CN112912170A - 磁性粒子的操作方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性粒子的操作方法及装置，能够抑制由附着在处理液层的内侧壁面的凝胶引起的目标成分的回收率的降低。在使磁性粒子通过凝胶层后，使磁性粒子在与该凝胶层相邻的处理液层内运动时，使磁力源沿管状容器的长度方向自动地动作，以使磁性粒子不进入与磁性粒子通过的凝胶层相距规定距离的范围内。

Description

磁性粒子的操作方法及装置
技术领域
本发明涉及用于使用磁性粒子进行核酸等的提取这样的处理的磁性粒子操作方法及装置。
背景技术
已提出并实施如下这样的处理，即：将吸附有核酸等的目标成分的磁性粒子收纳在器件内，从器件的外部使磁场对磁性粒子作用来使磁性粒子在器件内移动，从而进行目标成分的提取。
用于进行上述处理的磁性粒子操作器件(以下也简称为器件)是在管状的容器内沿容器的长度方向交替配置有由清洗液等构成的处理液层与凝胶层的器件(参照专利文献1、专利文献2)。
在磁性粒子操作器件中，将包含吸附有目标成分的磁性粒子的试样层配置在器件的一方的端部。在器件的试样层的外部配置磁力源从而利用磁场收集试样中的磁性粒子。由此，目标成分吸附的磁性粒子追随磁力源的动作而变得能在器件内移动。
通过使磁力源向器件的另一端侧缓慢移动，能够使目标成分吸附的磁性粒子通过凝胶层。在处理液层由清洗液构成的情况下，若在处理液层中使磁力源沿器件的长度方向快速地往返运动，则磁性粒子将无法追随磁力源的动作而在清洗液中分散。由于该动作，附着于目标成分的夹杂成分在处理液层中被洗掉。
上述处理结束后，使磁性粒子移动至配置在器件的另一方的端部的洗脱液层，在洗脱液层中使目标成分从磁性粒子游离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2012/086243A1
专利文献2：WO2012/176598A1
发明内容
发明要解决的技术问题
使磁性粒子通过凝胶层时，常有凝胶层内的凝胶一部分与磁性粒子一起侵入处理液层内，附着在处理液层的内侧壁面的情况。在该情况下，若分散在处理液层内的磁性粒子与附着在内侧壁面的凝胶接触则磁性粒子被凝胶捕捉，结果有目标成分的回收率降低的问题。
于是，本发明的目的在于抑制由附着在处理液层的内侧壁面的凝胶引起的目标成分的回收率的降低。
用于解决上述技术问题的方案
作为本发明的方法有第1方法与第2方法。任一方法均为利用磁力源从磁性粒子操作器件的外侧对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作的方法，所述磁性粒子操作器件是在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层。
本发明的第1方法为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，为了使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动而使所述磁力源沿所述管状容器的长度方向自动地动作时，将所述磁力源在与所述磁性粒子通过的所述凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢。通过将磁力源在与凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢，在可能存在于与凝胶层相距规定距离的范围内的凝胶中磁性粒子变得难以被捕捉。由此，能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
在所述第1方法中，优选将所述规定距离的范围内的所述磁力源的动作速度设为使所述磁性粒子不被所述规定距离的范围内存在的凝胶捕捉的速度。这样一来，能够进一步减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
本发明的第2方法为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动时，使所述磁力源在与规定距离相比更远地远离所述磁性粒子通过的所述凝胶层的范围内沿所述管状容器的长度方向自动地动作。由于使磁性粒子在处理液层内运动时，使磁力源在与规定距离相比更远地远离凝胶层的范围内动作，因此能够防止磁性粒子被可能存在于与凝胶层相距规定距离的范围内的凝胶捕捉。由此，能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
在所述第2方法中，也可以将所述处理液层内的所述磁力源的动作范围中最接近所述凝胶层的规定范围中的所述磁力源的动作速度设为比所述动作范围中的所述规定范围以外的范围中所述磁力源的动作速度慢。这样一来，即使是在凝胶向处理液层内侵入至与凝胶层相距规定距离以上的位置的情况下，也能够减少被那样的凝胶捕捉的磁性粒子。
作为本发明的装置存在第1装置与第2装置。任一装置均为从磁性粒子操作器件的外侧对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作的装置，所述磁性粒子操作器件是在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层，该装置具备：磁力源，产生对所述磁性粒子操作器件内的所述磁性粒子作用的磁力；移动机构，使所述磁力源沿所述磁性粒子操作器件的所述管状容器的长度方向移动；控制部，控制所述移动机构的动作。
在本发明的第1装置中，所述控制部构成为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，为了使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动而使所述磁力源沿所述管状器件的长度方向动作，并且将所述磁力源在与所述磁性粒子通过的所述凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢。由于将磁力源在与凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度控制为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢，因此磁性粒子变得难以被可能存在于与凝胶层相距规定距离的范围内的凝胶捕捉。由此，能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
在所述第1装置中，优选将所述规定距离的范围内的所述磁力源的动作速度设为所述磁性粒子不被存在于所述规定距离的范围内的凝胶捕捉的速度。这样一来，能够进一步减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
在本发明的第2装置中，所述控制部构成为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动时，使所述磁力源动作以使所述磁性粒子不进入与所述磁性粒子通过的所述凝胶层相距规定距离的范围内。由于以在使磁性粒子在处理液层内运动时，磁力源在与规定距离相比更远地远离凝胶层的范围内动作的方式进行控制，因此能够防止磁性粒子被可能存在于与凝胶层相距规定距离的范围内的凝胶捕捉。由此，能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子。
在所述第2装置中，所述控制部也可以构成为，将所述处理液层内的所述磁力源的动作范围中最接近所述凝胶层的规定范围的所述磁力源的动作速度设为比所述动作范围中的所述规定范围以外的范围中所述磁力源的动作速度慢。这样一来，即使是在凝胶向处理液层内侵入至与凝胶层相距规定距离以上的位置的情况下，也能够减少被那样的凝胶捕捉的磁性粒子。
本发明的方法及装置中的所述规定距离可以是所述磁性粒子通过所述凝胶层时所述凝胶层的凝胶向所述处理液层内侵入的距离以上的距离。例如能够预先通过实验求得磁性粒子通过凝胶层时凝胶向处理液层侵入的距离。如此，以使磁性粒子不会进入凝胶从凝胶层向处理液层侵入的距离的范围内的方式使磁性粒子运动，即，使磁力源在处理液层中凝胶不存在的范围内移动，由此能够抑制在处理液层内分散的磁性粒子被附着于处理液层的内侧壁面的凝胶捕捉，能够防止目标成分的回收率的降低。
此外，能够根据处理液与凝胶的反射率或透射率的差异以光学方式检测向所述处理液层内侵入的凝胶的端部，还能够基于此获取所述规定距离。这样一来，能够正确地掌握凝胶向处理液层侵入的距离，能够更可靠地防止磁性粒子被侵入处理液层的凝胶捕捉。
本发明的方法及装置中使用的所述磁性粒子操作器件也可以是所述处理液层与所述凝胶层在所述管状容器内交替重叠的器件。另外，本发明不限定于这样的磁性粒子操作器件，也可以是分别具备1层处理液层与1层凝胶层的装置。
发明效果
在本发明的第1方法中，由于在使磁性粒子在处理液层内运动时，将磁力源在与凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢，因此能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子，能够抑制目标成分的回收率的降低。
在本发明的第2方法中，由于在使磁性粒子在处理液层内运动时，使磁力源在与规定距离相比更远地远离凝胶层的范围内动作，因此能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子，能够抑制目标成分的回收率的降低。
在本发明的第1装置中，由于在使磁性粒子在处理液层内运动时，将磁力源在与凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度控制为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢，因此能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子，能够抑制目标成分的回收率的降低。
在本发明的第2装置中，由于在使磁性粒子在处理液层内运动时，以使磁力源在与规定距离相比更远地远离凝胶层的范围内动作的方式来控制，因此能够减少被侵入处理液层内的凝胶捕捉的磁性粒子，能够抑制目标成分的回收率的降低。
附图说明
图1是示出用于在磁性粒子操作器件内操作磁性粒子的装置的一实施例的概略截面构成图。
图2是按顺序示出在该实施例中使磁性粒子从凝胶层向处理液层移动的工序的图。
图3是示出处理液层内的磁性粒子的操作的一例的图。
图4是示出处理液层内的磁性粒子的操作的另一例的图。
图5是示出以光学方式检测侵入处理液层内的凝胶的端部的实施例的概念图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于在磁性粒子操作器件内操作磁性粒子的装置及方法的实施例进行说明。
图1概略性地示出了用于在磁性粒子操作器件100内操作磁性粒子的装置的构成。该装置具备具有用于嵌入磁性粒子操作器件100的凹陷4的前表面面板2，并且在前表面面板2的背后具备磁力源8、保持块10、滚珠丝杆12及步进电机14。
在该实施例中使用的磁性粒子操作器件100是在管状容器的内部自一端侧沿长度方向重叠有试样层102、凝胶层108、处理液层104、凝胶层108、处理液层104、凝胶层108、洗脱液层106的装置。另外，像这样处理液层104与凝胶层108交替重叠的器件是磁性粒子操作器件的一例，使处理液层104与凝胶层108各自具备1层的磁性粒子操作器件也是本发明的对象。
构成试样层102的试样中包含捕捉了核酸等目标物质的磁性粒子。处理液层104由用于对被磁性粒子捕捉的目标物质进行处理的处理液构成。作为处理液，可例举用于从被磁性粒子捕捉的目标物质中去除夹杂成分的清洗液。构成洗脱液层106的洗脱液用于使经过处理液层104而被实施了分离、精制等处理的目标物质溶解，例如能够使用纯水。
磁力源8用于使磁力作用于磁性粒子操作器件100内的磁性粒子从而从外部进行操作，例如能够通过永磁体实现。滚珠丝杆12与嵌入前表面面板2的凹陷4的磁性粒子操作器件100的长度方向平行地设置，通过步进电机14使其旋转。保持块10与滚珠丝杆12螺纹连接，通过滚珠丝杆12旋转而向滚珠丝杆12的轴向移动。保持块10、滚珠丝杆12及步进电机14构成用于使磁力源8沿磁性粒子操作器件100的长度方向移动的移动机构。
在前表面面板2的凹陷4的底面设有用于使磁力源8相对于嵌入凹陷4的磁性粒子操作器件100露出的开口。磁力源8通过保持块10而被保持在嵌入凹陷的磁性粒子操作器件100的附近，随着保持块10向滚珠丝杆12的轴向移动而向磁性粒子操作器件100的长度方向移动。磁性粒子操作器件100内的磁性粒子通过来自磁力源8的磁力的作用而追随磁力源8的动作，在磁性粒子操作器件100内沿长度方向移动。
设有覆盖前表面面板2的开闭式的罩16。在罩16的内侧，经由弹性部件20安装有用于在罩16被关闭时将嵌入凹陷4的磁性粒子操作器件100向磁力源8侧按压的按压板18。若罩16被关闭，则按压板18与磁性粒子操作器件100抵接并由弹性部件20向磁性粒子操作器件100侧弹压，由此校正磁性粒子操作器件100的弯曲。
步进电机14的动作由控制部26控制。控制部26能够通过具备运算元件和存储介质的电子电路实现。控制部26构成为，使磁性粒子在追随磁力源8的同时向各处理液层104移动，通过在各处理液层104中沿磁性粒子操作器件100的长度方向往返运动，使磁性粒子在处理液层104内运动，实施针对被磁性粒子捕捉的目标成分的规定的处理，例如冲洗夹杂成分的清洗处理。
在使磁性粒子通过凝胶层108时，控制部26使磁力源8缓慢向下方移动。此时，如图2的(A)及(B)所示，常发生凝胶层108的凝胶与磁性粒子一起侵入处理液层104并附着在处理液层104内的内侧壁面的情况。若使磁力源8在处理液层104内的内侧壁面附着有凝胶的范围内快速地动作，则有可能磁性粒子被侵入处理液层104内的凝胶捕捉。于是，在处理液层104内实施针对目标成分的规定的处理时，控制部26控制步进电机14的动作以使磁力源8进行使磁性粒子难以在处理液层104内被凝胶捕捉的动作。
作为使磁性粒子难以在处理液层104内被凝胶捕捉的磁力源8的动作的一例，可例举如作为图2的(A)及(B)的动作的后续而示出的图3的(C)那样，将磁力源8在与凝胶层108相距规定距离L的范围内的动作速度设为比磁力源8在与规定距离L相比更远地远离凝胶层108的范围内的动作速度慢。与凝胶层108相距规定距离L的范围内的磁力源8的动作速度优选为使存在于规定距离L内的凝胶不会捕捉磁性粒子的速度，例如，是在与规定距离L相比更远地远离凝胶层108的范围内的动作速度的一半以下的速度。
在该情况下，与凝胶层108相距的规定距离L也可以是使磁性粒子通过凝胶层108时凝胶可侵入处理液层104的距离以上的距离。这样一来，在处理液层104中使磁性粒子运动时，能够减少磁性粒子被侵入处理液层104的凝胶捕捉的情况，能够防止目标成分的回收率的降低。
此外，作为在处理液层104内使磁性粒子难以被凝胶捕捉的磁力源8的动作的另一例，可例举如作为图2的(A)及图2的(B)的动作的后续而示出的图4的(C)’那样，使磁力源8仅在与规定距离L相比更远地远离凝胶层108的范围内动作。即，磁力源8的往返运动的上死点为与规定距离L相比更远地远离凝胶层108的位置。
在该情况下同样地，与凝胶层108相距的规定距离L也可以是使磁性粒子通过凝胶层108时凝胶可侵入处理液层104的距离以上的距离。这样一来，使磁性粒子在处理液层104中运动时，能够减少磁性粒子被侵入处理液层104的凝胶捕捉，能够防止目标成分的回收率的降低。
另外，使磁力源8仅在与规定距离L相比更远地远离凝胶层108的范围内动作的情况下，也可以将在靠近凝胶层108的区域的磁力源8的动作速度设为比在其他区域的动作速度慢。这样一来，即使在万一在磁力源8的动作范围内存在凝胶的情况下，也能够抑制磁性粒子被凝胶捕捉。
在处理液层104内实施对针目标成分的规定的处理时，控制部26控制步进电机14的动作以使磁力源8进行如图3的(C)或图4的(C)’所示的那样的动作。
在此，磁性粒子操作器件100的各处理液层104与凝胶层108的边界的位置被标准化，控制部26预先掌握各处理液层104与凝胶层108的边界位置在何处。
能够通过实验在一定程度上掌握使磁性粒子通过凝胶层108时凝胶可侵入处理液层104的距离。因此，通过使控制部26提前存储有考虑了预先通过实验掌握的侵入距离的距离L，能够实施规定的处理而不使目标成分的回收率降低。
此外，如图5所示，也可以设置检测部30，通过光的反射率和透射率的变化以光学方式检测侵入处理液层104内的凝胶的端部。在该情况下，控制部26优选构成为，在使磁性粒子通过凝胶层108后，由检测部30检测侵入处理液层104内的凝胶的端部的位置，基于该位置推算出与凝胶层108相距的规定距离L。在该情况下，控制部26能够构成为，在使用利用检测部30推算出的规定距离L使磁性粒子在处理液层104内运动时，使磁力源8进行如图3的(C)或图的4(C)’所示的那样的动作。这样一来，能够可靠地减少磁性粒子被侵入处理液层104内的凝胶捕捉，能够防止目标成分的回收率的降低。
附图标记说明
2前表面面板
4凹陷
6开口
8磁力源
10保持块
12滚珠丝杆
14步进电机
16罩
18按压板
20弹性部件
22微传感器
24销
26控制部
100磁性粒子操作器件
102试样层
104处理液层
106洗脱液层
108凝胶层。

Claims (16)

1.一种方法，从磁性粒子操作器件的外侧利用磁力源对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作，所述磁性粒子操作器件在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层，其特征在于，
在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，为了使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动而使所述磁力源沿所述管状容器的长度方向自动地动作时，将所述磁力源在与所述磁性粒子通过的所述凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁力源在所述规定距离的范围内的动作速度是使得所述磁性粒子不被存在于所述规定距离的范围内的凝胶捕捉的速度。
3.一种方法，从磁性粒子操作器件的外侧利用磁力源对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作，所述磁性粒子操作器件在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层，其特征在于，
在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动时，使所述磁力源在与规定距离相比更远地远离所述磁性粒子通过的所述凝胶层的范围内沿所述管状容器的长度方向自动地动作。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述处理液层内的所述磁力源的动作范围中最接近所述凝胶层的规定范围的所述磁力源的动作速度设为比所述动作范围中的所述规定范围以外的范围的所述磁力源的动作速度慢。
5.如权利要求1～4的任一项所述的方法，其特征在于，所述规定距离是在所述磁性粒子通过所述凝胶层时所述凝胶层的凝胶侵入所述处理液层内的距离以上的距离。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述规定距离是预先通过实验求得的距离。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以光学方式检测侵入所述处理液层内的凝胶的端部来获取所述规定距离。
8.如权利要求1～7的任一项所述的方法，其特征在于，所述磁性粒子操作器件是所述处理液层与所述凝胶层在所述管状容器内交替重叠的器件。
9.一种装置，用于从磁性粒子操作器件的外侧对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作，所述磁性粒子操作器件在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层，其特征在于，具备：
磁力源，产生对所述磁性粒子操作器件内的所述磁性粒子作用的磁力；
移动机构，使所述磁力源沿所述磁性粒子操作器件的所述管状容器的长度方向移动；
控制部，控制所述移动机构的动作且构成为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，为了使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动而使所述磁力源沿所述管状器件的长度方向动作，并且将所述磁力源在与所述磁性粒子通过的所述凝胶层相距规定距离的范围内的动作速度设为比所述磁力源在与所述规定距离相比更远地远离所述凝胶层的范围内的动作速度慢。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述磁力源在所述规定距离的范围内的动作速度是使得所述磁性粒子不被存在于所述规定距离的范围内的凝胶捕捉的速度。
11.一种装置，用于从磁性粒子操作器件的外侧对所述磁性粒子操作器件内的磁性粒子进行操作，所述磁性粒子操作器件在管状容器内沿所述管状容器的长度方向重叠有处理液层与凝胶层，其特征在于，具备：
磁力源，产生对所述磁性粒子操作器件内的所述磁性粒子作用的磁力；
移动机构，使所述磁力源沿所述磁性粒子操作器件的所述管状容器的长度方向移动；
控制部，控制所述移动机构的动作且构成为，在使所述磁性粒子通过所述凝胶层后，使所述磁性粒子在与该凝胶层相邻的所述处理液层内运动时，使所述磁力源在与规定距离相比更远地远离所述磁性粒子通过的所述凝胶层的范围内动作。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制部构成为，将所述处理液层内的所述磁力源的动作范围中最接近所述凝胶层的规定范围的所述磁力源的动作速度设为比所述动作范围中的所述规定范围以外的范围的所述磁力源的动作速度慢。
13.如权利要求8～11的任一项所述的装置，其特征在于，所述规定距离是在所述磁性粒子通过所述凝胶层时所述凝胶层的凝胶侵入所述处理液层内的距离以上的距离。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述规定距离被预先设定。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步具备检测部，以光学方式检测侵入所述处理液层内的凝胶的端部，
所述控制部构成为基于由所述检测部检测到的所述凝胶的端部的位置而获取所述规定距离。
16.如权利要求9～15的任一项所述的装置，其特征在于，所述磁性粒子操作器件是所述处理液层与所述凝胶层在所述管状容器内交替重叠的器件。
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