JP2015192957A - Agitator and agitation method - Google Patents

Agitator and agitation method Download PDF

Info

Publication number
JP2015192957A
JP2015192957A JP2014072591A JP2014072591A JP2015192957A JP 2015192957 A JP2015192957 A JP 2015192957A JP 2014072591 A JP2014072591 A JP 2014072591A JP 2014072591 A JP2014072591 A JP 2014072591A JP 2015192957 A JP2015192957 A JP 2015192957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beads
magnetic force
magnet
container
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014072591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐一 長谷川
Yuichi Hasegawa
祐一 長谷川
柳生 慎悟
Shingo Yagyu
慎悟 柳生
糸長 誠
Makoto Itonaga
誠 糸長
辻田 公二
Koji Tsujita
公二 辻田
雅之 小野
Masayuki Ono
雅之 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Priority to JP2014072591A priority Critical patent/JP2015192957A/en
Publication of JP2015192957A publication Critical patent/JP2015192957A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an agitator which can enhance quantitativity for a detection object.SOLUTION: An agitator in which an antibody 51 specifically binding an antigen 52 is fixed to an inner bottom surface, includes: magnets 3 which include a magnetic material 55 and are so disposed as to be positioned above and below a container 17 which holds a solution T containing a bead 53 onto a surface of which the antigen 54 specifically binding to the antigen 52 is fixed; and a control part 4 which preferentially and alternatively exerts a magnetic force onto the beads 53 upwards and downwards by the magnet 3 in such a manner that an impulse of a magnetic force acting on the bead 53 upwards is larger than an impulse of a magnetic force acting on the bead 53 downwards.

Description

本発明は、抗体、抗原等の生体物質の分析に用いる攪拌装置及び攪拌方法に関する。   The present invention relates to a stirring device and a stirring method used for analysis of biological materials such as antibodies and antigens.

疾病に関連付けられた特定の抗原または抗体をバイオマーカーとして検出することで、疾病の発見や治療の効果等を定量的に分析する免疫検定法(immunoassay)が知られている。免疫検定法の一つとして、容器の内壁面に固定された第1抗体と試料液中の抗原とを反応させ、反応しなかった物質を除去した後、反応した抗原と磁性材料を内包するビーズで標識された第2抗体との反応量を定量する方法が提案されている。反応量は、ビーズに含有させた蛍光物質が発する光を検出することやビーズの個数を計数することにより定量される。このようなビーズを用いた方法として、目的の反応後の溶液中のビーズを磁石により吸引して収集する方法、磁石を回転させて溶液中のビーズを攪拌する方法等が知られている(特許文献1参照)。   An immunoassay is known in which a specific antigen or antibody associated with a disease is detected as a biomarker to quantitatively analyze the effect of disease discovery or treatment. As one of the immunoassays, the first antibody fixed on the inner wall surface of the container is reacted with the antigen in the sample solution, the unreacted substance is removed, and then the beads encapsulating the reacted antigen and the magnetic material There has been proposed a method for quantifying the amount of reaction with the second antibody labeled with. The reaction amount is quantified by detecting the light emitted from the fluorescent substance contained in the beads or counting the number of beads. As a method using such beads, there are known a method of collecting beads by attracting beads in a solution after a target reaction with a magnet, a method of rotating beads and stirring the beads in the solution, etc. (Patent) Reference 1).

一方、光ディスクに固定された抗体と試料中の抗原を結合させ、抗体を有するビーズにより抗原を標識し、光ヘッドで走査することにより、ディスク上に固定されたビーズを計数する技術が提案されている(特許文献2参照)。一般にこのような技術は、表面に抗体が固定されたビーズの一部が、バイオマーカーと反応しないまま基板に非特異吸着してしまう。   On the other hand, a technique has been proposed in which the antibody fixed on the optical disk is bound to the antigen in the sample, the antigen is labeled with the beads having the antibody, and the beads fixed on the disk are counted by scanning with an optical head. (See Patent Document 2). In general, in such a technique, a part of a bead having an antibody immobilized on its surface is non-specifically adsorbed on a substrate without reacting with a biomarker.

特表2010−512531号公報Special table 2010-512531 gazette 特開平5−5741号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-5741

ビーズとバイオマーカーとの衝突及びバイオマーカーと基板の抗体との衝突は起こりにくく、一般に、投入したバイオマーカーが基板上に捕捉される確立は、0.1〜1%程度となる。すると、バイオマーカーの濃度によっては、検出信号に含まれる非特異吸着によるノイズも影響し、バイオマーカーの検出が困難になる。   The collision between the bead and the biomarker and the collision between the biomarker and the antibody on the substrate are unlikely to occur, and generally, the probability that the input biomarker is captured on the substrate is about 0.1 to 1%. Then, depending on the concentration of the biomarker, noise due to non-specific adsorption contained in the detection signal is also affected, making it difficult to detect the biomarker.

磁石を回転させることによりビーズを含む溶液を攪拌したとしても、基板上に特異的に結合するビーズの顕著な増加は見込めない。また、特許文献1の技術を用いてビーズを基板表面に収集する場合、磁力によりビーズの基板への非特異吸着が増加し、検出精度が悪化するおそれがある。   Even if the solution containing the beads is stirred by rotating the magnet, a significant increase in the number of beads that specifically bind on the substrate cannot be expected. In addition, when beads are collected on the substrate surface using the technique of Patent Document 1, non-specific adsorption of the beads to the substrate increases due to the magnetic force, which may deteriorate the detection accuracy.

上記問題点を鑑み、本発明は、検出対象を標識するビーズの検出精度を向上できる撹拌装置及び攪拌方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a stirring device and a stirring method that can improve the detection accuracy of beads that label a detection target.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、検出対象(52)と特異的に結合する第1物質(51)が内底面に固定され、磁性材料(55)を内包して検出対象(52)と特異的に結合する第2物質(54)が表面に固定された粒子(53)を含む溶液を保持する容器(17)の上方及び下方に位置するように配置される磁石(31,33)と、粒子(53)に対して上方向に作用する磁力の力積が、粒子(53)に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石(31,33)により粒子(53)に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる制御部(4)とを備える撹拌装置であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a first substance (51) that specifically binds to a detection target (52) is fixed to an inner bottom surface and includes a magnetic material (55). Magnets arranged so that the second substance (54) that specifically binds to the detection target (52) is positioned above and below the container (17) holding the solution containing the particles (53) immobilized on the surface. (31, 33) and the magnet (31) so that the impulse of the magnetic force acting upward on the particle (53) is larger than the impulse of the magnetic force acting downward on the particle (53). , 33) and a control unit (4) for preferentially applying a magnetic force in an upward direction and a downward direction to the particles (53).

本発明の第2の態様は、検出対象と特異的に結合する第1物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して検出対象と特異的に結合する第2物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように磁石の磁力を、粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に作用させるステップを含む攪拌方法であることを特徴とする。   In the second aspect of the present invention, the first substance that specifically binds to the detection target is fixed to the inner bottom surface, and the second substance that contains the magnetic material and specifically binds to the detection target is fixed to the surface. The product of the magnetic force acting on the particles upward and the magnetic force acting on the particles downward is applied to the particles so as to be positioned above and below the container holding the solution containing the particles. The stirring method includes a step of preferentially acting on the particles in an upward direction and a downward direction with a magnet so as to be larger.

本発明によれば、検出対象を標識するビーズの検出精度を向上できる撹拌装置及び攪拌方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stirring apparatus and stirring method which can improve the detection precision of the bead which labels a detection target can be provided.

本発明の第1実施形態に係る撹拌装置を説明する模式的なブロック図である。It is a typical block diagram explaining the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撹拌装置の基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the board | substrate of the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撹拌装置の基板の説明する部分斜視図ある。It is a fragmentary perspective view explaining the board | substrate of the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の第1実施形態に係る分析装置の基板に抗体、抗原及びビーズを固定する方法の一例を説明する基板の拡大断面図である。(A)-(d) is an expanded sectional view of the board | substrate explaining an example of the method of fixing an antibody, an antigen, and a bead to the board | substrate of the analyzer which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the magnet of the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する模式的な部分正面図である。It is a typical fragmentary front view explaining operation | movement of the magnet of the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する模式的な部分正面図である。It is a typical fragmentary front view explaining operation | movement of the magnet of the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. ビーズの非特異吸着と磁界との関係を示すために用いた容器及び磁石の配置を説明する模式的な部分正面図である。It is a typical partial front view explaining arrangement | positioning of the container and magnet used in order to show the relationship between the nonspecific adsorption | suction of a bead and a magnetic field. 磁界の印加時間とビーズの非特異吸着との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the application time of a magnetic field, and the nonspecific adsorption | suction of a bead. 磁石までの距離と磁束密度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance to a magnet, and magnetic flux density. 本発明の実施の形態に係る撹拌装置を用いた分析におけるバイオマーカー濃度とビーズ計数結果との特性を、従来装置を用いた場合と比較する図である。It is a figure which compares the characteristic of the biomarker density | concentration and bead count result in the analysis using the stirring apparatus which concerns on embodiment of this invention with the case where a conventional apparatus is used. 本発明の第2実施形態に係る撹拌装置を説明する模式的なブロック図である。It is a typical block diagram explaining the stirring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る撹拌装置の駆動信号を説明する図である。It is a figure explaining the drive signal of the stirring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る撹拌装置のバイア電圧を説明する図であるIt is a figure explaining the via voltage of the stirring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る撹拌装置の駆動信号を説明する図である。It is a figure explaining the drive signal of the stirring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る撹拌装置におけるビーズの振る舞いを説明する模式的な図である。It is a schematic diagram explaining the behavior of the beads in the stirring device according to the second embodiment of the present invention.

次に、図面を参照して、本発明の第1及び第2実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。   Next, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に撹拌装置は、図1に示すように、基板10と、基板10を回転させるモータ2と、基板10の上方及び下方に位置するように配置された磁石3と、モータ2及び磁石3を制御する制御部4とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the stirring device according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 10, a motor 2 that rotates the substrate 10, a magnet 3 that is disposed above and below the substrate 10, and And a control unit 4 that controls the motor 2 and the magnet 3.

基板10は、例えば、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、ブルーレイディスク(BD)等の光ディスクと同等の寸法を有する円盤状である。基板10は、例えば、一般の光ディスクに用いられるポリカーボネート樹脂やシクロオレフィンポリマー等の疎水性を有する樹脂材料からなる。また、基板10表面には必要に応じて、薄膜形成やシランカップリング剤などによる表面処理を施すこともできる。   The substrate 10 has a disk shape having the same dimensions as an optical disc such as a compact disc (CD), a digital versatile disc (DVD), and a Blu-ray disc (BD). The substrate 10 is made of, for example, a hydrophobic resin material such as polycarbonate resin or cycloolefin polymer used for general optical disks. The surface of the substrate 10 may be subjected to surface treatment with a thin film formation or a silane coupling agent as required.

基板10は、例えば図2に示すように、それぞれ上面から下面に貫通する複数の貫通孔16を有するウェル15が上面に配置される。ウェル15は、例えばシリコーンゴム等からなる。貫通孔16は、基板10と同心円状に配列される。   For example, as shown in FIG. 2, the substrate 10 has a well 15 having a plurality of through holes 16 penetrating from the upper surface to the lower surface on the upper surface. The well 15 is made of, for example, silicone rubber. The through holes 16 are arranged concentrically with the substrate 10.

基板10は、図3に示すように、例えば、上面において内周側から外周側にスパイラル状に形成されることにより、半径方向に交互に形成された凹状のグルーブ13及び凸状のランド14を有する。基板10及びウェル15は、複数の貫通孔16のそれぞれ下端が基板10の上面に塞がれることにより、試料等を含む溶液Tを保持する容器17を構成する。基板10の上面及びウェル15の内側面は、それぞれ容器17の内底面及び内側面に相当する。なお、本発明の実施例では基板10及びウェル15により容器17を構成しているが、容器はこのような形状に限らず、例えばウェル15により一体的に構成されてもよい。   As shown in FIG. 3, the substrate 10 is formed in a spiral shape from the inner peripheral side to the outer peripheral side on the upper surface, for example, so that concave grooves 13 and convex lands 14 alternately formed in the radial direction are formed. Have. The substrate 10 and the well 15 constitute a container 17 that holds the solution T containing a sample and the like by closing the lower ends of the plurality of through holes 16 on the upper surface of the substrate 10. The upper surface of the substrate 10 and the inner side surface of the well 15 correspond to the inner bottom surface and the inner side surface of the container 17, respectively. In the embodiment of the present invention, the container 17 is constituted by the substrate 10 and the well 15, but the container is not limited to such a shape, and may be constituted integrally by the well 15, for example.

基板10は、図4に示すように、検出対象の生体物質の表面に発現する抗原52と特異的に結合する抗体(第1物質)51が表面に固定される。抗原52が、表面に抗原52と特異的に結合する抗体(第2物質)54が固定されたビーズ(粒子)53に標識されることにより、抗原52及びビーズ53は、基板10の表面に対して相対的に固定される。抗原52は、抗体51及び抗体54と特異的に結合する。これにより標識のビーズ(粒子)53を検出することで、疾病等の指標となるバイオマーカーの濃度を定量することが出来る。   As shown in FIG. 4, the substrate 10 has an antibody (first substance) 51 that specifically binds to an antigen 52 expressed on the surface of the biological material to be detected fixed on the surface. The antigen 52 is labeled on a bead (particle) 53 to which an antibody (second substance) 54 that specifically binds to the antigen 52 is immobilized on the surface, whereby the antigen 52 and the bead 53 are attached to the surface of the substrate 10. Are relatively fixed. Antigen 52 specifically binds to antibody 51 and antibody 54. Thus, by detecting the labeled beads (particles) 53, it is possible to quantify the concentration of the biomarker that serves as an indicator of disease or the like.

ビーズ53は、例えば、フェライト等の磁性材料55を内包するポリスチレン等の合成樹脂により略球形に形成される。ビーズ53の直径は、数十nm〜数百nm程度であり、例えば直径200nmである。   The beads 53 are formed in a substantially spherical shape by a synthetic resin such as polystyrene containing a magnetic material 55 such as ferrite. The diameter of the beads 53 is about several tens of nm to several hundreds of nm, for example, a diameter of 200 nm.

図4(a)に示すように、基板10は、予め、表面に抗体51が固定される。抗体51は、疎水結合や共有結合により基板10の上面に結合される。抗体51は、アビジン等の物質を介して基板10の上面に固定されてもよい。また、抗体51は、グルーブ13のみに固定されてもよく、ランド14のみに固定されるようにしてもよい。   As shown in FIG. 4 (a), the antibody 51 is fixed to the surface of the substrate 10 in advance. The antibody 51 is bonded to the upper surface of the substrate 10 by a hydrophobic bond or a covalent bond. The antibody 51 may be fixed to the upper surface of the substrate 10 via a substance such as avidin. The antibody 51 may be fixed only to the groove 13 or only to the land 14.

次に、図4(b)に示すように、抗原52を含む試料液が容器17に注入される。抗原52は、ブラウン運動により試料液中を移動することにより抗体51と接触し、抗原抗体反応により、抗体51と特異的に結合する。   Next, as shown in FIG. 4B, a sample solution containing the antigen 52 is injected into the container 17. The antigen 52 contacts with the antibody 51 by moving in the sample solution by Brownian motion, and specifically binds to the antibody 51 by the antigen-antibody reaction.

次に、図4(c)に示すように、ビーズ53を含む緩衝液が容器17に注入される。ビーズ53の表面に固定された抗体54は、試料液及び緩衝液を含む溶液T中において、抗原抗体反応により、抗原52と特異的に結合する。ビーズ53は、抗原52と結合することにより、抗原52を標識する。   Next, as shown in FIG. 4C, a buffer solution containing beads 53 is injected into the container 17. The antibody 54 immobilized on the surface of the bead 53 specifically binds to the antigen 52 by the antigen-antibody reaction in the solution T containing the sample solution and the buffer solution. The beads 53 label the antigen 52 by binding to the antigen 52.

ビーズ53は、緩衝液が注入される際に容器17の下方に磁石が配置されることにより、迅速に基板10の上面に集合され、抗原52との反応を促進することができるが、非特異吸着の発生が増加し、後の検出結果に悪影響を及ぼしてしまう。第1実施形態に係る撹拌装置は、磁石3が容器17の上方及び下方に位置するように配置され、変位することにより、非特異吸着の発生を低減する。   The beads 53 are quickly gathered on the upper surface of the substrate 10 by arranging a magnet below the container 17 when the buffer solution is injected, and the reaction with the antigen 52 can be promoted. The occurrence of adsorption increases and adversely affects subsequent detection results. The stirrer according to the first embodiment is arranged so that the magnet 3 is located above and below the container 17 and is displaced, thereby reducing the occurrence of non-specific adsorption.

なお、抗体51及び抗体54とは、抗原52と特異的に結合する特異性生体物質であればよく、それぞれが別の部位と結合する組み合わせを選択する。また、複数種類の抗原52が表面に発現しているエキソソーム等の膜小胞を検出対象とする場合は、抗体51及び抗体54は異なる種類とすることにより、2種類の抗原52を有する生体試料を検出することができる。これに限らず、エキソソーム等は通常の抗原とは異なり、表面に同種のたんぱく質である抗原が複数存在していることから、抗体51及び抗体54は、同じ種類とされてもよい。   The antibody 51 and the antibody 54 may be specific biological substances that specifically bind to the antigen 52, and a combination in which each binds to another site is selected. In addition, when a membrane vesicle such as an exosome in which a plurality of types of antigens 52 are expressed on the surface is to be detected, the antibody 51 and the antibody 54 are different types, so that a biological sample having two types of antigens 52 is obtained. Can be detected. Not limited to this, exosomes and the like are different from normal antigens, and a plurality of antigens, which are proteins of the same kind, are present on the surface. Therefore, the antibody 51 and the antibody 54 may be of the same type.

図4(d)に示すように、容器17に注入された溶液Tを、洗浄バッファー及び純水等を用いて洗浄することにより、抗体51と結合しない余剰の抗原52と、抗原52と結合しない余剰のビーズ53とを含む溶液が除去される。そして、ウェル15を基板10から分離した後、光ピックアップにより基板10が光学的に走査され、ビーズ53が検出されることにより、ビーズ53に標識された抗原52を分析することができる。   As shown in FIG. 4D, the solution T injected into the container 17 is washed with a washing buffer, pure water, or the like, so that the surplus antigen 52 that does not bind to the antibody 51 and the antigen 52 do not bind. The solution containing excess beads 53 is removed. Then, after separating the well 15 from the substrate 10, the substrate 10 is optically scanned by an optical pickup and the beads 53 are detected, whereby the antigen 52 labeled on the beads 53 can be analyzed.

磁石3は、互いの間の距離を固定され、容器17の上方及び下方に配置された一対の永久磁石31a,31bと、永久磁石31a,31bを保持する磁石保持部32とを備える。永久磁石31a,31bは、容器17に向く側の極性が互いに異なるように配置される。   The magnet 3 includes a pair of permanent magnets 31 a and 31 b that are fixed at a distance from each other and disposed above and below the container 17, and a magnet holding unit 32 that holds the permanent magnets 31 a and 31 b. The permanent magnets 31a and 31b are arranged so that the polarities on the side facing the container 17 are different from each other.

磁石保持部32は、基板10の外周側から容器17を挟み込むように、概略としてC字型に形成され、両端側において永久磁石31a,31bをそれぞれ保持する。永久磁石31a,31bは、制御部4の制御に応じて磁石保持部32が駆動部43により駆動されることにより、設定された範囲で垂直方向に移動する。   The magnet holding portion 32 is generally formed in a C shape so as to sandwich the container 17 from the outer peripheral side of the substrate 10, and holds the permanent magnets 31a and 31b on both ends. The permanent magnets 31 a and 31 b move in the vertical direction within a set range when the magnet holding unit 32 is driven by the drive unit 43 under the control of the control unit 4.

制御部4は、駆動部43を制御することにより磁石3の駆動を制御する駆動制御部41と、モータ2を制御することにより基板10を回転させる回転制御部42とを有する。   The control unit 4 includes a drive control unit 41 that controls the drive of the magnet 3 by controlling the drive unit 43, and a rotation control unit 42 that rotates the substrate 10 by controlling the motor 2.

駆動制御部41は、溶液T中のビーズ53に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、永久磁石31a,31bによりビーズ53に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる。   The drive control unit 41 uses the permanent magnets 31a and 31b to attach the beads 53 to the beads 53 so that the impulse of the magnetic force acting on the beads 53 in the solution T is larger than the impulse of the magnetic forces acting downward. On the other hand, a magnetic force is preferentially applied alternately upward and downward.

回転制御部42は、1つの容器17において永久磁石31a,31bの磁力による攪拌が終了した後、隣接する容器17において永久磁石31a,31bの磁力による攪拌を行うように、モータ2に基板10を回転させる。   The rotation control unit 42 moves the substrate 10 to the motor 2 so that the stirring of the permanent magnets 31a and 31b by the magnetic force of the permanent magnets 31a and 31b in one container 17 is completed. Rotate.

図5を用いて、駆動制御部41が駆動部43に磁石3を移動させることにより、容器17に注入された溶液Tを攪拌する第1実施形態に係る撹拌装置の動作の一例を説明する。図5において、横軸は時間、縦軸は磁石3の上方への移動距離を示している。   An example of the operation of the agitation apparatus according to the first embodiment in which the drive control unit 41 agitates the solution T injected into the container 17 by moving the magnet 3 to the drive unit 43 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the upward moving distance of the magnet 3.

時刻tにおいて、図6に示すように、磁石3は、設定された移動範囲で容器17に対して最低点に位置する。このとき、溶液T中のビーズ53は、上方の永久磁石31aの磁力が優先的に作用し、上方に移動する。時刻tから時刻tまでの間、駆動制御部41は、駆動部43により磁石3を上方に移動させる。 At time t 1, as shown in FIG. 6, the magnet 3 is located at the lowest point with respect to the container 17 by movement range set. At this time, the magnetic force of the upper permanent magnet 31a preferentially acts on the beads 53 in the solution T and moves upward. From time t 1 to time t 2 , the drive control unit 41 causes the drive unit 43 to move the magnet 3 upward.

時刻tにおいて、図7に示すように、磁石3は、設定された移動範囲で容器17に対して最高点に位置する。時刻tにおいて、溶液T中のビーズ53は、下方の永久磁石31bの磁力が最も優先的に作用することにより、下方に移動する。 In time t 2, the as shown in FIG. 7, the magnet 3 is located at the highest point with respect to the container 17 by movement range set. In time t 2, the beads 53 in the solution T, by the magnetic force of the lower permanent magnet 31b acts most preferentially, moves downward.

ここで、ビーズ53の移動終端速度Uは、式(1)のように表される。
U=F/(3πμdp) …(1)
式(1)において、Fはビーズ53に掛かる力、dpはビーズ53の直径、μは磁性材料55の透磁率を示す。力Fは、式(2)のように表される。
F=(1−Nd)μμrVp(H・∇H) …(2)
式(2)において、Hは永久磁石31a,31bによる磁界、Ndは反磁界係数、Vpは内包される磁性材料55の体積、dpはビーズ53の直径、μは磁性体の透磁率である。
Here, the movement termination speed U of the beads 53 is expressed as shown in Expression (1).
U = F / (3πμdp) (1)
In the formula (1), F represents the force applied to the beads 53, dp represents the diameter of the beads 53, and μ represents the magnetic permeability of the magnetic material 55. The force F is expressed as in equation (2).
F = (1-Nd) μ 0 μr Vp (H · ∇H) (2)
In Equation (2), H is the magnetic field generated by the permanent magnets 31a and 31b, Nd is the demagnetizing factor, Vp is the volume of the magnetic material 55 included, dp is the diameter of the beads 53, and μ is the magnetic permeability of the magnetic material.

力Fは、磁界によりビーズ53に掛かる引力と、溶液T中を移動する間に受ける溶液Tの粘性抵抗及びビーズ53の速度の積に比例した反力との和となる。ビーズ53は、力Fの引力と反力とが釣り合った時点で等速運動する。但し、上述のようにビーズ53はナノサイズであり、低レイノルズ数条件を十分に満たす。また、ビーズ53の密度が1に近いと考えると、ビーズ53は、磁界印加と同時に溶液T中を等速運動すると考えることができる。   The force F is the sum of the attractive force applied to the beads 53 by the magnetic field and the reaction force proportional to the product of the viscous resistance of the solution T and the velocity of the beads 53 that are received while moving in the solution T. The beads 53 move at a constant speed when the attractive force and the reaction force of the force F are balanced. However, as described above, the beads 53 are nano-sized and sufficiently satisfy the low Reynolds number condition. If the density of the beads 53 is considered to be close to 1, it can be considered that the beads 53 move at a constant speed in the solution T simultaneously with the application of the magnetic field.

しかしながら、ビーズ53と永久磁石31a,31bとの距離が短くなる程、それぞれ永久磁石31a,31bによる引力が大きくなるため、ビーズ53は加速される。下方の永久磁石31bの引力によってビーズ53が加速され、基板10とビーズ53との衝突が増加すると、ビーズ53の基板10における非特異吸着が増加してしまう。   However, as the distance between the bead 53 and the permanent magnets 31a and 31b becomes shorter, the attractive force by the permanent magnets 31a and 31b becomes larger, so that the bead 53 is accelerated. When the beads 53 are accelerated by the attractive force of the lower permanent magnet 31b and the collision between the substrate 10 and the beads 53 increases, non-specific adsorption of the beads 53 on the substrate 10 increases.

ビーズ53の非特異吸着を低減するために、磁石3は、駆動制御部41の制御により、時刻tにおいて上方の永久磁石31aに最も近接した直後、時刻tまでの間、下方に移動する。時刻tから時刻tまでの磁石3の移動に関するプロファイルは、式(1)、式(2)、磁石の移動距離、容器17のサイズ等により決定することができる。時刻tから時刻tまでの間、ビーズ53には、上方の永久磁石31aによる引力が優先的に作用する。 To reduce non-specific adsorption of the beads 53, the magnet 3, under the control of the drive control unit 41, immediately after the closest above the permanent magnet 31a at time t 2, the until time t 3, moves downward . Profile relating to movement of the magnet 3 from time t 2 to time t 3, equation (1), equation (2), the moving distance of the magnet can be determined by the size, etc. of the container 17. Between the time t 2 to time t 3, the beads 53, attraction by the upper permanent magnet 31a acts preferentially.

時刻tにおいて、磁石3は、容器17と上方の永久磁石31a及び下方の永久磁石31bとまでの距離がそれぞれ等しくなる中間位置に位置する。このとき、溶液T中のビーズ53は、永久磁石31aによる引力と永久磁石31bによる引力とが釣り合うことにより、磁力による移動をしない。 At time t 3, the magnet 3 is located at an intermediate position where the distance to the container 17 and the upper permanent magnet 31a and the lower permanent magnet 31b are equal, respectively. At this time, the beads 53 in the solution T do not move by magnetic force because the attractive force by the permanent magnet 31a balances the attractive force by the permanent magnet 31b.

時刻tから時刻tまでの間、磁石3は、駆動部43により中間位置に保持される。時刻tから時刻tまでの間、溶液T中のビーズ53は、式(3)に従ってブラウン運動による拡散が生じる。
D=KT/(3πηdp) …(3)
From time t 3 to time t 4 , the magnet 3 is held at the intermediate position by the drive unit 43. Between the time t 3 to time t 4, the beads 53 in the solution T is diffusion due to Brownian motion occurs in accordance with equation (3).
D = KT / (3πηdp) (3)

式(3)において、Dはビーズ53の移動距離、Tは温度、Kはボルツマン定数、ηは溶液Tの粘性定数、dpはビーズ53の直径である。時刻tから時刻tまでの間、ビーズ53の拡散により、抗原52と、抗体51及び抗体54との抗原抗体反応が促進される。溶液T中の抗原抗体反応は、例えば、容器17が37℃の状態で2分以上維持されることにより飽和する。時刻tから時刻tまでの間、駆動制御部41は、駆動部43により磁石3を下降させる。磁石3は、時刻tにおいて、設定された移動範囲で容器17に対して最低点に位置する。 In Expression (3), D is the moving distance of the beads 53, T is the temperature, K is the Boltzmann constant, η is the viscosity constant of the solution T, and dp is the diameter of the beads 53. From time t 3 to time t 4 , the diffusion of the beads 53 promotes the antigen-antibody reaction between the antigen 52, the antibody 51, and the antibody 54. The antigen-antibody reaction in the solution T is saturated, for example, when the container 17 is maintained at 37 ° C. for 2 minutes or more. From time t 4 to time t 5 , the drive control unit 41 causes the drive unit 43 to lower the magnet 3. Magnet 3 At time t 5, located at the lowest point with respect to the container 17 by movement range set.

ここで、ビーズ53は、溶液T中において分布して存在する。よって、一部のビーズ53が基板10に到達し、永久磁石31bによる引力が作用し続けることが考えられる。すると、一部のビーズ53は、バイオマーカーである抗原52を有する生体物質を介さずに、ファンデルワース力等により基板10の抗体51と直接結合してしまう。   Here, the beads 53 are distributed in the solution T. Therefore, it is conceivable that some beads 53 reach the substrate 10 and the attractive force by the permanent magnet 31b continues to act. Then, a part of the beads 53 are directly bonded to the antibody 51 of the substrate 10 by van der Waals force or the like without using a biological material having the antigen 52 as a biomarker.

そこで、駆動制御部41は、時刻t〜tにおいて、上方の永久磁石31aを容器17と最も近接させた状態で磁石3を保持する。永久磁石31aと溶液Tの液面との距離は、ビーズ53の非特異吸着力より大きく、特異吸着力より小さな力Fが永久磁石31aにより印加される距離であることが望ましい。 Therefore, the drive control unit 41 holds the magnet 3 in a state where the upper permanent magnet 31 a is closest to the container 17 at time t 5 to t 6 . It is desirable that the distance between the permanent magnet 31a and the liquid surface of the solution T is a distance at which a force F larger than the non-specific adsorption force of the beads 53 and smaller than the specific adsorption force is applied by the permanent magnet 31a.

−非特異吸着と磁界との関係−
発明者らは、図8に示すように、溶液Tが注入された容器17の下方に、容器17の底面をなす基板10と磁石31との間の距離Dとなるように磁石31を配置し、磁石31により溶液Tに磁界を印加した時間を変更し、抗体51が固定された基板10に非特異吸着したビーズ53を検出した。図9に示すように、距離Dが1mmの場合の検出量は、5mmの場合の検出量よりも大きくなる。また、距離Dが1mm、5mmの場合のビーズ53の検出量は、共に、磁界の印加時間が長くなる程増加している。
-Relationship between non-specific adsorption and magnetic field-
As shown in FIG. 8, the inventors arrange the magnet 31 below the container 17 into which the solution T has been injected so that the distance D between the substrate 10 and the magnet 31 forming the bottom surface of the container 17 is the distance D. The time during which the magnetic field was applied to the solution T by the magnet 31 was changed, and the beads 53 adsorbed nonspecifically to the substrate 10 on which the antibody 51 was immobilized were detected. As shown in FIG. 9, the detection amount when the distance D is 1 mm is larger than the detection amount when the distance D is 5 mm. Further, when the distance D is 1 mm and 5 mm, the detected amount of the beads 53 increases as the application time of the magnetic field becomes longer.

また、図10に示すように、磁石31の種類に関係なく、磁石31からの距離が短いほど磁束密度は大きくなる。図9の検出結果は、磁石31が図10のN45t6である場合の結果である。N45t6は、材料がN45、厚さが6mmのネオジウム磁石であることを意味する。図10に示す例おいて用いたネオジウム磁石は、円柱形であり、直径が6mmである。磁石31がN45t6である場合、距離Dが1mmのときの磁束密度は4000G、距離Dが5mmのときの磁束密度は720G程度であり、その差は5.5倍程度である。   As shown in FIG. 10, the magnetic flux density increases as the distance from the magnet 31 is shorter, regardless of the type of the magnet 31. The detection result of FIG. 9 is a result when the magnet 31 is N45t6 of FIG. N45t6 means a neodymium magnet having a material of N45 and a thickness of 6 mm. The neodymium magnet used in the example shown in FIG. 10 has a cylindrical shape and a diameter of 6 mm. When the magnet 31 is N45t6, the magnetic flux density when the distance D is 1 mm is 4000 G, the magnetic flux density when the distance D is 5 mm is about 720 G, and the difference is about 5.5 times.

以上から、強い磁力を掛ける程、短時間で、非特異吸着したビーズ53の数が増加することが分かる。また、ビーズ53の非特異吸着は、ビーズ53に作用する磁力と、その作用時間との積算で増加することが分かる。基板10に非特異吸着したビーズ53は、バイオマーカーの検出においてノイズとして検出され、検出精度を悪化させる要因となる。   From the above, it can be seen that the more the magnetic force is applied, the more the number of non-specifically adsorbed beads 53 increases in a short time. Further, it can be seen that non-specific adsorption of the beads 53 increases with the integration of the magnetic force acting on the beads 53 and the action time. The beads 53 non-specifically adsorbed on the substrate 10 are detected as noise in the detection of the biomarker and become a factor that deteriorates the detection accuracy.

図5の時刻tから時刻tまでの間、駆動部43は、駆動制御部41の制御に応じて、永久磁石31a,31bにより、ビーズ53に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石3を移動させる。駆動部43は、時刻tから時刻tまでを1周期として磁石3の移動を繰り返し、ビーズ53に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させることにより、溶液Tを攪拌する。 During the period from time t 1 to time t 6 in FIG. 5, the drive unit 43 generates an impulse of magnetic force acting upward on the beads 53 by the permanent magnets 31 a and 31 b according to the control of the drive control unit 41. However, the magnet 3 is moved so that it may become larger than the impulse of the magnetic force which acts downward. The drive unit 43 repeats the movement of the magnet 3 in one cycle from time t 1 to time t 6 , and causes the solution T to be applied by preferentially applying a magnetic force to the beads 53 in the upward and downward directions. Stir.

本発明の第1実施形態に係る撹拌装置は、以上のようにビーズ53に磁力を作用させることにより、ビーズ53の非特異吸着が低減する他、ビーズ53の行程距離が長くなることによりバイオマーカーとの衝突確率を高くすることができる。よって、基板10が光学的に走査さる際、検出信号において、基板10上に非特異吸着されたビーズ53によるノイズNが低減され、バイオマーカーを標識したビーズ53による信号Sが増加される。このように、第1実施形態に係る撹拌装置によれば、SN比を向上し、検出対象を標識するビーズ53の検出精度を向上することができる。   The stirrer according to the first embodiment of the present invention reduces the nonspecific adsorption of the beads 53 by applying a magnetic force to the beads 53 as described above, and also increases the stroke distance of the beads 53 to increase the biomarker. The collision probability can be increased. Therefore, when the substrate 10 is optically scanned, in the detection signal, the noise N due to the beads 53 non-specifically adsorbed on the substrate 10 is reduced, and the signal S due to the beads 53 labeled with the biomarker is increased. Thus, according to the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment, SN ratio can be improved and the detection precision of the bead 53 which labels a detection target can be improved.

−比較例−
図11を用いて、第1実施形態に係る撹拌装置によりバイオマーカーを標識してビーズ53を計数した結果P1と、従来方法によりバイオマーカーを標識してビーズ53を計数した結果P2との比較例を説明する。横軸は、検出対象となるバイオマーカー(抗原52)の濃度であり、縦軸はビーズ53を検出の計数結果である。
-Comparative example-
FIG. 11 is a comparative example of the result P1 obtained by labeling the biomarker with the stirrer according to the first embodiment and counting the beads 53 and the result P2 obtained by labeling the biomarker with the conventional method and counting the beads 53. Will be explained. The horizontal axis represents the concentration of the biomarker (antigen 52) to be detected, and the vertical axis represents the counting result of detecting the beads 53.

結果P1,P2について、理想的にはバイオマーカー含有量が0であれば計数結果も0となるべきである。しかしながら、非特異吸着のため、バイオマーカーの濃度が0であっても、非特異吸着により基板10の表面に固定されたビーズ53がノイズとして計数されてしまう。   For results P1 and P2, ideally, if the biomarker content is 0, the counting result should also be 0. However, due to non-specific adsorption, even if the biomarker concentration is 0, beads 53 fixed on the surface of the substrate 10 by non-specific adsorption are counted as noise.

結果P1のノイズレベルQ1は、結果P2のノイズレベルQ2に対して減少していることが分かる。更に結果P1は、結果P2よりも同濃度のバイオマーカーの検出量が増加している。よって、第1実施形態に係る撹拌装置によれば、バイオマーカーを標識したビーズ53の検出信号のSN比を向上できることが分かる。   It can be seen that the noise level Q1 of the result P1 is reduced with respect to the noise level Q2 of the result P2. Furthermore, in the result P1, the detected amount of the biomarker at the same concentration is increased as compared with the result P2. Therefore, according to the stirring apparatus which concerns on 1st Embodiment, it turns out that the SN ratio of the detection signal of the bead 53 labeled with the biomarker can be improved.

曲線P1,P2において、誤差下限と曲線P1,P2の各バックグラウンドノイズレベルQ1,Q2との接点(交点)をそれぞれ最小検出感度R1,R2という。最小検出感度R1は、最小検出感度R2に比べて向上しており、バイオマーカー検出の感度が向上していることが分かる。よって、第1実施形態に係る撹拌装置によれば、生体物質等の分析において疾病等の検出感度を向上できることが分かる。   In the curves P1 and P2, the contact points (intersections) between the lower limit of error and the background noise levels Q1 and Q2 of the curves P1 and P2 are referred to as minimum detection sensitivities R1 and R2, respectively. The minimum detection sensitivity R1 is improved compared to the minimum detection sensitivity R2, and it can be seen that the sensitivity of biomarker detection is improved. Therefore, it can be seen that according to the stirring device according to the first embodiment, the detection sensitivity of diseases and the like can be improved in the analysis of biological substances and the like.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に撹拌装置は、図12に示すように、永久磁石31a,31bの代わりに、容器17の上方及び下方に配置された一対の電磁石33a,33bを備える点等で第1実施形態と異なる。第2実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第1実施形態と実質的に同様であり、重複するため省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 12, the stirring device according to the second embodiment of the present invention includes a pair of electromagnets 33a and 33b disposed above and below the container 17 in place of the permanent magnets 31a and 31b. Different from one embodiment. Other configurations, operations, and effects that are not described in the second embodiment are substantially the same as those in the first embodiment and are omitted because they overlap.

電磁石33a,33bは、磁石保持部32(図1参照)等によりそれぞれ保持され、容器17に注入された溶液Tまでの距離が互いに等しくなるように空間的に固定される。電磁石33a,33bは、それぞれ、コア及びコアに巻回されたコイルから構成される。電磁石33a,33bは、互いに異なる駆動信号を各コイルの両端に入力されて各コアが磁化することにより、それぞれ磁力を発生する。   The electromagnets 33a and 33b are respectively held by a magnet holder 32 (see FIG. 1) and are spatially fixed so that the distances to the solution T injected into the container 17 are equal to each other. The electromagnets 33a and 33b are each composed of a core and a coil wound around the core. The electromagnets 33a and 33b generate different magnetic forces when different driving signals are input to both ends of each coil and the respective cores are magnetized.

第2実施形態に係る撹拌装置は、駆動制御部41の制御により、電磁石33a,33bを駆動する駆動部45を備える。駆動部45は、駆動制御部41の制御に応じて、電磁石33a,33bの各コイルの両端に駆動信号I,Iをそれぞれ入力する。 The stirrer according to the second embodiment includes a drive unit 45 that drives the electromagnets 33 a and 33 b under the control of the drive control unit 41. The drive unit 45 inputs drive signals I 1 and I 2 to both ends of each coil of the electromagnets 33a and 33b in accordance with the control of the drive control unit 41, respectively.

駆動信号I,Iは、例えば図13に示すように、互いに等しい周期を有する正弦波となる交流電流である。この場合、駆動信号I,Iは、互いに位相が90°または270°ずれている。このため、下方の電磁石33bの磁力が最大となる時刻t11において、上方の電磁石33aの磁力は0となる。すなわち、時刻t11において溶液T中のビーズ53は下方に移動する。また、上方の電磁石33aの磁力が最大となる時刻t12において、下方の電磁石33bの磁力は0となる。すなわち、時刻t12において溶液T中のビーズ53は上方に移動する。 The drive signals I 1 and I 2 are alternating currents that are sinusoidal waves having the same period as shown in FIG. 13, for example. In this case, the driving signals I 1 and I 2 are out of phase with each other by 90 ° or 270 °. Thus, at time t 11 the force is maximized below the electromagnet 33b, the magnetic force of the upper electromagnet 33a becomes zero. That is, the beads 53 in the solution T move downward at time t 11 . At time t 12 the force of the upper electromagnet 33a is maximized, the magnetic force of the lower electromagnet 33b is zero. In other words, the beads 53 in the solution T at time t 12 is moved upward.

このように、駆動信号I,Iは、ビーズ53が上下に振動に移動するよう設定される。よって、ビーズ53は、行程距離が長くなり、バイオマーカーと衝突する確率を増加させることができる。 Thus, the drive signals I 1 and I 2 are set so that the beads 53 move up and down in vibration. Therefore, the bead 53 has a longer stroke distance and can increase the probability of colliding with the biomarker.

更に、電磁石33a,33bに入力される駆動信号I,Iには、例えば図14に示すように、駆動制御部41の制御に応じて駆動部45により、直流のバイアス電圧vB1,vB2がそれぞれ付加される。時刻t21から時刻t22までの間、駆動信号Iは、図15に示すように、バイアス電圧vB2が付加されることにより正方向にシフトする。よって、時刻t21から時刻t22までの間、溶液T中のビーズ53は、図16に示すように、上下に振動しながら下方に移動していく。 Further, as shown in FIG. 14, for example, the drive signals I 1 and I 2 input to the electromagnets 33a and 33b are supplied with DC bias voltages v B1 and v by the drive unit 45 according to the control of the drive control unit 41. B2 is added to each. From time t 21 to time t 22 , the drive signal I 2 is shifted in the positive direction by adding the bias voltage v B2 as shown in FIG. Therefore, from time t 21 to time t 22 , the beads 53 in the solution T move downward while vibrating up and down as shown in FIG.

図14の時刻t22から時刻t23までの間、バイアス電圧vB1,vB2が0になり、溶液T中のビーズ53は、定位置において上下に振動する。時刻t23から時刻t24までの間、駆動信号Iは、バイアス電圧vB2が付加されることにより正方向にシフトする。よって、時刻t23から時刻t24までの間、溶液T中のビーズ53は、上下に振動しながら上方に移動していく。 Between the time t 22 in FIG. 14 to time t 23, the bias voltage v B1, v B2 becomes 0, the beads 53 in the solution T vibrates up and down in place. Between the time t 23 to the time t 24, the drive signal I 1 is shifted in the positive direction by the bias voltage v B2 is added. Thus, between the time t 23 to the time t 24, the beads 53 in the solution T is moves upward while oscillating up and down.

このように、駆動信号I,Iにバイアス電圧vB1,vB2が交互に繰り返し付加されることにより、上下に振動するビーズ53に対して、上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させることができる。 As described above, the bias voltages v B1 and v B2 are alternately and repeatedly added to the drive signals I 1 and I 2 , so that the beads 53 that vibrate up and down are alternately given priority in the upward and downward directions. Magnetic force can be applied.

なお、バイアス電圧vB1が付加される時刻t23から時刻t24までの時間は、バイアス電圧vB2が付加される時刻t21から時刻t22までの時間よりも長い。すなわち、駆動制御部41は、電磁石33a,33bにより、ビーズ53に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、電磁石33a,33bを駆動させている。 The time from the time t 23 to the bias voltage v B1 is added to the time t 24, longer than the time from time t 21 to the bias voltage v B2 is added to the time t 22. That is, the drive control unit 41 uses the electromagnets 33a and 33b to move the electromagnets 33a and 33b so that the impulse of the magnetic force acting on the beads 53 is larger than the impulse of the magnetic force acting on the beads 53. Driven.

第2実施形態に係る撹拌装置は、以上のようにビーズ53に磁力を作用させることにより、基板10におけるビーズ53の非特異吸着が低減する他、ビーズ53の行程距離が長くなることによりバイオマーカーとの衝突確率を高くすることができる。よって、基板10が光学的に走査さる際、検出信号において、基板10上に非特異吸着されたビーズ53によるノイズNが低減され、バイオマーカーを標識したビーズ53による信号Sが増加される。第1実施形態に係る撹拌装置によれば、SN比を向上し、検出対象を標識するビーズ53の検出精度を向上することができる。   The stirrer according to the second embodiment reduces the nonspecific adsorption of the beads 53 on the substrate 10 by applying a magnetic force to the beads 53 as described above, and increases the stroke distance of the beads 53 to increase the biomarker. The collision probability can be increased. Therefore, when the substrate 10 is optically scanned, in the detection signal, the noise N due to the beads 53 non-specifically adsorbed on the substrate 10 is reduced, and the signal S due to the beads 53 labeled with the biomarker is increased. According to the stirrer according to the first embodiment, the SN ratio can be improved, and the detection accuracy of the beads 53 that label the detection target can be improved.

なお、例えば容器17の下方にのみ配置された電磁石によりビーズ53を吸引し、基板10において非特異吸着を生じさせたとする。その後、電磁石の極性を反転すれば、非特異吸着したビーズ53の磁性材料55の磁化の向きに対して逆向きの磁界が加わることにより、電磁石に対してビーズ53に斥力が生ずるかに思われる。ところが、免疫反応標識として使用されるビーズ53は、上述のように、直径が数十〜200nm程度であり、内包される磁性材料55のサイズは数十nmとなる。数十nmサイズの磁性材料55の室温における振る舞いは、一般的な強磁性体と異なり、スピン軌道相互作用に起因する、分子内での磁気モーメントの異方性を保つ交換エネルギーよりも熱擾乱による影響が上回る「超常磁性」状態となっている。そのため、ビーズ53に異方性は無く、容易に磁化が回転してしまう。すなわち、非特異吸着しているビーズ53に内包される磁性材料55は磁界が反転された瞬間に内部で磁化反転が生じてしまい、結果的に斥力は働かず、引力のみが加わり続ける。   For example, it is assumed that the beads 53 are sucked by an electromagnet disposed only below the container 17 to cause nonspecific adsorption on the substrate 10. Thereafter, if the polarity of the electromagnet is reversed, a magnetic field opposite to the magnetization direction of the magnetic material 55 of the non-specifically adsorbed bead 53 is applied, so that a repulsive force is generated on the bead 53 with respect to the electromagnet. . However, as described above, the beads 53 used as an immune reaction label have a diameter of about several tens to 200 nm, and the size of the magnetic material 55 to be included is several tens of nm. The behavior of the magnetic material 55 of several tens of nanometers at room temperature is different from that of a general ferromagnet, and is caused by thermal disturbance rather than the exchange energy that maintains the anisotropy of the magnetic moment in the molecule due to spin-orbit interaction. It is in a “super paramagnetic” state that is more influential. Therefore, the beads 53 have no anisotropy and the magnetization easily rotates. That is, the magnetic material 55 included in the non-specifically adsorbed beads 53 undergoes magnetization reversal at the moment when the magnetic field is reversed, and as a result, repulsive force does not work and only attractive force continues to be applied.

(その他の実施形態)
上記のように、本発明を第1及び第2実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、既に述べた第1実施形態において、磁石3は、永久磁石31a,31bが磁石保持部32に保持される構成に限るものでない。磁石3は、両端が互いに異極性となるC字型の永久磁石であってもよい。   For example, in the first embodiment already described, the magnet 3 is not limited to the configuration in which the permanent magnets 31 a and 31 b are held by the magnet holding portion 32. The magnet 3 may be a C-shaped permanent magnet having opposite polarities at both ends.

また、既に述べた第1及び第2実施形態において、検出対象である生体物質と、検出対象と特異的に結合する特異性生体物質との組み合わせは、抗原52と、抗体51及び抗体54との組み合わせに限るものでない。特異的に結合する組み合わせは、例えば、リガンドと受容体(酵素タンパク質、レクチン、ホルモン等)との組み合わせ、互いに相補的な塩基配列を有する核酸の組み合わせ等であってもよい。   In the first and second embodiments already described, the combination of the biological material that is the detection target and the specific biological material that specifically binds to the detection target is the combination of the antigen 52, the antibody 51, and the antibody 54. It is not limited to a combination. The combination that specifically binds may be, for example, a combination of a ligand and a receptor (enzyme protein, lectin, hormone, etc.), a combination of nucleic acids having mutually complementary base sequences, and the like.

また、既に述べた第2実施形態において、電磁石33a,33bに入力する駆動信号I,Iは、正弦波の交流電流に限るものでなく、例えば矩形波等の電流であってもよい。 In the second embodiment already described, the drive signals I 1 and I 2 input to the electromagnets 33a and 33b are not limited to sinusoidal alternating currents, and may be currents such as rectangular waves.

その他、第1及び第2実施形態を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   In addition, of course, the present invention includes various embodiments that are not described here, such as a configuration in which the first and second embodiments are applied to each other. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

2 モータ
3 磁石
4 制御部
10 基板
13 グルーブ
14 ランド
15 ウェル
17 容器
31a,31b 永久磁石
32 磁石保持部
33a,33b 電磁石
41 駆動制御部
42 回転制御部
43,45 駆動部
51,54 抗体(第1物質)
52 抗原(第2物質)
53 ビーズ
2 Motor 3 Magnet 4 Control unit 10 Substrate 13 Groove 14 Land 15 Well 17 Container 31a, 31b Permanent magnet 32 Magnet holding unit 33a, 33b Electromagnet 41 Drive control unit 42 Rotation control unit 43, 45 Drive unit 51, 54 Antibody (first material)
52 Antigen (second substance)
53 beads

Claims (5)

検出対象と特異的に結合する第1物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して前記検出対象と特異的に結合する第2物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように配置される磁石と、
前記粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、前記粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、前記磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる制御部と
を備えることを特徴とする撹拌装置。
A container that holds a solution containing particles in which a first substance that specifically binds to a detection target is fixed to the inner bottom surface, encloses a magnetic material, and contains a second substance that specifically binds to the detection target. Magnets arranged to be above and below
The magnet causes the particle to move upward and downward with respect to the particle so that the impulse of the magnetic force acting upward on the particle is greater than the impulse of the magnetic force acting downward on the particle. A stirring device comprising: a control unit that alternately and preferentially applies a magnetic force.
前記磁石は、互いの間の距離を固定され、前記容器の上方及び下方に配置された一対の永久磁石であり、
前記制御部は、前記一対の永久磁石の垂直方向の位置を移動させることにより、前記粒子に磁力を作用させることを特徴とする請求項1に記載の撹拌装置。
The magnets are a pair of permanent magnets fixed at a distance between each other and disposed above and below the container,
The stirring device according to claim 1, wherein the control unit causes a magnetic force to act on the particles by moving a position in a vertical direction of the pair of permanent magnets.
前記磁石は、前記容器の上方及び下方に配置された一対の電磁石であり、
前記制御部は、互いに異なる2つの信号により前記一対の電磁石をそれぞれ駆動させることにより、前記粒子に磁力を作用させることを特徴とする請求項1に記載の撹拌装置。
The magnet is a pair of electromagnets disposed above and below the container,
2. The stirring device according to claim 1, wherein the control unit causes the particles to exert a magnetic force by driving the pair of electromagnets with two different signals.
前記制御部は、前記2つの信号を、互いに位相がずれる交流電流とすることを特徴とする請求項3に記載の撹拌装置。   The stirring device according to claim 3, wherein the control unit uses the two signals as alternating currents that are out of phase with each other. 検出対象と特異的に結合する第1物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して前記検出対象と特異的に結合する第2物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように磁石の磁力を、前記粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、前記粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、前記磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させるステップ
を含むことを特徴とする攪拌方法。
A container that holds a solution containing particles in which a first substance that specifically binds to a detection target is fixed to the inner bottom surface, encloses a magnetic material, and contains a second substance that specifically binds to the detection target. So that the magnetic force of the magnetic force acting on the particles in the upward direction is larger than the impulse of magnetic force acting on the particles in the downward direction. A step of causing the magnetic force to preferentially act on the particles alternately and upwardly by the magnet.
JP2014072591A 2014-03-31 2014-03-31 Agitator and agitation method Pending JP2015192957A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014072591A JP2015192957A (en) 2014-03-31 2014-03-31 Agitator and agitation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014072591A JP2015192957A (en) 2014-03-31 2014-03-31 Agitator and agitation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015192957A true JP2015192957A (en) 2015-11-05

Family

ID=54432531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014072591A Pending JP2015192957A (en) 2014-03-31 2014-03-31 Agitator and agitation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015192957A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022196036A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 株式会社Jvcケンウッド Conjugate formation method, substance of interest measurement method, and kit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6236182A (en) * 1985-08-07 1987-02-17 Toyo Soda Mfg Co Ltd Stirrer for biochemical reaction
JPH08233821A (en) * 1996-01-29 1996-09-13 Olympus Optical Co Ltd Reaction promoting device for agglutination reaction
JP2009515179A (en) * 2005-11-03 2009-04-09 ディアガスト Magnetic immunodiagnostic method, especially for the demonstration of the presence of blood group antibody / antigen complexes
JP2010512531A (en) * 2006-12-12 2010-04-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Magnetic system for biosensor or biosystem
JP2013148560A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Toshiba Corp Sensor chip, measurement system and measuring method
WO2014037880A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 Koninklijke Philips N.V. A sensor device and a method of sampling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6236182A (en) * 1985-08-07 1987-02-17 Toyo Soda Mfg Co Ltd Stirrer for biochemical reaction
JPH08233821A (en) * 1996-01-29 1996-09-13 Olympus Optical Co Ltd Reaction promoting device for agglutination reaction
JP2009515179A (en) * 2005-11-03 2009-04-09 ディアガスト Magnetic immunodiagnostic method, especially for the demonstration of the presence of blood group antibody / antigen complexes
JP2010512531A (en) * 2006-12-12 2010-04-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Magnetic system for biosensor or biosystem
JP2013148560A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Toshiba Corp Sensor chip, measurement system and measuring method
WO2014037880A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 Koninklijke Philips N.V. A sensor device and a method of sampling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022196036A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 株式会社Jvcケンウッド Conjugate formation method, substance of interest measurement method, and kit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101802614B (en) Sensor with high frequency AC magnetic field and method for describing flow sample feature
JP5685537B2 (en) A rotating magnetic field for improved detection in cluster assays
JP7249281B2 (en) Method and apparatus for magnetic multi-bead assay
JP6210004B2 (en) Sample analysis device and exosome capture method
Yellen et al. Traveling wave magnetophoresis for high resolution chip based separations
JP5311445B2 (en) Fast and sensitive biosensing
EP0262760A1 (en) Method and apparatus for immunoassay
JP2009536348A (en) High-speed magnetic biosensor
JP2013503352A (en) Integrated sample preparation and analyte detection
US20100279887A1 (en) Nonlinear magnetophoretic separation of biological substances
JP2009543088A (en) Magnetic sensor element
JP2010512531A (en) Magnetic system for biosensor or biosystem
JPH07504986A (en) Magnetically controlled binding assay using magnetically labeled binding elements
JP2013512450A (en) Bead reader
Luxton et al. Use of external magnetic fields to reduce reaction times in an immunoassay using micrometer-sized paramagnetic particles as labels (magnetoimmunoassay)
RU2520607C2 (en) Actuation with pulsed magnetic field for sensitive analysis
JP2011506923A (en) Magnetic cleaning for biosensors
JP2015192957A (en) Agitator and agitation method
JP2625578B2 (en) Method for measuring binding affinity using magnetically labeled binding elements
US10036729B2 (en) Detection of clusters of magnetic particles
JP2019020297A (en) Method for detecting detection target material
JP2006218442A (en) Apparatus and method for b/f separation in immunoassay
JP6156229B2 (en) Method for producing particles
JP2016070783A (en) Agitation apparatus and agitation method
JP2015125032A (en) Cleaning apparatus and cleaning method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170725