磁極が磁気上部シールドに接触または近接している磁場発生部を含む、磁気分離装置の断面図である。
【0045】
図３２は、直線状の側面磁極が磁気上部シールドに接触または近接している磁場発生装置を含む、別の磁気分離装置の断面図である。
【0046】
図３３Ａは、選別動作後のチャネル壁上の磁気標識された生体対象物の蓄積を示す断面図である。
【0047】
図３３Ｂは、モータを用いてチャネルプレートに振動力を付与することにより、チャネルにおける磁性集塊が個々の生体対象物へと解離または崩壊する様子を示す断面図である。
【0048】
図３３Ｃは、１つまたは複数の圧電変換器を使用してチャネルプレートに振動力を付与することにより、チャネルにおける磁性集塊が個々の生体対象物へと解離または崩壊する様子を示す断面図である。
【0049】
図３４は、チャネルプレートおよび関連する寸法を示す断面図である。
【0050】
図３５は、磁場発生部の磁極端部の間に形成された間隙において入れ子状に配置された導管を有する磁気分離装置の断面図である。
【0051】
図３６は、磁場発生部の磁極端部の間に形成された間隙に導管を押し付けるプレスを示す断面図である。
【0052】
図３７は、磁場発生装置の磁極端部の間に形成された間隙に導管を押し付ける別のプレスを示す断面図である。
【0053】
明瞭かつ簡潔にするために、同様の要素および構成要素は、図面を通して同じ命名および番号付けを有するが、それらは必ずしも正しい縮尺で描かれていない。
【詳細な説明】
【0054】
上記の概要において、および詳細な説明において、ならびに下記の特許請求の範囲および添付の図面において、本発明の特定の特徴（方法段階を含む）について述べる。本明細書における本発明の開示は、そのような特定の特徴の全ての可能な組み合わせを含むことを理解されたい。例えば、特定の特徴が本発明の特定の態様もしくは実施形態、または特定の請求項との関連で開示される場合、その特徴はまた、可能な範囲で、本発明の他の特定の態様および実施形態と組み合わせて、および／またはそれらとの関連で、および本発明において一般的に使用され得る。
【0055】
本明細書で２つ以上の定義された段階を含む方法に言及する場合、定義された段階は、文脈によりその可能性が除外される場合を除いて、何れかの順序でまたは同時に実行され得、この方法は、文脈によりその可能性が除外される場合を除いて、定義された段階の何れかの前、２つの定義された段階の間、または定義された段階の全ての後に実行される１つ以上の他の段階を含み得る。
【0056】
後に番号が続く「少なくとも」という用語は、本明細書では、その番号で始まる範囲の開始を示すために使用され、定義されている変数に応じて上限がある範囲であってもよいし、または上限がない範囲であってもよい。例えば、「少なくとも１つ」は、１つまたは複数を意味する。後に番号が続く「多くても」という用語は、本明細書では、その番号で終わる範囲の終了を示すために使用され、定義されている変数に応じて、その下限として１もしくは０がある範囲であってもよいし、または下限がない範囲であってもよい。例えば、「多くても４」は、４または４未満を意味し、「多くても４０％」は、４０％または４０％未満を意味する。本明細書において、範囲が「第一の数～第二の数」または「第一の数－第二の数」として与えられる場合、これは、第一の数を下限とし、第二の数を上限とする範囲を意味する。例えば、「２５～１００ｎｍ」は、下限が２５ｎｍであり、上限が１００ｎｍである範囲を意味する。
【0057】
「生体対象物」という用語は、細胞、細菌、ウイルス、分子、ＲＮＡおよびＤＮＡを含む粒子、細胞塊、細菌塊、分子塊および粒子塊を含むために本明細書中で使用され得る。
【0058】
「生体試料」という用語は、血液、体液、身体の何れかの部分から抽出される組織、骨髄、毛髪、爪、骨、歯、身体老廃物からの液体および固形物、または身体の何れかの部分からの表面スワブを含むために本明細書中で使用され得る。「流体試料」または「試料流体」または「液体試料」または「試料溶液」は、その元の液体形態の生物学的試料、緩衝液中で溶解または分散されている生体対象物、またはその元の非液体形態から解離され、緩衝液中で分散された生物学的試料を含み得る。緩衝液は、汚染物質または望ましくない生体対象物を導入せずに、生体対象物が溶解または分散され得る液体である。生体対象物および生体試料は、ヒトまたは動物から得られ得る。生体対象物は、植物ならびに、空気、水および土壌を含む環境からも得られ得る。流体試料は、様々なタイプの磁気もしくは光学標識、または様々な工程段階中に添加され得る１つまたは複数の化学試薬を含有し得る。
【0059】
「試料流量」または「流量」という用語は、本明細書では、単位時間内にチャネルまたは導管または流体部品または流体経路の断面を通って流れる流体試料の体積量を表すために使用され得る。
【0060】
「相対的割合」という用語は、本明細書では、流体試料中に存在する全ての生体対象物または粒子の総量に対する生体対象物または粒子の所与の量の比を表すために使用され得る。
【0061】
細胞選別または濃縮の技術分野では、生体対象物の標的集団は、関心対象の「特異的」対象と呼ばれ、単離されているが望ましくない生体対象物は、「非特異的」と呼ばれる。「純度」という用語は、関心対象の標的または特定の生体対象物の濃度または相対的割合を述べ、パーセンテージで表される生体対象物の総数で除した標的生体対象物の数によって数量化される。「回収率」という用語は、生体対象物の選別効率を述べ、パーセンテージで表される初期試料中に存在する標的生体対象物の数により選別後に回収された標的生体対象物の数を除したものによって数量化される。
【0062】
図７は、生体対象物を分離または選別するための磁気分離装置に適用されるような本発明の一実施形態を示す断面図である。磁気装置１５０は、下端部１５６および先細状先端部１５８を有する軟磁性中心磁極１５４と；軟磁性中心磁極１５４の両側に配置され、第一および第二の下端部１６４および１６６をそれぞれ有する第一の軟磁性側面磁極１６０および第二の軟磁性側面磁極１６２であって、軟磁性中心磁極１５４に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部１６８および１７０をそれぞれ有し、第一の上端部１６８の第一の外方側１７２および第二の上端部１７０の第二の外方側１７４が実質的に同一平面上にある、第一の軟磁性側面磁極１６０および第二の軟磁性側面磁極１６２と；軟磁性中心磁極１５４ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２において磁束源または磁束を発生させるための手段と、を含む磁場発生部１５２を含む。第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２は、それぞれの下端部１６４および１６６でまたはその近傍で互いに実質的に平行であり得る。磁気装置１５０は、チャネルプレート１７６をさらに含み、チャネルプレート１７６は、その中に埋め込まれたチャネル１７８を含み、第一および第二の外方側１７２および１７４と接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能な実質的に平坦な表面１８０を有する。磁気装置１５０は、その断面に垂直な方向に沿って延在する。
【0063】
磁束１８２は、軟磁性中心磁極１５４の下端部１５６から先細状先端部１５８に向かって集中し、第一および第二の上端部１６８、１７０の間で分断される。磁束は、軟磁性中心磁極１５４と第一の軟磁性側面磁極１６０との間に第一の磁束閉鎖部１８２、１８４を形成し、軟磁性中心磁極１５４と第二の軟磁性側面磁極１６２との間に第二の磁束閉鎖部１８２、１８６を形成する。
【0064】
図７で示される実施形態に対して、磁束源または磁束を発生させるための手段は、第一および第二の下端部１６４および１６６の下に配置された軟磁性下部シールド１８８と、軟磁性中心磁極１５４の下端部１５６と軟磁性下部シールド１８８との間に配置された永久磁石１９０と、を含む。永久磁石１９０の磁化方向１９２は、軟磁性中心磁極１５４に平行な方向に向けられ得る。磁化方向１９２は、代替的に、図７で示される方向とは反対の方向に向けられ得る。
【0065】
引き続き図７を参照すると、第一および第二の上端部１６８および１７０の間に配置される先細状先端部１５８は、第一および第二の外方側１７２および１７４と同一平面上にある面に到達し得る。先細状先端部１５８は、第一および第二の上端部１６８および１７０から等間隔で離間され得る。軟磁性中心磁極１５４は、永久磁石１９０のＮ面から磁束１８２を収集する下端部１５６で永久磁石１９０のＮ面に近接して（例えば１ｍｍ以下）取り付けられ得るかまたは配置され得る。次いで、永久磁石１９０から伝導された磁束１８２を集中させることによって先細状先端部１５８の周囲に局所的に高い磁場を生じさせるために、磁束１８２を下端部１５６よりもはるかに小さい先細状先端部１５８から放出させ得る。先端付近の軟磁性中心磁極１５４の先細形状ゆえに、先細状先端部１５８における磁束密度は、下端部１５６における磁束密度よりもはるかに高いものであり得る。
【0066】
第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２の第一および第二の下端部１６４および１６６は、軟磁性下部シールド１８８の上面に近接して（例えば１ｍｍ以下）取り付けられ得るかまたは配置され得る。軟磁性下部シールド１８８の上面はまた、永久磁石１９０のＳ面に近接して（例えば１ｍｍ以下）取り付けられ得るかまたは配置され得る。したがって、永久磁石１９０のＳ面から発生した磁束１８４、１８６は、軟磁性下部シールド１８８を通って導かれ、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２の間で分断される。第一の上端部１６８および第二の上端部１７０は、第一の下端部１６４および第二下端部１６６よりも断面積が小さい。磁束１８４、１８６は、第一および第二の上端部１６８および１７０および／または第一および第二の外方側１７２および１７４から、集中し、放射され得る。第一および第二の上端部１６８および１７０が先細状先端部１５８に向かって屈曲することにより、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２の本体部を軟磁性中心磁極１５４の本体部からさらに離して配置することができ、これにより、磁束漏れの可能性が低下し、端部１５８、１６８および１７０の周囲の磁束が最大化される。軟磁性中心磁極１５４によって伝導される磁束１８２は、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２によって伝導される磁束１８４および１８６とは方向が反対であるので、磁束１８２の一部は、先細状先端部１５８と第一の上端部１６８および／または第一の外方側１７２との間の空間を通って第一の軟磁性側面磁極１６０に流入し、一方で、磁束１８２の別の部分は、先細状先端部１５８と第二の上端部１７０および／または第二の外方側１７４との間の空間を通って第二の軟磁性側面磁極１６２に流入する。したがって、永久磁石１９０によって生じた磁束は、軟磁性中心磁極１５４、第一の軟磁性側面磁極１６０および軟磁性下部シールド１８８の間を循環する第一の磁束閉鎖部１８２、１８４と、軟磁性中心磁極１５４、第二の軟磁性側面磁極１６２および軟磁性下部シールド１８８の間を循環する第二の磁束閉鎖部１８２、１８６と、を形成する。軟磁性中心磁極１５４において伝導される磁束１８２は、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２の間で分割されるので、より近い磁束線間隔によって示されるように、先細状先端部１５８は、第一および第二の上端部１６８、１７０または第一および第二の外方側１７２、１７４よりも高い磁束密度を有し得る。先端部１５８、１６８、１７０の周囲の高い磁束密度によって、先端部１５８、１６８および１７０の周囲付近で高い磁場および磁場勾配がもたらされる。
【0067】
軟磁性中心磁極１５４、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２、ならびに軟磁性下部シールド１８８はそれぞれ、軟磁性材料、または鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の何れか１つ、またはそれらの何れかの組み合わせを含む透磁率が比較的高い材料で作製され得る。一実施形態では、磁極１５４、１６０および１６２ならびにシールド１８８は、鉄およびニッケルを含む合金であるパーマロイで作製される。
【0068】
チャネルプレート１７６におけるチャネル１７８の中心は、先細状先端部１５８に対して実質的に揃えて配置され得る。チャネル１７８の幅は、第一の上端部と第二の上端部１６８、１７０との間の間隙よりも狭くてもよい。磁極１５４、１６０および１６２の設計および磁極１５４、１６０および１６２に近接したチャネル１７８の配置によって、チャネル１７８の内部に高磁場および高磁場勾配が存在することが可能になる。選別動作中、非磁性生体対象物および磁性ビーズで標識された生体対象物を含有する流体試料は、図８で示されるようにチャネル１７８を通って流れ得る。磁気標識された生体対象物１９４は、凝集または蓄積して、チャネル壁上、特に磁場勾配が先細状先端部１５８に近接しているために特に高くなり得る下部壁上に、１つまたは複数の磁気集塊または凝集体を形成し得る。あるいは、チャネルプレート１７６は、図９で示されるように、選別作業中に第一および第二の外方側１７２、１７４と接触するのではなく、近接して（例えば１ｍｍ未満）配置され得る。チャネルプレート１７６は、図１０で示されるように、選別作業後に磁性集塊を消磁させるために、第一および第二の外方側１７２および１７４から取り外され得るかまたは除去され得る。チャネルプレート１７６は、ケイ素、ガラス、金属、セラミックまたはそれらの何れかの組み合わせなどであるが限定されない何れかの非磁性材料から製造され得る。
【0069】
図７で示される磁場発生部１５２は、異なる磁束源または磁束を発生させるための手段を利用して、三極１５４、１６０および１６２において類似の磁束分布を達成し得る。例えば、図１１は、流体試料中の非磁性生体対象物から磁化された生体対象物を分離または選別するための別の磁気装置２００の断面図である。磁気装置２００は、磁束源または磁束を発生させるための手段を除いて、磁場発生部１５２に類似した磁場発生部２０２を有する。磁場発生部１５２のように、磁場発生部２０２は、下端部２０６および先細状先端部２０８を有する軟磁性中心磁極２０４と；軟磁性中心磁極２０４の両側に配置され、第一および第二の下端部１６４および１６６をそれぞれ有する第一の軟磁性側面磁極１６０および第二の軟磁性側面磁極１６２であって、軟磁性中心磁極２０４に向かって内側に屈曲する第一および第二の上端部１６８および１７０をそれぞれ有し、第一の上端部１６８の第一の外方側１７２および第二の上端部１７０の第二の外方側１７４が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２と；軟磁性中心磁極２０４ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２における磁束源または磁束を発生させるための手段と、を含む。第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２は、それぞれの下端部１６４および１６６でまたはその近傍で互いに実質的に平行であり得る。磁気装置２００は、チャネルプレート１７６をさらに含み、チャネルプレート１７６は、その中に埋め込まれたチャネル１７８を有し、第一および第二の外方側１７２および１７４と接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能な実質的に平坦な面１８０を有する。磁気装置２００は、その断面に垂直な方向に沿って延在する。
【0070】
磁束源または磁束を発生させるための手段は、第一の軟磁性側面磁極１６０と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第一の永久磁石２１０と、第二の軟磁性側面磁極１６２と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第二の永久磁石２１２と、を含む。第一および第二の永久磁石２１０および２１２は、軟磁性中心磁極２０４に対して実質的に垂直に向けられる反対の磁化方向２１４および２１６を有する。永久磁石２１０および２１２のＮ面は、図１１で示されるように、軟磁性中心磁極２０４に隣接して配置され得る。あるいは、永久磁石２１０および２１２のＳ面は、軟磁性中心磁極２０４に隣接して配置され得る（示されない）。両配置は、軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６から先細状先端部２０８に集中し、第一および第二の上端部１６８、１７０の間で分割される磁束を発生させる。磁束は、軟磁性中心磁極２０４と第一の軟磁性側面磁極１６０との間に第一の磁束閉鎖部を形成し、軟磁性中心磁極２０４と第二の軟磁性側面磁極１６２との間に第二の磁束閉鎖部を形成する。
【0071】
３つの永久磁石を含む磁束源または磁束を発生させるための手段のさらなる例をそれぞれ図１２および図１３で示す。図１２は、磁束源または磁束を発生させるための手段を有する磁場発生部２１８の断面図であり、磁束源または磁束を発生させるための手段は、軟磁性下部シールド１８８と、第一の軟磁性側面磁極１６０の第一の下端部１６４と軟磁性下部シールド１８８との間に配置された第一の永久磁石２２０と、第二の軟磁性側面磁極１６２の第二の下端部１６６と軟磁性下部シールド１８８との間に配置された第二の永久磁石２２２と、軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６と軟磁性下部シールド１８８との間に配置された第三の永久磁石２２４と、を含む。第三の永久磁石２２４の磁化方向は、軟磁性中心磁極２０４と実質的に平行であり得、第一および第二の永久磁石２２０、２２４の磁化方向と実質的に反対である。あるいは、３つの永久磁石２２０～２２４の磁化方向は、図１２で示される方向とは反対の方向に向けられ得る。
【0072】
図１３は、第一の軟磁性側面磁極１６０の第一の下端部１６４の下に配置された第一の永久磁石２２０と、第二の軟磁性側面磁極１６２の第二の下端部１６６の下に配置された第二の永久磁石２２２と、軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６の下に配置された第三の永久磁石２２４と、を含む、磁束源または磁束を生成させるための手段を有する磁場発生部２２６の断面図である。第三の永久磁石２２４の磁化方向は、軟磁性中心磁極２０４と実質的に平行であり得、第一および第二永久磁石２２０、２２２の磁化方向と実質的に反対である。あるいは、３つの永久磁石２２０～２２４の磁化方向は、図１３で示された方向とは反対の方向に向けられ得る。磁場発生部２２６に対する磁束源は、軟磁性下部シールド１８８がないことを除いて、図１２で示される磁場発生部２１８の磁束源と同様である。
【0073】
異なる磁束源を有するにもかかわらず、磁場発生部１５２、２０２、２１８および２２６のそれぞれは、第一の軟磁性側面磁極１６０と第二の軟磁性側面磁極１６２との間で分割される、軟磁性中心磁極１５４または２０４における磁束を発生させ得、それによって軟磁性中心磁極１５４または２０４と第一の軟磁性側面磁極１６０との間に第一の磁束閉鎖部を形成させ、軟磁性中心磁極１５４または２０４と第二の軟磁性側面磁極１６２との間に第二の磁束閉鎖部を形成させ得る。
【0074】
図７～図１３で示されるように、磁場発生部１５２、２０２、２１８および２２６は、図７で示されるものと同様の磁束分布を生成させるために異なる磁極形状を利用し得る。例えば、図１４は、第一および第二の軟磁性側面磁極２３０および２３２の形状を除いて、磁場発生部１５２に類似している磁場発生部２２８を示す断面図であり、その先端は徐々に内側にカールするのではなく、軟磁性中心磁極１５４に向かって内側にねじれる。
【0075】
図１５～図１７は、磁場発生部１５２、２０２、２１８および２２６とともに利用され得る他の先端形状をさらに示す。磁場発生部２２８と同様に、磁場発生部２３４～２３８は、それらの上端部付近で内側にねじれる、第一の軟磁性側面磁極２４０／２４２と、第二の軟磁性側面磁極２４４／２４６と、を有する。磁場発生部２３４～２３８のそれぞれについて、上端部とねじれとの間の第一の軟磁性側面磁極２４０／２４２の、磁極２４０／２４２の本体に対して水平かつ垂直である部分は、対応する第一の下端部２４８／２５０における幅よりも実質的に狭い一定の幅を有し得る。同様に、第二の軟磁性側面磁極２４４／２４６の上端部とねじれとの間の部分は、対応する第二の下端部２５２／２５４における幅よりも実質的に狭い一定の幅を有し得る。さらに、図１５で示される磁場発生部２３４の第一および第二の軟磁性側面磁極２４０および２４４の上端部２５６、２５８は、平滑な形状を有し得る。図１６および図１７で示される磁場発生部２３６および２３８の第一および第二の軟磁性側面磁極２４２および２４６の上端部２６０、２６２は、傾斜面が内側を向くかまたは軟磁性中心磁極１５４／２６４の先細状先端部の縁部に面する、チゼルエッジ断面を有し得る。さらに、図１６は、軟磁性中心磁極２６４の先細状先端部２６６が平滑または平坦であり得、第一および第二の軟磁性側面磁極２４２および２４６の第一および第二の外方側２６８、２７０と実質的に同一平面上にあることを示す。図７および図１４～図１７で示される磁極形状および配置の何れも、図７～図１４で示される磁束源の何れかと組み合わせて、図７～図１１および図１４で示される所望の磁束／磁場分布を生じさせ得る磁場発生部を形成し得る。
【0076】
スループットを高めるために、２つ以上の磁場発生部１５２、２０２、２１８、２２６、２２８、２３６～２３８またはそれらの何らかの組み合わせを一緒に並列に動作させ得る。図１８は、並べられた２つの磁場発生部２０２と、それぞれが１つのチャネル１７８を有する２つの別個のプレート１７６の代わりに２個のチャネル１７８を内部に含むチャネルプレート２７２と、を含む磁気装置２７０を示す。２個のチャネル１７８を有するチャネルプレート２７２は、第一および第二の外方側１７２および１７４に接触または近接（例えば１ｍｍ以下）するように動作可能である。チャネルプレート２７２のチャネル１７８のそれぞれの中心は、軟磁性中心磁極２０４のそれぞれの先細状先端部２０８に対して実質的に揃えて配置され得、それによってチャネル１７８内の磁場および磁場勾配を最大化し得る。
【0077】
隣接する磁気装置の軟磁性側面磁極はまた、複数の磁場発生部が展開されるときにスペースを節約するために組み合わせられ得るかまたは一体化され得る。図１９は、それぞれが磁場発生部２０２の磁束源および磁場発生部２２８の側面磁極形状を有する２つの磁場発生部を含む一体型磁場発生部２７４を示す。隣接する２つの側面磁極、左の装置の右側面磁極および右の装置の左側面磁極は、組み合わされて２つの上端部を有する単一の磁極２７６を形成させ得、左上端部は左装置の発生部からの磁束を伝導し、右上端部は右装置の発生部からの磁束を伝導する。２個のチャネル１７８を有するチャネルプレート２７２は、一体型磁場発生部２７４の磁極２３０、２３２および２７６の外方側２７８～２８２に接触または近接（例えば１ｍｍ以下）するように動作可能である。チャネルプレート２７２のチャネル１７８のそれぞれの中心は、軟磁性中心磁極２０４のそれぞれの先細状先端部２０８に対して実質的に揃えて配置され得、それによってチャネル１７８内で磁場および磁場勾配を最大化し得る。上述したような複数の磁気装置を一体化するための原理は、図２０で示されるような３個以上の磁場発生部のならびに適用され得る。
【0078】
図２１は、並べられている２つの磁場発生部２９０と、中に２個のチャネル１７８を含むチャネルプレート２７２と、を含む磁気装置２８８を示す。磁場発生部２９０は、その軟磁性中心磁極２９４の先細状先端部２９２が、第一および第二の軟磁性側面磁極１６０および１６２の第一および第二の外方側１７２、１７４の上方に突出している点を除いて、図１１および図１８で示される磁場発生部２０２と同様である。２個のチャネル１７８を有するチャネルプレート２７２は、軟磁性中心磁極２９４の先細状先端部２９２に接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能である。チャネルプレート２７２のチャネル１７８のそれぞれの中心は、軟磁性中心磁極２９４のそれぞれの先細状先端部２９２に対して実質的に揃えて配置され得、それによってチャネル１７８内の磁場および磁場勾配を最大化し得る。図２１で示される突出した軟磁性中心磁極２９４は、図７および図１４～１７で示される側面磁極形状の何れかと組み合わせられ得る。
【0079】
２つの隣接する磁場発生部２９０の軟磁性側面磁極１６２および１６０はまた、複数の磁場発生部２９０が展開されるときに空間を節約するために組み合わせられ得るか、または一体化され得る。図２２は、それぞれが磁場発生部２０２の磁束源、磁場発生部２７４の側面磁極形状および磁場発生部２９０の中心磁極形状を有する、２つの磁場発生部を含む一体型磁場発生部２９６を示す。隣接する２つの側面磁極、左の装置の右側面磁極および右の装置の左側面磁極は、組み合わされて２つの上端部を有する単一の磁極２７６を形成させ得、左上端部は左装置の発生部からの磁束を伝導し、右上端部は右装置の発生部からの磁束を伝導する。２個のチャネル１７８を有するチャネルプレート２７２は、軟磁性中心磁極２９４の先細状先端部２９２に接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能である。チャネルプレート２７２のチャネル１７８のそれぞれの中心は、軟磁性中心磁極２９４のそれぞれの先細状先端部２９２に対して実質的に揃えて配置され得、それによってチャネル１７８内の磁場および磁場勾配を最大化し得る。
【0080】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、図に実質的に垂直な方向に沿って延在するチャネルプレート２９７の断面図である。チャネルプレート２９７は、その２つの平坦面３００および３０２のうちの第一の平坦面にチャネル１７８が形成された基板２９８と、基板３００の第一の平坦面に取り付けられるかまたは接合され、チャネル１７８を覆うカバープレート３０４と、を含み得る。チャネルプレート２９７のカバープレート３０４の外面３０６は、動作中に磁場発生部に面し得る。あるいは、チャネルプレート２９７の基板２９８の第二の平坦面３０２は、磁場発生部に面し得る。チャネル１７８は、基板２９８の第一の平坦面３００へのエッチングによって形成され得、矩形、半円形、半楕円形、三角形または他の断面形状を有し得る。
【0081】
チャネル１７８からの磁場の方向転換を回避するために、磁場発生部に面するチャネルプレート２９７の構成要素、基板２９８またはカバープレート３０４の何れかは、ガラス、ポリマー、ケイ素、炭化ケイ素、セラミック材料、オーステナイト鋼または非磁性金属などであるが限定されない非磁性材料を含み得る。磁場発生部から見て外側にあるチャネルプレート２９７の構成要素、基板２９８またはカバープレート３０４の何れかもまた、ガラス、ポリマー、ケイ素、炭化ケイ素、セラミック材料、オーステナイト鋼または非磁性金属などであるが限定されない、上記のような非磁性材料を含み得る。あるいは、磁場発生部から見て外側にある基板２９８またはカバープレート３０６は、ニッケル、鉄、コバルト、パーマロイ、鋼またはそれらの何れかの組み合わせなどであるが限定されない軟磁性材料を含み得る。さらに、軟磁性材料は、基板２９８またはカバープレート３０４の厚さ方向に非磁性材料の層と交互配置された軟磁性材料の層を含む積層構造を有し得る。チャネルプレート２９７内のチャネル１７８の壁は、ガラス、ポリマー、セラミックなどであるが限定されない試料流体に対して不活性である材料でコーティングまたは裏打ちされ得る。単一チャネル１７８を有するチャネルプレート２９７のための構造および製造方法は、複数のチャネル（例えば、２７２、２８６）を有する他のチャネルプレートにも適用され得る。
【0082】
磁極からの磁束を伝導し、磁場発生部２０２の一部として機能する、磁性基板２９８をチャネルプレート２９７において使用すると、図２４で示されるように、磁気装置３０７のチャネル１７８における磁場をさらに強化し得る。磁気装置３０７における磁束分布は、２つの磁束ループを特徴とする。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート２９７の磁性基板２９８、第一の軟磁性側面磁極１６０に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート２９７の磁性基板２９８、第二の軟磁性側面磁極１６２に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。永久磁石２１０、２１２の磁化方向が反転すると、磁束は逆方向に流れる。
【0083】
図２５Ａおよび図２５は、チャネルプレート３０８が代替的に３つの構成要素：即ち、その厚さを通して形成されたチャネル１７８を有する基板３１０と、基板３１０の第一の平坦面３１４に取り付けられるかまたは接合され、チャネル１７８を覆う第一のカバープレート３１２と、基板３１０の第二の平坦面３１８に取り付けられるかまたは接合され、チャネル１７８を覆う第二のカバープレート３１６と、を含み得ることを示す。チャネル１７８は、基板３１０が最初に第一または第二のカバープレート３１２／３１６に接合された後にエッチングによって形成され得る。チャネルプレート３０８の第一のカバープレート３１２の外面３２０は、磁場発生部に面し得る。
【0084】
チャネル１７８からの磁場の方向転換を回避するために、磁場発生部に面する第一のカバープレート３１２は、ガラス、ポリマー、ケイ素、炭化ケイ素、セラミック材料、オーステナイト鋼または非磁性金属などであるが限定されない非磁性材料を含み得る。基板３１０は、上述のような非磁性材料、またはニッケル、鉄、コバルト、パーマロイ、鋼またはそれらの何れかの組み合わせなどであるが限定されない磁性材料を含み得る。第二のカバープレート３０６は、上述したように、非磁性材料または軟磁性材料を含み得る。さらに、軟磁性材料は、基板３１０または第二のカバープレート３１６の厚さ方向に沿って非磁性材料の層と交互配置された軟磁性材料の層を含む積層構造を有し得る。一実施形態では、基板３１０のみが軟磁性材料で作製される。別の実施形態では、第二のカバープレート３１６のみが軟磁性材料で作製される。さらに別の実施形態では、基板３１０および第二のカバープレート３１６はそれぞれ軟磁性材料で作製される。チャネルプレート３０８内のチャネル１７８の壁は、ガラス、ポリマー、セラミックなどであるが限定されない試料流体に対して不活性である材料でコーティングまたは裏打ちされ得る。単一チャネル１７８を有するチャネルプレート３０８のための構造および製造方法は、複数のチャネルを有する他のチャネルプレート（例えば、２７２、２８６）にも適用され得る。
【0085】
磁極からの磁束を伝導し、磁場発生部の一部として機能する磁性基板３１０をチャネルプレート３０８において使用すると、図２６で示されるように、磁気装置３２０のチャネル１７８における磁場をさらに強化し得る。磁気装置３２０における磁束分布は、二つの磁束ループを特徴とする。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート３０８の軟磁性基板２１０、第一の軟磁性側面磁極１６０に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート３０８の軟磁性基板３１０、第二の軟磁性側面磁極１６２から流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。永久磁石２１０、２１２の磁化方向が反転すると、磁束は逆方向に流れる。
【0086】
図２７は、磁場発生部３２４と、軟磁性の第二のカバープレート３１６、非磁性基板３１０および非磁性の第一のカバープレート３１２を含むチャネルプレート３０８と、を含む磁気装置３２２を示す。磁場発生部３２４は、図１４で示される磁場発生部２２８の側面磁極２３０および２３２と、図１１で示される磁場発生部２０２の磁束源と、を有する。磁気装置３２２における磁束分布は、４つの磁束ループを特徴とする。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート３０８の軟磁性の第二のカバープレート３１６、第一の軟磁性側面磁極２３０に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、第一の軟磁性側面磁極２３０に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第三のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、チャネルプレート３０８の軟磁性の第二のカバープレート３１６、第二の軟磁性側面磁極２３２に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。第四のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、第二の軟磁性側面磁極２３２に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６から先細状先端部２０８に集中した磁束は、チャネルプレート３０８の第一および第二の上端部３２４、３２６と軟磁性の第二のカバープレート３１６との間で分断される。先細状先端部２０８から導かれたチャネルプレート３０８の軟磁性の第二のカバープレート３０６内の磁束は、第一および第二の軟磁性側面磁極２３０と２３２との間でさらに分断される。
【0087】
図２８で示される磁気装置３２８によって、４ループの磁束分布が同様に生じ得る。磁気装置３２８は、磁束発生部３２４と、板状の軟磁性の上部シールド３３０と、磁束発生部３２４と軟磁性上部シールド３３０との間に置かれる非磁性のチャネルプレート１７６と、を含む。この実施形態では、図２７で示されるチャネルプレート３０８の磁性の第二のカバープレート３１６の磁束伝導機能は、基本的に軟磁性上部シールド３３０により置き換えられる。軟磁性上部シールド３３０は、選別作業後の磁場発生部３２４からのチャネルプレート１７６の取り外しを容易にするために、チャネルプレート１７６から取り外し得るかまたは除去し得る。
【0088】
磁場発生部３２４は、下端部２０６および先細状先端部２０８を有する軟磁性中心磁極２０４と；軟磁性中心磁極２０４の両側に配置され、第一および第二の下端部３３２および３３４をそれぞれ有する第一の軟磁性側面磁極２３０および第二の軟磁性側面磁極２３２であって、軟磁性中心磁極２０４に向かって内側に屈曲しているかまたはねじれている第一および第二の上端部３２４および３２６をそれぞれ有し、第一の上端部３２４の第一の外方側３３６および第二の上端部３２６の第二の外方側３３８が実質的に同一平面上にある、第一および第二の軟磁性側面磁極２３０および２３２と；軟磁性中心磁極２０４、第一および第二の軟磁性側面磁極２３０および２３２における磁束源または磁束を生じさせるための手段と、軟磁性上部シールド３３０と、を含む。第一および第二の軟磁性側面磁極２３０および２３２は、それぞれの下端部３３２および３３４でまたはその近傍で互いに実質的に平行であり得る。磁気装置３２８は、チャネルプレート１７６をさらに含み、チャネルプレート１７６は、その中に埋め込まれたチャネル１７８を含み、第一および第二の外方側３３６および３３８と接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能な第一の平坦面と、軟磁性上部シールド３３０と接触または近接するように動作可能な第二の平坦面と、を有する。図２８の磁気装置３２８は、その断面に垂直な方向に沿って延在する。
【0089】
磁束源または磁束を発生させるための手段は、第一の軟磁性側面磁極２３０と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第一の永久磁石２１０と、第二の軟磁性側面磁極２３２と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第二の永久磁石２１２と、を含む。第一および第二の永久磁石２１０および２１２は、軟磁性中心磁極２０４に対して実質的に垂直に向けられる反対の磁化方向を有する。図２８で示される磁場発生部３２４に加えて、軟磁性上部シールド３３０は、図７および図１４～図１７で示される磁極形状の何れかを有する他の磁場発生部および図７～図１３で示される磁束源の何れかと組み合わせて使用され得る。
【0090】
図２８で示される軟磁性上部シールド３３０は、チャネル１７８内の磁場強度をさらに増強するように変更され得る。図２９は、磁場発生部３２４と、軟磁性上部シールド３４２と、磁場発生部３２４と軟磁性上部シールド３４２との間に置かれるチャネルプレート１７６と、を含む磁気装置３４０を示す。チャネルプレート１７６は、磁場発生部３２４の第一および第二の外方側３３６および３３８に接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能な第一の平坦面と、軟磁性上部シールド３４２に接触または近接するように動作可能な第二の平坦面と、を有する。軟磁性上部シールド３４２は、チャネル１７８および軟磁性中心磁極２０４の先細状先端部２０８に対して揃えて配置された中心接触領域３４４と、第一の軟磁性側面磁極２３０に対して揃えて配置された第一の側面接触領域３４６と、第二の軟磁性側面磁極２３２に対して揃えて配置された第二の側面接触領域３４８と、を含む。軟磁性上部シールド３４２の３つの接触領域３４４～３４８は、それらの間の２つの溝によって画定される。中心接触領域３４４は、チャネルプレート１７６を通って軟磁性中心磁極２０４の先細状先端部２０８から／まで磁束を伝導する。第一の側面接触領域３４６は、チャネルプレート１７６を通って第一の軟磁性側面磁極２３０の第一の外方側３３６から／まで磁束を伝導する。第二の側面接触領域３４８は、チャネルプレート１７６を通って第二の磁性側面磁極２３２の第二の外方側３３８から／まで磁束を伝導する。軟磁性上部シールド３４２は、選別作業後の磁場発生部３２４からのチャネルプレート１７６の取り外しを容易にするために、チャネルプレート１７６から取り外し得るかまたは除去し得る。
【0091】
図２８および２９の磁気装置３２８、３４０における磁束分布は、４つの磁束ループを特徴とし得る。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性上部シールド３３０／３４２、第一の軟磁性側面磁極２３０に伝導され、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、第一の軟磁性側面磁極２３０に伝導され、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第三のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性上部シールド３３０／３４２、第二の軟磁性側面磁極２３２に伝導され、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。第四のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、第二の軟磁性側面磁極２３２に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６から先細状先端部２０８に集中した磁束は、第一および第二の上端部３２４、３２６と軟磁性の上部シールド３３０／３４２との間で分断される。先細状先端部２０８から導かれた軟磁性上部シールド３３０／３４２における磁束は、第一および第二の軟磁性側面磁極２３０と２３２との間でさらに分断される。
【0092】
図２９の磁気装置で示される磁束分布は、図３０で示される別の磁場発生部３５２を使用することによって変更され得る。屈曲しているかまたはねじれた軟磁性側面磁極を有する他の磁場発生部とは異なり、図３０で示される磁場発生部３５２の第一および第二の軟磁性側面磁極３５４および３５６は直線状であり、軟磁性中心磁極２０４と直接磁束閉鎖を形成しない可能性がある。第一の軟磁性側面磁極３５４は、第一の上端部３５８と、第一の下端部３６０と、を有する。第二の軟磁性側面磁極３５６は、第二の上端部３６２と、第二の下端部３６４と、を有する。第一および第二の軟磁性側面磁極３５４および３５６は、互いに実質的に平行であり得る。チャネルプレート１７６は、第一および第二の上端部３５８および３６２に接触または近接する（例えば１ｍｍ以下）ように動作可能な第一の平坦面と、軟磁性上部シールド３４２に接触または近接するように動作可能な第二の平坦面と、を有する。選別作業後の磁場発生部３５２からのチャネルプレート１７６の取り外しを容易にするために、軟磁性上部シールド３４２をチャネルプレート１７６から取り外し得るかまたは除去し得る。
【0093】
軟磁性中心磁極２０４の先細状先端部２０８は、チャネルプレート１７６を通って軟磁性上部シールド３４２の中心接触領域３４４から／まで磁束を伝導する。第一の軟磁性側面磁極３５４の第一の上端部３５８は、チャネルプレート１７６を通って軟磁性上部シールド３４２の第一の側面接触領域３４６から／まで磁束を伝導する。第二の軟磁性側面磁極３５６の第二の上端部３６２は、チャネルプレート１７６を通って軟磁性上部シールド３４２の第二の側面接触領域３４８から／まで磁束を伝導する。図２２の磁気装置３５０における磁束分布は、二つの磁束ループを特徴とし得る。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性上部シールド３４２、第一の軟磁性側面磁極３５４に伝導され、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性上部シールド３４２、第二の軟磁性側面磁極３５６に伝導され、第二の永久磁石２１２へと戻る磁束を特徴とする。
【0094】
軟磁性上部シールド３４２と軟磁性側面磁極３５４および３５６との間の磁束漏れの可能性は、チャネルプレート１７６の幅を狭くし、第一および第二の上端部３５８および３６２をそれぞれ第一および第二の側面接触領域３４６および３４８に接触または近接させる（例えば２ｍｍ以下）ことによって、最小化または排除し得る。図３１は、そのような磁気装置３６６を示し、磁場発生部３６８は、第一および第二の側面接触領域３４６および３４８にそれぞれ接触または近接している第一の軟磁性側面磁極３７２の第一の上端部３７０と、第二の軟磁性側面磁極３７６の第二の上端部３７４と、を含む。チャネルプレート３７８は、それぞれ軟磁性中心磁極２０４の先細状先端部２０８および軟磁性上部シールド３４２の中心接触領域３４４と接触または近接（例えば１ｍｍ以下）するように動作可能な第一および第二の平坦面を有する。チャネルプレート３７８は、軟磁性上部シールド３４２および磁場発生部３６８によって囲まれる。軟磁性上部シールド３４２は、選別操作後に磁場発生部３６８からのチャネルプレート３７８の取り外しを容易にするために、チャネルプレート３７８および磁場発生部３６８から取り外し得るかまたは除去し得る。磁場発生部３６８の第一および第二の上端部３７０および３７４と軟磁性上部シールド３４２の第一および第二の側面接触領域３４６および３４８との間に間隙を設けることによって、選別操作後にそれに続いて軟磁性上部シールド３４２を除去することが容易になる。
【0095】
図３２は、第一および第二の側面接触領域３８６および３８８をそれぞれ第一および第二の軟磁性側面磁極３５４および３５６の第一および第二の上端部３５８および３６２に接触または近接させる（例えば２ｍｍ以下）ことによって、軟磁性上部シールド３８２と磁場発生部３８４との間の磁束漏れの可能性を低下させ得る別の磁気装置３８０を示す。接触領域３４４～３４８が本質的に同一平面上にある軟磁性上部シールド３４２とは異なり、図３２で示される軟磁性上部シールド３８２は、中心接触領域３４４と同一平面上にない第一および第二の側面接触領域３８６および３８８を有する。
【0096】
磁気標識された生体対象物１９４を含有する試料流体を磁場発生部に近接して配置されたチャネル１７８に通して流した後、磁気標識された生体対象物１９４は、図３３Ａで示されるように、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８のチャネル１７８の壁上に１つ以上の磁気集塊または凝集体を形成するように凝集または蓄積し得る。次に、磁場発生部に面している第一の平坦面３９０と第二の平坦面３９２とを含むチャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８を磁場発生部から取り外して、磁性集塊を消磁し得る。
【0097】
チャネル１７８における磁性集塊の個々の生体対象物１９４への解離または崩壊は、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に振動を加えるための機械的手段によって促進され得る。図３３Ｂは、振動を発生させるモータ３９４がチャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に可逆的に連結され、磁性集塊を個々の生体対象物１９４に分解し得ることを示す。振動を加えるための別のアプローチは、図３３Ｃで示されるように、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８の第一および／または第二の平坦面３９０、３９２に１つまたは複数の圧電変換器３９６が取り付けられたチャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８を使用することである。１つまたは複数の圧電変換器３９６は、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に恒久的に取り付けまたは結合され得、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８の一体部分になる。あるいは、磁場発生部から取り外された後に、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に１つまたは複数の圧電変換器３９６が可逆的に取り付けられ得る。
【0098】
振動を加えるための機械的手段として１つまたは複数の圧電変換器３９６が使用される場合、図３４で示されるように、チャネル１７８の幅（ｗ）および高さ（ｈ）のそれぞれは、試料流体中の音波の２分の１波長の整数倍であり得る。さらに、チャネルプレートの厚さ（ｈ１）、第二の平坦面３９２とチャネル上部壁との間の高さ（ｈ２）、動作中に磁場発生部に面する第一の平坦面３９０とチャネル上部壁との間の高さ（ｈ３）、第二の平坦面３９２とチャネル下部壁との間の高さ（ｈ４）および第一の平坦面３９０とチャネル下部壁との間の高さ（ｈ５）のそれぞれは、チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８自体の固体材料において伝搬する音波の波長の２分の１の整数倍であり得る。
【0099】
チャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に振動を与えて、チャネル１７８中の磁性集塊を個々の生体対象物１９４に解離させるための機械的手段の使用は、図２３Ａ／Ｂおよび図２５Ａ／Ｂで示されるような、単一の材料から作られるチャネルプレートまたは異なる材料から構成されるチャネルプレートに適用可能であり得る。さらに、上述のように磁気集塊を解離させるためにチャネルプレート１７６／２７２／２８６／２９７／３０８／３７８に振動を加えるための機械的手段は、本明細書中で開示される磁場発生部（例えば、１５２、２０２、２１８、２２６、２２８、２３４～２３８、２７４、２８４、２９０、２９６、３２４、３５２、３６８、３８４）の何れかによる選別操作の後に使用され得る。
【0100】
図３５は、磁場発生部４００と、チャネルプレートの代わりに選別のために試料流体を流すための導管４０２と、を含む磁気装置３９８を示す断面図である。磁場発生部４００は、下端部２０６および先細状先端部２０８を有する軟磁性中心磁極２０４と；軟磁性中心磁極２０４の両側に配置され、第一および第二の下端部４０８および４１０をそれぞれ有する第一の軟磁性側面磁極４０４および第二の軟磁性側面磁極４０６であって、軟磁性中心磁極２０４に向かって内側に屈曲またはねじれて、第一の上端部４１２の第一の外方側４１６および第二の上端部４１４の第二の外方側４１８を形成する第一および第二の上端部４１２および４１４をそれぞれ有する、第一および第二の軟磁性側面磁極４０４および４０６と；軟磁性中心磁極２０４ならびに第一および第二の軟磁性側面磁極４０４および４０６における磁束源または磁束を発生させるための手段と、を含む。第一の上端部４１２とねじれ部との間の第一の軟磁性側面磁極４０４の部分は、磁極４０４の本体に対して水平および垂直であり得、第一の下端部４０８における幅よりも実質的に狭い一定の幅を有し得る。同様に、第二の上端部４１４とねじれ部との間の第二の軟磁性側面磁極４０６の部分は、磁極４０６の本体に対して水平および垂直であり得、第二の下端部４１０における幅よりも実質的に狭い一定の幅を有し得る。第一および第二の軟磁性側面磁極４０４および４０６は、それぞれの下端部４０８および４１０でまたはその近傍で互いに実質的に平行であり得る。
【0101】
第一および第二の上端部４１２および４１４はそれぞれ、傾斜面が軟磁性中心磁極から上方または外方を向くチゼルエッジ断面を有し得る。先細状先端部２０８は、第一および第二の外方側４１６、４１８または第一および第二の上端部４１２および４１４の下方に配置され得る。導管４０２は、先細状先端部２０８と第一および第二の上端部４１２および４１４の斜面との間に形成された間隙において入れ子状に配置され得る。
【0102】
磁束源または磁束を発生させるための手段は、第一の軟磁性側面磁極４０４と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第一の永久磁石２１０と、第二の軟磁性側面磁極４０６と軟磁性中心磁極２０４との間に配置された第二の永久磁石２１２と、を含む。第一および第二の永久磁石２１０および２１２は、軟磁性中心磁極２０４に対して実質的に垂直に向けられ得る反対の磁化方向を有する。永久磁石２１０および２１２のＮ面は、図３５で示されるように、軟磁性中心磁極２０４に隣接して配置され得る。あるいは、永久磁石２１０および２１２のＳ面は、軟磁性中心磁極２０４に隣接して配置され得る（示されない）。両方の配置は、軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６から先細状先端部２０８に集中し、第一および第二の上端部４１２、４１４の間で分割される磁束を発生させる。磁束は、軟磁性中心磁極２０４と第一の軟磁性側面磁極４０４との間に第一の磁束閉鎖部を形成し、軟磁性中心磁極２０４と第二の軟磁性側面磁極４０６との間に第二の磁束閉鎖部を形成する。磁場発生部４００は、代替的に、図７～図１３で示されるようなものなど、他の磁束源を利用し得る。
【0103】
導管４０２は、ゴム、プラスチックまたは他のポリマー材料などであるが限定されない可撓性または柔軟な材料で作製され得る。導管４０２は、図３６の磁気装置４２２で示されるように、プレス４２０によって第一および第二の上端部４１２、４１４および／または先細状先端部２０８の傾斜面に対して押圧および変形されるように動作可能であり得、それにより、試料流体が第一および第二の上端部４１２、４１４および先細状先端部２０８のより近くを流れてより高い磁場勾配を経験することを可能にする。プレス４２０は、軟磁性材料、または鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち何れか１つもしくはそれらの何れかの組み合わせを含む、比較的高い透磁率を有する材料で作製され得る。軟磁性プレス４２０は、図２８および図２９で示される軟磁性上部シールド３３０および３４２のように機能して、４つの磁束ループを特徴とする磁束分布を発生させ得る。第一のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性プレス４２０、第一の軟磁性側面磁極４０４に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第二のループは、第一の永久磁石２１０から軟磁性中心磁極２０４、第一の軟磁性側面磁極４０４に流れ、第一の永久磁石２１０に戻る磁束を特徴とする。第三のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、軟磁性プレス４２０、第二の軟磁性側面磁極４０６に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。第四のループは、第二の永久磁石２１２から軟磁性中心磁極２０４、第二の軟磁性側面磁極４０６に流れ、第二の永久磁石２１２に戻る磁束を特徴とする。軟磁性中心磁極２０４の下端部２０６から先細状先端部２０８に集中した磁束は、第一および第二の上端部４１２、４１４と軟磁性のプレス４２０との間で分断される。先細状先端部２０８から導かれた軟磁性プレス４２０における磁束は、第一および第二の軟磁性側面磁極４０４と４０６との間でさらに分断される。
【0104】
図３６に示される軟磁性プレス４２０は、他の形状であり得る。例えば、図３７は、導管４０２を第一および第二の上端部４１２、４１４および／または先細状先端部２０８の傾斜面に押し付けるように動作可能な軟磁性プレス４２６を有する別の磁気装置４２４を示す。軟磁性プレス４２６は、先細状先端部２０８と第一および第二の上端部４１２および４１４の斜面との間に形成される間隙に実質的に一致し得る三角形の形状を有する。軟磁性プレス４２６はまた、第一および第二の軟磁性側面磁極４０４、４０６でより効率的に磁束を伝導し得る。
【図1-2】
【図3-4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12-13】
【図14】
【図15-17】
【図18】
【図19-20】
【図21-22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【外国語明細書】