JP2004524135A - 分散された又は溶解された物質を分離する方法及びマグネットセパレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離する方法であって、下記のステップ、すなわちａ）第１の液体に磁化可能な粒子を添加して、物質を粒子に吸着させ、ｂ）軟磁性の材料から成るロッドを第１の液体内に浸漬させ、ｃ）ロッドをその長手方向軸線に沿って励磁コイルによって磁化し、これによって、吸着された材料を有する粒子を、ロッドに堆積させ、ｄ）第１の液体からロッドを、該ロッドに堆積された粒子と一緒に磁化された状態で引き出し、ｅ）励磁コイルを遮断し、ロッドに堆積された粒子を第２の液体を用いて洗い流す、というステップを用いて、第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離することを特徴とする方法である。本発明はまた、この方法を実施することができるマグネットセパレータを提供する。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１記載の分散された又は溶解された物質を分離して移動させる方法、及び請求項３記載のマグネットセパレータに関する。
【０００２】
医学的な診断の際にしばしば次のような課題、例えば血液又は尿の試料から少量存在する生体材料を分離すること、汚染から解放すること及び最終的に質的及び／又は量的に分析するというような課題が課せられる。そのために生体材料はまず初めに、官能化された磁化可能なマイクロ粒子に結合され、このようなマイクロ粒子と一緒に分離され、この際に磁化可能なマイクロ粒子は電界又は磁界を用いて固定される。官能基としてはこの場合例えば、高い選択性をもって興味物質と結合する抗体が働く。次いで興味物質と結び付いた磁化可能なマイクロ粒子は、例えば当該物質の洗浄又は溶出のために働く新たな液体と接触させられる。同様な分離課題はバイオテクノロジーのその他の領域においても課せられる。マイクロ粒子を相応に官能化すると、細胞、タンパク質、核酸配列、酵母のような細菌等は、簡単かつ迅速に種々異なった装入物から分離することができる。
【０００３】
このような分離課題は、吸着物質として磁化可能なマイクロ粒子を使用することによって、及びそれをマグネットセパレータを用いて分離することによって解決することができる。相応に官能化された磁性のマイクロ粒子は８０年代から市場に出回っている。
【０００４】
米国特許第６０４０１９２号明細書に基づいて公知の、分散された又は溶解された物質を分離する方法及びマグネットセパレータでは、鉛直方向に配置された中空のロッドが使用され、このロッドはその内部に、鉛直方向に摺動可能な永久磁石を有している。磁石の両方の極は、ロッドの長手方向軸線に沿って配置されている。ロッドは、磁化可能な粒子を含有する液体に浸漬され、この場合永久磁石はロッドの下端部に位置し、次いで固着した粒子と一緒に液体から引き出される。固着した粒子はロッドから洗い出すことができ、この場合ロッドは溶離溶液（Ｅｌｕｉｅｒｕｎｇｓｌｏｅｓｕｎｇ）内に浸漬され、永久磁石は上方に移動させられる。液体と溶離溶液とを完全混合させるために、ロッドはその長手方向軸線に沿って昇降運動させられる。
【０００５】
この方法及びマグネットセパレータはさらにインターネット（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅ−ｓｃｉｅｎｔｉｓｔ．ｃｏｍ／ｙｒ２０００／ｊｕｎ／ｐｒｏｆｉｌｅ１＿０００６２６．ｈｔｍｌ）に記載されている。
【０００６】
この方法及びマグネットセパレータにおける欠点としては、磁界が調整不能であるということが挙げられる。すなわち試料の場所は、永久磁石を機械的に移動させることによってしか変化させることができない。さらに、一度分離された粒子の溶離又は再懸濁化の際に問題の生じるおそれがある。それというのは、外部の磁界を除去した後でも、不都合に選択された磁界では、間の特殊な相互作用に基づいて、粒子の団塊が残ってしまうからである。このような集塊は例えば、ファン−デル−ワールス力によって、長い鎖状の生体分子の架橋によって又は、分離後に残っている粒子の磁気共鳴によって形成される。従って磁界の力はその都度の分離課題に適合可能であることが望まれている。さらなる問題としては、永久磁石によってはさらなる細分化（Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｓｉｅｒｕｎｇ）が困難である、ということが挙げられる。今日の分析法及びスクリーニング法はしばしば、マイクロタイタプレートにおける９６の又はそれどころか３８４の試料穴を平行に処理することを前提としている。さらに、液体を完全混合する方法は、あまり効果的ではなく、従って時間がかかる。
【０００７】
ゆえに本発明の課題は、従来技術における前記欠点を有しておらず、特に磁界を所望の値に調節すること及び完全混合をより効果的に行うことができる、方法及びマグネットセパレータを提供することである。
【０００８】
この課題の解決策は、請求項１及び請求項３に記載されている。その他の請求項には、本発明による方法及びマグネットセパレータの有利な構成が記載されている。
【０００９】
本発明による方法では、物質の溶液又は分散液に、物質を吸着するように選択された磁化可能な粒子が添加される。例えばＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質のような生体分子のため、又は血液細胞のような細胞のために適した粒子は、市販されている。一般的に、二官能性のオルガノシランによって被覆されていて大きな外側表面を有している、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_３）又は酸化クロム（ＣｒＯ_２）から成る粒子が適しているか、又は例えば、マグネタイト粒子、マグヘマイト粒子又は二酸化クロム粒子を内部に含有するポリビニルアルコール又はアルギネートから成る官能化された粒子が適している。これらの粒子のサイズは５０ｎｍ〜５００μｍ、有利には０．１μｍ〜１０μｍである。投入される量は、分離される物質の量に応じて測定される。
【００１０】
次いで、物質が固着された磁化可能な粒子の溶液又は分散液内に、軟磁性の材料ロッドが浸漬される。軟磁性の材料としては、特に軟鉄又は鋼 ＤＩＮ １．４０４６が適している。軟磁性の材料と溶液又は分散液ひいては磁化可能な粒子との直接的な接触は、ロッドが保護カバー、例えばプラスチック被覆を備えていることによって、回避することができる。保護カバーのための材料としては、特にポリエチレン、ポリプロピレン又はポリスチロールが適している。保護カバーは選択された材料又は材料厚に関して、磁界に顕著な影響を与えないように構成されていなくてはならない。
【００１１】
溶液又は分散液の完全混合が必要である場合には、ロッドをその長手方向軸線を中心にして回転させることができる。有効な完全混合は、通常毎秒１〜５０回転の回転によって得られる。
【００１２】
後続の方法ステップにおいてロッドはその長手方向軸線に沿って磁化される。磁化は、ロッドを適宜な形式で取り囲む電磁式の励磁コイルによって行われる。コイルの最大磁界は２〜１００ ｍＴｅｓｌａ であることが望ましい。有利には、時間を容易に最適な値に調節することができるようなコイルが使用される。ロッドの磁化によって、磁化可能な粒子は吸着された物質と共にロッドに堆積させられる。粒子の堆積は、ロッドがその長手方向軸線を中心にしてゆっくりと、有利には毎秒０．１〜５回転で回転させられることによって、助成される。
【００１３】
次いでロッドは堆積した粒子と一緒にその長手方向軸線に沿って、溶液又は分散液から引き出され、この際磁界は投入接続されたままであり、これによって粒子を引き続きロッドに固着させておくことができる。ロッドを回転させた場合には、回転は止められる。
【００１４】
その後でロッドは、別の液体が収容されている第２の溶液に浸漬され、この溶液内において粒子は分散される。そのために磁界は遮断され、ロッドに堆積した粒子が洗い流される。この際にロッドはその長手方向軸線を中心にして、素速く、例えば毎秒１〜５０回転で回転させられる。この回転によって、堆積した粒子は極めて効果的にロッドから離される。
【００１５】
吸着された物質と共に固着粒子を放出したい場合には、択一的にロッドに液体を吹き付けることができ、この際に励磁コイルは給電を遮断され、ロッドは素速く回転させられる。
【００１６】
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１は、ただ１つのロッドを備えた第１実施例を示す図、
図２は、ただ１つのロッドと移動可能な試料ホルダとを備えた第２実施例を示す図、
図３は、複数のロッドと試料ホルダとを備えた第３実施例を示す図である。
【００１８】
図１には、軟磁性の材料から成るただ１つのロッド２を備えたマグネットセパレータが示されている。ロッド２は液体１内に浸漬しており、この液体内には磁化可能な粒子が分散されている。ロッド２は、プラスチック製の交換可能なスリーブ３を備えており、このプラスチック製のスリーブ３は、軟磁性の材料と液体１及びその内容物質との間における直接的な接触を阻止する。液体を収容する容器は保持体４内に挿入されている。ロッド２の周囲には、電磁式の励磁コイル６を備えたコイル保持体５が配置されており、この励磁コイル６を用いてロッド２はその長手方向軸線に沿って磁化されることができる。ロッド２の自由端部は、ケーシング９内において鉛直方向に摺動可能な保持体８に支承されており、この保持体８はさらに、ロッドを回転させる装置７を備えており、この装置７によってロッドはゆっくりとした回転及び素速い回転をさせられることができる。ケーシング９はさらにピンホール１０を備えており、このピンホール１０においてスリーブ３は掻き取られることができる。
【００１９】
図２に示された別の実施例が、図１に示された実施例と異なる点は次のことにある。すなわち図２に示された実施例では、複数の試料を同時に受容する保持装置４が設けられている。この保持装置４は水平方向に移動可能なので、ロッド２は各液体１内に浸漬することができる。その他の符号は、図１におけると同じ意味を有している。
【００２０】
図３には、液体１を収容する複数の容器のための水平方向移動可能な保持装置１１と複数のロッド２とを備えた装置が示されている。このような実施例によって、試料の自動化された処理を行うことができる。符号はこの実施例においても図１におけると同じ意味を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ただ１つのロッドを備えた第１実施例を示す図である。
【図２】
ただ１つのロッドと移動可能な試料ホルダとを備えた第２実施例を示す図である。
【図３】
複数のロッドと試料ホルダとを備えた第３実施例を示す図である。

Claims (5)

1. 第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離する方法であって、下記のステップ、すなわち
   ａ）第１の液体に磁化可能な粒子を添加して、物質を粒子に吸着させ、
   ｂ）軟磁性の材料から成るロッドを第１の液体内に浸漬させ、
   ｃ）ロッドをその長手方向軸線に沿って励磁コイルによって磁化し、これによって、吸着された材料を有する粒子を、ロッドに堆積させ、
   ｄ）第１の液体からロッドを、該ロッドに堆積された粒子と一緒に磁化された状態で引き出し、
   ｅ）ロッドをその長手方向軸線を中心にして回転させる間に、励磁コイルを遮断し、ロッドに堆積された粒子を第２の液体を用いて洗い流す
   というステップを用いて、第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離することを特徴とする、第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離する方法。
2. 第１の液体内においてロッドをその長手方向軸線を中心にして回転させることによって、第１の液体を完全混合させる、請求項１記載の方法。
3. 第１の液体内に分散された又は溶解された物質を分離するマグネットセパレータであって、
   ａ）鉛直方向に配置されていて下端部と上端部とを備えた、軟磁性材料から成る少なくとも１つのロッドが設けられていて、該ロッドがその上端部において次のように、すなわちロッドがその長手方向軸線に沿って可動であり、かつその長手方向軸線を中心にして回転可能であるように、保持体に固定されており、
   ｂ）ロッドが電気式の励磁コイルによって取り囲まれていて、該励磁コイルが次のように、すなわちロッドが励磁コイルのアクティブ化によってその長手方向軸線に沿って磁化され得るように、配置されていることを特徴とする、マグネットセパレータ。
4. 保持体が、ロッドを調整可能に回転させるための手段を備えている、請求項３記載のマグネットセパレータ。
5. ロッドの下端部が、プラスチック製のスリーブによって取り囲まれている、請求項３又は４記載のマグネットセパレータ。