JP2012152734A

JP2012152734A - 液体中の磁性粒子の集合／分散装置

Info

Publication number: JP2012152734A
Application number: JP2012029205A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yasuno; 寛安野
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】容器内の液体に混入して懸濁している磁性粒子と液体の分離及び分散を高効率に行う装置を提供する。
【解決手段】チューブ、チップ、マイクロプレート及びＰＣＲプレートの何れかよりなる容器1内の液体に磁性粒子を混入分散させ、磁気手段を、移動手段20を介して前記容器の側部を所定位置まで移動、集合させ、吸引手段を用いて前記液体の吸引を少なくとも行うことができるようにした、液体中の磁性粒子の集合/分散装置であって、前記磁気手段は永久磁石又は電磁石よりなり、前記容器の深さ方向に沿って台37上に所定間隔で配設された長手状をなす複数の鉄心35とこの鉄心に巻回されたコイル36とからなり、前記移動手段は前記各コイルを選択的に励磁するため制御コントローラC及び電流発生部41を有する選択励磁手段50よりなる。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体中の磁性粒子の集合／分散装置に関し、特に、容器内の液体に混入して懸濁している磁性粒子を、磁気手段を移動させることにより任意の位置に集合させ、磁性粒子と液体の分離及び分散を高効率に行うようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のＤＮＡ蛋白質スクリーニング装置の磁性粒子の集合分散装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示された構成を図１８に示すことができる。
すなわち、前述の特許文献１に開示された蛋白質スクリーニング装置においては、容器１内に収容されたスクリーニング対象の液体から蛋白質を抽出するために、図１８に示される結合工程Ａ、洗浄工程Ｂ及び抽出工程Ｃからなるスクリーニング工程が採用されている。

まず、結合工程Ａにおいては、容器１内に試薬のサンプルである蛋白質あるいは化学物質と磁性微粒子を吸引手段であるチップ２でピストンポンプ３を介して注入し、撹拌した後、前記容器１の底部に磁気手段であるマグネット４を設けることによって磁性微粒子を容器１の底部に集合させて磁気による固液分離が行われる。

次に、固液分離した容器１内の上澄みをチップ２で吸引して外部に取出した後、洗浄工程Ｂにおいて、前記容器１内にピストンポンプ３を用いて洗浄液を入れ、チップ２を容器１内に挿入して吸引と吐出を反覆（ピペッティング）することによって撹拌が行われる。
その後、前記結合工程Ａと同様に、容器１の底部にマグネット４を設けることにより磁気による固液分離が行われ、上澄みを吸引して外部に廃棄することによって洗浄が完了する。

次に、抽出工程Ｃにおいては、前記容器１内に解離用試薬である抽出液を注入し、チップ２の吸引及び吐出によるピペッティングにより撹拌して分離が行われ、前述と同様に容器１の底部にマグネット４を設けることにより、磁気による固液分離が行われる。
この状態で、上澄みは蛋白あるいは化学物質サンプルが含まれているため、この上澄みをチップ２で吸引して取出すことにより、抽出したサンプルを回収することができる。

特開２００６−１９４６７１号公報特開２００１−７０８２７号公報

従来の液体中の磁性粒子の集合／分散装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の磁気手段を用いた各工程Ａ，Ｂ，Ｃにおいて液体の吸引を行う固液分離の際、液体を吸引するチップの吸引口付近に磁性粒子があると誤って吸引してしまう可能性が高いため、磁性粒子を回収する位置はできる限りチップの吸引口から遠い液面付近が望ましい。
一方、撹拌による分離においてチップに設けたピストンポンプによる液体の吸引吐出で発生する水流を利用して磁性粒子を分散させる場合は、チップ吸引口から遠い液面付近に回収された磁性粒子位置では著しく水流が減衰してしまい分散時間が長引いてしまう懸念がある。よって液体の流れが速いチップ吸引口付近に磁性粒子が回収されていることが望ましい。以上により、「固液分離」と「分散」では理想的な磁性粒子の回収位置が異なるため、磁力位置を任意に移動させ回収位置を変えることや、回収された磁性粒子を任意の位置に誘導できる構造やプロセスを付加することができれば、工程の効率化につながるとともに液量の変化に対しても適切な位置に磁力位置を移動させることが可能であるが、容器の底部に磁気手段を接離させることしかできず、容器内における磁性粒子の磁気吸引による集合位置を種々目的に応じて変更することはできず、固液分離及び分散時間を短縮させることは困難であった。

本発明による液体中の磁性粒子の集合／分散装置は、容器内に収容された液体に磁性粒子を混入して分散させ、前記容器の外部から磁気手段を用いて前記磁性粒子を前記容器内の所定位置に移動させることにより、吸引手段を用いて前記液体の吸引を少なくとも行うことができるようにし、前記磁気手段を前記容器に対して移動手段を介して移動させ、前記容器内の任意の位置に前記磁性粒子を集合させるようにした液体中の磁性粒子の集合/分散装置において、前記磁気手段は永久磁石又は電磁石よりなり、前記移動手段により前記磁気手段は前記容器の側部を移動するようにし、前記容器は、チューブ、チップ、マイクロプレート及びＰＣＲプレートの何れかよりなり、前記磁気手段は、前記容器の深さ方向に沿って台上に所定間隔で配設された長手状をなす複数の鉄心とこの鉄心に巻回されたコイルとからなり、前記移動手段は前記各コイルを選択的に励磁するため制御コントローラ及び電流発生部を有する選択励磁手段よりなる構成である。

本発明による液体中の磁性粒子の集合／分散装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、容器における磁気手段の対応位置を選択励磁手段を介して任意に変更することができるため、固液分離及び分散の工程に対して最適な位置に磁気手段を移動させることができ、固液分離、分散の工程を短縮することができる。同時に、液量の変化にも応じて追従できるため、特に、粒径の小さい磁性粒子を用いた時に問題であった工程の時間を短縮することができる。

本発明による液体中の磁性粒子の集合／分散装置を示す構成図である。本発明による液体中の磁性粒子の集合／分散装置を示す構成図である。本発明による集合／分散装置を示す具体的構成図である。図３の断面図である。図３のうち磁気移動手段を抜粋したものである。図５の要部の平面図である。図６の右側面図である。図３の他の形態を示す構成図である。容器に対する磁気手段を示す構成図である。図９の他の形態を示す構成図である。図９の他の形態を示す構成図である。図１０の他の形態を示す構成図である。図１２の他の形態を示す構成図である。図９の他の形態を示す構成図である。図１４の他の形態を示す構成図である。磁性粒子の集合を示す構成図である。固液分離から再分散を示す構成図である。従来の結合、洗浄及び抽出工程を示す工程図である。

本発明は、容器内の液体に混入して懸濁している磁性粒子を磁気手段を移動させることにより任意の位置に集合させ、磁性粒子と液体の分離及び分散を高効率に行うようにした液体中の磁性粒子の集合／分散装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による液体中の磁性粒子の集合／分散装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１は本発明における固液分離工程における理想的な磁性粒子の集合（すなわち、容器１内の特定位置へ集合させること）位置を示すもので、容器１の液体１０の上面近くに磁気手段（永久磁石又は電磁石からなる）４を移動させ、チップからなる吸引手段２の先端の吸引口２ａを容器１の底部に位置させ、磁性粒子１１を吸引することなく、液体１０のみを短時間に効率よく吸引し、容器１内に磁性粒子１１のみを残留させることができる。

図２は、前記磁気手段４を容器１の底部側へ移動させて分散工程における理想的な磁性粒子の集合（すなわち、容器１内の特定位置へ集合させること）位置を示している。
従って、図２の位置では、磁性粒子１１が容器１の底部側へ集合されると共に、吸引手段２の先端の吸引口２ａが磁性粒子１１の近傍に位置しているため、吸引口２ａから液体１０の吸引と吐出を反覆する（ピペッティング）ことにより、液体１０と磁性粒子１１の撹拌による分散を短時間で迅速に達成することができる。

前述の図１及び図２で示したように、前記磁気手段４を前記容器１の側部に沿って、例えば、その長手方向に沿って移動させる場合、例えば、図３及び図４で示される移動手段２０が用いられる。
前記移動手段２０は、多数の容器１を各保持孔２１に保持して有する筐体２２の側部に設けられ制御コントローラＣで制御されるモータ２３と、前記モータ２３に設けられたピニオン２４と、前記筐体２２の側部に上下動自在に設けられ前記ピニオン２４と噛合するラック２５と、前記ラック２５を上下動自在に案内するため前記筐体２２に設けられたラック案内体２６と、よりなり、前記ラック案内体２６は、前記ラック２５を有しＣ字型をなすＣ字型摺動体２８を備えたラック連結体２７と、前記筐体２２に設けられ前記Ｃ字型摺動体２８と係合する案内体２９と、から構成されている。

前記ラック２５に接続部材２５ａを介して接続された保持体３０は、前記ラック２５の長手方向と同一の方向に並列配置されると共に、前記筐体２２の貫通孔３１を貫通して前記筐体２２内に突出し、前記保持体３０の先端には永久磁石からなる磁気手段４が設けられている。

前記モータ２３の回転により、ピニオン２４及びラック２５を介して保持体３０が上下動することにより、磁気手段４が矢印Ａの方向に移動させ、筐体２２に設けられた容器１の側部に対して、図１又は図２の位置に磁気手段４を任意に移動させることができる。尚、前記ラック連結体２７の移動位置は、周知の光式又は磁気式の検出を行う位置センサ４０で検出されるように構成されている。
尚、前記移動手段２０は、前述のラックとピニオンの構成に限ることなく、例えば、周知の回転直線運動変換機構であるボールネジ、台形ネジ等のネジ送り機構やタイミングベルト、リニアモータに置き換えることができる。

次に、図５、図６及び図７は、前述の図３及び図４の形態の他の形態を示すもので、図３及び図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
前記筐体２２に設けられたモータ２３のピニオン２４にはラック２５が噛合され、ラック案内体２６に設けられた保持体３０には多数の取付孔３０ａが設けられ、各取付孔３０ａには永久磁石からなる磁気手段４が並設され、各磁気手段４が図示しない多数の並設された各容器１に対して各々対応し、各容器１に対して同時に磁気手段４を移動させることができるように構成されている。すなわち、多数並設された各容器１に対して、同時に磁気手段４を移動させることができる構成である。

また、図８に示す形態は、前述のように、磁気手段４を直接機械的に移動させるのではなく、磁気手段４として長手状の鉄心３５及びこの鉄心３５に巻回されたコイル３６からなる電磁石４Ａを用い、この電磁石４Ａが複数多段式に所定の間隔で台３７上に配設され、前記各鉄心３５は、筐体２２の容器１の長さ（高さ）方向に沿って所定間隔でかつ非接触状態で配設されている。

前記各電磁石４Ａを５個使用しているため、５チャンネルＡ〜Ｅとすると、制御コントローラＣに接続された電流発生部４１からの駆動信号４０ａを選択的に各コイル３６に印加することにより、各鉄心３５の何れも任意に励磁することができ、機械式に磁気手段４を移動させた構成と同様の作用効果を得ることができる。
従って、制御コントローラＣと電流発生部４１とにより各電磁石４Ａに対する選択励磁手段５０を構成することができ、この選択励磁手段５０が図８の移動手段２０を構成している。尚、前述のチャンネル数は、５チャンネルに限ることなく、任意のチャンネル数とすることができる。

また、図９から図１５は、磁気手段４の他の形態を示すもので、図９の（Ａ）と（Ｂ）は、チューブからなる容器１に対して円柱又は角柱の永久磁石を用いる場合と、リング状の永久磁石を用いる場合が示される。

また、図１０は、周知のマイクロプレートからなる容器１に対してリング状の永久磁石を用いる場合を示し、図１１は、チューブ状の容器１に、円柱、角柱の永久磁石を用いる場合を示している。
また、図１２は、周知のＰＣＲプレート１Ａの容器１に対して、円柱又は角柱の永久磁石からなる磁気手段４を上下動させる場合を示している。

また、図１３は、図１２と同様のＰＣＲプレート１Ａからなる容器１に対してリング状の永久磁石からなる磁気手段４を上下動自在に設けた構成をしめしている。
また、図１４は、周知のチップからなる容器１の側部に、円柱又は角柱からなる永久磁石を用いた磁気手段４を上下動させる構成を示している。
また、図１５は、周知のチップからなる容器１の側部にリング状の永久磁石からなる磁気手段４を上下動させる構成を示している。

図１６は、容器１の側部に位置する磁気手段４を、容器１の下部近くに位置させ、磁性粒子１１を下部へ集合させる状態を示し、前記磁気手段４をＡ位置から上部のＢ位置に移動することにより、磁性粒子１１が液面近くのＢ位置に集合する状態を示している。

図１７は、固液分離工程から再分散工程に変化する状態を示している。
すなわち、固液分離工程では、磁気手段４が上部のＢ位置に移動するため、磁性粒子１１は上部に移動していることにより、チップ２による液体の吸引が下部から可能となり、磁気手段４をＣ位置へ下げることにより、磁性粒子１１は容器１の下部へ集合して誘導され、さらに、磁気手段１１を容器１の下部からさらに離れた位置へ退避させることによって、液体１０内の磁性粒子１１は集合状態から分散状態となる。

１容器
２吸引手段（チップ）
２ａ吸引口
３ピストンポンプ
４磁気手段
１０液体
１１磁性粒子
２０移動手段
２１保持孔
２２筐体
２３モータ
２４ピニオン
２５ラック
２５ａ接続部材
２６ラック案内体
２７ラック連結体
２８Ｃ字型摺動体
２９案内体
３０保持体
３０ａ取付孔
３１貫通孔
Ｃ制御コントローラ
３５鉄心
４Ａ電磁石
３６コイル
３７台
４０位置センサ
４０ａ駆動信号
４１電流発生部
５０選択励磁手段

Claims

容器(1)内に収容された液体(10)に磁性粒子(11)を混入して分散させ、前記容器(1)の外部から磁気手段(4)を用いて前記磁性粒子(11)を前記容器(1)内の所定位置に移動させることにより、吸引手段(2)を用いて前記液体(10)の吸引を少なくとも行うことができるようにし、
前記磁気手段(4)を前記容器(1)に対して移動手段(20)を介して移動させ、前記容器(1)内の任意の位置に前記磁性粒子(11)を集合させるようにした液体中の磁性粒子の集合/
分散装置において、
前記磁気手段(4)は永久磁石又は電磁石よりなり、前記移動手段(20)により前記磁気手段(4)は前記容器(1)の側部を移動するようにし、
前記容器(1)は、チューブ、チップ、マイクロプレート及びＰＣＲプレートの何れかよりなり、
前記磁気手段(4)は、前記容器(1)の深さ方向に沿って台(37)上に所定間隔で配設された長手状をなす複数の鉄心(35)とこの鉄心(35)に巻回されたコイル(36)とからなり、前記移動手段(20)は前記各コイル(35)を選択的に励磁するため制御コントローラ(C)及び電流発生部(41)を有する選択励磁手段(50)よりなることを特徴とする液体中の磁性粒子の集合／分散装置。