JP2002357594A - Device and method for identifying magnetic particles - Google Patents

Device and method for identifying magnetic particles

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JP2002357594A
JP2002357594A JP2002084441A JP2002084441A JP2002357594A JP 2002357594 A JP2002357594 A JP 2002357594A JP 2002084441 A JP2002084441 A JP 2002084441A JP 2002084441 A JP2002084441 A JP 2002084441A JP 2002357594 A JP2002357594 A JP 2002357594A
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magnetic
magnetic particles
particles
particle
tube
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Mineyuki Murakami
峰雪 村上
Ryoichi Aogaki
良一 青柿
Eiko Ito
栄子 伊藤
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method for identifying magnetic particles, by which magnetic particles composed of a plurality of kinds of materials can be identified and separated individually, even when the kinds of materials to be detected are many and which can be applied to affinity coupling. SOLUTION: The device for identifying magnetic particles identifies magnetic particles 2 which have specific magnetic susceptibility by using a pipe 1, through which the particles 2 are passed and a magnetic field generating device which generates a magnetic field in the pipe 1. A plurality of magnetic particles 2, having different magnetic susceptibility, is introduced into the pipe 1 by means of an inlet mechanism 3. The speeds of the particles 2 in the pipe 1 are changed by generating the magnetic field, and the changed speeds of the particles 2 are detected by means of magnetic particle detectors 6 and 7 and a speed detector 8. The particles 2 are identified, based on the speed changes of the particles 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる種類で制御
可能である磁性を有し、遺伝子物質若しくは他の対象物
質を表面に付着させることが可能な磁気粒子を磁化率に
応じて個別に識別、分離し、且つ、親和性結合に応用で
きる磁気粒子識別装置及び磁気粒子識別方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to magnetic particles that can be controlled by different types and that can attach genetic substances or other target substances to the surface of a magnetic particle. The present invention relates to a magnetic particle discriminating apparatus and a magnetic particle discriminating method which can be separated and applied to affinity binding.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気粒子(磁性ビーズとも称される)技
術は、バイオテクノロジの幾つかの分野で貴重な技術と
して確立されている。この技術によれば、粒子表面に選
択的標識能力を有する種々の生化学的物質を化学的に結
合または付着させ、この粒子を多用な混合・反応工程に
利用することにより、粒子表面の生化学物質に親和性結
合した複合反応物を得ることができ、且つ、反応複合体
を磁場によって選択的に補足し不要物質(未反応物質、
不純物)を除去することができる。
2. Description of the Related Art The technology of magnetic particles (also called magnetic beads) has been established as a valuable technology in several fields of biotechnology. According to this technology, various biochemical substances having a selective labeling ability are chemically bonded or attached to the particle surface, and the particles are used in various mixing / reaction steps, whereby the biochemistry of the particle surface is improved. It is possible to obtain a complex reactant that is affinity-bound to the substance, and selectively captures the reaction complex with a magnetic field to remove unnecessary substances (unreacted substance,
Impurities) can be removed.

【0003】現在の技術に伴う1つの限界は、一度に1
つの被検出成分に基く磁気分離しか実施することができ
ず、潜在的に多重の分離を困難、且つ時間的消費で高価
なものにしてしまうことにある。
[0003] One limitation with current technology is one at a time.
Only magnetic separation based on the two components to be detected can be performed, potentially making multiple separations difficult, time consuming and expensive.

【0004】例えば、特表2000−516345号公
報には、異種の被検出成分を検定するため、フローサイ
トメトリによって区別できる別個の大きさ範囲を有した
磁気粒子を用意し、各大きさ範囲の内の粒子表面に特定
の検定試薬を結合させ、検定試薬は他の大きさ範囲の粒
子に於ける検定試薬とは異なる種類を用いるため、粒子
の大きさに基く磁気分離が可能となる技術が記載されて
いる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-516345 discloses that, in order to test different types of components to be detected, magnetic particles having different size ranges that can be distinguished by flow cytometry are prepared. A specific assay reagent is bound to the surface of the particles inside the sample, and the type of assay reagent used is different from that for particles in other size ranges. Has been described.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術であ
る特表2000−516345号公報に記載の技術は、
フローサイトメトリで区別可能な磁気粒子サイズに限定
されるため、使用可能な磁気粒子のバリエーションが少
なくなってしまう。したがって、被検出物質の種類が多
くなると、対応しきれないしいう課題を有している。
The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-516345, which is the prior art described above,
Since the magnetic particle size is limited to a size that can be distinguished by flow cytometry, variations in usable magnetic particles are reduced. Therefore, there is a problem that it is impossible to cope with an increase in the number of types of the substance to be detected.

【0006】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、複数材料から構成される磁気粒子を利用し、被検
出物質の種類が非常に多い場合でも粒子を個別に識別、
分離することが可能で、親和性結合に応用できるような
磁気粒子識別装置及び磁気粒子識別方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and utilizes magnetic particles composed of a plurality of materials to individually identify particles even when the types of substances to be detected are extremely large.
It is an object of the present invention to provide a magnetic particle identification device and a magnetic particle identification method that can be separated and can be applied to affinity binding.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に記
載の発明は、特定の磁化率を有する磁気粒子と、この磁
気粒子を内部に通過させる管と、この管内部に磁場を発
生させる磁場発生装置を用いて上記磁気粒子を識別する
装置であって、異なる磁化率を有する複数の磁気粒子を
上記管内に導入する導入手段と、上記磁気粒子を通過さ
せる管の内部に磁場を作用させ磁気粒子の速度を変化さ
せる磁場発生手段と、上記磁場発生手段による上記磁気
粒子の速度を検出する速度検出手段と、を具備し、上記
磁気粒子の速度変化により上記磁気粒子の識別を行うこ
とを特徴とする。
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a magnetic particle having a specific magnetic susceptibility, a tube through which the magnetic particle passes, and a magnetic field for generating a magnetic field inside the tube. An apparatus for identifying the magnetic particles by using a generator, an introduction unit for introducing a plurality of magnetic particles having different magnetic susceptibilities into the tube, and applying a magnetic field to the inside of the tube through which the magnetic particles pass to generate a magnetic field. Magnetic field generating means for changing the speed of the particles; and speed detecting means for detecting the speed of the magnetic particles by the magnetic field generating means, wherein the magnetic particles are identified by the change in the speed of the magnetic particles. And

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明に於いて、上記導入手段は、上記管の内部の上記
磁場発生手段により発生する磁場の磁束密度勾配が零と
なる位置に於いて上記管の内部に上記磁気粒子を導入す
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the introduction means is provided at a position where the magnetic flux density gradient of the magnetic field generated by the magnetic field generation means inside the tube becomes zero. Wherein the magnetic particles are introduced into the tube.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明に於いて、上記管内は流体が満たされており、上
記導入手段はこの流体の流れにより上記管内に上記磁気
粒子を導入することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the tube is filled with a fluid, and the introduction means introduces the magnetic particles into the tube by the flow of the fluid. It is characterized by doing.

【0010】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の発明に於いて、上記管内の流体が一定速度で移動され
てこの流体の流れによって移動する上記磁気粒子に対し
て、上記流体の移動により排出された上記磁気粒子を検
出する磁気粒子検出手段を更に具備し、上記磁場発生手
段により磁気力を作用させ、上記管内の流体の移動速度
と異なる速度で上記粒子が移動する状態とした後、上記
磁場発生手段による磁気力を消去し、上記磁気粒子検出
手段により磁場が消去されてから磁気粒子が検出された
時間から上記磁気粒子を識別することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the fluid in the pipe is moved at a constant speed, and the magnetic particles move by the flow of the fluid. Further comprising magnetic particle detecting means for detecting the magnetic particles discharged by the movement of the magnetic particles by applying a magnetic force by the magnetic field generating means, the state in which the particles move at a speed different from the moving speed of the fluid in the tube. Then, the magnetic force generated by the magnetic field generating means is erased, and the magnetic particles are identified based on the time at which the magnetic particles are detected after the magnetic field is erased by the magnetic particle detecting means.

【0011】請求項5に記載の発明は、請求項1に記載
の発明に於いて、上記磁場発生手段は、上記管内の磁気
粒子の移動方向に対して非対称な磁場勾配を発生させる
ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the magnetic field generating means generates a magnetic field gradient that is asymmetric with respect to a moving direction of the magnetic particles in the tube. And

【0012】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の発明に於いて、上記磁場発生手段はソレノイドコイル
で構成され、このソレノイドコイルのコイル巻数、ソレ
ノイドコイル径、若しくはコイル径の何れかが、磁気粒
子の移動方向に対して増加若しくは減少するように設け
られていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the magnetic field generating means is constituted by a solenoid coil, and any one of the number of turns of the solenoid coil, the diameter of the solenoid coil, and the coil diameter is used. Is provided so as to increase or decrease with respect to the moving direction of the magnetic particles.

【0013】請求項7に記載の発明は、請求項1に記載
の発明に於いて、上記速度検出手段は、少なくとも2つ
の磁気粒子検出器を有しており、磁気粒子がこの2つの
磁気粒子検出器を通過する時間の差を検出することによ
り該磁気粒子の速度を検出することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the speed detecting means has at least two magnetic particle detectors, and the magnetic particles are composed of the two magnetic particles. The method is characterized in that the speed of the magnetic particles is detected by detecting a difference in time for passing through the detector.

【0014】請求項8に記載の発明は、請求項7に記載
の発明に於いて、上記磁気粒子検出器は、光源と、この
光源からの光を受光する光検出器から成り、磁気粒子が
通過することにより変化する光検出器への光の入射を検
出することにより該磁気粒子を検出することを特徴とす
る。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the invention, the magnetic particle detector comprises a light source and a photodetector for receiving light from the light source. The method is characterized in that the magnetic particles are detected by detecting the incidence of light on a photodetector that changes as the light passes.

【0015】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
に記載の発明に於いて、上記磁気粒子検出器の上記光源
はレーザを照射するレーザ照射器で構成され、上記光検
出器は上記管内を移動する磁気粒子からのレーザ反射光
を検出し、上記磁気粒子検出器は、更に上記レーザ照射
器と磁気粒子の移動する上記管との間に設けられた第1
のハーフミラーと、上記光検出器と磁気粒子の移動する
上記管との間に設けられた第2のハーフミラーと、を具
備することを特徴とする。
[0015] The invention according to claim 9 provides the invention according to claim 8.
In the invention described in the above, the light source of the magnetic particle detector is constituted by a laser irradiator that irradiates a laser, the photodetector detects laser reflected light from magnetic particles moving in the tube, The magnetic particle detector further includes a first magnetic head provided between the laser irradiator and the tube in which the magnetic particles move.
And a second half mirror provided between the photodetector and the tube in which the magnetic particles move.

【0016】請求項10に記載の発明は、請求項8に記
載の発明に於いて、上記管内の上記磁気粒子に上記光源
からの光を伝達する光ファイバを更に具備し、上記光検
出器は、上記光ファイバと上記管を挟みと対向した位置
に設けられることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in accordance with the eighth aspect of the present invention, there is further provided an optical fiber for transmitting light from the light source to the magnetic particles in the tube. The optical fiber is provided at a position facing the optical fiber and the tube.

【0017】請求項11に記載の発明は、請求項1に記
載の発明に於いて、上記速度検出手段は、上記磁場発生
手段の上記管の延長方向に隣接して設けられた導線と、
上記管内を磁気粒子が移動することによって上記導線に
発生する起電力を検出する起電力検出手段とを有してお
り、上記速度検出手段はこの起電力検出手段からの信号
に基き、磁気粒子の移動速度を検出することを特徴とす
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the speed detecting means includes a conducting wire provided adjacent to the magnetic field generating means in a direction in which the tube extends.
Electromotive force detection means for detecting an electromotive force generated in the conductive wire by the movement of the magnetic particles in the tube, wherein the speed detection means detects the electromotive force of the magnetic particles based on a signal from the electromotive force detection means. It is characterized by detecting a moving speed.

【0018】請求項12に記載の発明は、請求項1に記
載の発明に於いて、上記速度検出手段は、上記管内を通
過する磁気粒子の画像を取得する撮像手段を有してお
り、取得された画像に基き磁気粒子の移動速度を検出す
ることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the velocity detecting means has an imaging means for acquiring an image of the magnetic particles passing through the inside of the tube. The moving speed of the magnetic particles is detected based on the obtained image.

【0019】更に、請求項13に記載の発明は、異なる
特定の磁化率を有し、表面に生体関連物質を固定した状
態で粒子と非相溶性の液体に懸濁された磁気粒子と、こ
の磁気粒子に対して標識された試薬若しくは生体関連物
質を反応させる反応器と、この反応器に接続され、上記
磁気粒子を液体中で相互に離散させる離散手段と、この
離散手段に接続された磁気粒子を内部に通過させる管
と、この管に上記液体を所定の速度で送り込む液体搬送
手段と、上記管内に磁場を発生させ、この磁場により上
記管内を通過する磁気粒子に作用する磁気力によって、
管内を移動する磁気粒子の速度する粒子の移動速度を変
化させる磁場発生手段と、上記磁気粒子の速度変化を検
出することにより、上記粒子を識別する粒子識別手段
と、上記管の上記磁場発生手段が設けられた位置の下流
に設けられた上記粒子の試薬若しくは生体関連性物質と
の親和性結合を特定する生体物質反応検出手段と、を具
備し、上記粒子識別手段からの信号と上記生体物質反応
検出手段からの信号を用いて、識別された粒子に対応す
る粒子表面の親和性結合状態を検出することを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, there is provided a magnetic particle having a different specific magnetic susceptibility and suspended in a liquid which is immiscible with the particle with a bio-related substance fixed on the surface. A reactor for reacting a labeled reagent or biological substance to the magnetic particles, a discrete means connected to the reactor, for discretely dispersing the magnetic particles in a liquid, and a magnetic means connected to the discrete means A tube through which particles pass, a liquid conveying means for feeding the liquid into the tube at a predetermined speed, and a magnetic field generated in the tube, and a magnetic force acting on magnetic particles passing through the tube by the magnetic field,
Magnetic field generating means for changing the moving speed of the magnetic particles moving in the tube, particle identification means for identifying the particles by detecting a change in the speed of the magnetic particles, and the magnetic field generating means for the tube A biological substance reaction detecting means for specifying the affinity binding of the particles to a reagent or a bio-related substance provided downstream of the position provided with, and a signal from the particle identifying means and the biological substance It is characterized in that the affinity binding state on the particle surface corresponding to the identified particle is detected using a signal from the reaction detection means.

【0020】請求項14に記載の発明は、異なる特定の
磁化率を有し、表面に生体関連物質を固定した状態で粒
子と非相溶性の液体に懸濁された磁気粒子と、この磁気
粒子に対して標識された試薬若しくは生体関連物質を反
応させる反応器と、この反応器に接続され、上記磁気粒
子を液体中で相互に離散させる離散手段と、この離散手
段に接続された磁気粒子を内部に通過させる管と、この
管に上記液体を所定の速度で送り込む液体搬送手段と、
上記管内に磁場を発生させ、この磁場により上記管内を
通過する複数の種類の磁気粒子に作用する磁気力によっ
て、管内を移動する磁気粒子の移動速度を変化させる磁
場発生手段と、上記管の上記磁場発生手段より下流側に
設けられ、上記磁場発生手段により発生する磁場を消去
した時に液体の搬送に伴い移動する磁気粒子を検出し、
磁場が消去されてから磁気粒子が検出されるまでの時間
から上記磁気粒子を個別に識別する磁気粒子識別手段
と、上記管の上記磁気粒子識別手段が設けられた位置の
下流に設けられた上記粒子の試薬若しくは生体関連性物
質との親和性結合を特定する生体物質反応検出手段と、
を具備し、上記粒子識別手段からの信号と上記生体物質
反応検出手段からの信号を用いて、識別された粒子に対
応する粒子表面の親和性結合状態を検出することを特徴
とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a magnetic particle having a different specific magnetic susceptibility and suspended in a liquid which is immiscible with the particle with a bio-related substance fixed on its surface, A reactor for reacting a labeled reagent or a biologically-related substance with respect to a reactor connected to the reactor, discrete means for discretely dispersing the magnetic particles in a liquid, and magnetic particles connected to the discrete means A pipe that passes through the inside, liquid transport means that feeds the liquid into the pipe at a predetermined speed,
A magnetic field generating means for generating a magnetic field in the tube, and changing a moving speed of the magnetic particles moving in the tube by a magnetic force acting on a plurality of types of magnetic particles passing through the tube by the magnetic field; and Provided downstream from the magnetic field generating means, detects magnetic particles that move with the transport of liquid when the magnetic field generated by the magnetic field generating means is erased,
Magnetic particle identification means for individually identifying the magnetic particles from the time from when the magnetic field is erased until the magnetic particles are detected, and the tube provided downstream of the position where the magnetic particle identification means is provided in the tube Biological substance reaction detection means for specifying the affinity binding of the particles to a reagent or a biological substance,
And using the signal from the particle identification means and the signal from the biological substance reaction detection means to detect the affinity binding state of the particle surface corresponding to the identified particle.

【0021】請求項15に記載の発明は、請求項13若
しくは14の何れか1つに記載の発明に於いて、上記磁
気粒子と反応する上記生体関連物質が蛍光色素で標識さ
れており、上記生体物質反応検出装置はフローセル若し
くはフローサイトメータまたはセルソータであることを
特徴とする。
The invention according to claim 15 is the invention according to any one of claims 13 and 14, wherein the biological substance reacting with the magnetic particles is labeled with a fluorescent dye. The biological substance reaction detection device is a flow cell, a flow cytometer, or a cell sorter.

【0022】請求項16に記載の発明は、請求項13若
しくは14の何れか1つに記載の発明に於いて、上記磁
気粒子の表面に固定される生体関連物質が、DNA、R
NA、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、特異的結合
性蛋白質、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモ
ン、レセプタ、酵素、核酸の何れかから選択された物質
を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 16 is the invention according to any one of claims 13 and 14, wherein the biological substance immobilized on the surface of the magnetic particles is DNA, R, or R.
NA, a gene, a chromosome, a cell membrane, a virus, a specific binding protein, an antigen, an antibody, a lectin, a hapten, a hormone, a receptor, an enzyme, or a nucleic acid.

【0023】請求項17に記載の発明は、請求項1若し
くは13の何れか1つに記載の発明に於いて、上記磁気
粒子の速度変化及び上記磁気粒子の既知の物理量とか
ら、上記磁気粒子の磁化率若しくは粒子径を算出する磁
化率検出手段若しくは粒子径検出手段を更に具備するこ
とを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in accordance with the first aspect of the present invention, the magnetic particles are obtained from a change in the speed of the magnetic particles and a known physical quantity of the magnetic particles. It is characterized by further comprising a magnetic susceptibility detecting means or a particle diameter detecting means for calculating the magnetic susceptibility or the particle diameter.

【0024】請求項18に記載の発明は、請求項4若し
くは14の何れか1つに記載の発明に於いて、磁場が消
去されてから磁気粒子が検出されるまでの時間及び上記
磁気粒子の既知の物理量から、上記磁気粒子の磁化率若
しくは粒子径を算出する磁化率検出手段若しくは粒子径
検出手段を更に具備することを特徴とする。
The invention according to claim 18 is the invention according to any one of claims 4 and 14, wherein the time from when the magnetic field is erased to when the magnetic particles are detected, and It is characterized by further comprising a magnetic susceptibility detecting means or a particle diameter detecting means for calculating a magnetic susceptibility or a particle diameter of the magnetic particle from a known physical quantity.

【0025】請求項19に記載の発明は、請求項1、1
3若しくは14の何れか1つに記載の発明に於いて、上
記磁気粒子が、強磁性体、常磁性体、反磁性体若しくは
超伝導体の少なくとも1つを含むことを特徴とする。
The invention according to claim 19 is the first or first invention.
The invention according to any one of Items 3 or 14, wherein the magnetic particles include at least one of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, a diamagnetic material, and a superconductor.

【0026】また、請求項20に記載の発明は、特定の
磁化率を有する磁気粒子を管の内部に通過させ、この管
の内部に磁場を発生させ上記磁気粒子に磁気力を作用さ
せ、上記磁気粒子を識別する方法であって、異なる特定
の磁化率を有する複数の磁気粒子を管の内部に導入する
工程と、上記管の内部に導入された磁気粒子に磁気力を
作用させ、該磁気粒子の速度を変化させる工程と、上記
磁気粒子の速度変化を検出する工程と、を具備すること
を特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, magnetic particles having a specific magnetic susceptibility are passed through a tube, a magnetic field is generated inside the tube, and a magnetic force is applied to the magnetic particles. A method for identifying magnetic particles, comprising: introducing a plurality of magnetic particles having different specific magnetic susceptibility into a tube; and applying a magnetic force to the magnetic particles introduced into the tube, A step of changing the speed of the particles; and a step of detecting a change in the speed of the magnetic particles.

【0027】請求項21に記載の発明は、特定の磁化率
を有する磁気粒子を流体の移動する管の内部に導入し、
この管の内部に磁場を発生させ上記磁気粒子に磁気力を
作用させ上記磁気粒子を識別する方法であって、異なる
特定の磁化率を有する複数の磁気粒子を流体の搬送によ
って管の内部に導入する工程と、上記管の内部に導入さ
れた磁気粒子に磁気力を作用させ、管内の流体の搬送速
度と異なる速度で磁気粒子を移動させる工程と、磁気粒
子に作用している磁気力を消去する工程と、上記管内の
磁気力が作用する部分の下流で搬送されてくる粒子を検
出する工程と、磁気力を消去してから粒子が検出される
までの時間を検出する工程と、を具備することを特徴と
する。
According to a twenty-first aspect of the present invention, magnetic particles having a specific magnetic susceptibility are introduced into a tube in which a fluid moves,
A method for identifying a magnetic particle by generating a magnetic field inside the tube and applying a magnetic force to the magnetic particle, wherein a plurality of magnetic particles having different specific magnetic susceptibilities are introduced into the tube by transporting a fluid. Performing a magnetic force on the magnetic particles introduced into the inside of the tube to move the magnetic particles at a speed different from the transport speed of the fluid in the tube, and erasing the magnetic force acting on the magnetic particles And a step of detecting particles that are conveyed downstream of the portion of the tube where the magnetic force acts, and a step of detecting the time from when the magnetic force is erased to when the particles are detected. It is characterized by doing.

【0028】請求項22に記載の発明は、特定の磁化率
を有する磁気粒子を流体の移動する管の内部に導入し、
この管の内部に磁場を発生させ上記磁気粒子に磁気力を
作用させ、上記磁気粒子を識別する方法であって、異な
る特定の磁化率を有して表面に生体関連物質を固定した
磁気粒子をこの磁気粒子と非相溶性の液体に懸濁する工
程と、上記磁気粒子に対して標識された試薬若しくは生
体関連物質を反応させる工程と、上記磁気粒子を液体中
で相互に離散させる工程と、離散した磁気粒子を懸濁し
た液体を管の内部に所定の速度で送り込む工程と、上記
管の内部に磁場を発生させ、該管内を通過する磁気粒子
に磁気力を作用を作用させ、上記磁気粒子の移動速度を
変化させる工程と、上記磁気粒子の移動速度の変化を検
出することにより磁気粒子を識別する工程と、上記磁気
粒子の試薬若しくは生体関連物質との親和性結合を検出
する工程と、識別された磁気粒子に対する磁気粒子の試
薬若しくは生体関連物質との親和性結合を検出する工程
と、を具備することを特徴とする。
According to the invention of claim 22, magnetic particles having a specific magnetic susceptibility are introduced into a tube in which a fluid moves,
A method of identifying the magnetic particles by generating a magnetic field inside the tube and applying a magnetic force to the magnetic particles, wherein the magnetic particles having a different specific magnetic susceptibility and immobilizing a bio-related substance on the surface are used. A step of suspending the magnetic particles and a liquid incompatible with each other, a step of reacting a labeled reagent or a biological substance with respect to the magnetic particles, and a step of separating the magnetic particles from each other in a liquid, Sending a liquid in which discrete magnetic particles are suspended into the inside of the tube at a predetermined speed, generating a magnetic field inside the tube, and applying a magnetic force to the magnetic particles passing through the tube; A step of changing the moving speed of the particles, a step of identifying the magnetic particles by detecting a change in the moving speed of the magnetic particles, and a step of detecting the affinity binding of the magnetic particles with a reagent or a biological substance. ,identification Characterized by comprising the step of detecting the affinity binding reagent or biological substance of the magnetic particles to the magnetic particles, the.

【0029】そして、請求項23に記載の発明は、特定
の磁化率を有する磁気粒子を流体の移動する管の内部に
導入し、この管の内部に磁場を発生させ上記磁気粒子に
磁気力を作用させ、上記磁気粒子を識別する方法であっ
て、異なる特定の磁化率を有して表面に生体関連物質を
固定した磁気粒子をこの磁気粒子と非相溶性の液体に懸
濁する工程と、上記磁気粒子に対して標識された試薬若
しくは生体関連物質を反応させる工程と、上記磁気粒子
を液体中で相互に離散させる工程と、離散した磁気粒子
を懸濁した液体を管の内部に所定の速度で送り込む工程
と、上記管の内部に磁場を発生させ、該管内を移動する
複数の磁気粒子に磁気力を作用させ、磁気粒子の移動速
度を変化させる工程と、上記磁気粒子に作用している磁
気力を消去する工程と、上記管内の磁気力が作用する部
分の下流で搬送されてくる磁気粒子を検出する工程と、
磁気力を消去してから磁気粒子が検出されるまでの時間
を検出する工程と、検出された時間を用いて上記磁気粒
子を識別する工程と、上記磁気粒子の試薬若しくは生体
関連物質との親和性を検出する工程と、識別された磁気
粒子に対する磁気粒子の試薬若しくは生体関連物質との
親和性結合を検出する工程と、を具備することを特徴と
する。
According to a twenty-third aspect of the present invention, magnetic particles having a specific magnetic susceptibility are introduced into a tube in which a fluid moves, and a magnetic field is generated inside the tube to apply a magnetic force to the magnetic particles. Act, a method of identifying the magnetic particles, wherein the magnetic particles having a different specific magnetic susceptibility and immobilized a biological substance on the surface, suspended in a liquid incompatible with the magnetic particles, Reacting a labeled reagent or biologically-related substance with the magnetic particles, separating the magnetic particles from each other in a liquid, and suspending the liquid in which the discrete magnetic particles are suspended within a tube by a predetermined method. Feeding at a speed, generating a magnetic field inside the tube, applying a magnetic force to a plurality of magnetic particles moving in the tube, changing the moving speed of the magnetic particles, acting on the magnetic particles To erase existing magnetic force When the steps of detecting the magnetic particles magnetic force of the tube is conveyed downstream of the part acting,
Detecting the time from erasing the magnetic force until the magnetic particles are detected; identifying the magnetic particles using the detected time; and affinity of the magnetic particles with a reagent or a biological substance. Detecting the affinity of the magnetic particles with the reagent or the bio-related substance with respect to the identified magnetic particles.

【0030】また、請求項24に記載の発明は、請求項
5に記載の発明に於いて、上記磁場発生手段は、電磁石
を有することを特徴とする。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the magnetic field generating means includes an electromagnet.

【0031】請求項25に記載の発明は、請求項5に記
載の発明に於いて、上記磁場発生手段は、永久磁石を有
することを特徴とする。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the magnetic field generating means has a permanent magnet.

【0032】請求項26に記載の発明は、請求項5に記
載の発明に於いて、上記磁場発生手段は、超伝導磁石を
有することを特徴とする。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the magnetic field generating means has a superconducting magnet.

【0033】更に、請求項27に記載の発明は、請求項
25乃至請求項27の何れか1つに記載の発明に於い
て、上記磁場発生手段は磁気粒子を導入する側から磁気
粒子を排出する側にかけて、磁束密度が非対称で、且つ
管の幅方向の磁束密度が均一になるようなポールチップ
形状であることを特徴とする。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, the magnetic field generating means discharges the magnetic particles from the side into which the magnetic particles are introduced. The shape of the pole tip is characterized in that the magnetic flux density is asymmetric and the magnetic flux density in the width direction of the tube becomes uniform toward the side to be cut.

【0034】請求項1及び請求項20の発明によれば、
管内に異なる磁化率を有した磁気粒子が存在する場合、
磁場発生装置により管内部に磁場が発生すると、磁気粒
子の磁化率に応じて生じる磁気力で磁気粒子の速度が変
化するため、粒子特性検出器によって磁気粒子の速度を
検出することで、磁気粒子を個別に識別することが可能
となる。
According to the first and twentieth aspects of the present invention,
If there are magnetic particles with different magnetic susceptibility in the tube,
When a magnetic field is generated inside the tube by the magnetic field generator, the speed of the magnetic particles changes due to the magnetic force generated according to the magnetic susceptibility of the magnetic particles. Can be individually identified.

【0035】請求項2に記載の発明によれば、磁気密度
勾配が零になる位置を中心に、磁気密度勾配はある勾配
を有してマイナス値から極小値、プラス値から極大値を
示す。磁場発生装置により管内部に磁場が発生すると、
磁気粒子はその磁化特性に応じて、磁束密度と磁束密度
勾配の積が極小値をとる位置、若しくはその積が極大値
をとる位置へと加速するため、予め磁気粒子に外力を加
える必要がない。また、磁束密度と磁束密度勾配の積が
極小または極大を示す位置に於いて磁気粒子の移動速度
Vを測定すれば、各磁気粒子の磁化率の差を最も感度良
く検知することが可能である。更に、磁気粒子が磁束密
度勾配の極小または極大の何れで検知されるかによっ
て、常磁性体、反磁性体等の磁性特性の識別が可能であ
る。
According to the second aspect of the present invention, the magnetic density gradient has a certain gradient from the minus value to the minimum value and from the plus value to the maximum value with a certain gradient centered on the position where the magnetic density gradient becomes zero. When a magnetic field is generated inside the tube by the magnetic field generator,
The magnetic particles accelerate to a position where the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density takes a minimum value or a position where the product takes a local maximum value according to its magnetization characteristics, so it is not necessary to apply an external force to the magnetic particles in advance. . Further, if the moving speed V of the magnetic particles is measured at a position where the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient shows the minimum or the maximum, it is possible to detect the difference in the magnetic susceptibility of each magnetic particle with the highest sensitivity. . Further, it is possible to identify the magnetic characteristics of a paramagnetic material, a diamagnetic material, and the like, depending on whether the magnetic particles are detected at the minimum or maximum of the magnetic flux density gradient.

【0036】請求項3に記載の発明によれば、磁気粒子
と磁気粒子周辺流体の磁性特性に応じて、相対速度を変
化させることができる。例えば、磁気粒子と液体の磁性
の符号が逆(何れかが反磁性体、他方が常磁性体)の場
合に、異なる磁化率を有した磁気粒子の相対速度差を大
きくすることが可能である。
According to the third aspect of the invention, the relative speed can be changed according to the magnetic properties of the magnetic particles and the fluid surrounding the magnetic particles. For example, when the magnetic signs of the magnetic particles and the liquid are opposite (one is a diamagnetic material and the other is a paramagnetic material), it is possible to increase the relative velocity difference between the magnetic particles having different magnetic susceptibility. .

【0037】請求項4及び請求項20に記載の発明によ
れば、管内部を一定速度で移動する流体中に異なる磁化
率を有した磁気粒子が存在するとき、磁場制御機構の信
号に従って磁場発生装置により管内部に磁場が発生する
と、磁気粒子の磁化率に応じて生じる磁気力で磁気粒子
の速度が変化する。やがて各磁気粒子は管内に於いて諸
条件の釣り合いにより、磁気粒子の磁化率に応じた位置
で静止するため、十分に磁気力を作用させた後、磁場制
御機構により上記磁場発生装置の磁場を一瞬にして消去
すれぱ、各磁気粒子は分離された相互の位置関係を保ち
ながら、流体速度v0 で管内を移動して行くことから、
磁場消去から各磁気粒子が検出されるまでの時間を検知
することで該磁気粒子を個別に識別することができる。
According to the fourth and twentieth aspects of the present invention, when magnetic particles having different magnetic susceptibilities are present in a fluid moving at a constant speed inside a tube, a magnetic field is generated according to a signal from a magnetic field control mechanism. When a magnetic field is generated inside the tube by the device, the speed of the magnetic particles is changed by a magnetic force generated according to the magnetic susceptibility of the magnetic particles. Eventually, each magnetic particle stops at a position corresponding to the magnetic susceptibility of the magnetic particle due to the balance of various conditions in the tube, so after sufficiently applying a magnetic force, the magnetic field of the above-described magnetic field generator is reduced by the magnetic field control mechanism. When erased instantaneously, each magnetic particle moves in the tube at the fluid velocity v 0 while maintaining the separated mutual relationship,
By detecting the time from when the magnetic field is erased to when each magnetic particle is detected, the magnetic particles can be individually identified.

【0038】請求項5に記載の発明によれば、磁場発生
装置が磁気粒子を導入する側から排出する側にかけて磁
束密度が非対称に構成されるので、磁束密度と磁束密度
勾配の積の極大値または極小値と、その極大値または極
小値地点に於いて生じる磁気力を大きくすることができ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, since the magnetic flux density of the magnetic field generator is configured to be asymmetric from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, the maximum value of the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is obtained. Alternatively, the minimum value and the magnetic force generated at the maximum value or the minimum value point can be increased.

【0039】請求項6に記載の発明によれば、ソレノイ
ドコイルに於いて、磁気粒子を導入する側から磁気粒子
を排出する側にかけてコイル巻数、ソレノイド径、コイ
ル径が単調的に増加、若しくは減少するように構成され
るため、磁束密度が非対称になり、磁束と磁束密度勾配
の積の極大値または極小値地点に於いて、磁気力を大き
くできると共に磁気粒子の磁化率の違いを最も効果的に
取り出すことができる。
According to the sixth aspect of the present invention, in the solenoid coil, the number of coil turns, the solenoid diameter, and the coil diameter monotonically increase or decrease from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged. The magnetic flux density is asymmetrical, and the magnetic force can be increased and the difference in magnetic susceptibility of the magnetic particles is most effective at the maximum or minimum value of the product of the magnetic flux and the magnetic flux density gradient. Can be taken out.

【0040】請求項7に記載の発明によれば、管に沿っ
て配置された2つ以上の磁気粒子検出器により磁気粒子
を検出し、続いて磁気粒子検出器に接続された速度検出
器が、各磁気粒子検出器の設置位置での信号検出時間差
から磁気粒子の移動速度を算出することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the magnetic particles are detected by two or more magnetic particle detectors arranged along the pipe, and then the velocity detector connected to the magnetic particle detector is used. The moving speed of the magnetic particles can be calculated from the signal detection time difference at the installation position of each magnetic particle detector.

【0041】請求項8に記載の発明によれば、光で磁気
粒子の通過を検知するため、反応応答性に優れる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the passage of the magnetic particles is detected by light, the response responsiveness is excellent.

【0042】請求項9に記載の発明によれば、ハーフミ
ラーで光経路を分けるため、光源及び検出系が1つずつ
で良く、且つ、レーザ照射器で磁気粒子に光を照射し、
その反射光で磁気粒子の通過を検知するため、指向性に
優れ微小球の検出に優れる。
According to the ninth aspect of the present invention, since the light path is divided by the half mirror, only one light source and one detection system are required, and the laser irradiator irradiates the magnetic particles with light.
Since the passage of magnetic particles is detected by the reflected light, the directivity is excellent and the detection of microspheres is excellent.

【0043】請求項10に記載の発明によれば、光ファ
イバで照射された光を対極に設置された光検出器で検出
する構成であるため、磁気粒子の通過で光が遮断された
ことを検知することで磁気粒子を検出することができ
る。
According to the tenth aspect of the present invention, since the light irradiated by the optical fiber is detected by the photodetector provided at the opposite electrode, it is possible to detect that the light is blocked by the passage of the magnetic particles. By detecting, the magnetic particles can be detected.

【0044】請求項11に記載の発明によれば、磁場が
作用している管内部を磁気粒子が移動することによっ
て、磁場発生装置の近傍に設けられた導線に起電力が生
じるため、導線に接続された起電力検出手段により導線
の起電力を測定することにより、磁気粒子の速度を検出
できる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the electromotive force is generated in the conductor provided near the magnetic field generator by the movement of the magnetic particles inside the tube where the magnetic field is acting. The velocity of the magnetic particles can be detected by measuring the electromotive force of the conducting wire by the connected electromotive force detection means.

【0045】請求項12に記載の発明によれば、撮像手
段により磁気粒子の画像を取得し、この画像から磁気粒
子の移動を検出する構成であるため、画像を解析するこ
とにより、磁気粒子の移動速度を検出することができ
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, since the image of the magnetic particles is acquired by the imaging means and the movement of the magnetic particles is detected from this image, the image is analyzed to thereby analyze the magnetic particles. The moving speed can be detected.

【0046】また、請求項13及び請求項22に記載の
発明によれば、磁気粒子の表面に特定の生体関連物質を
固定した状態で、非相溶性の液体に懸濁された生体物質
固定化磁気粒子を、反応器に於いて予め標識した試薬ま
たは反応用生体関連物質とを混合・反応させる。反応
後、液体搬送機構により、生体物質固定化磁気粒子は個
々に液体中で離散し、液体と共に所定の速度で搬送され
る。磁気粒子は、搬送先に設けられた粒子特性検出器と
生体物質反応検出器の各々に於いて、速度変化と生体物
質固定化磁気粒子の混合・反応による親和性結合結果を
測定される。この生体物質検出システムには、これら粒
子特性検出器及び生体物質反応検出器の結果を併せるこ
とで、識別された個々の粒子表面に於ける親和性結合結
果を表示する反応結果表示器が組み込まれているため、
個々の磁気粒子を識別することで、各磁気粒子表面上の
生体関連物質の種類を特定しながら、どの生体関連物質
がどの試薬または反応用生体関連物質と反応したかを個
別に検出することが可能となる。
According to the thirteenth and twenty-second aspects of the present invention, the immobilization of a biological substance suspended in an incompatible liquid in a state where a specific biological substance is fixed on the surface of the magnetic particles. The magnetic particles are mixed and reacted with a reagent or a biological substance for reaction in a reactor. After the reaction, the biological material-immobilized magnetic particles are individually dispersed in the liquid by the liquid transport mechanism, and are transported together with the liquid at a predetermined speed. For the magnetic particles, the change in velocity and the result of affinity binding due to the mixing and reaction of the biological material-immobilized magnetic particles are measured in each of the particle property detector and the biological substance reaction detector provided at the destination. The biological substance detection system incorporates a reaction result display that displays the results of affinity binding on the surface of each identified particle by combining the results of the particle property detector and the biological substance reaction detector. Because
By identifying individual magnetic particles, it is possible to individually detect which biological substance has reacted with which reagent or reaction biological substance while identifying the type of biological substance on the surface of each magnetic particle. It becomes possible.

【0047】更に、請求項14及び請求項23に記載の
発明によれば、磁気粒子の表面に特定の生体関連物質を
固定した状態で、非相溶性の液体に懸濁された生体物質
固定化磁気粒子を、反応器に於いて予め標識した試薬ま
たは反応用生体関連物質とを混合・反応させる。反応
後、液体搬送機構により、生体物質固定化磁気粒子は個
々に液体中で離散し、液体と共に所定の速度で搬送され
る。磁気粒子は、搬送先に設けられた粒子特性検出器と
生体物質反応検出器の各々に於いて、磁場消去から各磁
気粒子が検出されるまでの時間差と生体物質固定化磁気
粒子の混合・反応による親和性結合結果が測定される。
この生体物質検出システムには、これら粒子特性検出器
及び生体物質反応検出器の結果を併せることで、識別さ
れた個々の粒子表面に於ける親和性結合結果を表示する
反応結果表示器が組み込まれているため、個々の磁気粒
子を識別することで、各磁気粒子表面上の生体関連物質
の種類を特定しながら、どの生体関連物質がどの試薬ま
たは反応用生体関連物質と反応したかを個別に検出する
ことが可能となる。
Further, according to the invention of claim 14 and claim 23, the immobilization of the biological material suspended in the incompatible liquid in a state where the specific biological material is fixed on the surface of the magnetic particles. The magnetic particles are mixed and reacted with a reagent or a biological substance for reaction in a reactor. After the reaction, the biological material-immobilized magnetic particles are individually dispersed in the liquid by the liquid transport mechanism, and are transported together with the liquid at a predetermined speed. The time difference from the elimination of the magnetic field to the detection of each magnetic particle and the mixing / reaction of the biological material-immobilized magnetic particles in each of the particle characteristic detector and biological material reaction detector provided at the transport destination Affinity binding results are measured.
The biological substance detection system incorporates a reaction result display that displays the results of affinity binding on the surface of each identified particle by combining the results of the particle property detector and the biological substance reaction detector. Therefore, by identifying individual magnetic particles, it is possible to individually identify the type of biological substance on the surface of each magnetic particle and individually identify which biological substance has reacted with which reagent or biological substance for reaction. It becomes possible to detect.

【0048】請求項15に記載の発明によれば、フロー
セル、フローサイトメータ、セルソータ等の生体物質反
応検出器は、被測定物を流体で移動させながら、蛍光色
素で標識された反応用生体関連物質の蛍光発光部位を検
知することで親和性結合結果を測定できるため、短時間
で親和性結合結果を得ることができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, a biological substance reaction detector such as a flow cell, a flow cytometer, or a cell sorter is used for moving a substance to be measured by a fluid while the biological substance for reaction is labeled with a fluorescent dye. Since the affinity binding result can be measured by detecting the fluorescent emission site of the substance, the affinity binding result can be obtained in a short time.

【0049】請求項16に記載の発明によれば、磁気粒
子の表面に固定される生体関連物質が制限されないの
で、カスタム性の高い実験を行うことができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, a biologically relevant substance immobilized on the surface of the magnetic particles is not limited, so that a highly customizable experiment can be performed.

【0050】請求項17に記載の発明によれば、磁気粒
子の移動速度は磁気粒子の磁化率に応じて変化するた
め、予め周辺磁化率や磁束密度、磁束密度勾配等が既知
である場合、粒子特性検出器に後続された速度検出器で
算出された移動速度がわかれば、磁化率測定器により磁
気粒子の磁化率または粒子径を算出することができる。
According to the seventeenth aspect, since the moving speed of the magnetic particles changes according to the magnetic susceptibility of the magnetic particles, when the peripheral magnetic susceptibility, the magnetic flux density, the magnetic flux density gradient and the like are known in advance, If the moving speed calculated by the speed detector following the particle characteristic detector is known, the magnetic susceptibility or the particle diameter of the magnetic particles can be calculated by the magnetic susceptibility measuring device.

【0051】請求項18に記載の発明によれば、十分に
磁気力を作用させた後、外部磁場ほか諸条件の釣り合い
により、磁気粒子がその磁化率に応じた管内位置で静止
する。ここで、磁場制御機構により上記磁場発生装置の
磁場を短期間で消去すれぱ、各磁気粒子は分離された相
互の位置関係を保ちながら流体速度v0 で管内を移動し
て行くため、磁場消去から各磁気粒子が検出されるまで
の時間は各磁気粒子の磁化率に応じて変化することか
ら、予め周辺磁化率や磁束密度、磁束密度勾配などが既
知であるとき、磁場消去から各磁気粒子が検出されるま
での時間差がわかれば、磁化率測定器により磁気粒子の
磁化率または粒子径を算出することができる。
According to the eighteenth aspect of the present invention, after sufficiently applying a magnetic force, the magnetic particles are stopped at a position in the tube corresponding to the magnetic susceptibility by balancing the external magnetic field and other conditions. Here, if the magnetic field of the magnetic field generator is erased in a short period of time by the magnetic field control mechanism, the magnetic particles move in the tube at the fluid velocity v 0 while maintaining the separated mutual positional relationship. Since the time from when the magnetic particles are detected changes according to the magnetic susceptibility of each magnetic particle, when the peripheral magnetic susceptibility, magnetic flux density, magnetic flux density gradient, etc. are known in advance, each magnetic particle is erased from the magnetic field erasure. If the time difference until is detected, the magnetic susceptibility or particle diameter of the magnetic particles can be calculated by the magnetic susceptibility measuring device.

【0052】そして、請求項19に記載の発明によれ
ば、多種類の材料から磁気粒子を作製するため、磁化率
χの異なる粒子の種類を非常に多く用意することがで
き、個別識別に使用できる粒子数を多くすることができ
る。
According to the nineteenth aspect of the present invention, since magnetic particles are produced from various types of materials, a very large number of types of particles having different magnetic susceptibility χ can be prepared and used for individual identification. The number of particles that can be formed can be increased.

【0053】また、請求項24に記載の発明によれば、
電磁石の形状や電磁石に流れる電流値を調整することに
より、磁気粒子が流れる管内の磁束密度分布を任意の値
に設定することができる。
According to the twenty-fourth aspect of the present invention,
By adjusting the shape of the electromagnet and the value of the current flowing through the electromagnet, the magnetic flux density distribution in the tube through which the magnetic particles flow can be set to an arbitrary value.

【0054】請求項25に記載の発明によれば、永久磁
石によって長期間にわたり安定した磁場を発生させ、管
内に安定した磁束密度分布を作り出すことができる。
According to the twenty-fifth aspect, a stable magnetic field can be generated for a long period of time by the permanent magnet, and a stable magnetic flux density distribution can be created in the tube.

【0055】請求項26に記載の発明によれば、超伝導
磁石によって小型で強力な磁場を発生させることができ
るので、磁気粒子識別装置を小型化することができる。
According to the twenty-sixth aspect, a small and strong magnetic field can be generated by the superconducting magnet, so that the magnetic particle identification device can be downsized.

【0056】更に、請求項27に記載の発明によれば、
管の幅方向の磁束密度が均一になっているため、磁気粒
子が管内のどの部分を通過しても磁気粒子の速度変化が
同じとなり、正確な粒子の検出を行うことができる。
Further, according to the invention of claim 27,
Since the magnetic flux density in the width direction of the tube is uniform, the speed change of the magnetic particles becomes the same regardless of the portion where the magnetic particles pass through the tube, and accurate detection of the particles can be performed.

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0058】図1は、本発明の磁気粒子識別装置に於け
る第1の実施の形態の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a first embodiment of the magnetic particle identification apparatus of the present invention.

【0059】図1に於いて、管1内には非相溶性の液体
が満たされている。そして、この管1には、特定の磁化
率を有する磁気粒子2を管内部へ導入するための導入機
構3が接続されている。また、管1の外側には、ソレノ
イドコイル4が設けられている。このソレノイドコイル
4は、管1内部の磁気粒子2に対して人工的に磁場を発
生させるための磁場発生装置として、磁気粒子を導入す
る側から磁気粒子を排出する側にかけて単調増加的にコ
イル巻数が多くなるように円周上に構成されたものであ
る。更に、このソレノイドコイル4の両端部には、2つ
の磁気粒子検出器6及び7が、管1に沿って側面部に設
けられている。
In FIG. 1, the tube 1 is filled with an incompatible liquid. An introduction mechanism 3 for introducing magnetic particles 2 having a specific magnetic susceptibility into the tube is connected to the tube 1. A solenoid coil 4 is provided outside the tube 1. The solenoid coil 4 serves as a magnetic field generator for artificially generating a magnetic field for the magnetic particles 2 inside the tube 1, and has a monotonically increasing number of coil turns from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged. Are arranged on the circumference so as to increase. Further, two magnetic particle detectors 6 and 7 are provided at both ends of the solenoid coil 4 on the side surface along the tube 1.

【0060】上記磁気粒子検出器6は、ソレノイドコイ
ル4の磁気粒子導入口より外部の上流側に設けられ、一
方、磁気粒子検出器7は、ソレノイドコイル4の磁気粒
子排出口より外部の下流側に設けられている。また、速
度検出器8は、これらの磁気粒子検出器6及び7の各設
置位置に於ける磁気粒子2の検出信号の時間差と既知で
ある2つの磁気粒子検出器設置距離に基いて、磁気粒子
の速度を算出する。そして、これら磁気粒子検出器6及
び7と、速度検出器8により、粒子特性検出器10が構
成されている。
The magnetic particle detector 6 is provided on the upstream side outside the magnetic particle introduction port of the solenoid coil 4, while the magnetic particle detector 7 is provided on the downstream side outside the magnetic particle discharge port of the solenoid coil 4. It is provided in. Further, the speed detector 8 detects the magnetic particle based on the time difference between the detection signals of the magnetic particles 2 at the installation positions of the magnetic particle detectors 6 and 7 and the known installation distance of the two magnetic particle detectors. Calculate the speed of The magnetic particle detectors 6 and 7 and the velocity detector 8 constitute a particle characteristic detector 10.

【0061】粒子特性検出器10には、また、磁化率測
定器11が接続されている。この磁化率測定器11は、
既知の物理量と検知された磁気粒子の速度に基き、磁気
粒子の磁化率を算出するためのものである。
A magnetic susceptibility measuring device 11 is connected to the particle characteristic detector 10. This susceptibility measuring instrument 11
The magnetic susceptibility of the magnetic particles is calculated based on the known physical quantity and the detected speed of the magnetic particles.

【0062】図2は、本発明の第1の実施の形態による
磁気粒子識別装置の構成を具体的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram specifically showing the configuration of the magnetic particle identification device according to the first embodiment of the present invention.

【0063】所定の径を有する流路である管15内に
は、非相溶性の液体が満たされている。そして、この管
15内には、特定の磁化率を有する磁気粒子16を内部
へ導入するための導入機構17が接続されている。
The pipe 15 which is a flow path having a predetermined diameter is filled with an incompatible liquid. An introduction mechanism 17 for introducing magnetic particles 16 having a specific magnetic susceptibility into the tube 15 is connected to the inside of the tube 15.

【0064】上記磁気粒子16は、数μm乃至数百μm
程度の粒径を有し、反磁性体物質から構成される。ま
た、上記導入機構17は、管15の中心部分に磁気粒子
16が導入されるような配置になっている。導入機構1
7及び管15の断面形状及び断面積は、液体及び磁気粒
子16が十分に流動できる範囲に於いて任意に設定可能
である。いま、管15は透明な材質で作製され、管15
の断面形状は円管状で円管径は数十〜数mmとする。
The magnetic particles 16 have a size of several μm to several hundred μm.
It has an average particle size and is made of a diamagnetic substance. The introduction mechanism 17 is arranged such that the magnetic particles 16 are introduced into the center of the tube 15. Introduction mechanism 1
The cross-sectional shape and cross-sectional area of the tube 7 and the tube 15 can be arbitrarily set as long as the liquid and the magnetic particles 16 can sufficiently flow. Now, the tube 15 is made of a transparent material.
Has a circular cross section and a diameter of several tens to several mm.

【0065】管15には、管内部の流体を所定の速度で
移動させる液体搬送機構18が装備されている。また、
管1の外側には、磁気粒子を導入する側から磁気粒子を
排出する側にかけて単調増加的にコイル巻数が多くなる
ようにしたソレノイドコイル19が設けられている。こ
のソレノイドコイル19は、磁場強度、磁場発生、磁場
消去を制御する磁場制御機構26に接続されている。
The pipe 15 is provided with a liquid transport mechanism 18 for moving the fluid inside the pipe at a predetermined speed. Also,
A solenoid coil 19 is provided outside the tube 1 so that the number of coil turns monotonically increases from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged. The solenoid coil 19 is connected to a magnetic field control mechanism 26 for controlling the magnetic field strength, the generation of the magnetic field, and the elimination of the magnetic field.

【0066】更に、管15の外側には、磁気粒子16の
速度変化を検出することで該磁気粒子16を個別に識別
する粒子特性検出器21が設置されている。この粒子特
性検出器21は、2つの磁気粒子検出器22及び23
と、速度検出器24とを有して構成される。また、この
速度検出器24には、磁化率測定器25が接続されてい
る。
Further, a particle property detector 21 for individually identifying the magnetic particles 16 by detecting a change in the speed of the magnetic particles 16 is provided outside the tube 15. The particle property detector 21 includes two magnetic particle detectors 22 and 23.
And a speed detector 24. Further, a magnetic susceptibility measuring device 25 is connected to the speed detector 24.

【0067】上記磁気粒子検出器22及び23は、図3
に示されるように、磁気粒子16にレーザを照射するレ
ーザ照射器28と、このレーザ照射器28と磁気粒子1
6が移動する管15との間に設けられたハーフミラー2
9aと、磁気粒子16からのレーザ反射光を検出する光
検出器30と、この光検出器30と磁気粒子16の移動
路との間に設けられたハーフミラー29bとから構成さ
れている。
The above-mentioned magnetic particle detectors 22 and 23 correspond to FIG.
As shown in FIG. 3, a laser irradiator 28 for irradiating the magnetic particles 16 with a laser, the laser irradiator 28 and the magnetic particles 1
Half mirror 2 provided between tube 6 and movable tube 15
9a, a photodetector 30 for detecting laser reflected light from the magnetic particles 16, and a half mirror 29b provided between the photodetector 30 and a moving path of the magnetic particles 16.

【0068】次に、この発明の第1の実施の形態の作用
を説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.

【0069】管15内は非相溶性の液体で満たされてお
り、この管15内部の液体は、液体搬送機構18によっ
て、図示矢印方向に所定の速度で移動している。尚、図
示されていないが、導入機構17の上流には、液体中の
磁気粒子が単離される(凝集状態から個々に分散され個
別に移動するような状態にする)ような粒子単離機構が
あるため、磁気粒子16は個々に単離した状態で導入機
構17から管15内部に導入される。導入後、各磁気粒
子16は管15内部を単離した状態で移動するが、磁気
粒子16は外部磁場の影響がないときには、液体と同じ
速度で流動する。
The inside of the tube 15 is filled with an incompatible liquid, and the liquid inside the tube 15 is moved by the liquid transfer mechanism 18 at a predetermined speed in the direction of the arrow shown in the figure. Although not shown, a particle isolation mechanism is provided upstream of the introduction mechanism 17 for isolating the magnetic particles in the liquid (from an aggregated state to a state of being individually dispersed and moving individually). Therefore, the magnetic particles 16 are introduced into the tube 15 from the introduction mechanism 17 in an individually isolated state. After the introduction, each magnetic particle 16 moves in a state where the inside of the tube 15 is isolated, but the magnetic particle 16 flows at the same speed as the liquid when there is no influence of the external magnetic field.

【0070】いま、磁場制御機構26により、ソレノイ
ドコイル19が所定強度の磁場を発生した場合について
考える。
Now, consider the case where the magnetic field control mechanism 26 causes the solenoid coil 19 to generate a magnetic field of a predetermined strength.

【0071】本発明に於けるソレノイドコイル19は、
図4(a)に示されるように、磁気粒子を導入する側か
ら磁気粒子を排出する側にかけて単調増加的にコイル巻
数が多くなるように構成されている。この単位長さあた
りのコイル巻数は、下記(1)式によって定義されてい
る。
The solenoid coil 19 according to the present invention comprises:
As shown in FIG. 4A, the number of coil turns is monotonically increased from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged. The number of coil turns per unit length is defined by the following equation (1).

【0072】 nmks =cnst x+n0 …(1) 但し、cnst >0である。また、xはコイルの長さ、n
0 は巻始めの単位長さあたりのコイル巻数である。
N mks = c nst x + n 0 (1) where c nst > 0. X is the length of the coil, n
0 is the number of coil turns per unit length at the start of winding.

【0073】ソレノイドコイル19の半径がa、長さが
bであるとき、ソレノイドコイル19による磁束密度
は、下記(2)式で与えられる。
When the radius of the solenoid coil 19 is a and the length is b, the magnetic flux density by the solenoid coil 19 is given by the following equation (2).

【0074】[0074]

【数1】 (Equation 1)

【0075】上記(2)式によれば、コイル巻数が変わ
ると磁束密度が変化するため、図4(b)に示されるよ
うに、磁気粒子16を導入する側から排出する側にかけ
て、管15内の磁束密度は非対称となる。また、液体の
移動方向に対する磁束密度勾配は、図4(c)に示され
るように、コイル巻数が最も多い排出口で極小値をと
る。
According to the above equation (2), when the number of coil turns changes, the magnetic flux density changes. Therefore, as shown in FIG. 4B, the pipe 15 extends from the side where the magnetic particles 16 are introduced to the side where the magnetic particles 16 are discharged. The magnetic flux density inside is asymmetric. Further, the magnetic flux density gradient with respect to the moving direction of the liquid has a minimum value at the outlet having the largest number of coil turns, as shown in FIG.

【0076】管15内に満たされた磁気流体と非相溶性
の液体は、液体搬送機構18により所定の速度v0 で管
15内を移動している。磁場制御機構26により所定の
磁場強度でソレノイドコイル19に磁場を発生させる
と、管15内部の磁気粒子16に、磁場による起磁力F
m が生じる。
The liquid immiscible with the magnetic fluid filled in the pipe 15 is moving inside the pipe 15 at a predetermined speed v 0 by the liquid transport mechanism 18. When a magnetic field is generated in the solenoid coil 19 with a predetermined magnetic field intensity by the magnetic field control mechanism 26, the magnetic particles 16 inside the tube 15 generate a magnetomotive force F due to the magnetic field.
m occurs.

【0077】[0077]

【数2】 (Equation 2)

【0078】ここで、χl は磁気粒子の磁化率、χm
液体の磁化率、μ0 は真空透磁率、rは磁気粒子半径、
Bは磁束密度、dB/dxは液体の移動方向に対する磁
束密度勾配である。一方、起磁力により磁気粒子16が
液体に対する相対速度vで移動するとき、流体の粘性力
v は、 Fv =6πrηv …(4) となる。ここで、rは磁気粒子半径、ηは液体粘度であ
る。尚、液体の移動速度v0 が相対速度vに比べて十分
大きいものとする。
[0078] Here, chi l is the magnetic susceptibility of the magnetic particles, chi m is the magnetic susceptibility of the liquid, mu 0 is the vacuum magnetic permeability, r is a magnetic particle radius,
B is the magnetic flux density, and dB / dx is the magnetic flux density gradient with respect to the moving direction of the liquid. Meanwhile, when the magnetic particles 16 by the magnetomotive force is moved at a relative speed v relative to the liquid, viscous force F v of the fluid becomes F v = 6πrηv ... (4) . Here, r is the magnetic particle radius, and η is the liquid viscosity. It is assumed that the moving speed v 0 of the liquid is sufficiently higher than the relative speed v.

【0079】起磁力により磁気粒子16が移動すると
き、 Fv =Fm …(5) の関係が成立する。このとき、磁気粒子16の相対速度
vは
[0079] When the magnetic particles 16 by the magnetomotive force moves, F v = F m ... relationship (5) is satisfied. At this time, the relative velocity v of the magnetic particles 16 is

【数3】 となり、相対速度vの大きさは、磁気粒子16及び液体
の磁化率χl 、χm と、磁束密度、磁束密度勾配の大き
さ、磁気粒子サイズによって決まることがわかる。
(Equation 3) It can be seen that the magnitude of the relative velocity v is determined by the magnetic susceptibility χ l , χ m of the magnetic particles 16 and the liquid, the magnetic flux density, the magnitude of the magnetic flux density gradient, and the magnetic particle size.

【0080】上述したように、本発明によるソレノイド
コイル19は、磁気粒子を導入する側から磁気粒子を排
出する側にかけて、単調増加的にコイル巻数が多くなる
ように構成されているため、磁束密度、磁束密度勾配に
よる効果がソレノイドコイル19の磁気粒子排出口で最
も大きくなる。したがって、この位置に於いて相対速度
vを測定すれば、各磁気粒子の磁化率の差を、最も感度
良く検知することが可能となる。すなわち、個々の磁気
粒子を最も感度良く識別することが可能である。
As described above, the solenoid coil 19 according to the present invention is configured so that the number of coil turns monotonically increases from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged, so that the magnetic flux density is increased. The effect of the magnetic flux density gradient is greatest at the magnetic particle outlet of the solenoid coil 19. Therefore, if the relative velocity v is measured at this position, the difference in the magnetic susceptibility of each magnetic particle can be detected with the highest sensitivity. That is, individual magnetic particles can be identified with the highest sensitivity.

【0081】いま、磁気粒子サイズが一定で、磁気粒子
の磁化率χ1 、χ2 、χ3 及び液体の磁化率χm の各絶
対値が、次式の関係 |χm |<|χ1 |<|χ2 |<|χ3 | …(7) にあるとき、磁気粒子及び液体の磁化率に対する磁気粒
子の相対速度は、図5に示されるようなような関係にな
る。各グラフに於いて横軸は液体の移動方向の距離、縦
軸は相対速度vである。
Now, when the magnetic particle size is constant, each absolute value of the magnetic susceptibility χ 1 , χ 2 , χ 3 and the magnetic susceptibility χ m of the liquid is determined by the following equation: | χ m | <| χ 1 When | <| χ 2 | <| χ 3 | (7), the relative velocity of the magnetic particles with respect to the magnetic susceptibility of the magnetic particles and the liquid has a relationship as shown in FIG. In each graph, the horizontal axis represents the distance in the moving direction of the liquid, and the vertical axis represents the relative velocity v.

【0082】本実施の形態の磁気粒子は、反磁性体物質
から構成されるもので、特定の磁化率を有している。も
し、磁気粒子が懸濁されている液体が反磁性体であれ
ば、液体の移動方向の距離に対して、図5(a)に示さ
れるような相対速度v分布となる。
The magnetic particles of the present embodiment are made of a diamagnetic substance and have a specific magnetic susceptibility. If the liquid in which the magnetic particles are suspended is a diamagnetic substance, the relative velocity v distribution as shown in FIG.

【0083】一方、図5(b)には常磁性粒子/反磁性
液体の場合の結果、図5(c)には反磁性粒子/常磁性
液体の場合の結果、そして図5(d)には常磁性粒子/
常磁性液体の場合の結果が、それぞれ示されている。相
対速度は、磁気粒子16と液体の磁性の符号が逆(何れ
かが反磁性体、他方が常磁性体)の場合に、また、磁気
粒子16の磁化率が大きいほど、その変化が大きくなる
ことが示される。
On the other hand, FIG. 5B shows the results for the case of paramagnetic particles / diamagnetic liquid, FIG. 5C shows the results for the case of diamagnetic particles / paramagnetic liquid, and FIG. Is paramagnetic particles /
The results for the paramagnetic liquid are shown respectively. The relative velocity changes more when the magnetic sign of the magnetic particles 16 and the liquid is opposite (one is a diamagnetic substance and the other is a paramagnetic substance), or as the magnetic susceptibility of the magnetic particles 16 increases. Is shown.

【0084】更に、これらの結果と、図4のグラフを合
わせて考えると、反磁性粒子の場合は、磁束密度勾配が
極小値をとる位置に於いて磁気粒子の液体に対する相対
速度vが最大になり、液体移動速度よりも早く(加速さ
れた状態で)管15内部を移動していく。逆に、常磁性
粒子の場合は、磁束密度勾配が極小値をとる位置に於い
て磁気粒子の液体に対する相対速度vが最小になるた
め、磁束密度勾配が極小値をとる位置に近付くにつれ
て、磁気粒子16の液体に対する相対速度vは減速され
る。
Further, considering these results and the graph of FIG. 4, in the case of the diamagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles with respect to the liquid becomes maximum at the position where the magnetic flux density gradient takes the minimum value. Then, it moves inside the pipe 15 faster (in an accelerated state) than the liquid moving speed. Conversely, in the case of paramagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles to the liquid is minimized at the position where the magnetic flux density gradient has a minimum value. The relative velocity v of the particles 16 to the liquid is reduced.

【0085】常磁性粒子と反磁性粒子の場合について、
上記磁気粒子検出器22及び23に於ける検出時間の一
例が、図6に示される。そこで、本発明に於けるソレノ
イドコイル19の磁気粒子導入口より外部上流に設けら
れた磁気粒子検出器22と、磁束密度勾配が極大となる
ソレノイドコイルの磁気排出口より外部下流に設けられ
た磁気粒子検出器23とにより、粒子の通過が検知され
る。これら2つの磁気粒子検出器22及び23の設置距
離は既知であるから、各磁気粒子検出器22及び23の
設置位置に於ける磁気粒子16の検出信号の時間差に基
いて、速度検出器によって磁気粒子の相対速度vが求め
られる。
In the case of paramagnetic particles and diamagnetic particles,
FIG. 6 shows an example of the detection time in the magnetic particle detectors 22 and 23. Therefore, the magnetic particle detector 22 provided outside and upstream of the magnetic particle introduction port of the solenoid coil 19 according to the present invention, and the magnetic particle detector 22 provided outside and downstream of the magnetic discharge port of the solenoid coil where the magnetic flux density gradient becomes maximum. The passage of particles is detected by the particle detector 23. Since the installation distance of these two magnetic particle detectors 22 and 23 is known, the speed detector detects the magnetic field based on the time difference between the detection signals of the magnetic particles 16 at the installation positions of the magnetic particle detectors 22 and 23. The relative velocity v of the particles is determined.

【0086】ところで、上記(6)式を変形すると、磁
気粒子16の磁化率χl は、
By modifying the above equation (6), the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles 16 becomes

【数4】 で与えられることから、測定された磁気粒子16の相対
速度vと、予め液体の磁化率χm 、磁気粒子半径r、液
体粘度η、磁束密度B、磁束密度勾配dB/dxが与え
られていれば、磁気粒子の磁化率χl を算出することが
できる。すなわち、磁化率測定器25に上記(8)式が
定義されていれば、速度検出器24からの出力信号を受
け、磁気粒子16の相対速度vが与えられることによ
り、磁化率測定器25では、磁気粒子16の磁化率χl
を算出することが可能である。
(Equation 4) Therefore, the measured relative velocity v of the magnetic particles 16 and the liquid magnetic susceptibility χ m , magnetic particle radius r, liquid viscosity η, magnetic flux density B, and magnetic flux density gradient dB / dx are given in advance. if, it is possible to calculate the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles. That is, if the above equation (8) is defined in the susceptibility measuring device 25, the output signal from the speed detector 24 is received and the relative speed v of the magnetic particles 16 is given. , The magnetic susceptibility 磁 気l of the magnetic particles 16
Can be calculated.

【0087】更に、本発明に於いて、上記の磁気粒子1
6に於ける磁化率測定方法の原理を応用し、磁化率が既
知であり粒子径が未知である磁気粒子の粒子径の測定を
行うことも可能である。この磁気粒子の粒子径の測定に
於いて、上記の磁気粒子識別装置及び方法を、磁化率が
既知であり、粒子径が未知である磁気粒子に対して実施
し、磁気粒子の液体に対する相対速度vを算出する。
Further, according to the present invention, the above magnetic particles 1
By applying the principle of the magnetic susceptibility measuring method in No. 6, it is also possible to measure the particle diameter of magnetic particles whose magnetic susceptibility is known and whose particle diameter is unknown. In the measurement of the particle size of the magnetic particles, the above-described magnetic particle identification apparatus and method are performed on magnetic particles having a known magnetic susceptibility and an unknown particle size, and the relative velocity of the magnetic particles with respect to the liquid is measured. Calculate v.

【0088】磁気粒子の相対速度vが測定でき、磁気粒
子の磁化率χl 、液体の磁化率χm、液体粘度η、磁束
密度B、磁束密度勾配dB/dxが既知ならば、上記
(8)式を変形することにより、
If the relative velocity v of the magnetic particles can be measured, and the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles, the liquid susceptibility χ m , the liquid viscosity η, the magnetic flux density B, and the magnetic flux density gradient dB / dx are known, the above (8) By transforming the expression,

【数5】 磁気粒子半径rが算出される。(Equation 5) The magnetic particle radius r is calculated.

【0089】すなわち、図7に示されるように、上記磁
化率測定器25の代わりに磁気粒子の粒子径を算出する
粒径測定器32を設け、この粒径測定器32に、上記
(9)式が定義されていれば、速度検出器24からの出
力信号を受け、磁気粒子16の相対速度vが与えられる
ことにより、粒径測定器32は磁気粒子の粒子半径rを
算出することが可能である。
That is, as shown in FIG. 7, a particle size measuring device 32 for calculating the particle size of magnetic particles is provided in place of the magnetic susceptibility measuring device 25, and the particle size measuring device 32 is provided with the above (9). If the equation is defined, the particle diameter measuring device 32 can calculate the particle radius r of the magnetic particles by receiving the output signal from the speed detector 24 and giving the relative speed v of the magnetic particles 16. It is.

【0090】尚、本発明の実施の形態の各構成は、当
然、各種の変形、変更が可能である。例えば、測定され
る磁気粒子は、反磁性体物質以外に、強磁性体、常磁性
体、反強磁性体、反磁性体または高温超伝導体を含む超
伝導体のうち、単独若しくは複数の磁性体または超伝導
体物質から構成することができ、非相溶性液体は常磁性
体、反磁性体のいずれであっても良い。
Incidentally, each constitution of the embodiment of the present invention can of course be variously modified and changed. For example, the magnetic particles to be measured may be, in addition to a diamagnetic substance, a single or a plurality of superconductors including a ferromagnetic substance, a paramagnetic substance, an antiferromagnetic substance, a diamagnetic substance or a high temperature superconductor. It can be composed of a solid or a superconductor material, and the incompatible liquid may be a paramagnetic substance or a diamagnetic substance.

【0091】また、流路内部を満たすものは、液体以外
に、気体や真空であっても良い。
What fills the inside of the flow path may be gas or vacuum other than liquid.

【0092】更に、ソレノイドコイル19は、磁束密度
と磁束密度勾配の積が非対称になるように構成されれば
良い。例えば、磁気粒子を導入する側から排出する側に
かけて、ソレノイド径が減少するように構成されたり、
コイル径が減少するように構成されたものでも良い。逆
に、ソレノイドコイル19は、磁気粒子を導入する側か
ら磁気粒子を排出する側にかけて、巻数が減少的に少な
くなるように構成されたり、ソレノイド径が増加するよ
うに構成されたり、或いはコイル径が増加するように構
成されたものでも良い。また、ソレノイドコイル以外
に、永久磁石等が磁場発生装置に適用されるものであっ
ても良い。
Further, the solenoid coil 19 may be configured so that the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is asymmetric. For example, from the side where the magnetic particles are introduced to the side where they are discharged, the solenoid diameter is configured to decrease,
It may be configured such that the coil diameter is reduced. Conversely, the solenoid coil 19 is configured such that the number of turns decreases from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, the solenoid coil 19 is configured so that the solenoid diameter increases, or the coil diameter increases. May be increased. In addition to the solenoid coil, a permanent magnet or the like may be applied to the magnetic field generator.

【0093】また、磁気粒子検出器22及び23は、磁
気粒子16に光を照射する光ファイバと、光ファイバの
対極に設置され光を検出する光検出器とから構成される
ようにしても良い。
The magnetic particle detectors 22 and 23 may be composed of an optical fiber for irradiating the magnetic particles 16 with light, and a photodetector installed at the opposite electrode of the optical fiber for detecting light. .

【0094】一方、磁気粒子表面には、DNA等の固定
するための生体関連物質が固定されていても良い。この
場合、生体関連物質は、例えばRNA、遺伝子、染色
体、細胞膜、ウィルス、特異的結合性蛋白質、抗原、抗
体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、
核酸等であっても構わない。
On the other hand, a biological substance such as DNA may be fixed on the surface of the magnetic particles. In this case, the biologically relevant substances include, for example, RNA, gene, chromosome, cell membrane, virus, specific binding protein, antigen, antibody, lectin, hapten, hormone, receptor, enzyme,
It may be a nucleic acid or the like.

【0095】更に、そのような生体関連物質の親和性結
合を測定する手段として、フローサイトメータ、フロー
セル、セルソータ等が管15の下流に接続され、磁気粒
子16の磁化率χや粒径により磁気粒子を識別分離する
ことで、各磁気粒子表面上のDNA種類を特定しなが
ら、どのDNAがどの試薬DNAと反応したかを個別に
検出できるような構成であっても良い。
Further, as a means for measuring the affinity binding of such a biological substance, a flow cytometer, a flow cell, a cell sorter or the like is connected downstream of the tube 15, and the magnetic susceptibility の and the particle size of the magnetic particles 16 determine the magnetic susceptibility. The configuration may be such that by identifying and separating particles, the type of DNA on the surface of each magnetic particle can be specified, and which DNA has reacted with which reagent DNA can be individually detected.

【0096】また、識別された磁気粒子16の種類によ
って、必要な粒子を抽出できるような磁気粒子抽出機構
が管15の下流に設けられていても良い。
Further, a magnetic particle extraction mechanism that can extract necessary particles depending on the type of the identified magnetic particles 16 may be provided downstream of the tube 15.

【0097】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0098】図8は、本発明の第2の実施の形態に於け
る磁気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to the second embodiment of the present invention.

【0099】尚、以下に述べる実施の形態に於いて、上
述した実施の形態と同じ部分には同一の参照番号を付し
て、その説明は省略する。
In the embodiments described below, the same parts as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0100】図8に於いて、管15の外周面に沿って、
管内部の磁気粒子に対して人工的に磁場を発生させるた
めの磁場発生装置として、図4(a)に示されるよう
に、磁気粒子を導入する側から磁気粒子を排出する側に
かけて単調増加的にコイル巻数が多くなるようにしたソ
レノイドコイル19が設けられている。そして、このソ
レノイドコイル19の磁気粒子排出口付近の外部下流側
には、粒子特性検出器35が設けられている。
In FIG. 8, along the outer peripheral surface of the pipe 15,
As shown in FIG. 4A, as a magnetic field generator for artificially generating a magnetic field with respect to magnetic particles inside a tube, as shown in FIG. Is provided with a solenoid coil 19 having a large number of coil turns. A particle characteristic detector 35 is provided on the downstream side of the solenoid coil 19 near the magnetic particle discharge port.

【0101】この粒子特性検出器35は、磁気粒子16
の速度変化を検出することで該磁気粒子を個別に識別す
るものである。そして、この粒子特性検出器35は、円
環状の導線36と、該円環状導線36に後続され磁気粒
子16の移動に伴って発生する誘導起電力の変化を検出
する起電力検出器37と、この起電力検出器37に接続
されて該起電力検出器37の検知信号パターンから磁気
粒子16の速度を算出する速度検出器24とから構成さ
れている。
The particle characteristic detector 35 is provided for the magnetic particles 16.
The magnetic particles are individually identified by detecting the speed change of the magnetic particles. The particle characteristic detector 35 includes an annular conductor 36, an electromotive force detector 37 that follows the annular conductor 36, and detects a change in induced electromotive force generated by the movement of the magnetic particles 16; The speed detector 24 is connected to the electromotive force detector 37 and calculates the speed of the magnetic particles 16 from the detection signal pattern of the electromotive force detector 37.

【0102】更に、上記粒子特性検出器35内の速度検
出器24には磁化率測定器25が接続される。また、ソ
レノイドコイル19には、所定の磁場強度でソレノイド
コイル19に磁場を発生させる磁場制御機構26が接続
されている。この磁場制御機構26により、磁場強度、
磁場発生、磁場消去が制御される。
Further, a magnetic susceptibility measuring device 25 is connected to the velocity detector 24 in the particle characteristic detector 35. Further, a magnetic field control mechanism 26 for generating a magnetic field in the solenoid coil 19 with a predetermined magnetic field strength is connected to the solenoid coil 19. By the magnetic field control mechanism 26, the magnetic field strength,
Magnetic field generation and magnetic field extinction are controlled.

【0103】磁気粒子16は、数μm乃至数百μm程度
の粒径を有し、反磁性体物質から構成される。管15内
には非相溶性の液体が満たされており、この管15に
は、内部の液体を所定速度v0 で搬送する液体搬送機構
18と、特定の磁化率を有する磁気粒子16を管15内
部へ導入するための導入機構17が接続されている。導
入機構は管の中心部分に磁気粒子が導入されるような配
置になっている。
The magnetic particles 16 have a particle size of several μm to several hundred μm and are made of a diamagnetic substance. The tube 15 is filled with an incompatible liquid. The tube 15 contains a liquid transport mechanism 18 for transporting the internal liquid at a predetermined speed v 0 and magnetic particles 16 having a specific magnetic susceptibility. 15 is connected to an introduction mechanism 17 for introduction into the inside. The introduction mechanism is arranged such that the magnetic particles are introduced into the central portion of the tube.

【0104】上記導入機構17及び管15の断面形状及
び断面積は、液体及び磁気粒子16が十分に流動できる
範囲に於いて任意に設定可能である。尚、図示されてい
ないが、導入機構17の上流側には、液体中の磁気粒子
が単離されるような粒子単離機構があるため、磁気粒子
は個々に単離した状態で導入機構から管15内部に導入
される。導入後の各磁気粒子16は、管15内部を単離
した状態で移動するが、管15内部の液体は液体搬送機
構18によって所定の速度で移動しているため、磁気粒
子16は外部磁場の影響がないときには液体と同じ速度
0 で流動する。
The cross-sectional shape and cross-sectional area of the introduction mechanism 17 and the tube 15 can be arbitrarily set as long as the liquid and the magnetic particles 16 can sufficiently flow. Although not shown, there is a particle isolation mechanism on the upstream side of the introduction mechanism 17 for isolating magnetic particles in the liquid. 15 is introduced inside. Each of the magnetic particles 16 after the introduction moves in a state where the inside of the tube 15 is isolated. However, since the liquid in the tube 15 is moving at a predetermined speed by the liquid transport mechanism 18, the magnetic particles 16 are moved by the external magnetic field. flowing at the same speed v 0 with the liquid when there is no impact.

【0105】いま、磁場制御機構により、ソレノイドコ
イルが所定強度の磁場を発生した場合について考える。
Now, consider the case where the solenoid coil generates a magnetic field of a predetermined strength by the magnetic field control mechanism.

【0106】ソレノイドコイル19の磁束密度が、上記
(2)式で与えられるとき、管15内部の磁気粒子16
には、磁場による上記(3)式で定義される磁気力Fm
が生じる。一方、磁気力により磁気粒子が液体に対する
相対速度vで移動するとき、流体の粘性力Fv は上記
(4)式となるため、磁気力により磁気粒子が移動する
とき、上記(5)式の関係が成立する。このとき、磁気
粒子16の相対速度vは、上記(6)式のようになり、
相対速度vの大きさは磁気粒子及び液体の磁化率χl
χm と、磁束密度、磁束密度勾配の大きさ、磁気粒子サ
イズによって決まることがわかる。
When the magnetic flux density of the solenoid coil 19 is given by the above equation (2), the magnetic particles 16 inside the tube 15
Has a magnetic force F m defined by the above equation (3) due to a magnetic field.
Occurs. Meanwhile, when the magnetic particles by magnetic force to move at a relative speed v relative to the liquid, because the viscous force F v of the fluid becomes Equation (4), when the magnetic particles are moved by magnetic force, the formula (5) The relationship is established. At this time, the relative velocity v of the magnetic particles 16 becomes as in the above equation (6),
The magnitude of the relative velocity v depends on the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles and the liquid,
and chi m, the magnetic flux density, the magnitude of the magnetic flux density gradient, it can be seen that determined by the magnetic particle size.

【0107】本発明のソレノイドコイル19は、磁気粒
子を導入する側から磁気粒子を排出する側にかけて単調
増加的にコイル巻数が多くなるように構成されているた
め、磁束密度、磁束密度勾配による効果がソレノイドコ
イル19の磁気粒子排出口で最も大きくなる。したがっ
て、この位置に於いて相対速度vを測定すれば、各磁気
粒子の磁化率の差を最も感度良く検知することが可能と
なる。
The solenoid coil 19 of the present invention is configured so that the number of coil turns monotonically increases from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged. Is largest at the magnetic particle outlet of the solenoid coil 19. Therefore, if the relative velocity v is measured at this position, the difference in the magnetic susceptibility of each magnetic particle can be detected with the highest sensitivity.

【0108】例えば、反磁性粒子の場合は、磁束密度勾
配が極小値をとる位置に於いて磁気粒子の液体に対する
相対速度vが最大になり、液体移動速度よりも早く(加
速された状態で)管15内部を移動していく。逆に、常
磁性粒子の場合は、磁束密度勾配が極小値をとる位置に
於いて磁気粒子の液体に対する相対速度vが最小になる
ため、磁束密度勾配が極小値をとる位置に近付くにつれ
て磁気粒子の液体に対する相対速度vは減速される。す
なわち、ソレノイドコイル19の磁気粒子排出口付近に
於いて、個々の磁気粒子16を最も感度良く識別するこ
とが可能である。
For example, in the case of diamagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles with respect to the liquid becomes maximum at the position where the magnetic flux density gradient takes the minimum value, and is faster than the liquid moving speed (in an accelerated state). It moves inside the pipe 15. Conversely, in the case of paramagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles to the liquid is minimized at the position where the magnetic flux density gradient has a minimum value. Relative to the liquid is reduced. That is, it is possible to identify the individual magnetic particles 16 with the highest sensitivity in the vicinity of the magnetic particle outlet of the solenoid coil 19.

【0109】そこで、この第2の実施の形態では、磁気
粒子の速度変化を検出することで該磁気粒子を個別に識
別する粒子特性検出器がソレノイドコイルの磁気粒子排
出口付近の外部下流に設けられている。
Therefore, in the second embodiment, a particle characteristic detector for individually identifying the magnetic particles by detecting a change in the speed of the magnetic particles is provided outside and downstream of the solenoid coil near the magnetic particle discharge port. Have been.

【0110】ソレノイドコイル19の磁気粒子排出口か
ら、3つの磁気粒子が次々と排出されたときの起電力検
出器37に於ける検知信号パターンの一例が、図9に示
される。
FIG. 9 shows an example of a detection signal pattern in the electromotive force detector 37 when three magnetic particles are sequentially discharged from the magnetic particle discharge port of the solenoid coil 19.

【0111】起電力の極大値Pが反値を示す場合の距離
が既知であれば、極大値Pの反値幅の時間tを検知する
ことによって、磁気粒子の速度vを算出することができ
る。
If the distance when the maximum value P of the electromotive force indicates an inverse value is known, the velocity v of the magnetic particles can be calculated by detecting the time t of the inverse value width of the maximum value P.

【0112】ところで、上記(8)式により、磁気粒子
16の磁化率χl が与えられることから、測定された磁
気粒子16の相対速度vと、予め液体の磁化率χm 、磁
気粒子半径r、液体粘度η、磁束密度B、磁束密度勾配
dB/dxが与えられていれば、磁気粒子16の磁化率
χm を算出することができる。
[0112] Incidentally, the above (8), since the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles 16 is applied, and the relative velocity v of the measured magnetic particles 16, the magnetic susceptibility chi m pre liquids, magnetic particle radius r , fluid viscosity eta, magnetic flux density B, if given magnetic flux density gradient dB / dx is, it is possible to calculate the magnetic susceptibility chi m of the magnetic particles 16.

【0113】すなわち、図8に示されるように、粒子特
性検出器35の後続に磁化率測定器25が設けられてお
り、この磁化率測定器25に上記(8)式が定義されて
いれば、速度検出器24からの出力信号を受け、磁気粒
子16の相対速度vが与えられることにより、磁化率測
定器25は磁気粒子16の磁化率χl を算出することが
可能である。
That is, as shown in FIG. 8, a magnetic susceptibility measuring device 25 is provided after the particle characteristic detector 35, and if the magnetic susceptibility measuring device 25 is defined by the above equation (8), receives an output signal from the speed detector 24, by the relative velocity v of the magnetic particles 16 is applied, magnetic susceptibility meter 25 is able to calculate the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles 16.

【0114】本実施の形態では、磁気粒子の移動に伴う
誘導起電力を検出することによって、磁気粒子の速度を
検出したが、起電力検出器の代わりに管内を流れる磁気
粒子の画像を撮影する撮像手段を設け、この撮像手段に
よって撮影した磁気粒子の画像の時間的な変化から磁気
粒子の移動速度を求めても良い。
In the present embodiment, the speed of the magnetic particles is detected by detecting the induced electromotive force accompanying the movement of the magnetic particles. However, instead of the electromotive force detector, an image of the magnetic particles flowing in the tube is taken. An imaging unit may be provided, and a moving speed of the magnetic particles may be obtained from a temporal change of an image of the magnetic particles captured by the imaging unit.

【0115】更に、本発明に於いて、上記(9)式を利
用することで、上記磁気粒子に於ける磁化率測定方法の
原理を応用し、磁化率が既知であり粒子径が未知である
磁気粒子の粒子径の測定を行うことができる。
Further, in the present invention, by utilizing the above equation (9), the principle of the method for measuring the magnetic susceptibility of the magnetic particles is applied, and the magnetic susceptibility is known and the particle diameter is unknown. Measurement of the particle size of the magnetic particles can be performed.

【0116】すなわち、図8に於ける磁化率測定器25
の代わりに磁気粒子の粒子径を算出する粒径測定器を設
け、この粒径測定器に上記(9)式が定義されていれ
ば、速度検出器24からの出力信号を受け、磁気粒子の
相対速度vが与えられることにより、粒径測定器は磁気
粒子の粒子半径rを算出することが可能である。
That is, the susceptibility measuring device 25 shown in FIG.
In place of the above, a particle size measuring device for calculating the particle size of the magnetic particles is provided, and if the above-mentioned expression (9) is defined in this particle size measuring device, the output signal from the speed detector 24 is received, Given the relative velocity v, the particle size measuring device can calculate the particle radius r of the magnetic particles.

【0117】尚、上述した第2の実施の形態の各構成
は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、磁
気粒子は反磁性体物質以外に、強磁性体、常磁性体、反
強磁性体、反磁性体または高温超伝導体を含む超伝導体
のうち、単独若しくは複数の磁性体または超伝導体物質
から構成することができ、非相溶性液体は常磁性体、反
磁性体の何れであっても良い。
It is to be noted that each configuration of the above-described second embodiment can of course be variously modified and changed. For example, magnetic particles include, in addition to diamagnetic substances, one or more magnetic substances or superconducting substances, including ferromagnetic substances, paramagnetic substances, antiferromagnetic substances, diamagnetic substances, and superconductors including high-temperature superconductors. The immiscible liquid may be a paramagnetic substance or a diamagnetic substance.

【0118】また、流路内部を満たすものは液体以外
に、気体や真空であっても良い。
[0118] What fills the inside of the flow path may be gas or vacuum other than liquid.

【0119】更に、ソレノイドコイルは、磁束密度と磁
束密度勾配の積が非対称になるように構成されれば良
い。例えば、磁気粒子を導入する側から排出する側にか
けてソレノイド径が減少するように構成されたり、コイ
ル径が減少するように構成されたものでも良い。逆に、
ソレノイドコイルが磁気粒子を導入する側から磁気粒子
を排出する側にかけて巻数が減少的に少なくなるように
構成されたり、ソレノイド径が増加するように構成され
たり、コイル径が増加するように構成されたものでも良
い。加えて、ソレノイドコイル以外に永久磁石等により
磁場発生装置を構成しても良い。
Further, the solenoid coil may be configured so that the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is asymmetric. For example, it may be configured such that the solenoid diameter decreases from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, or that the coil diameter decreases. vice versa,
The solenoid coil is configured so that the number of turns decreases in a decreasing manner from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, or the solenoid diameter is configured to be increased, or the coil diameter is configured to be increased. May be used. In addition, the magnetic field generator may be constituted by permanent magnets or the like other than the solenoid coil.

【0120】また、速度検出器に於ける起電力検出器
は、誘導電流の変化を検知する電流計による構成や、誘
導起電力の変化を検知する電圧計による構成であっても
良い。一方、磁気粒子表面にはDNA等の固定するため
の生体関連物質が固定されていても良く、生体関連物質
は、例えばRNA、遺伝子、染色体、細胞膜、ウィル
ス、特異的結合性蛋白質、抗原、抗体、レクチン、ハプ
テン、ホルモン、レセプタ、酵素、核酸等でも構わな
い。
Further, the electromotive force detector in the speed detector may be configured by an ammeter for detecting a change in induced current or a voltmeter for detecting a change in induced electromotive force. On the other hand, a bio-related substance such as DNA may be fixed on the surface of the magnetic particles. Examples of the bio-related substance include RNA, gene, chromosome, cell membrane, virus, specific binding protein, antigen, and antibody. , Lectins, haptens, hormones, receptors, enzymes, nucleic acids and the like.

【0121】更に、そのような生体関連物質の親和性結
合を測定する手段として、フローサイトメータ、フロー
セル、セルソータ等が管下流側に接続され、磁気粒子の
磁化率χや粒径により磁気粒子を識別分離することで、
各磁気粒子表面上のDNA種類を特定しながら、どのD
NAがどの試薬DNAと反応したかを個別に検出できる
ような構成であっても構わない。
Further, as means for measuring the affinity binding of such a biological substance, a flow cytometer, a flow cell, a cell sorter or the like is connected to the downstream side of the tube, and the magnetic particles are determined by the magnetic susceptibility χ and the particle size. By identifying and separating,
While identifying the DNA type on each magnetic particle surface,
The configuration may be such that it is possible to individually detect which reagent DNA NA has reacted with.

【0122】また、識別された磁気粒子の種類によっ
て、必要な粒子を抽出できるような磁気粒子抽出機構が
管下流側に設けられていても良い。
Further, a magnetic particle extracting mechanism that can extract necessary particles depending on the type of the identified magnetic particles may be provided on the downstream side of the tube.

【0123】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0124】図10は、本発明の第3の実施の形態に於
ける磁気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to the third embodiment of the present invention.

【0125】この第3の実施の形態に於ける磁気粒子
は、数μm乃至数百μm程度の粒径を有し、反磁性体物
質、強磁性体、常磁性体、反強磁性体、反磁性体または
高温超伝導体を含む超伝導体のうち、単独若しくは複数
の磁性体または超伝導体物質から構成されているため、
個々の磁気粒子は特定の磁化率を有している。また、こ
れら磁気粒子は、予め決められている特定の種類のDN
Aを粒子毎に表面に固定し、非相溶性の試薬液に懸濁さ
れた状態で管内に満たされている。
The magnetic particles according to the third embodiment have a particle size of about several μm to several hundred μm, and are composed of a diamagnetic substance, a ferromagnetic substance, a paramagnetic substance, an antiferromagnetic substance, Of the superconductors, including magnetic or high-temperature superconductors, because they are composed of one or more magnetic or superconductor materials,
Each magnetic particle has a specific magnetic susceptibility. In addition, these magnetic particles are a predetermined type of DN
A is fixed to the surface of each particle, and is filled in a tube in a state of being suspended in an incompatible reagent solution.

【0126】試薬液中には、磁気粒子の表面に固定化さ
れたDNAと、相補的な複数のDNAが存在しており、
親和性結合によって、互いに相補的なDNAだけが特異
的に磁気粒子上のDNAに結合する。すなわち、本実施
の形態に於いて、個々の磁気粒子は、各々の表面上で個
別の親和性結合が起こるように設定されている。尚、試
薬液中のDNAは、蛍光色素で修飾されている。そのた
め、特定の波長でこの色素を励起し蛍光を測定すること
で、磁気粒子の表面で親和性結合が起こったか、否かを
検出することができる。
In the reagent solution, a plurality of DNAs complementary to the DNA immobilized on the surface of the magnetic particles are present.
By affinity binding, only DNAs that are complementary to each other specifically bind to DNA on the magnetic particles. That is, in the present embodiment, the individual magnetic particles are set so that individual affinity binding occurs on each surface. The DNA in the reagent solution is modified with a fluorescent dye. Therefore, by exciting this dye at a specific wavelength and measuring the fluorescence, it is possible to detect whether or not affinity binding has occurred on the surface of the magnetic particles.

【0127】また、この第3の実施の形態に於いて、管
は複数の磁気粒子と試薬液を混合、反応させる反応器を
兼用するものとする。
In the third embodiment, the tube also serves as a reactor for mixing and reacting a plurality of magnetic particles with a reagent solution.

【0128】この管15は、ソレノイドコイル19の磁
気粒子排出口よりも下流部側に於いて、DNAの親和性
結合を検出するためのフローサイトメータ40に接続さ
れている。また、管15の断面形状及び断面積は、液体
及び磁気粒子41が十分に流動できる範囲に於いて任意
に設定できるが、いま、管15は透明な材質で作製さ
れ、管15の断面形状は円環状で管径は数十〜数mmと
する。管15には、管15内部の流体を所定の速度で移
動させる液体搬送機構18が装備されている。
This tube 15 is connected to a flow cytometer 40 for detecting affinity binding of DNA at a position downstream of the magnetic particle outlet of the solenoid coil 19. Further, the cross-sectional shape and cross-sectional area of the tube 15 can be arbitrarily set within a range in which the liquid and the magnetic particles 41 can sufficiently flow, but now, the tube 15 is made of a transparent material, and the cross-sectional shape of the tube 15 is It is annular and the pipe diameter is several tens to several mm. The pipe 15 is provided with a liquid transport mechanism 18 for moving the fluid inside the pipe 15 at a predetermined speed.

【0129】一方、管15の外側には、管15内部の磁
気粒子41に対して人工的に磁場を発生させるための磁
場発生装置として、磁気粒子41を導入する側から磁気
粒子を排出する側にかけて、単調増加的にコイル巻数が
多くなるように円周上に構成されたソレノイドコイル1
9が設けられている。このソレノイドコイル19は、磁
場強度、磁場発生、磁場消去を制御する磁場制御機構2
6に接続されている。
On the other hand, on the outside of the tube 15, a magnetic field generator for artificially generating a magnetic field for the magnetic particles 41 inside the tube 15 is provided on the side from which the magnetic particles 41 are introduced to where the magnetic particles are discharged. , The solenoid coil 1 configured on the circumference so as to monotonically increase the number of coil turns
9 are provided. The solenoid coil 19 has a magnetic field control mechanism 2 for controlling magnetic field strength, magnetic field generation, and magnetic field extinction.
6 is connected.

【0130】管15内の磁気粒子をソレノイドコイル外
に排出する側の外部下流側には、磁気粒子41の挙動を
検出することで該磁気粒子を個別に識別する粒子特性検
出器42が設置されている。この粒子特性検出器42
は、磁気粒子検出器43と、移動時間検出器44と、磁
化率測定器25とから構成されている。
A particle characteristic detector 42 for identifying the magnetic particles 41 by detecting the behavior of the magnetic particles 41 is provided on the downstream side of the side on which the magnetic particles in the tube 15 are discharged to the outside of the solenoid coil. ing. This particle property detector 42
Is composed of a magnetic particle detector 43, a movement time detector 44, and a susceptibility measuring device 25.

【0131】上記磁気粒子検出器43は、ソレノイドコ
イル19の磁気粒子排出口より外部下流側に1つ配置さ
れている。ソレノイドコイル19に、磁場を発生してい
た磁場制御機構26が磁場を消去した瞬間から磁気粒子
検出器を通過するまでの磁気粒子の移動時間差に基き、
上記磁気粒子の捕捉位置を推定算出する移動時間検出器
44と、この移動時間検出器44からの信号を受けて磁
気粒子の磁化率を算出する磁化率測定器25とから構成
されている。
The magnetic particle detector 43 is disposed one downstream of the magnetic particle discharge port of the solenoid coil 19. In the solenoid coil 19, based on the moving time difference of the magnetic particles from the moment when the magnetic field control mechanism 26 that has generated the magnetic field erases the magnetic field to the time when it passes through the magnetic particle detector,
It comprises a moving time detector 44 for estimating and calculating the capturing position of the magnetic particles, and a susceptibility measuring device 25 for receiving the signal from the moving time detector 44 and calculating the magnetic susceptibility of the magnetic particles.

【0132】上記磁気粒子検出器43は、図示されない
が、磁気粒子に光を照射する光ファイバと、光ファイバ
の対極に設置され光を検出する光検出器とから構成され
ている。
Although not shown, the magnetic particle detector 43 includes an optical fiber for irradiating the magnetic particles with light, and a photodetector provided at the opposite electrode of the optical fiber for detecting light.

【0133】次に、第3の実施の形態の作用を説明す
る。
Next, the operation of the third embodiment will be described.

【0134】磁気粒子41が非相溶性の液体に懸濁され
た状態で管15内に満たされており、液体搬送機構18
によって管15内部の液体は、所定の速度で図示矢印方
向に移動している。磁気粒子41は、外部磁場の影響が
ないときには、液体と同じ速度v0 で流動する。
The magnetic particles 41 are filled in the pipe 15 in a state of being suspended in an incompatible liquid, and the liquid transport mechanism 18
As a result, the liquid inside the tube 15 moves at a predetermined speed in the direction of the arrow shown in the figure. The magnetic particles 41 may, when there is no influence of an external magnetic field, flowing at the same velocity v 0 with the liquid.

【0135】いま、磁場制御機構26により、ソレノイ
ドコイル19が所定強度の磁場を発生すると、図4
(b)に示されるように、磁気粒子41を導入する側か
ら排出する側にかけて、管15内の磁束密度が非対称と
なる。また、液体の移動方向に対する磁束密度勾配は、
図4(c)に示されるように、コイル巻数が最も多い排
出口で極小値をとる。
Now, when the solenoid coil 19 generates a magnetic field of a predetermined strength by the magnetic field control mechanism 26, FIG.
As shown in (b), the magnetic flux density in the tube 15 becomes asymmetric from the side where the magnetic particles 41 are introduced to the side where they are discharged. Also, the magnetic flux density gradient with respect to the moving direction of the liquid is
As shown in FIG. 4C, the minimum value is obtained at the outlet having the largest number of coil turns.

【0136】磁場制御機構26により、所定の磁場強度
でソレノイドコイル19に磁場が発生し、磁気力により
磁気粒子41が液体に対する相対速度vで移動すると
き、管15内部の磁気粒子41に、磁場による磁気力F
m と流体の粘性力Fv には、上記(5)式の関係が成立
する。このとき、磁気粒子の相対速度vは、磁気粒子及
び液体の磁化率χl 、χm と、磁束密度、磁束密度勾配
の大きさによって決定される。
When a magnetic field is generated in the solenoid coil 19 with a predetermined magnetic field intensity by the magnetic field control mechanism 26 and the magnetic particles 41 move at a relative velocity v with respect to the liquid due to the magnetic force, the magnetic particles 41 inside the tube 15 are subjected to a magnetic field. Magnetic force F
The viscous force F v of m and the fluid, the equation (5) in relation holds. At this time, the relative velocity v of the magnetic particles is determined by the magnetic susceptibility χ l , χ m of the magnetic particles and the liquid, the magnetic flux density, and the magnitude of the magnetic flux density gradient.

【0137】いま、液体の移動速度v0 が相対速度vと
ほぼ同程度であるとする。その場合、もし、このままソ
レノイドコイル19に所定の磁場を発生させ続ければ、
磁気粒子41は管15内を移動するのに伴って、磁気粒
子41の相対速度vが液体移動速度v0 と釣り合う点に
於いて、絶対速度が零になり捕捉されるようになる。
Now, it is assumed that the moving speed v 0 of the liquid is substantially equal to the relative speed v. In that case, if a predetermined magnetic field is continuously generated in the solenoid coil 19 as it is,
The magnetic particles 41 with to move through the tube 15, at the point where the relative velocity v of the magnetic particles 41 is balanced with the liquid moving speed v 0, so absolute velocity is captured becomes zero.

【0138】例えば、反磁性粒子の場合は、磁束密度勾
配が極小値をとる位置に於いて磁気粒子の液体に対する
相対速度Vが最大になり、液体移動速度よりも早く(加
速された状態で)管15内を移動していき、磁束密度勾
配に応じて次第に減速され、液体移動速度v0 と釣り合
う点に於いて静止する。
For example, in the case of diamagnetic particles, the relative velocity V of the magnetic particles with respect to the liquid becomes maximum at a position where the magnetic flux density gradient takes a minimum value, and is faster than the liquid moving speed (in an accelerated state). Moving in the pipe 15, the speed is gradually reduced in accordance with the magnetic flux density gradient, and stops at a point where the liquid moving velocity v 0 is balanced.

【0139】逆に、常磁性粒子の場合は、磁束密度勾配
が極小値をとる位置に於いて磁気粒子の液体に対する相
対速度Vが最小になるため、磁束密度勾配が極小値をと
る位置に近付くにつれて減速され、液体移動速度v0
釣り合う点に於いて静止する。すなわち、図10に示さ
れるように、管15内に於いて磁化率に応じて複数の磁
気粒子41を分離することができる。
Conversely, in the case of paramagnetic particles, the relative velocity V of the magnetic particles with respect to the liquid is minimized at the position where the magnetic flux density gradient has a minimum value, so that the position approaches the position where the magnetic flux density gradient has a minimum value. , And comes to a standstill at a point where it is balanced with the liquid moving speed v 0 . That is, as shown in FIG. 10, a plurality of magnetic particles 41 can be separated in the tube 15 according to the magnetic susceptibility.

【0140】次に、各磁気粒子41を位置的に分離した
後、磁場制御機構26によってソレノイドコイル19に
発生していた磁場を一瞬にして消去すれぱ、各磁気粒子
41は、分離された相互の位置関係を保ちながら、試薬
液の移動速度v0 で管15内を移動して行く。
Next, after the magnetic particles 41 are separated from each other in position, the magnetic field generated in the solenoid coil 19 by the magnetic field control mechanism 26 is instantaneously erased. while maintaining the positional relationship, moves the tube 15. in the moving velocity v 0 of the reagent solution.

【0141】図11は、その一例を示している。FIG. 11 shows an example.

【0142】ソレノイドコイル19の磁場が消去される
と、各磁気粒子41は、それまでの相対速度vに応じ
て、互いにある位置関係(L1 〜L5 )を保ちながら、
試薬液の移動速度v0 で管15内を移動して行く。磁場
が消去された瞬間をt=0、そのときの磁気粒子41a
と磁気粒子検出器43間の距離をL0 とする。同様に、
磁気粒子41aと磁気粒子41b間の距離をL1 、磁気
粒子41bと磁気粒子41c間の距離をL2 、磁気粒子
41cと磁気粒子41d間の距離をL3 、磁気粒子41
dと磁気粒子41e間の距離をL4 、磁気粒子41eと
磁気粒子41f間の距離をL5 とする。また、ソレノイ
ドコイル19の排出口から磁気粒子検出器43までの距
離をLx 、ソレノイドコイル19の半径をa、長さをb
とする。
When the magnetic field of the solenoid coil 19 is eliminated, each magnetic particle 41 maintains a certain positional relationship (L 1 to L 5 ) according to the relative velocity v so far.
It moves inside the tube 15 at the moving speed v 0 of the reagent solution. At the moment when the magnetic field is erased, t = 0, the magnetic particles 41a at that time
And the distance between the magnetic particle detector 43 and L 0. Similarly,
The distance between the magnetic particles 41a and 41b is L 1 , the distance between the magnetic particles 41b and 41c is L 2 , the distance between the magnetic particles 41c and 41d is L 3 ,
The distance between d and the magnetic particles 41e L 4, the distance between the magnetic particles 41e and the magnetic particles 41f and L 5. The distance the L x from the outlet of the solenoid coil 19 to the magnetic particle detector 43, the radius of the solenoid coil 19 a, the length b
And

【0143】いま、図12に示されるように、各磁気粒
子41a〜41fが、磁場消去の瞬間から磁気粒子検出
器43で検出されるまでの時間tn (n=1,2,…,
6)が測定されれば、磁気粒子検出器43でn番目に検
出される磁気粒子のx軸上の位置関係は、次のように定
義することができる。
Now, as shown in FIG. 12, a time t n (n = 1, 2,...) From the moment when the magnetic particles 41a to 41f are detected by the magnetic particle detector 43 until the magnetic particles 41a to 41f are detected.
If 6) is measured, the positional relationship on the x-axis of the n-th magnetic particle detected by the magnetic particle detector 43 can be defined as follows.

【0144】[0144]

【数6】 (Equation 6)

【0145】上記(10)式は、ソレノイドコイル19
が所定の磁場を発生していたときの磁気粒子の捕捉位置
に相当する。この磁気粒子の捕捉位置x=Xl を推定す
ることができれば、上記(2)式より磁束密度B、磁束
密度勾配dB/dxが求められる。
The above equation (10) indicates that the solenoid coil 19
Corresponds to the capturing position of the magnetic particles when a predetermined magnetic field was generated. If it is possible to estimate the catching position x = X l of the magnetic particles, (2) the magnetic flux density B from the equation, the magnetic flux density gradient dB / dx is obtained.

【0146】また、捕捉された状態の磁気粒子の相対速
度vは、 v=−v0 …(11) となる。
The relative velocity v of the captured magnetic particles is as follows: v = −v 0 (11)

【0147】したがって、各磁気粒子41a〜41fが
磁場消去の瞬間から磁気粒子検出器43で検出されるま
での時間t0 を測定することにより、移動時間検出器4
4に於いて、移動時間差に基いて磁気粒子の捕捉位置が
推定算出される。捕捉位置x=Xl が推定できれば、磁
束密度B、磁束密度勾配dB/dxが与えられるため、
予めこの液体移動速度v0 、液体の磁化率χm 、磁気粒
子半径r、液体粘度ηが既知であれば、上記(8)式よ
り磁気粒子の磁化率χl を算出することができる。
Therefore, by measuring the time t 0 from the moment when the magnetic particles 41 a to 41 f are erased by the magnetic particle detector 43 to the time when the magnetic particles 41 a to 41 f are detected by the magnetic particle detector 43, the movement time detector 4
In 4, the capture position of the magnetic particles is estimated and calculated based on the movement time difference. If the capture position x = Xl can be estimated, the magnetic flux density B and the magnetic flux density gradient dB / dx are given.
If the liquid moving speed v 0 , liquid susceptibility χ m , magnetic particle radius r, and liquid viscosity η are known in advance, the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles can be calculated from the above equation (8).

【0148】すなわち、磁化率測定器25に上記(8)
式が定義されていれぱ、磁気粒子検出器43からの検知
時間の測定によって、磁束密度B、磁束密度勾配dB/
dxが得られるため、磁化率測定器25は磁気粒子の磁
化率χl を算出することが可能である。
That is, the magnetic susceptibility measuring device 25 has the above (8)
If the equation is defined, the measurement of the detection time from the magnetic particle detector 43 indicates that the magnetic flux density B and the magnetic flux density gradient dB /
Since dx can be obtained, magnetic susceptibility meter 25 is able to calculate the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles.

【0149】また、本実施の形態では、磁気粒子を位置
的に分離した後に個々の磁気粒子を識別するため、液体
中に異なる磁化率を有した磁気粒子が複数混在している
状態についても取り扱えるという利点がある。
Further, in the present embodiment, since the individual magnetic particles are identified after the magnetic particles are separated in position, a state in which a plurality of magnetic particles having different magnetic susceptibilities are mixed in a liquid can be handled. There is an advantage.

【0150】ところで、この第3の実施の形態の管15
は、ソレノイドコイル19の磁気粒子排出口よりも下流
部側に於いて、DNAの親和性結合を検出するためのフ
ローサイトメータ40に接続されている。そのため、上
記の粒子特性検出器及び識別方法で、各磁気粒子の磁化
率χl を検出した後に引き続いて、フローサイトメータ
40で各磁気粒子に結合している反応物を検出すること
ができる。
Incidentally, the tube 15 of the third embodiment is described.
Is connected to a flow cytometer 40 for detecting the affinity binding of DNA on the downstream side of the magnetic particle outlet of the solenoid coil 19. Therefore, in the above particle properties detectors and identification methods, following after the detection of the magnetic susceptibility chi l of each magnetic particles, it is possible to detect the reaction product bound to the magnetic particles by a flow cytometer 40.

【0151】更に、第3の実施の形態では、試薬液中の
DNAは蛍光色素で修飾されているため、フローサイト
メータ40に於いて特定の波長でこの色素を励起し、蛍
光を測定すれば、磁気粒子の表面で親和性結合が起こっ
たか否かを検出することができる。したがって、本実施
の形態によれば、各磁気粒子の磁化率χと共に親和性結
合の結果を測定することができるため、磁気粒子毎のD
NA結合反応を明らかにすることができる。
Furthermore, in the third embodiment, since the DNA in the reagent solution is modified with a fluorescent dye, if the dye is excited at a specific wavelength in the flow cytometer 40 and the fluorescence is measured. It is possible to detect whether affinity binding has occurred on the surface of the magnetic particles. Therefore, according to the present embodiment, the result of the affinity binding can be measured together with the magnetic susceptibility χ of each magnetic particle.
The NA binding reaction can be revealed.

【0152】すなわち、磁化率χの異なる粒子を複数使
用し、各粒子を識別分離することで、各磁気粒子表面上
のDNA種類を特定しながら、どのDNAがどの試薬D
NAと反応したかを個別に検出することが可能となる。
That is, by using a plurality of particles having different magnetic susceptibility χ and identifying and separating each particle, while identifying the type of DNA on the surface of each magnetic particle, which DNA corresponds to which reagent D
It is possible to individually detect whether or not it has reacted with NA.

【0153】したがって、この第3の実施の形態には、
上述した第1及び第2の実施の形態の効果の他に、次の
ような特有の効果がある。
Therefore, in the third embodiment,
In addition to the effects of the first and second embodiments described above, there are the following specific effects.

【0154】すなわち、DNA等の生体関連物質の親和
性反応を調べる方法として、DNAアレイを用いるのが
一般的であるが、第3の実施の形態のように、3次元表
面形上にDNAを配列させることで、2次元表面の場合
よりも親和性結合の反応効率が高まる。また、磁化率の
異なる粒子毎に固定化するDNA種類を変えることがで
き、且つ、必要なDNAを固定化した磁気粒子だけをユ
ーザが選定して親和性反応を行うことができ、且つ、複
数のDNAを一つの反応容器で一度に取り扱うことがで
きる。そのため、実験のカスタム性が非常に高く、また
実験に必要な生体物質や試薬の量が微少量ですむ。
That is, a DNA array is generally used as a method for examining the affinity reaction of a biological substance such as DNA. However, as in the third embodiment, DNA is placed on a three-dimensional surface. By arranging, the reaction efficiency of affinity binding is higher than in the case of a two-dimensional surface. In addition, the type of DNA to be immobilized can be changed for each particle having a different magnetic susceptibility, and the user can select only magnetic particles on which necessary DNA is immobilized to perform an affinity reaction. Can be handled in one reaction vessel at a time. Therefore, the customizability of the experiment is very high, and the amount of biological materials and reagents required for the experiment is extremely small.

【0155】更に、フローサイトメータと組み合わせる
ことにより、短時間で親和性結合結果を得ることができ
る。このような結果として、コストを安く抑えることが
できる。
Further, by combining with a flow cytometer, an affinity binding result can be obtained in a short time. As a result, the cost can be reduced.

【0156】加えて、第3の実施の形態に於いて、上記
の磁気粒子に於ける磁化率測定方法の原理を応用し、磁
化率が既知であり粒子径が未知である磁気粒子の粒子径
の測定を行うことも可能である。
In addition, in the third embodiment, the particle diameter of a magnetic particle having a known magnetic susceptibility and an unknown particle diameter is applied by applying the principle of the magnetic susceptibility measuring method for magnetic particles described above. Can also be measured.

【0157】この磁気粒子の粒子径の測定に於いて、上
記の磁気粒子識別装置及び方法を、磁化率が既知であ
り、粒子径が未知である磁気粒子に対して実施し、移動
時間検出器に於いて、移動時間差に基いて磁気粒子の捕
捉位置が推定算出される。磁気粒子の捕捉位置x=Xl
が推定できれば、磁束密度B、磁束密度勾配dB/dx
が与えられるため、予め液体移動速度v0 、磁気粒子の
磁化率χl 、液体の磁化率χm 、液体粘度ηが与えられ
れば、上記(8)式を変形して得られる上記(9)式に
よって、磁気粒子半径rを算出することができる。
In the measurement of the particle size of the magnetic particles, the above-described magnetic particle identification apparatus and method are applied to magnetic particles having a known magnetic susceptibility and an unknown particle size. In step (1), the capture position of the magnetic particles is estimated and calculated based on the movement time difference. Capture position of magnetic particles x = X l
Can be estimated, the magnetic flux density B, the magnetic flux density gradient dB / dx
Is given, the liquid movement speed v 0 , the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles, the liquid susceptibility χ m , and the liquid viscosity η are given in advance. The magnetic particle radius r can be calculated by the equation.

【0158】すなわち、図13に示されるように、上記
磁化率測定器25の代わりに、磁気粒子の粒子径を算出
する粒径測定器47を粒子特性検出器46内に設け、こ
の粒径測定器47に、上記(9)式が定義されていれ
ば、移動時間検出器44からの出力信号を受け、磁気粒
子41の相対速度vが与えられることにより、粒径測定
器47は磁気粒子41の粒子半径rを算出することが可
能である。
That is, as shown in FIG. 13, a particle size measuring device 47 for calculating the particle size of the magnetic particles is provided in the particle characteristic detector 46 instead of the magnetic susceptibility measuring device 25, If the equation (9) is defined in the detector 47, the output signal from the movement time detector 44 is received and the relative velocity v of the magnetic particle 41 is given. Can be calculated.

【0159】尚、この第3の実施の形態の各構成は、当
然、各種の変形、変更が可能である。例えば、磁気粒子
は反磁性体物質以外に、強磁性体、常磁性体、反強磁性
体、反磁性体または高温超伝導体を含む超伝導体のう
ち、単独若しくは複数の磁性体または超伝導体物質から
構成することができ、非相溶性液体は常磁性体、反磁性
体の何れであっても良い。
It is to be noted that each configuration of the third embodiment can of course be variously modified and changed. For example, magnetic particles include, in addition to diamagnetic substances, one or more magnetic substances or superconducting substances, including ferromagnetic substances, paramagnetic substances, antiferromagnetic substances, diamagnetic substances, and superconductors including high-temperature superconductors. The immiscible liquid may be a paramagnetic substance or a diamagnetic substance.

【0160】また、ソレノイドコイルは、磁束密度と磁
束密度勾配の積が非対称となるように構成されれば良
い。例えば、磁気粒子を導入する側から排出する側にか
けて、ソレノイド径が減少するように構成されたり、コ
イル径が減少するように構成されたものでも良い。逆
に、ソレノイドコイルが磁気粒子を導入する側から磁気
粒子を排出する側にかけて、巻数が減少的に少なくなる
ように構成されたり、ソレノイド径が増加するように構
成されたり、コイル径が増加するように構成されたもの
でも良い。加えて、ソレノイドコイル以外に永久磁石等
で磁場発生装置を構成しても良い。
In addition, the solenoid coil may be configured so that the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is asymmetric. For example, a configuration may be adopted in which the diameter of the solenoid decreases or the diameter of the coil decreases from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged. Conversely, from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, the solenoid coil is configured so that the number of turns is reduced and reduced, or the solenoid diameter is configured to increase or the coil diameter increases. It may be configured as described above. In addition, the magnetic field generator may be constituted by permanent magnets or the like other than the solenoid coil.

【0161】更に、粒子特性検出器は、磁気粒子にレー
ザを照射するレーザ照射器と、レーザ照射器と磁気粒子
の移動する管との間に設けられたハーフミラーと、磁気
粒子からのレーザ反射光を検出する光検出器と、光検出
器と磁気粒子の移動路との間に設けられたハーフミラー
とで構成するようにしても良い。
Further, the particle characteristic detector includes a laser irradiator for irradiating a laser to the magnetic particles, a half mirror provided between the laser irradiator and a tube in which the magnetic particles move, and a laser reflection from the magnetic particles. It may be constituted by a photodetector for detecting light, and a half mirror provided between the photodetector and the moving path of the magnetic particles.

【0162】また、磁気粒子表面に固定するための生体
関連物質はDNA以外でも良く、例えばRNA、遺伝
子、染色体、細胞膜、ウィルス、特異的結合性蛋白質、
抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプ
タ、酵素、核酸等でも構わない。
The biological substance to be fixed on the surface of the magnetic particles may be other than DNA, such as RNA, gene, chromosome, cell membrane, virus, specific binding protein, and the like.
Antigens, antibodies, lectins, haptens, hormones, receptors, enzymes, nucleic acids and the like may be used.

【0163】更に、生体関連物質の親和性結合を測定す
る手段として、フローサイトメータ以外にも、例えばフ
ローセル、セルソータ等が管下流側に接続されていても
良い。
Further, as means for measuring the affinity binding of the biological substance, for example, a flow cell, a cell sorter or the like may be connected to the downstream side of the tube in addition to the flow cytometer.

【0164】また、識別された磁気粒子の種類または親
和性結合結果によって、必要な粒子を抽出できるような
磁気粒子抽出機構が管下流側に設けられていても良い。
Further, a magnetic particle extraction mechanism that can extract necessary particles depending on the type of the identified magnetic particles or the result of affinity binding may be provided on the downstream side of the tube.

【0165】次に、本発明の第4の実施の形態を説明す
る。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0166】図14は、本発明の第4の実施の形態に於
ける磁気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to the fourth embodiment of the present invention.

【0167】図14に於いて、磁気粒子は数μm程度の
粒径を有して、反磁性体物質から構成される。管50内
は、磁気粒子と非相溶性の液体で満たされている。この
管50には、特定の磁化率を有する磁気粒子51が管5
0内部へ導入されるための導入機構52が接続されてい
る。この導入機構52は、磁場発生装置の磁束密度勾配
が零になる部分に磁気粒子51が導入されるような配置
になっている。
In FIG. 14, the magnetic particles have a particle size of about several μm and are made of a diamagnetic substance. The tube 50 is filled with a liquid that is incompatible with the magnetic particles. In this tube 50, magnetic particles 51 having a specific magnetic susceptibility are placed.
An introduction mechanism 52 for introduction into the inside of the camera is connected. The introduction mechanism 52 is arranged such that the magnetic particles 51 are introduced into a portion where the magnetic flux density gradient of the magnetic field generator becomes zero.

【0168】導入機構52及び管50の断面形状及び断
面積は、上記液体及び磁気粒子が十分に移動できる範囲
に於いて任意に設定可能である。尚、図示されないが、
導入機構52の上流側には、磁気粒子が単離されるよう
な粒子単離機構があるため、磁気粒子は個々に単離した
状態で導入機構から管内部に導入される。
The cross-sectional shape and cross-sectional area of the introduction mechanism 52 and the tube 50 can be arbitrarily set within a range where the liquid and the magnetic particles can sufficiently move. Although not shown,
Since there is a particle isolation mechanism on the upstream side of the introduction mechanism 52 for isolating the magnetic particles, the magnetic particles are introduced into the tube from the introduction mechanism in an individually isolated state.

【0169】上記管50の両端部は、何れも磁気粒子の
排出側とされる。そして、管50の外周面に沿って、単
位当たりのコイル巻数が均一に構成されているソレノイ
ドコイル53が、それぞれ設けられている。そして、こ
のソレノイドコイル53の2つの磁気粒子排出口付近の
外部下流側には、粒子特性検出器55の磁気粒子検出器
56及び57が、それぞれ設けられている。また、上記
導入機構52の近傍にも、磁気粒子検出器58が設けら
れている。そして、第4の実施の形態に於ける粒子特性
検出器55は、ソレノイドコイルの磁気粒子排出口近傍
に磁気粒子検出器56及び57と、導入機構52に設け
られ粒子の通過を検知する磁気粒子検出器58と、上記
磁気粒子検出器56及び58、若しくは磁気粒子検出器
57及び58に於ける粒子通過の時間差から磁気粒子5
1の速度を算出する速度検出器59とから構成されてい
る。
Both ends of the tube 50 are on the magnetic particle discharge side. Along the outer peripheral surface of the tube 50, there are provided solenoid coils 53 each having a uniform number of coil turns per unit. Further, magnetic particle detectors 56 and 57 of a particle characteristic detector 55 are provided on the outer downstream side near the two magnetic particle discharge ports of the solenoid coil 53, respectively. A magnetic particle detector 58 is also provided near the introduction mechanism 52. The particle characteristic detector 55 according to the fourth embodiment includes magnetic particle detectors 56 and 57 near the magnetic particle outlet of the solenoid coil and magnetic particles provided in the introduction mechanism 52 for detecting passage of the particles. The detector 58 and the magnetic particle detectors 56 and 58, or the time difference between the passage of the particles in the magnetic particle detectors 57 and 58,
And a speed detector 59 for calculating the speed of the vehicle.

【0170】更に、上記粒子特性検出器55内の速度検
出器59には、磁化率測定器61が接続される。
Further, a magnetic susceptibility measuring device 61 is connected to the velocity detector 59 in the particle characteristic detector 55.

【0171】また、上記ソレノイドコイル53には、所
定の磁場強度でソレノイドコイル53に磁場を発生させ
る磁場制御機構60が接続されている。この磁場制御機
構60により、磁場強度、磁場発生、磁場消去が制御さ
れる。
Further, a magnetic field control mechanism 60 for generating a magnetic field in the solenoid coil 53 with a predetermined magnetic field strength is connected to the solenoid coil 53. The magnetic field control mechanism 60 controls magnetic field strength, magnetic field generation, and magnetic field erasure.

【0172】次に、この第4の実施の形態の作用を説明
する。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.

【0173】導入機構52により導入後の各磁気粒子5
1は、管50内部を単離した状態で存在するが、磁気粒
子51は外部磁場の影響がないときには、導入後液体中
で静止する。管50の外側には、管50内部の磁気粒子
51に対して人工的に磁場を発生させるための磁場発生
装置として、円周上に均一なコイル巻数で構成されたソ
レノイドコイル53が設けられている。
Each of the magnetic particles 5 introduced by the introduction mechanism 52
1 exists in a state where the inside of the tube 50 is isolated, but when the magnetic particles 51 are not affected by an external magnetic field, they stay in the liquid after introduction. Outside the tube 50, a solenoid coil 53 having a uniform number of turns on the circumference is provided as a magnetic field generator for artificially generating a magnetic field for the magnetic particles 51 inside the tube 50. I have.

【0174】いま、磁場制御機構60により、ソレノイ
ドコイル53が所定強度の磁場を発生している場合につ
いて考える。
Now, consider a case where the magnetic field control mechanism 60 causes the solenoid coil 53 to generate a magnetic field of a predetermined strength.

【0175】第4の実施の形態に於けるソレノイドコイ
ル53は、単位当たりのコイル巻数が均一に構成されて
いるため、図15に示されるように、磁束密度、磁束密
度勾配による効果が、ソレノイドコイル53の磁気粒子
排出口である磁気粒子検出器56、57近傍で最も大き
くなる。
In the solenoid coil 53 according to the fourth embodiment, since the number of coil turns per unit is configured to be uniform, as shown in FIG. It becomes largest near the magnetic particle detectors 56 and 57 which are the magnetic particle outlets of the coil 53.

【0176】ここで、上記(6)式によって磁気粒子の
移動速度vは、磁気粒子及び液体の磁化率χl 、χ
m と、磁束密度、磁束密度勾配の大きさ、磁気粒子サイ
ズに基き一義的に決まることから、例えば、磁束密度と
磁束密度勾配の積が零となる導入機構52の位置では相
対速度v=0である。
Here, according to the above equation (6), the moving speed v of the magnetic particles is determined by the magnetic susceptibility χ l , χ
m and the magnetic flux density, the magnitude of the magnetic flux density gradient, and the size of the magnetic particles, the relative velocity v = 0 at the position of the introduction mechanism 52 where the product of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient becomes zero, for example. It is.

【0177】ところが、反磁性粒子の場合は、磁束密度
勾配が極小値をとる位置に近付くにつれて磁気粒子の液
体に対する相対速度vは加速され、磁束密度勾配極小値
地点(磁気粒子検出器57近傍)に於いて相対速度vは
最大値となる。逆に、常磁性粒子の場合は、磁束密度勾
配が極大値をとる位置(磁気粒子検出器56近傍)に於
いて磁気粒子の液体に対する相対速度vが最大になる。
However, in the case of diamagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles with respect to the liquid is accelerated as the magnetic flux density gradient approaches a position where the magnetic flux density has a minimum value, and the magnetic flux density gradient has a minimum value point (near the magnetic particle detector 57). , The relative speed v becomes the maximum value. Conversely, in the case of paramagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles with respect to the liquid becomes maximum at the position where the magnetic flux density gradient has a maximum value (near the magnetic particle detector 56).

【0178】本実施の形態では、粒子特性検出器が磁気
粒子の速度変化を検出することで、該磁気粒子を個別に
識別するようになっている。
In the present embodiment, the magnetic particle is individually identified by the particle characteristic detector detecting a change in the velocity of the magnetic particle.

【0179】尚、上記磁気粒子検出器56〜58は、そ
れぞれ図16に示されるように、磁気粒子に光を照射す
る光ファイバと、光ファイバの対極に設置され光を検出
する光検出器とから構成されており、磁気粒子の通過に
よる光遮断を検知することにより磁気粒子を検出するも
のである。
As shown in FIG. 16, the magnetic particle detectors 56 to 58 each include an optical fiber for irradiating the magnetic particles with light, and a photodetector provided at the opposite end of the optical fiber for detecting light. And detects the magnetic particles by detecting the light blocking due to the passage of the magnetic particles.

【0180】すなわち、磁気粒子検出器58は、導入機
構52内の磁気粒子に光を照射する光ファイバ67と、
上記導入機構52を介して該光ファイバ67の対極に設
置された光検出器68とから構成されている。また、磁
気粒子検出器56は、管64内の磁気粒子に光を照射す
る光ファイバ63と、上記管64を介して該光ファイバ
63の対極に設置された光検出器64とから構成されて
いる。同様に、磁気粒子検出器57は、管64内の磁気
粒子に光を照射する光ファイバ65と、上記管64を介
して該光ファイバ65の対極に設置された光検出器66
とから構成されている。
That is, the magnetic particle detector 58 comprises: an optical fiber 67 for irradiating the magnetic particles in the introduction mechanism 52 with light;
A light detector 68 is provided at the opposite electrode of the optical fiber 67 via the introduction mechanism 52. The magnetic particle detector 56 includes an optical fiber 63 for irradiating the magnetic particles in the tube 64 with light, and a photodetector 64 installed at the opposite electrode of the optical fiber 63 via the tube 64. I have. Similarly, the magnetic particle detector 57 includes an optical fiber 65 for irradiating the magnetic particles in the tube 64 with light, and a photodetector 66 installed at a counter electrode of the optical fiber 65 via the tube 64.
It is composed of

【0181】したがって、以上から、磁束密度、磁束密
度勾配による効果が最も大きい磁気粒子排出口(磁気粒
子検出器56、57)の位置に於いて移動速度vを測定
すれぱ、各磁気粒子の磁化率の差を最も感度良く検知す
ることが可能である。それと共に、磁気粒子検出器56
で検出される磁気粒子は常磁性粒子、磁気粒子検出器5
7で検出される磁気粒子は反磁性粒子として識別するこ
とができる。
Therefore, as described above, when the moving speed v is measured at the position of the magnetic particle outlet (the magnetic particle detectors 56 and 57) where the effect of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient is the largest, the magnetization of each magnetic particle is obtained. The rate difference can be detected with the highest sensitivity. At the same time, the magnetic particle detector 56
Are magnetic particles detected by the magnetic particle detector 5
The magnetic particles detected at 7 can be identified as diamagnetic particles.

【0182】ところで、上記(8)式により、磁気粒子
の磁化率χl を算出できることから、図14に示される
ように、粒子特性検出器55の後続に、上記(8)式が
定義されている磁化率測定器61が設けられていれば、
速度検出器59からの出力信号を受け、磁気粒子51の
相対速度vが与えられることにより、既知の液体の磁化
率χm 、磁気粒子半径r、液体粘度η、磁束密度B、磁
束密度勾配dB/dxとに基き、磁化率測定器61は磁
気粒子51の磁化率χl を算出することが可能である。
[0182] Incidentally, the above (8), since it is possible to calculate the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles, as shown in FIG. 14, the subsequent particle characteristics detector 55, equation (8) is defined If the magnetic susceptibility measuring device 61 is provided,
By receiving the output signal from the velocity detector 59 and giving the relative velocity v of the magnetic particles 51, the known liquid magnetic susceptibility χ m , magnetic particle radius r, liquid viscosity η, magnetic flux density B, and magnetic flux density gradient dB / based on the dx, magnetic susceptibility meter 61 is able to calculate the magnetic susceptibility chi l of the magnetic particles 51.

【0183】更に、第4の実施の形態に於いて、図14
に示される磁化率測定器61の代わりに、上記(9)式
が定義されている磁気粒子の粒子径を算出するための粒
径測定器が設けられていれば、速度検出器からの出力信
号を受け、磁気粒子の相対速度vが与えられることによ
り、粒径測定器は磁気粒子の粒子半径rを算出すること
が可能である。
Further, in the fourth embodiment, FIG.
If a particle size measuring device for calculating the particle size of the magnetic particles defined by the above equation (9) is provided instead of the magnetic susceptibility measuring device 61 shown in FIG. Then, the relative diameter v of the magnetic particles is given, so that the particle diameter measuring device can calculate the particle radius r of the magnetic particles.

【0184】尚、この第4の実施の形態による各構成
は、当然、各種の変形、変更が可能である。
It should be noted that each configuration according to the fourth embodiment can be variously modified and changed.

【0185】例えば、管内に磁場が発生していない状態
で導入機構から磁気粒子が導入され、複数種類の磁気粒
子が管内に導入されたところで、磁場発生装置により瞬
時に磁場を発生させることにより、各磁気粒子の磁化率
に応じて磁気粒子を個々に分離しながら、粒子特性検出
器により移動速度を測定することで各磁気粒子を識別す
るようにしても良い。
For example, when magnetic particles are introduced from the introduction mechanism in a state where no magnetic field is generated in the tube, and when a plurality of types of magnetic particles are introduced into the tube, a magnetic field generator instantaneously generates a magnetic field. Each magnetic particle may be identified by measuring the moving speed with a particle characteristic detector while individually separating the magnetic particles according to the magnetic susceptibility of each magnetic particle.

【0186】また、磁気粒子は、反磁性体物質以外に、
強磁性体、常磁性体、反強磁性体、反磁性体または高温
超伝導体を含む超伝導体のうち、単独若しくは複数の磁
性体または超伝導体物質から構成することができる。更
に、非相溶性液体は、常磁性体、反磁性体の何れであっ
ても良い。加えて、管内部を満たすものは液体以外に、
気体や真空であっても良い。
The magnetic particles include, in addition to the diamagnetic substance,
Of the ferromagnetic material, paramagnetic material, antiferromagnetic material, diamagnetic material or superconductor including high-temperature superconductor, it can be composed of one or more magnetic materials or superconductor materials. Further, the immiscible liquid may be any of a paramagnetic substance and a diamagnetic substance. In addition to filling the inside of the tube, besides liquid,
It may be gas or vacuum.

【0187】上記ソレノイドコイルは、分布が極大値、
極小値を有するように構成されれば良い。例えば、磁気
粒子を導入する側から排出する側にかけて、ソレノイド
径が減少するように構成されたり、コイル径が減少する
ように構成されたものでも良い。逆に、ソレノイドコイ
ルが磁気粒子を導入する側から磁気粒子を排出する側に
かけて、巻数が減少的に少なくなるように構成された
り、ソレノイド径が増加するように構成されたり、コイ
ル径が単調的に増加するように構成されたものでも良
い。或いは、ソレノイドコイル巻数、ソレノイドコイル
径、コイル径が均一でも構わない。また、ソレノイドコ
イル以外に、永久磁石等で磁場発生装置を構成しても良
い。
The solenoid coil has a distribution having a maximum value,
What is necessary is just to be comprised so that it may have a minimum value. For example, a configuration may be adopted in which the diameter of the solenoid decreases or the diameter of the coil decreases from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged. Conversely, the solenoid coil is configured so that the number of turns decreases and decreases from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged, or the solenoid diameter is configured to increase, or the coil diameter is monotonic. May be configured so as to increase the number. Alternatively, the number of turns of the solenoid coil, the diameter of the solenoid coil, and the coil diameter may be uniform. Further, the magnetic field generator may be constituted by a permanent magnet or the like in addition to the solenoid coil.

【0188】尚、磁気粒子検出器56、57、58は、
磁気粒子にレーザを照射するレーザ照射器と、該レーザ
照射器と磁気粒子の移動する管との間に設けられたハー
フミラーと、磁気粒子からのレーザ反射光を検出する光
検出器と、光検出器と磁気粒子の移動路との間に設けら
れたハーフミラーとから構成されても良い。或いは、磁
気粒子排出口付近の外部下流側に設けられた円環状の導
線と、該円環状導線に接続され磁気粒子の移動に伴って
発生する誘導起電力の変化を検出する起電力検出器と、
該起電力検出器に接続され起電力検出器の検知信号パタ
ーンから磁気粒子の速度を算出する速度検出器とから構
成されても良い。
Note that the magnetic particle detectors 56, 57, 58
A laser irradiator that irradiates a laser to the magnetic particles, a half mirror provided between the laser irradiator and a tube in which the magnetic particles move, a photodetector that detects laser reflected light from the magnetic particles, It may be constituted by a half mirror provided between the detector and the moving path of the magnetic particles. Alternatively, an annular conductor provided on the outer downstream side near the magnetic particle discharge port, and an electromotive force detector connected to the annular conductor and detecting a change in induced electromotive force generated by movement of the magnetic particles, ,
A speed detector connected to the electromotive force detector to calculate the speed of the magnetic particles from a detection signal pattern of the electromotive force detector.

【0189】一方、磁気粒子表面には、DNA等の固定
するための生体関連物質が固定されていても良い。更
に、生体関連物質は、例えば、RNA、遺伝子、染色
体、細胞膜、ウィルス、特異的結合性蛋白質、抗原、抗
体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、
核酸等であっても良い。更に、そのような生体関連物質
の親和性結合を測定する手段として、フローサイトメー
タ、フローセル、セルソータ等が管下流側に接続され、
磁気粒子の磁化率χや粒径により磁気粒子を識別分離す
ることで、各磁気粒子表面上のDNA種類を特定しなが
ら、どのDNAがどの試薬DNAと反応したかを個別に
検出できるような構成であっても構わない。
On the other hand, a bio-related substance such as DNA may be fixed on the surface of the magnetic particles. Further, biologically-related substances include, for example, RNA, genes, chromosomes, cell membranes, viruses, specific binding proteins, antigens, antibodies, lectins, haptens, hormones, receptors, enzymes,
It may be a nucleic acid or the like. Further, as a means for measuring the affinity binding of such a biological substance, a flow cytometer, a flow cell, a cell sorter, etc. are connected to the downstream side of the tube,
A configuration in which magnetic particles are identified and separated based on the magnetic susceptibility χ and the particle size of the magnetic particles, so that it is possible to individually detect which DNA has reacted with which reagent DNA while identifying the type of DNA on the surface of each magnetic particle. It does not matter.

【0190】また、識別された磁気粒子の種類によっ
て、必要な粒子を抽出できるような磁気粒子抽出機構が
管下流側に設けられていても良い。
In addition, a magnetic particle extraction mechanism that can extract necessary particles depending on the type of the identified magnetic particles may be provided on the downstream side of the tube.

【0191】次に、本発明の第5の実施の形態を説明す
る。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0192】図17は、本発明の第5の実施の形態に於
ける磁気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to the fifth embodiment of the present invention.

【0193】図17に於いて、管15内には磁気粒子1
6と非相容性の液体が満たされているもので、この管1
5には磁気粒子16を管15内部へ導入するための導入
機構17が接続されている。上記磁気粒子16は、数μ
mから数百μm程度の粒径を有して、強磁性体物質から
構成される。
In FIG. 17, the magnetic particles 1
6 is filled with a liquid that is incompatible with
5 is connected to an introduction mechanism 17 for introducing the magnetic particles 16 into the tube 15. The magnetic particles 16 have a size of several μm.
It has a particle size of about m to several hundred μm and is made of a ferromagnetic substance.

【0194】上記導入機構17は、管15の中心部分に
磁気粒子16が導入されるような配置になっている。導
入機構17及び管15の断面形状及び断面積は、液体及
び磁気粒子が十分に流動できる範囲に於いて任意に設定
が可能である。
The introduction mechanism 17 is arranged so that the magnetic particles 16 are introduced into the center of the tube 15. The cross-sectional shape and cross-sectional area of the introduction mechanism 17 and the tube 15 can be arbitrarily set as long as the liquid and the magnetic particles can sufficiently flow.

【0195】いま、管15は透明な材質で作製され、管
15の断面は円形状で、その管径は数十〜数百mmとす
る。管15には、管内部の流体を所定の速度で移動させ
る液体搬送機構18が装備されている。
Now, the pipe 15 is made of a transparent material, the cross section of the pipe 15 is circular, and the pipe diameter is several tens to several hundreds mm. The tube 15 is provided with a liquid transport mechanism 18 for moving the fluid inside the tube at a predetermined speed.

【0196】管15の外側には、管内部の磁気粒子16
に対して人工的に磁場を発生させるための磁場発生装置
として、一対の電磁石71が設けられている。該電磁石
71は、磁気粒子を導入する側から磁気粒子を排出する
側にかけて磁束密度が非対称になるように、管15を挟
んで対向配置される。電磁石71は、磁場強度、磁場発
生、磁場消去を制御する磁場制御機構26に接続されて
おり、且つ対向した電磁石71の間の距離は、適宜変更
可能なように構成されている。
Outside the tube 15, magnetic particles 16 inside the tube
A pair of electromagnets 71 is provided as a magnetic field generator for artificially generating a magnetic field. The electromagnets 71 are opposed to each other with the tube 15 interposed therebetween so that the magnetic flux density is asymmetric from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged. The electromagnet 71 is connected to the magnetic field control mechanism 26 that controls the magnetic field strength, the generation of the magnetic field, and the elimination of the magnetic field, and the distance between the opposing electromagnets 71 can be changed as appropriate.

【0197】また、上記電磁石71を挟んで両端に、管
15に沿って2つの磁気粒子検出器22、23が設けら
れている。磁気粒子検出器22は電磁石71の磁気粒子
導入口より外部上流側に設けられ、磁気粒子検出器23
は電磁石71の磁気粒子排出口より外部下流側に設けら
れている。
Further, two magnetic particle detectors 22 and 23 are provided along both ends of the electromagnet 71 along the tube 15. The magnetic particle detector 22 is provided on the outer upstream side of the magnetic particle inlet of the electromagnet 71, and the magnetic particle detector 23
Is provided on the outer downstream side of the magnetic particle discharge port of the electromagnet 71.

【0198】これら2つの磁気粒子検出器22、23に
接続された速度検出器24では、これらの磁気粒子検出
器22、23の各設置位置に於ける磁気粒子の検出信号
の時間差と、既知である2つの磁気粒子検出器設置距離
に基いて磁気粒子16の速度が算出される。
The speed detector 24 connected to the two magnetic particle detectors 22 and 23 has a known time difference between the detection signals of the magnetic particles at the respective positions where the magnetic particle detectors 22 and 23 are installed. The speed of the magnetic particles 16 is calculated based on a certain two magnetic particle detector installation distances.

【0199】そして、これら磁気粒子検出器22、23
と、速度検出器24とから粒子特性検出器21が構成さ
れている。
The magnetic particle detectors 22, 23
And the velocity detector 24 constitute a particle characteristic detector 21.

【0200】粒子特性検出器21の後段には磁化率測定
器25が接続されている。この磁化率測定器25は、既
知の物理量と検知された磁気粒子の速度に基いて、磁気
粒子16の磁化率を算出するものである。
The susceptibility measuring device 25 is connected to the subsequent stage of the particle characteristic detector 21. The magnetic susceptibility measuring device 25 calculates the magnetic susceptibility of the magnetic particles 16 based on the known physical quantity and the detected speed of the magnetic particles.

【0201】次に、この第5の実施の形態の作用を説明
する。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described.

【0202】管15内は反磁性体で、且つ磁気粒子16
と非相容性の液体で満たされており、液体搬送機構18
によって管15内部の液体は、図示矢印方向に所定の速
度で移動している。尚、図示されていないが、導入機構
17の上流には、液体中の磁気粒子が単離されるような
粒子単離機構があるため、磁気粒子16は個々に単離し
た状態で導入機構17から管15内部に導入される。導
入後、各磁気粒子16は管15内部を単離した状態で移
動するが、磁気粒子16は外部磁場の影響がないときに
は、液体と同じ速度で流動する。
The inside of the tube 15 is made of a diamagnetic material, and the magnetic particles 16
Liquid incompatible with the liquid transport mechanism 18
As a result, the liquid inside the tube 15 is moving at a predetermined speed in the direction of the arrow shown in the figure. Although not shown, there is a particle isolation mechanism upstream of the introduction mechanism 17 for isolating the magnetic particles in the liquid. Therefore, the magnetic particles 16 are individually isolated from the introduction mechanism 17. It is introduced inside the tube 15. After the introduction, each magnetic particle 16 moves in a state where the inside of the tube 15 is isolated, but the magnetic particle 16 flows at the same speed as the liquid when there is no influence of the external magnetic field.

【0203】いま、磁場制御機構26により、電磁石7
1が所定強度の磁場を発生した場合について考える。
Now, the magnetic field control mechanism 26 controls the electromagnet 7
Consider a case where 1 generates a magnetic field of a predetermined strength.

【0204】本発明に於ける電磁石71は、図18
(a)及び(b)に示されるように、磁気粒子を導入す
る側から磁気粒子を排出する側にかけて、磁束密度が非
対称で且つ管15の幅方向の磁束密度が均一になるよう
なポールチップ形状で構成されている。この第5の実施
の形態の電磁石に於ける磁束密度は、図19(a)に示
されるように、粒子排出口で極大値をとる。また、液体
の移動方向に対する磁束密度勾配は、図19(b)に示
されるよう、に粒子導入口で極大値をとる。
The electromagnet 71 according to the present invention is similar to the electromagnet 71 shown in FIG.
As shown in (a) and (b), a pole tip in which the magnetic flux density is asymmetric and the magnetic flux density in the width direction of the tube 15 is uniform from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged. It has a shape. The magnetic flux density of the electromagnet of the fifth embodiment has a maximum value at the particle outlet as shown in FIG. Further, the magnetic flux density gradient with respect to the moving direction of the liquid has a maximum value at the particle inlet as shown in FIG.

【0205】管15内に満たされた磁気粒子16と非相
溶性の液体は、液体搬送機構18により所定の速度v0
で管15内を移動している。磁場制御機構26により、
所定の磁場強度で電磁石71に磁場を発生させると、管
15内部の磁気粒子16に、上記(3)式で表される磁
場による起磁力Fm が生じる。
The liquid immiscible with the magnetic particles 16 filled in the pipe 15 is supplied to the liquid transport mechanism 18 at a predetermined velocity v 0.
Is moving inside the pipe 15. By the magnetic field control mechanism 26,
When a magnetic field is generated in the electromagnet 71 at a predetermined magnetic field strength, the tube 15 inside of the magnetic particles 16, (3) a magnetomotive force F m by a magnetic field of the formula results.

【0206】一方、起磁力により磁気粒子16が液体に
対する相対速度vで移動するとき、流体の粘性力Fv
は、上記(4)式に表されるようになる。
On the other hand, when the magnetic particles 16 move at a relative speed v to the liquid due to the magnetomotive force, the viscous force Fv of the fluid
Is expressed by the above equation (4).

【0207】起磁力により磁気粒子が移動するとき、上
記(5)式が成り立つ。このとき、磁気粒子16の相対
速度vは、上記(6)式の如くとなり、相対速度vの大
きさは磁気粒子及び液体の磁化率χl 、χm と、磁束密
度、磁束密度勾配の大きさ、磁気粒子サイズによって決
まることがわかる。
When the magnetic particles move by the magnetomotive force, the above equation (5) holds. At this time, the relative velocity v of the magnetic particles 16 is as shown in the above equation (6), and the magnitude of the relative velocity v is the magnetic susceptibility χ l , χ m of the magnetic particles and the liquid, the magnetic flux density, and the magnitude of the magnetic flux density gradient. It can be seen that the size is determined by the magnetic particle size.

【0208】上述したように、本発明の電磁石は、磁気
粒子を導入する側から磁気粒子を排出する側にかけて非
対称になるように構成されており、磁束密度、磁束密度
勾配による効果が電磁石の磁気粒子排出口で最も大きく
なる。したがって、この位置に於いて相対速度vを測定
すれば、各磁気粒子の磁化率の差を最も感度良く検知す
ることが可能となる。すなわち、個々の磁気粒子を最も
感度良く識別することが可能である。
As described above, the electromagnet of the present invention is configured to be asymmetric from the side where the magnetic particles are introduced to the side where the magnetic particles are discharged, and the effects of the magnetic flux density and the magnetic flux density gradient are affected by the magnetic properties of the electromagnet. Largest at the particle outlet. Therefore, if the relative velocity v is measured at this position, the difference in the magnetic susceptibility of each magnetic particle can be detected with the highest sensitivity. That is, individual magnetic particles can be identified with the highest sensitivity.

【0209】いま、磁気粒子サイズが一定で、磁気粒子
の磁化率χ1 、χ2 、χ3 及び液体の磁化率χm の各絶
対値が、上記(7)式の関係にあるとき、磁気粒子及び
液体の磁化率に対する磁気粒子の相対速度vは、図20
に示されるような関係になる。各グラフに於いて、横軸
は液体の移動方向の距離、縦軸は相対速度vである。
Now, when the magnetic particle size is constant and the absolute values of the magnetic susceptibility χ 1 , χ 2 , χ 3 and the magnetic susceptibility χ m of the magnetic particles have the relationship of the above equation (7), The relative velocity v of the magnetic particles with respect to the magnetic susceptibility of the particles and the liquid is shown in FIG.
The relationship is as shown in FIG. In each graph, the horizontal axis represents the distance in the moving direction of the liquid, and the vertical axis represents the relative velocity v.

【0210】本実施の形態の磁気粒子は、強磁性体物質
から構成され、特定の磁化率を有している。一般に、相
対速度は、磁気粒子と液体の磁性の符号が逆(何れかが
反磁性体、他方が常磁性体)の場合に、また、磁気粒子
の磁化率が大きいほど、その変化が大きくなる。
The magnetic particles of the present embodiment are made of a ferromagnetic substance and have a specific magnetic susceptibility. In general, the relative velocity changes greatly when the sign of the magnetic property of the magnetic particle and that of the liquid are opposite (one is a diamagnetic substance and the other is a paramagnetic substance), and as the magnetic susceptibility of the magnetic particle increases. .

【0211】更に、これらの結果と図18を合わせて考
えると、常磁性粒子の場合は、磁束密度勾配が極大値を
とる位置に於いて磁気粒子の液体に対する相対速度vが
最大になり、液体移動速度よりも早く(加速された状態
で)管内部を移動していく。逆に、反磁性粒子の場合
は、磁束密度勾配が極大値をとる位置に於いて磁気粒子
の液体に対する相対速度vが最小になるため、磁束密度
勾配が極大値をとる位置に近付くにつれて磁気粒子の液
体に対する相対速度vは減速される。
Further, considering these results and FIG. 18, in the case of paramagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles with respect to the liquid becomes maximum at the position where the magnetic flux density gradient takes the maximum value, It moves inside the pipe faster (with acceleration) than the moving speed. Conversely, in the case of diamagnetic particles, the relative velocity v of the magnetic particles to the liquid is minimized at the position where the magnetic flux density gradient has a maximum value. Relative to the liquid is reduced.

【0212】そこで、本発明に於ける電磁石71の磁気
粒子導入口より外部上流に設けられた磁気粒子検出器2
2と、磁束密度勾配が極大となる電磁石71の磁気排出
口より外部下流に設けられた磁気粒子検出器23とによ
り、粒子の通過が検知される。これら2つの磁気粒子検
出器22、23の設置距離は既知であるから、各磁気粒
子検出器22及び23の設置位置に於ける磁気粒子の検
出信号の時間差に基いて、速度検出器24によって磁気
粒子16の相対速度vが求められる。
Therefore, the magnetic particle detector 2 provided outside and upstream of the magnetic particle inlet of the electromagnet 71 according to the present invention.
2, and the passage of the particles is detected by the magnetic particle detector 23 provided outside and downstream of the magnetic outlet of the electromagnet 71 where the magnetic flux density gradient becomes maximum. Since the installation distances of these two magnetic particle detectors 22 and 23 are known, the speed detector 24 determines the magnetic distance based on the time difference between the detection signals of the magnetic particles at the installation positions of the magnetic particle detectors 22 and 23. The relative velocity v of the particles 16 is determined.

【0213】ところで、上記(6)式を変形すると、磁
気粒子の磁化率χl は、上記(8)式で与えられること
から、測定された磁気粒子の相対速度vと、予め液体の
磁化率χm 、磁気粒子半径r、液体粘度η、磁束密度
B、磁束密度勾配dB/dxが与えられていれば、磁気
粒子の磁化率χl を算出することができる。
By transforming the above equation (6), the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles is given by the above equation (8). Therefore, the measured relative velocity v of the magnetic particles and the magnetic susceptibility Given χ m , magnetic particle radius r, liquid viscosity η, magnetic flux density B, and magnetic flux density gradient dB / dx, the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles can be calculated.

【0214】すなわち、磁化率測定器25に、上記
(8)式が定義されていれぱ、移動時間検出器(図示せ
ず)からの出力信号を受け、磁気粒子の相対速度vが与
えられることにより、磁化率測定器25は磁気粒子16
の磁化率χl を算出することが可能である。
That is, if the above equation (8) is defined in the susceptibility measuring device 25, the relative speed v of the magnetic particles is given by receiving the output signal from the moving time detector (not shown). As a result, the magnetic susceptibility measuring device 25
It is possible to calculate the magnetic susceptibility χ l.

【0215】更に、本発明に於いて、上記磁気粒子16
に於ける磁化率測定方法の原理を応用し、磁化率が既知
であり粒子径が未知である磁気粒子の粒子径の測定を行
うことも可能である。
Furthermore, in the present invention, the magnetic particles 16
By applying the principle of the magnetic susceptibility measuring method in the above, it is also possible to measure the particle diameter of magnetic particles whose magnetic susceptibility is known and whose particle diameter is unknown.

【0216】この磁気粒子の粒子径の測定に於いて、上
記磁気粒子識別装置及び方法を、磁化率が既知であり、
粒子径が未知である磁気粒子に対して実施し、磁気粒子
の液体に対する相対速度vを算出する。磁気粒子の相対
速度vが測定でき、磁気粒子の磁化率χl 、液体の磁化
率χm 、液体粘度η、磁束密度B、磁束密度勾配dB/
dxが既知ならば、上記(8)式を変形することによ
り、磁気粒子半径rが上記(9)式により算出される。
In the measurement of the particle size of the magnetic particles, the magnetic particle identification apparatus and method described above were applied to a magnetic particle having a known magnetic susceptibility.
This is performed on magnetic particles whose particle size is unknown, and the relative velocity v of the magnetic particles to the liquid is calculated. The relative velocity v of the magnetic particles can be measured, the magnetic susceptibility χ l of the magnetic particles, the magnetic susceptibility χ m of the liquid, the liquid viscosity η, the magnetic flux density B, the magnetic flux density gradient dB /
If dx is known, the magnetic particle radius r is calculated by the above equation (9) by modifying the above equation (8).

【0217】すなわち、図21に示されるように、上記
磁化率測定器25の代わりに磁気粒子16の粒子径を算
出する粒径測定器32を設け、この粒径測定器32に上
記(9)式が定義されていれぱ、移動時間検出器(図示
せず)からの出力信号を受け、磁気粒子16の相対速度
vが与えられることにより、粒径測定器32は磁気粒子
16の粒子半径rを算出することが可能である。
That is, as shown in FIG. 21, a particle size measuring device 32 for calculating the particle size of the magnetic particles 16 is provided in place of the magnetic susceptibility measuring device 25, and the particle size measuring device 32 is provided with the above (9). If the equation is defined, the output signal from the movement time detector (not shown) is received, and the relative velocity v of the magnetic particle 16 is given. Can be calculated.

【0218】尚、本発明の第5の実施の形態の各構成
は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、磁
気粒子は強磁性体物質以外に、常磁性体、反強磁性体、
反磁性体または高温超伝導体を含む超伝導体のうち、単
独若しくは複数の磁性体、または超伝導体物質から構成
することができ、非相溶性液体は常磁性体、反磁性体の
何れであっても良い。また、流路内部を満たすものは液
体以外に、気体や真空であってもよい。
Incidentally, each configuration of the fifth embodiment of the present invention can of course be variously modified and changed. For example, magnetic particles can be paramagnetic, antiferromagnetic,
Among the superconductors including diamagnetic material or high-temperature superconductor, it can be composed of one or more magnetic materials or superconductor materials, and the immiscible liquid is either a paramagnetic material or a diamagnetic material. There may be. What fills the inside of the flow path may be gas or vacuum other than liquid.

【0219】更に、電磁石は、磁束密度勾配が非対称で
極大値を有するように構成されれば良い。例えば、電磁
石のポールチップ部分は矩形以外に円形であっても構わ
ない。
Furthermore, the electromagnet may be configured so that the magnetic flux density gradient is asymmetric and has a maximum value. For example, the pole tip portion of the electromagnet may be circular other than rectangular.

【0220】そして、流路幅方向に於ける磁束密度分布
は均一でなくても良く、対象的分布となっていても構わ
ない。更に、磁場発生装置は、この第5の実施の形態に
於ける電磁石以外に、例えば、ソレノイドコイル、永久
磁石、超伝導磁石等で構成しても良い。
The magnetic flux density distribution in the flow channel width direction may not be uniform, and may be a symmetric distribution. Further, the magnetic field generator may be constituted by, for example, a solenoid coil, a permanent magnet, a superconducting magnet, etc., in addition to the electromagnet in the fifth embodiment.

【0221】一方、磁気粒子表面にはDNA等の固定す
るための生体関連物質が固定されていても良く、生体関
連物質は、例えば、RNA、遺伝子、染色体、細胞膜、
ウイルス、特異的結合性蛋白質、抗原、抗体、レクチ
ン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、核酸等でも
構わない。
On the other hand, a bio-related substance such as DNA may be fixed on the surface of the magnetic particles. Examples of the bio-related substance include RNA, gene, chromosome, cell membrane, and the like.
It may be a virus, a specific binding protein, an antigen, an antibody, a lectin, a hapten, a hormone, a receptor, an enzyme, a nucleic acid, or the like.

【0222】更に、そのような生体関連物質の親和性結
合を測定する手段として、図22にに示されるように、
フローサイトメータ40、フローセル、セルソータ等が
管15の下流に接続され、磁気粒子16の磁化率χや粒
径により磁気粒子16を識別分離することで、各磁気粒
子表面上のDNA種類を特定しながら、どのDNAがど
の試薬DNAと反応したかを個別に検出できるような構
成であっても構わない。
As a means for measuring the affinity binding of such a biological substance, as shown in FIG.
A flow cytometer 40, a flow cell, a cell sorter, etc. are connected downstream of the tube 15, and identify and separate the magnetic particles 16 based on the magnetic susceptibility χ and the particle size of the magnetic particles 16 to specify the type of DNA on the surface of each magnetic particle. However, the configuration may be such that it is possible to individually detect which DNA has reacted with which reagent DNA.

【0223】また、識別された磁気粒子の種類によっ
て、必要な粒子を抽出できるような磁気粒子抽出機構が
管下流に設けられていても良い。
Further, a magnetic particle extraction mechanism for extracting necessary particles depending on the type of the identified magnetic particles may be provided downstream of the tube.

【0224】[0224]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数材料
から構成される磁気粒子を利用し、被検出物質の種類が
非常に多い場合でも粒子を個別に識別、分離することが
可能で、親和性結合に応用できるような磁気粒子識別装
置及び磁気粒子識別方法を提供することを目的とする。
As described above, according to the present invention, it is possible to use magnetic particles composed of a plurality of materials to individually identify and separate particles even when the types of substances to be detected are extremely large. It is an object of the present invention to provide a magnetic particle identification device and a magnetic particle identification method applicable to affinity binding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁気粒子識別装置に於ける第1の実施
の形態の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a first embodiment of a magnetic particle identification device according to the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態による磁気粒子識別
装置の構成を具体的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram specifically showing a configuration of the magnetic particle identification device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2の磁気粒子検出器22及び23の構成を示
した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of magnetic particle detectors 22 and 23 of FIG.

【図4】第1の実施の形態に於けるソレノイドコイルの
特性を示したもので、(a)は長さと巻数との関係を示
した図、(b)は長さと磁束密度との関係を示した図、
(c)は長さと磁束密度勾配との関係を示した図であ
る。
4A and 4B show characteristics of a solenoid coil according to the first embodiment, in which FIG. 4A shows a relationship between a length and the number of turns, and FIG. 4B shows a relationship between a length and a magnetic flux density. The figure shown,
(C) is a diagram showing the relationship between the length and the magnetic flux density gradient.

【図5】第1の実施の形態に於ける液体の移動方向の距
離に対する相対速度分布特性を示すもので、(a)反磁
性粒子/反磁性流体の場合の特性を示した図、(b)は
常磁性粒子/反磁性液体の場合の特性を示した図、
(c)は反磁性粒子/常磁性液体の場合の特性を示した
図、(d)は常磁性粒子/常磁性液体の場合の特性を示
した図である。
5A and 5B show relative velocity distribution characteristics with respect to a distance in a moving direction of a liquid in the first embodiment, and show (a) characteristics in the case of diamagnetic particles / diamagnetic fluid, and FIG. ) Is a diagram showing characteristics in the case of paramagnetic particles / diamagnetic liquid,
(C) is a diagram showing characteristics in the case of diamagnetic particles / paramagnetic liquid, and (d) is a diagram showing characteristics in the case of paramagnetic particles / paramagnetic liquid.

【図6】常磁性粒子と反磁性粒子の場合について、磁気
粒子検出器22及び23に於ける検出時間の一例を示し
た図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the detection time in the magnetic particle detectors 22 and 23 in the case of paramagnetic particles and diamagnetic particles.

【図7】本発明の第1の実施の形態の変形例による磁気
粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態に於ける磁気粒子識
別装置の構成を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】ソレノイドコイル19の磁気粒子排出口から、
3つの磁気粒子が次々と排出されたときの起電力検出器
37に於ける検知信号パターンの一例を示した特性図で
ある。
FIG. 9 shows a magnetic particle discharge port of a solenoid coil 19;
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of a detection signal pattern in the electromotive force detector 37 when three magnetic particles are sequentially discharged.

【図10】本発明の第3の実施の形態に於ける磁気粒子
識別装置の構成を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】第3の実施の形態による磁気粒子識別装置の
作用を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of the magnetic particle identification device according to the third embodiment.

【図12】第3の実施の形態に於ける磁気粒子と信号検
出時間との関係を示した図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between magnetic particles and a signal detection time according to a third embodiment.

【図13】本発明の第3の実施の形態の変形例による磁
気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施の形態に於ける磁気粒子
識別装置の構成を示した図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic particle identification device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】第4の実施の形態に於けるソレノイドコイル
53の特性を示したもので、(a)は長さと磁束密度と
の関係を示した特性図、(b)は長さと磁束密度勾配と
の関係を示した特性図である。
15A and 15B show characteristics of a solenoid coil 53 according to a fourth embodiment, wherein FIG. 15A is a characteristic diagram showing a relationship between length and magnetic flux density, and FIG. FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship with the relationship.

【図16】図14の磁気粒子検出器56、57及び58
の構成を示した図である。
FIG. 16 shows the magnetic particle detectors 56, 57 and 58 of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG.

【図17】本発明の第5の実施の形態に於ける磁気粒子
識別装置の構成を示した図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic particle identification device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図18】第5の実施の形態に於ける電磁石71の構造
を示したもので、(a)は平面図、(b)は側断面図で
ある。
FIGS. 18A and 18B show a structure of an electromagnet 71 according to a fifth embodiment, wherein FIG. 18A is a plan view and FIG. 18B is a side sectional view.

【図19】第5の実施の形態の電磁石の特性を示したも
ので、(a)は長さと磁束密度との関係を示した図、
(b)は長さと液体の移動方向に対する磁束密度勾配と
の関係を示した図である。
19A and 19B show characteristics of the electromagnet according to the fifth embodiment, in which FIG. 19A shows a relationship between length and magnetic flux density,
(B) is a diagram showing the relationship between the length and the magnetic flux density gradient with respect to the moving direction of the liquid.

【図20】磁気粒子及び液体の磁化率に対する磁気粒子
の相対速度vとの関係を示した図である。
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between magnetic susceptibility of magnetic particles and liquid and relative velocity v of magnetic particles.

【図21】本発明の第5の実施の形態の変形例による磁
気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第5の実施の形態の他の変形例によ
る磁気粒子識別装置の構成を示した図である。
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a magnetic particle identification device according to another modification of the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、15 管、 2、16 磁気粒子、 3、17 導入機構、 4、19 ソレノイドコイル、 6、7、22、23 磁気粒子検出器、 8、24 速度検出器、 10、21、35 粒子特性検出器、 11、25 磁化率測定器、 26 磁場制御機構、 28 レーザ照射器、 29a、29b ハーフミラー、 30 光検出器。 32 粒径測定器、 37 起電力検出器。 1,15 tube, 2,16 magnetic particle, 3,17 introduction mechanism, 4,19 solenoid coil, 6,7,22,23 magnetic particle detector, 8,24 speed detector, 10,21,35 particle characteristic detection , 11, 25 magnetic susceptibility measuring device, 26 magnetic field control mechanism, 28 laser irradiator, 29a, 29b half mirror, 30 photodetector. 32 particle size analyzer, 37 electromotive force detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G053 AB06 BA04 BA05 BB03 BB11 BC14 CA03 DA01 DA02 DA10 DB02 DB05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G053 AB06 BA04 BA05 BB03 BB11 BC14 CA03 DA01 DA02 DA10 DB02 DB05

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特定の磁化率を有する磁気粒子と、この
磁気粒子を内部に通過させる管と、この管内部に磁場を
発生させる磁場発生装置を用いて上記磁気粒子を識別す
る装置であって、 異なる磁化率を有する複数の磁気粒子を上記管内に導入
する導入手段と、 上記磁気粒子を通過させる管の内部に磁場を作用させ磁
気粒子の速度を変化させる磁場発生手段と、 上記磁場発生手段による上記磁気粒子の速度を検出する
速度検出手段と、 を具備し、 上記磁気粒子の速度変化により上記磁気粒子の識別を行
うことを特徴とする磁気粒子識別装置。
An apparatus for identifying magnetic particles using a magnetic particle having a specific magnetic susceptibility, a tube through which the magnetic particles pass, and a magnetic field generator for generating a magnetic field inside the tube. Introducing means for introducing a plurality of magnetic particles having different magnetic susceptibilities into the tube; magnetic field generating means for applying a magnetic field to the inside of the tube through which the magnetic particles pass to change the speed of the magnetic particles; And a speed detecting means for detecting the speed of the magnetic particles according to claim 1, wherein the magnetic particles are identified by a change in the speed of the magnetic particles.
【請求項2】 上記導入手段は、上記管の内部の上記磁
場発生手段により発生する磁場の磁束密度勾配が零とな
る位置に於いて上記管の内部に上記磁気粒子を導入する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気識別装置。
2. The method according to claim 1, wherein the introduction means introduces the magnetic particles into the tube at a position where a magnetic flux density gradient of a magnetic field generated by the magnetic field generation means becomes zero inside the tube. The magnetic identification device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記管内は流体が満たされており、上記
導入手段はこの流体の流れにより上記管内に上記磁気粒
子を導入することを特徴とする請求項1に記載の磁気粒
子識別装置。
3. The magnetic particle identification apparatus according to claim 1, wherein the inside of the tube is filled with a fluid, and the introduction unit introduces the magnetic particles into the tube by a flow of the fluid.
【請求項4】 上記管内の流体が一定速度で移動されて
この流体の流れによって移動する上記磁気粒子に対し
て、上記流体の移動により排出された上記磁気粒子を検
出する磁気粒子検出手段を更に具備し、 上記磁場発生手段により磁気力を作用させ、上記管内の
流体の移動速度と異なる速度で上記粒子が移動する状態
とした後、上記磁場発生手段による磁気力を消去し、上
記磁気粒子検出手段により磁場が消去されてから磁気粒
子が検出された時間から上記磁気粒子を識別することを
特徴とする請求項3に記載の磁気粒子識別装置。
4. A magnetic particle detecting means for detecting the magnetic particles discharged by the movement of the fluid with respect to the magnetic particles moving by the flow of the fluid when the fluid in the tube is moved at a constant speed. The magnetic force is acted on by the magnetic field generating means, and after the particles move at a speed different from the moving speed of the fluid in the tube, the magnetic force by the magnetic field generating means is erased to detect the magnetic particles. 4. The magnetic particle identification apparatus according to claim 3, wherein the magnetic particles are identified based on a time at which the magnetic particles are detected after the magnetic field is erased by the means.
【請求項5】 上記磁場発生手段は、上記管内の磁気粒
子の移動方向に対して非対称な磁場勾配を発生させるこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁気粒子識別装置。
5. The magnetic particle identification device according to claim 1, wherein the magnetic field generation means generates a magnetic field gradient that is asymmetric with respect to a moving direction of the magnetic particles in the tube.
【請求項6】 上記磁場発生手段はソレノイドコイルで
構成され、このソレノイドコイルのコイル巻数、ソレノ
イドコイル径、若しくはコイル径の何れかが、磁気粒子
の移動方向に対して増加若しくは減少するように設けら
れていることを特徴とする請求項5に記載の磁気粒子識
別装置。
6. The magnetic field generating means is constituted by a solenoid coil, and is provided such that any one of the number of turns of the solenoid coil, the diameter of the solenoid coil, and the diameter of the coil increases or decreases with respect to the moving direction of the magnetic particles. The magnetic particle identification device according to claim 5, wherein the magnetic particle identification device is used.
【請求項7】 上記速度検出手段は、少なくとも2つの
磁気粒子検出器を有しており、磁気粒子がこの2つの磁
気粒子検出器を通過する時間の差を検出することにより
該磁気粒子の速度を検出することを特徴とする請求項1
に記載の磁気粒子識別装置。
7. The speed detecting means has at least two magnetic particle detectors, and detects a difference in time when the magnetic particles pass through the two magnetic particle detectors, thereby detecting the speed of the magnetic particles. 2. The method according to claim 1, wherein
7. The magnetic particle identification device according to item 1.
【請求項8】 上記磁気粒子検出器は、光源と、この光
源からの光を受光する光検出器から成り、磁気粒子が通
過することにより変化する光検出器への光の入射を検出
することにより該磁気粒子を検出することを特徴とする
請求項7に記載の磁気粒子識別装置。
8. The magnetic particle detector includes a light source and a light detector that receives light from the light source, and detects light incident on the light detector that changes as the magnetic particles pass. The magnetic particle identification device according to claim 7, wherein the magnetic particles are detected by:
【請求項9】 上記磁気粒子検出器の上記光源はレーザ
を照射するレーザ照射器で構成され、上記光検出器は上
記管内を移動する磁気粒子からのレーザ反射光を検出
し、上記磁気粒子検出器は、更に上記レーザ照射器と磁
気粒子の移動する上記管との間に設けられた第1のハー
フミラーと、上記光検出器と磁気粒子の移動する上記管
との間に設けられた第2のハーフミラーと、を具備する
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気粒子識別装置。
9. The light source of the magnetic particle detector comprises a laser irradiator for irradiating a laser, and the photodetector detects laser reflected light from magnetic particles moving in the tube, and detects the magnetic particle. The device further includes a first half mirror provided between the laser irradiator and the tube in which the magnetic particles move, and a second half mirror provided between the photodetector and the tube in which the magnetic particles move. The magnetic particle identification device according to claim 8, comprising: two half mirrors.
【請求項10】 上記管内の上記磁気粒子に上記光源か
らの光を伝達する光ファイバを更に具備し、上記光検出
器は、上記光ファイバと上記管を挟みと対向した位置に
設けられることを特徴とする請求項8に記載の磁気粒子
識別装置。
10. An optical fiber for transmitting light from the light source to the magnetic particles in the tube, wherein the photodetector is provided at a position facing the optical fiber and the tube. The magnetic particle identification device according to claim 8, wherein
【請求項11】 上記速度検出手段は、上記磁場発生手
段の上記管の延長方向に隣接して設けられた導線と、上
記管内を磁気粒子が移動することによって上記導線に発
生する起電力を検出する起電力検出手段とを有してお
り、上記速度検出手段はこの起電力検出手段からの信号
に基き、磁気粒子の移動速度を検出することを特徴とす
る請求項1に記載の磁気粒子識別装置。
11. The speed detecting means detects a conductive wire provided adjacent to the magnetic field generating means in the direction in which the tube extends, and an electromotive force generated in the conductive wire when a magnetic particle moves in the tube. 2. The magnetic particle identification device according to claim 1, further comprising: an electromotive force detecting means for detecting a moving speed of the magnetic particles based on a signal from the electromotive force detecting means. apparatus.
【請求項12】 上記速度検出手段は、上記管内を通過
する磁気粒子の画像を取得する撮像手段を有しており、
取得された画像に基き磁気粒子の移動速度を検出するこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁気粒子識別装置。
12. The speed detecting means has an imaging means for acquiring an image of a magnetic particle passing through the inside of the tube,
2. The magnetic particle identification device according to claim 1, wherein a moving speed of the magnetic particles is detected based on the acquired image.
【請求項13】 異なる特定の磁化率を有し、表面に生
体関連物質を固定した状態で粒子と非相溶性の液体に懸
濁された磁気粒子と、この磁気粒子に対して標識された
試薬若しくは生体関連物質を反応させる反応器と、 この反応器に接続され、上記磁気粒子を液体中で相互に
離散させる離散手段と、 この離散手段に接続された磁気粒子を内部に通過させる
管と、 この管に上記液体を所定の速度で送り込む液体搬送手段
と、 上記管内に磁場を発生させ、この磁場により上記管内を
通過する磁気粒子に作用する磁気力によって、管内を移
動する磁気粒子の速度する粒子の移動速度を変化させる
磁場発生手段と、 上記磁気粒子の速度変化を検出することにより、上記粒
子を識別する粒子識別手段と、 上記管の上記磁場発生手段が設けられた位置の下流に設
けられた上記粒子の試薬若しくは生体関連性物質との親
和性結合を特定する生体物質反応検出手段と、 を具備し、 上記粒子識別手段からの信号と上記生体物質反応検出手
段からの信号を用いて、識別された粒子に対応する粒子
表面の親和性結合状態を検出することを特徴とする磁気
粒子識別装置。
13. A magnetic particle having a different specific magnetic susceptibility and suspended in a liquid incompatible with the particle with a biological substance fixed on the surface, and a reagent labeled with the magnetic particle. Or a reactor for reacting a biological substance, a discrete means connected to the reactor and discretely dispersing the magnetic particles in a liquid, and a tube for passing the magnetic particles connected to the discrete means therein, A liquid conveying means for feeding the liquid into the tube at a predetermined speed; and a magnetic field generated in the tube. The magnetic force acting on the magnetic particles passing through the tube by the magnetic field causes a speed of the magnetic particles moving in the tube. A magnetic field generating means for changing the moving speed of the particles, a particle identification means for identifying the particles by detecting a change in the speed of the magnetic particles, and a position of the tube where the magnetic field generating means is provided. A biological substance reaction detecting means for specifying an affinity binding of the particles to a reagent or a biological substance provided downstream; anda signal from the particle identifying means and a signal from the biological substance reaction detecting means. A magnetic particle identification device characterized by detecting an affinity binding state of a particle surface corresponding to an identified particle by using the method.
【請求項14】 異なる特定の磁化率を有し、表面に生
体関連物質を固定した状態で粒子と非相溶性の液体に懸
濁された磁気粒子と、この磁気粒子に対して標識された
試薬若しくは生体関連物質を反応させる反応器と、 この反応器に接続され、上記磁気粒子を液体中で相互に
離散させる離散手段と、 この離散手段に接続された磁気粒子を内部に通過させる
管と、 この管に上記液体を所定の速度で送り込む液体搬送手段
と、 上記管内に磁場を発生させ、この磁場により上記管内を
通過する複数の種類の磁気粒子に作用する磁気力によっ
て、管内を移動する磁気粒子の移動速度を変化させる磁
場発生手段と、 上記管の上記磁場発生手段より下流側に設けられ、上記
磁場発生手段により発生する磁場を消去した時に液体の
搬送に伴い移動する磁気粒子を検出し、磁場が消去され
てから磁気粒子が検出されるまでの時間から上記磁気粒
子を個別に識別する磁気粒子識別手段と、 上記管の上記磁気粒子識別手段が設けられた位置の下流
に設けられた上記粒子の試薬若しくは生体関連性物質と
の親和性結合を特定する生体物質反応検出手段と、 を具備し、 上記粒子識別手段からの信号と上記生体物質反応検出手
段からの信号を用いて、識別された粒子に対応する粒子
表面の親和性結合状態を検出することを特徴とする磁気
粒子識別装置。
14. A magnetic particle having a different specific magnetic susceptibility and suspended in a liquid immiscible with the particle with a biological substance fixed on the surface, and a reagent labeled with the magnetic particle Or a reactor for reacting a bio-related substance; discrete means connected to the reactor, for discretely dispersing the magnetic particles in a liquid; and a tube for passing the magnetic particles connected to the discrete means therein, Liquid transport means for feeding the liquid to the pipe at a predetermined speed; and a magnetic field generated in the pipe, and a magnetic force acting on a plurality of types of magnetic particles passing through the pipe due to the magnetic field. A magnetic field generating means for changing the moving speed of the particles, and a magnetic field provided downstream of the magnetic field generating means of the tube and moving with the transport of the liquid when the magnetic field generated by the magnetic field generating means is erased. A magnetic particle identification means for individually identifying the magnetic particles from the time from when the magnetic field is erased until the magnetic particles are detected, and downstream of the position of the tube where the magnetic particle identification means is provided. A biological substance reaction detecting means for specifying an affinity binding of the particles to a reagent or a bio-related substance provided in, comprising: a signal from the particle identifying means and a signal from the biological substance reaction detecting means. A magnetic particle identification apparatus for detecting an affinity binding state of a particle surface corresponding to an identified particle using the apparatus.
【請求項15】 上記磁気粒子と反応する上記生体関連
物質が蛍光色素で標識されており、上記生体物質反応検
出装置はフローセル若しくはフローサイトメータまたは
セルソータであることを特徴とする請求項13若しくは
14の何れか1つに記載の磁気粒子識別装置。
15. The biological substance reacting with the magnetic particles is labeled with a fluorescent dye, and the biological substance reaction detecting device is a flow cell, a flow cytometer, or a cell sorter. The magnetic particle identification device according to any one of the above.
【請求項16】 上記磁気粒子の表面に固定される生体
関連物質が、DNA、RNA、遺伝子、染色体、細胞
膜、ウイルス、特異的結合性蛋白質、抗原、抗体、レク
チン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、核酸の何
れかから選択された物質を含むことを特徴とする請求項
13若しくは14の何れか1つに記載の磁気粒子識別装
置。
16. The biological substance immobilized on the surface of the magnetic particle may be DNA, RNA, gene, chromosome, cell membrane, virus, specific binding protein, antigen, antibody, lectin, hapten, hormone, receptor, enzyme. 15. The magnetic particle identification device according to claim 13, wherein the magnetic particle identification device contains a substance selected from the group consisting of nucleic acids and nucleic acids.
【請求項17】 上記磁気粒子の速度変化及び上記磁気
粒子の既知の物理量とから、上記磁気粒子の磁化率若し
くは粒子径を算出する磁化率検出手段若しくは粒子径検
出手段を更に具備することを特徴とする請求項1若しく
は13の何れか1つに記載の磁気粒子識別装置。
17. A magnetic susceptibility detecting means or a particle diameter detecting means for calculating a magnetic susceptibility or a particle diameter of the magnetic particle from a velocity change of the magnetic particle and a known physical quantity of the magnetic particle. The magnetic particle identification device according to claim 1, wherein:
【請求項18】 磁場が消去されてから磁気粒子が検出
されるまでの時間及び上記磁気粒子の既知の物理量か
ら、上記磁気粒子の磁化率若しくは粒子径を算出する磁
化率検出手段若しくは粒子径検出手段を更に具備するこ
とを特徴とする請求項4若しくは請求項14の何れか1
つに記載の磁気粒子識別装置。
18. A magnetic susceptibility detecting means or a magnetic particle diameter detecting means for calculating a magnetic susceptibility or a particle diameter of the magnetic particles from a time from when the magnetic field is erased to when the magnetic particles are detected and a known physical quantity of the magnetic particles. 15. The method according to claim 4, further comprising: means.
6. A magnetic particle identification device according to any one of the preceding claims.
【請求項19】 上記磁気粒子が、強磁性体、常磁性
体、反磁性体若しくは超伝導体の少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項1、13若しくは14の何れか
1つに記載の磁気粒子識別装置。
19. The method according to claim 1, wherein the magnetic particles include at least one of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, a diamagnetic material, and a superconductor. Magnetic particle identification device.
【請求項20】 特定の磁化率を有する磁気粒子を管の
内部に通過させ、この管の内部に磁場を発生させ上記磁
気粒子に磁気力を作用させ、上記磁気粒子を識別する方
法であって、 異なる特定の磁化率を有する複数の磁気粒子を管の内部
に導入する工程と、 上記管の内部に導入された磁気粒子に磁気力を作用さ
せ、該磁気粒子の速度を変化させる工程と、 上記磁気粒子の速度変化を検出する工程と、 を具備することを特徴とする磁気粒子識別方法。
20. A method for identifying magnetic particles by passing magnetic particles having a specific magnetic susceptibility into the interior of a tube, generating a magnetic field inside the tube, and applying a magnetic force to the magnetic particles. Introducing a plurality of magnetic particles having different specific magnetic susceptibility into the inside of the tube; and applying a magnetic force to the magnetic particles introduced into the inside of the tube to change the speed of the magnetic particles, Detecting a change in velocity of the magnetic particles.
【請求項21】 特定の磁化率を有する磁気粒子を流体
の移動する管の内部に導入し、この管の内部に磁場を発
生させ上記磁気粒子に磁気力を作用させ上記磁気粒子を
識別する方法であって、 異なる特定の磁化率を有する複数の磁気粒子を流体の搬
送によって管の内部に導入する工程と、 上記管の内部に導入された磁気粒子に磁気力を作用さ
せ、管内の流体の搬送速度と異なる速度で磁気粒子を移
動させる工程と、 磁気粒子に作用している磁気力を消去する工程と、 上記管内の磁気力が作用する部分の下流で搬送されてく
る粒子を検出する工程と、 磁気力を消去してから粒子が検出されるまでの時間を検
出する工程と、 を具備することを特徴とする磁気粒子識別方法。
21. A method for introducing magnetic particles having a specific magnetic susceptibility into a tube in which a fluid moves, generating a magnetic field inside the tube, and applying a magnetic force to the magnetic particles to identify the magnetic particles. A step of introducing a plurality of magnetic particles having different specific magnetic susceptibilities into a tube by transporting a fluid, and applying a magnetic force to the magnetic particles introduced into the tube to form a fluid in the tube. Moving the magnetic particles at a speed different from the conveying speed, erasing the magnetic force acting on the magnetic particles, and detecting the particles conveyed downstream of the portion of the tube where the magnetic force acts And a step of detecting the time from when the magnetic force is erased to when the particles are detected.
【請求項22】 特定の磁化率を有する磁気粒子を流体
の移動する管の内部に導入し、この管の内部に磁場を発
生させ上記磁気粒子に磁気力を作用させ、上記磁気粒子
を識別する方法であって、 異なる特定の磁化率を有して表面に生体関連物質を固定
した磁気粒子をこの磁気粒子と非相溶性の液体に懸濁す
る工程と、 上記磁気粒子に対して標識された試薬若しくは生体関連
物質を反応させる工程と、 上記磁気粒子を液体中で相互に離散させる工程と、 離散した磁気粒子を懸濁した液体を管の内部に所定の速
度で送り込む工程と、 上記管の内部に磁場を発生させ、該管内を通過する磁気
粒子に磁気力を作用させ、上記磁気粒子の移動速度を変
化させる工程と、 上記磁気粒子の移動速度の変化を検出することにより磁
気粒子を識別する工程と、 上記磁気粒子の試薬若しくは生体関連物質との親和性結
合を検出する工程と、 識別された磁気粒子に対する磁気粒子の試薬若しくは生
体関連物質との親和性結合を検出する工程と、 を具備することを特徴とする磁気粒子識別方法。
22. A magnetic particle having a specific magnetic susceptibility is introduced into a tube in which a fluid moves, and a magnetic field is generated inside the tube to cause a magnetic force to act on the magnetic particle to identify the magnetic particle. A method comprising: suspending magnetic particles having different specific susceptibilities and immobilizing a biological substance on the surface thereof in a liquid incompatible with the magnetic particles; and labeling the magnetic particles. A step of reacting a reagent or a biological substance, a step of mutually separating the magnetic particles in a liquid, a step of sending a liquid in which the discrete magnetic particles are suspended into a tube at a predetermined speed, A step of generating a magnetic field inside and applying a magnetic force to the magnetic particles passing through the tube to change the moving speed of the magnetic particles, and identifying the magnetic particles by detecting a change in the moving speed of the magnetic particles The process of Detecting the affinity binding of the magnetic particles with the reagent or the biological substance, and detecting the affinity binding of the magnetic particles with the reagent or the biological substance with respect to the identified magnetic particles. Characteristic magnetic particle identification method.
【請求項23】 特定の磁化率を有する磁気粒子を流体
の移動する管の内部に導入し、この管の内部に磁場を発
生させ上記磁気粒子に磁気力を作用させ、上記磁気粒子
を識別する方法であって、 異なる特定の磁化率を有して表面に生体関連物質を固定
した磁気粒子をこの磁気粒子と非相溶性の液体に懸濁す
る工程と、 上記磁気粒子に対して標識された試薬若しくは生体関連
物質を反応させる工程と、 上記磁気粒子を液体中で相互に離散させる工程と、 離散した磁気粒子を懸濁した液体を管の内部に所定の速
度で送り込む工程と、 上記管の内部に磁場を発生させ、該管内を移動する複数
の磁気粒子に磁気力を作用させ、磁気粒子の移動速度を
変化させる工程と、 上記磁気粒子に作用している磁気力を消去する工程と、 上記管内の磁気力が作用する部分の下流で搬送されてく
る磁気粒子を検出する工程と、 磁気力を消去してから磁気粒子が検出されるまでの時間
を検出する工程と、 検出された時間を用いて上記磁気粒子を識別する工程
と、 上記磁気粒子の試薬若しくは生体関連物質との親和性を
検出する工程と、 識別された磁気粒子に対する磁気粒子の試薬若しくは生
体関連物質との親和性結合を検出する工程と、 を具備することを特徴とする磁気粒子識別方法。
23. A magnetic particle having a specific magnetic susceptibility is introduced into a tube in which a fluid moves, and a magnetic field is generated inside the tube to cause a magnetic force to act on the magnetic particle to identify the magnetic particle. A method comprising: suspending a magnetic particle having a specific substance having a different specific magnetic susceptibility and immobilizing a biological substance on a surface thereof in a liquid incompatible with the magnetic particle; and labeling the magnetic particle. A step of reacting a reagent or a biological substance, a step of mutually dispersing the magnetic particles in a liquid, a step of sending a liquid in which the discrete magnetic particles are suspended into a tube at a predetermined speed, and A step of generating a magnetic field inside, applying a magnetic force to a plurality of magnetic particles moving in the tube, and changing the moving speed of the magnetic particles, and a step of erasing the magnetic force acting on the magnetic particles, The magnetic force in the pipe A step of detecting magnetic particles conveyed downstream of the part where the magnetic particles are conveyed; a step of detecting the time from when the magnetic force is erased to when the magnetic particles are detected; and Discriminating; detecting the affinity of the magnetic particles with a reagent or a biological substance; and detecting the affinity binding of the magnetic particles with the reagent or the biological substance to the identified magnetic particles. A magnetic particle identification method, comprising:
【請求項24】 上記磁場発生手段は、電磁石を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気粒子識別装置。
24. The magnetic particle identification device according to claim 5, wherein said magnetic field generating means has an electromagnet.
【請求項25】 上記磁場発生手段は、永久磁石を有す
ることを特徴とする請求項5に記載の磁気粒子識別装
置。
25. The magnetic particle identification apparatus according to claim 5, wherein said magnetic field generating means has a permanent magnet.
【請求項26】 上記磁場発生手段は、超伝導磁石を有
することを特徴とする請求項5に記載の磁気粒子識別装
置。
26. The magnetic particle identification apparatus according to claim 5, wherein said magnetic field generating means has a superconducting magnet.
【請求項27】 上記磁場発生手段は磁気粒子を導入す
る側から磁気粒子を排出する側にかけて、磁束密度が非
対称で、且つ管の幅方向の磁束密度が均一になるような
ポールチップ形状であることを特徴とする請求項25乃
至請求項27の何れか1つに記載の磁気粒子識別装置。
27. The magnetic field generating means has a pole tip shape such that the magnetic flux density is asymmetric and the magnetic flux density in the width direction of the tube is uniform from the side where magnetic particles are introduced to the side where magnetic particles are discharged. The magnetic particle identification device according to any one of claims 25 to 27, wherein:
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