JP2013223820A - 磁気分離装置およびこれを備えた自動分析装置、及び分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】免疫学的分析において、容器内の液体に分散／浮遊している磁性粒子を捕集するには、単純に磁場強度が大きい磁石を使えば捕集時間を短くすることができるが、容器内の内壁における磁性粒子が時間経過に伴い、局所的に凝集される傾向にある。凝集した磁性粒子分布は、不純物を含む非磁性成分を分離するにあたり障害となり、清浄効率が低下する原因となる。また、磁性粒子が凝集した場合、洗浄後の単離化過程において、多大なエネルギーを必要とすることがある。
【解決手段】溶液中の磁性粒子を分離するシステムにおいて、非相似の少なくとも２つの種類の磁場分布を用いており、１つ以上の磁場分布は前記流体を含む容器周辺部において磁場分布が均一であり、他の磁場分布は、容器中央部において、前記磁場分布の磁場強度より大きい磁場強度をもつことを特徴とする磁気分離装置。
【選択図】 図４

Description

本発明は、磁性成分を非磁性成分から分離する分離装置もしくは分離方法に関する。また、本発明の他の側面は上記の如き分離装置を備えた分析装置、もしくは分離方法を実行可能な分析装置に関する。

溶液中に分散した磁性粒子を外部磁場により磁化させることで捕集する装置は、様々な分析に用いられている。以下では、血液等の生体サンプル中の抗原、抗体の有無およびその量を測定する免疫分析装置を例にして、従来の技術を説明する。なお、本技術は、免疫分析に限らず、磁性粒子を用いて、磁場強度の切り替えにより磁性粒子を捕捉している磁気分離装置であれば適用可能であり、ＤＮＡ、生化学等の磁気分離装置に対しても同様である。

免疫学的な分析手法の一手法として、分析過程で磁性粒子を試料中の測定対象物と結合させる抗体と、標識物質を含む標識抗体とを容器中で抗原抗体反応を行わせ、試料中の測定対象物と磁性粒子および標識抗体が結合した反応生成物を磁気分離手段により非磁性成分と分離する測定方法が知られている。

この方法は、例えば容器の外側に配置した磁石もしくは磁石複合体により容器中の液体に懸濁している磁性粒子を容器内壁に捕捉させ、その間に容器内の液体、非磁性粒子を洗い出すことにより磁性粒子と非磁性体を分離するというものである（Bond／Free分離、Ｂ／Ｆ分離と呼ばれる）。

特許文献１には、懸濁状態にある非磁性試験媒体から磁性粒子を分離するための磁気分離装置であって、容器の外周の周囲に、北磁極と南磁極を交互に配置された少なくとも４個の磁石によって構成された磁気分離装置が開示されており、これによって磁性粒子を容器の内壁に捕捉することができることが記載されている。

また、特許文献２には、液体に懸濁させた磁性粒子を分離するための装置として、環状の少なくとも２個の磁石を有する磁石装置を備えており、磁石の磁極が環の平面に垂直な方向に向き、環の内部空間に容器を収容する磁気分離装置が開示されており、これによって磁性粒子が稠密に集まることを抑制することで、洗浄効率を改善できることが記載されている。

特許第３０８５７０９号公報 特許第３８４２７８４号公報

近年の分析装置では、検査処理時間の短縮が大きな課題であり、磁気分離時間においても、磁性粒子捕捉、洗浄、単離化のプロセスの時間短縮が必要とされている。各プロセスを短縮化することで、検査処理時間を短縮することができ、ひいては免疫自動分析装置全体の処理時間を短縮することができる。しかし、磁気分離プロセスを短縮するために、単純に強い磁場強度の磁石を使った場合、容器内壁に捕捉された磁性粒子が時間経過に伴い局所的に凝集され、洗浄が困難となることが懸念される。

磁性粒子の凝集は、洗浄液が十分に磁性粒子の表面に行き渡ることを困難とし、磁性粒子の洗浄プロセスにおける洗浄効率が低下する。さらに、洗浄効率が悪いため、洗浄を複数回実行する必要が生じ、結果として検査処理時間が冗長になることも懸念される。また、洗浄後の単離化の過程において、多大なエネルギーが必要になることがある。

また、発明者らは、特許文献１、２に開示された磁気分離装置を用いた場合の粒子の捕捉状態をシミュレーションした。シミュレーション結果を図７（ａ）および（ｂ）に示す。詳細は後述するが、これらのシミュレーション結果により、特許文献１の磁気分離装置では、磁性粒子は容器の内壁に４つの菱形状の分布で捕捉されており、磁石との位置関係によって磁性粒子が疎密の分布を形成して捕捉されていることが見出された。また、特許文献２の磁気分離装置では、磁性粒子の捕捉分布は容器の中心軸方向に対して疎密状態が交互に現れる縞状になってしまうことが見出された。分布の一部が密状態となっている場合、磁性粒子が凝集してしまう可能性があるため、従来の磁気分離装置では、磁性粒子を均一に容器内壁に捕捉することは困難であり、場合によっては磁性粒子の凝集を生じる可能性があることが判明した。

以上に鑑みて本発明は、磁性粒子の捕集時間を短く、かつ、磁性粒子の吸着分布を均一にすることを可能とする磁気分離装置を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、例えば、少なくとも一部の断面形状が円形である容器と、該容器中に収容される磁性粒子を含む溶液から磁性成分と非磁性成分とを分離する分離機構を備えた磁気分離装置であって、当該磁気分離装置は、容器に収容された溶液に対し、容器の中心軸の周囲にある粒子に強い磁場を与える第一の磁場分布を形成する第一の磁石配置と、容器中に含まれる溶液に対し、容器の内壁の近傍にある粒子に対して均一な磁場を与える第二の磁場分布を形成する第二の磁石配置と、を有し、前記第一の磁場分布と前記第二の磁場分布は非相似の磁場分布であることを特徴としている。

本発明によれば、磁性粒子を含む溶液を収容する容器の内壁に反応生成物と結合した磁性粒子を均一に、かつ、短時間に吸着させることができる磁気分離装置を提供することができる。

磁性粒子の洗浄手順を概略的に示した図である。 本発明における非相似の２種類の磁場分布の領域を示す図である。 複数の環状型磁石を有する磁石複合体と、４つの磁石を有する磁石複合体、およびこれらの磁石複合体により形成される磁場分布を示す図である。 本発明の第一の実施例を示す図である。 本発明の第二の実施例を示す図である。 磁性粒子挙動解析の計算フローチャートを示す図である。 複数の環状型磁石を有する磁石複合体ならびに４つの磁石を有する磁石複合体による磁性粒子の捕捉シミュレーションを示す図である。 本発明の第一の実施例による磁性粒子の捕捉シミュレーションを示す図である。 磁性粒子の捕捉時間と磁性粒子が容器の内壁に捕捉された割合との関係を示す図である。 本発明の第三の実施例を示す図である。 本発明の第四の実施例を示す図である。 本発明における磁気分離装置を備えた分析装置を示す図である。

図１は、磁気分離装置を用いた磁性粒子２の洗浄に関する手順を、概略的に示したものである。

磁性粒子２が内部に懸濁した状態の溶液６を有する容器１を、図示しない搬送機構を用いて磁気分離装置に移動する（ａ）。

磁気分離装置により生じる磁場によって容器１内部の磁性粒子２が、磁気分離装置８の磁石により生じる磁場により磁化し、容器１の内壁に凝集する（ｂ）。

容器１の内部から、磁性粒子２を含まない溶液（非磁性成分）を、ノズル９を使用して吸引し、取り除く（ｃ）。

次に、ノズル９から洗浄液７を吐出する（ｄ）。

次に、この洗浄液７を、ノズル９を使用して吸引し、取り除く（ｅ）。

その後、ノズル９から洗浄液７を吐出することで、再度、洗浄液を追加する（ｆ）。

容器１を、図示しない搬送機構を用いて、磁気分離装置から取り出し、容器１を図示しない撹拌機構で撹拌することで、磁性粒子２を単離化し、再懸濁させる（ｇ）。

その後、必要なプロセスに応じて、再懸濁した溶液を容器外へ搬送する等の処理を行う（ｈ）。

なお、容器１は、例えば、外径は６mm、高さは２６mmのものが代表的であるが、本発明は容器の大きさによって制限されるものではない。

また、容器１の底形状は、丸底円柱形状とすることにより、磁性粒子が懸濁した溶液６や洗浄液７をノズル９により液残りすることなく吸い取ることができ、好適であるが、他にも容器が底部の中心に向かって内壁がテーパー状に傾斜面を有するような形状でも良い。また、以下の実施例では断面形状が円形の容器を用いて説明するが、容器の形状は必ずしも断面円形に限定されるものではない。

免疫分析に用いられる磁性粒子２は、外部磁場を除去した後に残留磁気も有さないまたはわずかな残留磁気しか有さない磁性物質で構成されることが好ましい。残留磁気がわずかでもあると、磁性粒子２の単離化が困難になる。分析用の磁性粒子２は通常、数マイクロメートルの範囲内、好ましくは１.０〜４.０マイクロメートルの範囲の直径を有する。

また、磁気分離装置に用いる磁石は、寸法的な観点から、単位体積あたりの保磁力が高い磁石であるネオジウム系の磁石が好ましい。可能であれば、電磁石による磁石を用いてもよい。

容器１の内壁に均一に磁性粒子２を捕捉させるためには、容器１の内壁周辺の磁場が容器の周方向（径方向）および軸方向（長さ方向）に均一であることが重要である。さらには、磁性粒子２に働く力が容器の半径方向のみに働くことで磁性粒子２が容器１の内壁で分布の不均一化を抑制することができる。

容器１の内壁の磁場分布が周方向、軸方向に対して、不均一となる場合、磁性粒子２が周方向、軸方向へ移動する力が生じ、時間が経過するにつれて、磁性粒子２は容器１の内壁上を移動することになる。その結果、磁性粒子の分布が不均一になる要因の一つとなる。

図２は、本発明において容器１に働く磁場分布の領域を模式的に表す図である。図２は容器１を上面から見た図であり、それぞれ磁場分布が異なる（非相似の）二種類の磁場分布の領域として、第一の磁場分布の及ぶ領域１０および第二の磁場分布の及ぶ領域１１を網掛けで示している。なお、本実施例では二種類の磁場分布を例示しているが、２種類に限定するものではない。要は、１つの磁場分布のみでは、短時間で均一な捕捉を得ることが困難であるため、図２（ａ）および（ｂ）のような２つ以上の磁場分布を順番に与えることが好ましい。

磁気分離に必要な時間を短縮するには、容器１の内壁からもっとも遠く、容器１の内壁に捕捉するのに時間を要する、容器１の中心軸付近にある磁性粒子２を、できるかぎり早く容器１の内壁近傍へ移動させることが必要である。そのためには、容器１の中心軸付近にある磁性粒子２に働く磁場強度を高くし、磁性粒子の移動速度を大きくすることが望ましい。例えば、図２（ａ）に示す磁場分布を与えれば、容器１の中心軸付近にある磁性粒子２を短時間で容器１の内壁近傍に引き寄せることができる。なお、図２（ａ）に示す領域の磁場強度は、図２（ｂ）で示した領域の容器１の中心軸付近の磁場強度より、高い磁場強度を保持していることが必要である。

一方、磁性粒子２を容器１の内壁に均一に捕捉するためには、容器１の内壁近傍の磁性粒子２を、容器１の内壁の周方向に均一な磁場分布により捕捉することが必要である。容器１の内壁近傍で磁場分布が均一になることで、磁性粒子２を容器１の内壁に均一に捕捉させることができる。例えば、図２（ｂ）に示す磁場分布を与えれば、磁性粒子の均一な捕捉分布を得ることが可能である。

図３（ａ）および（ｃ）は、図２に示す２つの領域の磁場分布を実際に生成する磁石複合体の一例を示している。

図３（ａ）は、容器１の中心軸付近で強い磁場を生じる第二の磁場分布を形成する磁石複合体として、例えば、４個の直方体の磁石３を容器１の周囲に放射状に周方向に等間隔に配置している。この配置では、それぞれの磁石の磁極を容器１の中心に向け、対向する磁石３の磁極がそれぞれ同極であり、隣あう磁極がそれぞれ異極となるよう配置している。例えば、磁石３は、高さ５mm、幅４mm、奥行き６mmであり、５mm×４mmの面が容器１に接している。

図３（ｃ）は、容器１の内壁近傍で周方向に磁場分布が均一となる第一の磁場分布を形成する磁石複合体として、例えば、４個の環状磁石４と３個の磁性体５を交互に積層させ、各環状磁石４の向かい合った面が同極になるように配置している。例えば、環状磁石４と磁性体５の厚さは、それぞれ、１mmと０.５mmである。環状磁石と磁性体５の外径ならびに内径は、６mmと１１mmである。なお、磁石は、例えば、ネオジウム系の磁石が好ましい。磁性体は、例えば、ＳＳ４００相当の強磁性体が好ましい。

図３（ａ）、（ｃ）のそれぞれの磁石配置に対して、磁場分布を解析した結果を図３（ｂ）、（ｄ）に示す。図３（ｂ）では、容器１の中心軸付近で磁場勾配が大きくなっている。一方、図３（ｄ）では、容器１の内壁面近傍における磁場分布が均一となっており、かつ、磁場強度が強い。また、図３（ｂ）の中心軸近傍の磁場強度は、図３（ｄ）の容器１の中心軸近傍の磁場強度より強いことがわかる。

図３（ｂ）に示す磁場分布を用いることで、容器１の中央部近傍にある磁性粒子２は、容器１の内壁近傍へ早く移動することができる。さらに、図３（ｄ）に示す磁場分布を用いることで、容器１の内壁近傍にある磁性粒子２は、容器１の内壁へ均一に捕捉されることになる。

非相似の２つの種類の磁場分布による磁性粒子の捕捉効果を調べるために、数値的な検証を行った。容器内の磁性粒子２の挙動を数値的に解析することで容器１の内壁に捕捉される磁性粒子２の捕捉分布の予測解析を行った。磁性粒子の挙動解析のフローチャートを図６に示す。なお、磁石周りの磁場分布は、汎用磁場解析ソフトＡＮＳＹＳ（登録商標）を用いて解析した。磁性粒子２に働く力として、磁性粒子２が磁石から受ける力、溶液から受ける抗力、ならびに、磁性粒子２と容器１の壁面との摩擦力を求めた。各磁性粒子２に働くこれらの力を外力として、微小時間刻みにおける各粒子の運動方程式を解くことで、磁性粒子２の挙動を解析した。

図７には、図３（ａ）と図３（ｃ）の磁石複合体を個別に用いた場合の、磁性粒子挙動解析による、容器１の内壁壁面上に捕捉される磁性粒子２の分布を示す。図７（ａ）は、図３（ａ）の磁石複合体を用いることにより実現できる容器１の中心軸付近（第一の磁場分布の及ぶ領域１０）で強い磁場分布を用いた時の磁性粒子の捕捉分布のシミュレーション結果であり、図７（ｂ）は、図３（ｃ）の磁石複合体を用いることにより実現できる容器１の内壁近傍の領域（第二の磁場分布の及ぶ領域１１）で磁場強度が均一となる磁場分布を用いた時の磁性粒子の捕捉分布のシミュレーション結果である。

図７（ａ）では、容器１の壁面上の磁性粒子２の捕捉分布は、４つの菱形状の分布となり、上部と下部で磁性粒子２が疎密になることがわかる。また、図７（ｂ）は、容器の壁面上の磁性粒子の捕捉分布は、疎密が交互にあらわれる縞状になってしまうことがわかる。これらの結果から、１つの磁場分布では、容器の内壁壁面上で均一な磁性粒子２の捕捉分布を得ることは困難であり、磁性粒子が蜜に捕捉され分布が不均一になる。

一方、図８には、非相似の複数の磁場分布として、図３（ａ）に示す磁石複合体と図３（ｃ）に示す磁石複合体を用いた場合において、磁性粒子挙動解析により得られた、容器１の内壁面上の磁性粒子２の捕捉分布を示す。この場合は、第一の磁場分布の及ぶ領域１０に強い磁場を容器１に対して付加した後に、第二の磁場分布の及ぶ領域１１に均一な磁場分布を付加した場合の磁性粒子の分布である。容器１の壁面上の磁性粒子２の捕捉分布は、容器１の内壁面の周方向と軸方向にほぼ均一であり、図７と比較して均一に粒子を捕捉していることがわかる。

さらに図９は、図７（ａ）または（ｂ）のいずれか一方の磁石複合体を単独に用いて磁性粒子を捕捉した場合（二つの実線プロット）と、図７（ａ）および図７（ｂ）の両方の磁石複合体を用いて磁性粒子を捕捉した場合（破線プロット）の、磁性粒子２の捕捉割合を捕捉時間に対してグラフにしたものである。なお、ＮＳＮＳとは図７（ａ）の磁石複合体、Ringとは図７（ｂ）の磁石複合体を指す。破線プロットは実線プロットと比較して、図７（ａ）の磁石複合体と同じ程度の短時間で捕捉していることがわかる。

なお、本実施例においては、第一の磁場分布の及ぶ領域１０に強い磁場を１秒間与え、その後に第二の磁場分布の及ぶ領域１１に均一な磁場を９秒与えた場合のプロットである。

図４は、本実施例の磁気分離装置の一例を示す図である。

磁気分離装置は容器を収容するスペースを有しており、容器１はこの磁気分離装置のスペースに上側から下側へと搬入される。それぞれの磁石複合体はこのスペースの周囲に配置されている。

本実施例においては、磁気分離装置は、非相似の分布を有する、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を生成する磁石複合体と、第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を生成する磁石複合体を上下に並べて配置している。磁気分離装置に搬送された容器に対して最初に磁場分布を与える位置に、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を生じる磁石複合体が配置されている。この磁石複合体は、例えば、４個の直方体の磁石３を、容器１の周方向に等間隔で配置し、磁極の向きを容器１の中心に向け、対向する磁石３の磁極が同極であり、隣り合う磁極が異極となる配置をしている。

第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を所定の時間与えた後に、容器１を下へ移動させて、第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を生じる磁石複合体の近傍に位置づける。この磁石複合体は例えば、４個の環状磁石４と３個の磁性体５を交互に積層させ、各環状磁石４の向かい合った面が同極になるような環状形状の磁石複合体を配置している。

非相似の磁場分布を与える複数の磁石複合体を並べて配置することにより、最初に、容器１の中心軸付近にある磁性粒子に対して強い磁力を与え、短い時間で容器１の内壁近傍へ移動させた上で、容器１を移動させ、容器内壁近傍で磁場分布が均一となる第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を与えることで、磁性粒子を容器１の内壁の周方向に均一に捕捉することができる。
なお、本実施例では第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を与える磁石複合体を、第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を与える磁石複合体の上に配置しているが、本発明はこの形態に限らない。磁気分離装置に搬入された容器に対して、最初に第一の磁場分布を与え、その次に第二の磁場分布を与えることができれば、他の構成であっても良い。例えば、容器を磁気分離装置の下から上に搬入する場合は、第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を与える磁石複合体を、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を与える磁石複合体の上に配置する。また、容器ではなく磁石を容器に対して移動させるように構成しても良い。

本実施例によれば、磁性粒子を短時間で均一に捕捉することが可能となり、洗浄を効率よく行うことが可能となる。これにより、分析精度の向上が図られる。さらに、捕捉した磁性粒子の凝集が抑制されるために、洗浄後の磁性粒子の単離化に対して、必要以上のエネルギーを与える必要がなくなる。例えば、単離化に必要な撹拌時の回転数を低下させることができるため、電力の低減、モーターなどの回転部品の寿命の増大、モーターの大きさの低減といったことが可能となる。

図５は、本発明の他の実施例を示す図である。

この変形例では、二つの磁石複合体を分離して配置している。搬送機構により、最初に第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場を生成する磁石複合体の付近へ容器を搬送し、第一の磁場分布を与える。この磁石複合体は、例えば、４個の直方体の磁石３を容器１の周囲に放射状に周方向に等間隔で、磁石３の磁極の向きを容器１の中心に向け、対向する磁石３の磁極が同極になる配置をした磁気分離装置である。

その後、搬送機構は第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場を生成する磁石複合体の付近へ容器を搬送し、そこで磁場分布を与える。この磁石複合体は、例えば、４個の磁石と３個の磁性体を交互に積層させ、各磁石の向かい合った面が同極になるような環状形状の磁石複合体を配置した磁石複合体である。

このように複数の磁石複合体の間で容器１を移送させつつ磁性粒子の捕捉を行うことにより、容器１の中心軸付近にある磁性粒子には第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場を与えることで、短時間で容器の中心位置から内壁近傍まで移動させることができる。また、その後に第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場分布を与えることで、磁性粒子を容器の内壁に均一に捕捉することができる。

図１０は、本発明の他の実施例を示す図である。

本実施例では、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を与える磁石複合体として、４個の直方体の磁石３を容器１の周囲に放射状に周方向に等間隔で、磁石の磁極の向きを容器１の中心に向け、対向する磁石３の磁極が同極であり、隣り合う磁極が異極となるよう、磁石を配置している。例えば、磁石３は、高さ５mm、幅４mm、奥行き６mmであり、５mm×４mmの面が容器に接している。

第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場を与える場合は、４個の磁石３の間に磁性体５を挿入する。磁性体５を挿入することにより、磁石３からの磁束が磁性体５の内部を通過しやすくなるため、磁場分布が広がることがなくなる。その結果として、容器の内壁近傍で磁場分布が均一となり、容器の内壁での磁性粒子２の捕捉分布が均一となる。

この場合、容器は搬送機構によって、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を生じる磁石複合体が配置された磁気分離装置に搬入され、磁性粒子の捕捉が開始される。
適切な時間が経過した後、磁性体５を挿入する磁性体移送機構（図示されていない）によって、磁石複合体を構成する磁石３の間に磁性体が挿入され、磁石３が生成する磁場分布が第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均等な磁場分布に変化する。磁性粒子の捕捉が完了した後で、磁性粒子を含まない溶液の吸引等、所定の処理を行う。

なお、配置する磁石の個数、および磁性体の個数は本実施例の個数に限られない。第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を与える磁石複合体は、容器の外周に対して均等に複数の磁石を配置し、容器を挟んで対向する位置にある磁石は同極であって、隣接する磁石の磁極は異極となっていれば他の構成であっても良い。磁性体は各磁石の間に挿入されるのに十分な量であれば良い。

図１１は、本発明の他の実施例を示す図である。

本実施例は、空間的に、非相似の２つの種類の磁場分布を生成する磁石配置を備える。
環状型磁石４−１が、周方向に８つの磁極を有することによって、第一の磁場分布の及ぶ領域１０で強い磁場分布を生成している。環状型磁石４−１の有する複数の磁極は、容器を挟んで対向する磁極が同極であって、隣接する磁極が異極となるように形成されている。

この環状型磁石４−１の上下には、上側平面および下側平面に磁極を有する環状型磁石４−２が配置され、これによって第二の磁場分布の及ぶ領域１１で均一な磁場を形成している。

このように、二種類の環状型磁石を用いることで、環状型磁石４−１によって、容器１の中心軸付近にある磁性粒子を容器１の内壁近傍に引き寄せた上で、環状型磁石４−２によって容器１の周方向に均一に磁性粒子を捕捉することができる。

免疫自動分析装置に本実施例の磁気分離器を適用した事例を図１２に示す。

免疫自動分析装置は、図１２の下側を前部とし、試料を載せるサンプルラック１２、免疫反応に必要な試薬および磁性粒子の入った蓋付き試薬容器１３ａを収納する試薬ディスク１３、蓋付き試薬容器１３ａの蓋の開閉を行う容器開閉機構１４、試料の分取・分注を行う試料分注機構１５、蓋付き試薬容器１３ａから試薬および磁性粒子の分取・分注を行う試薬分注機構１６、蓋付き試薬容器１３ａの磁性粒子を攪拌する磁性粒子攪拌機構１７、反応に用いる反応容器１８ａ（以下ベッセルと呼ぶ）および試料の分取・分注に用いる分注チップ１８ｂが収納されているマガジン１８、ベッセル１８ａ内の試料および試薬の反応を行う温度制御が可能な反応槽１９、そして、ベッセル１８ａを反応槽１９、ベッセル廃棄部２０へ、分注チップ１８ｂを、試料分注のため一時保管するバッファ２１へ搬送する搬送機構２２、試料の分注に用いた分注チップ１８ｂを廃棄するチップ廃棄部２３、反応槽１９から磁気分離器２４に、あるいは磁気分離器２４から反応槽１９にベッセル１８ａを搬送する搬送機構２５、磁気分離器２４に搬送されたベッセル１８ａ内の不純物を含む液体を吸引する不純物吸引機構２６、磁気分離器２４に搬送されたベッセル１８ａ内へ洗浄液を吐出する洗浄液吐出機構２７、反応槽１９から検出部２８に、あるいは検出部２８から反応槽１９へベッセル１８ａを搬送する搬送機構２９、検出部２８に搬送されたベッセル１８ａに対して検出用の試薬を吐出する試薬吐出機構３０などから構成される。

なお、試料を搬送する方式はサンプルラック１２に限定されるものではなく、試料を保持する試料ディスクを備えていても良い。

次に標準的な動作の説明をする。

まず、ベッセル１８ａが搬送機構２２によって、マガジン１８から反応槽１９へ、また分注チップ１８ｂがバッファ２１へ搬送される。反応槽１９は回転し、搬送されたベッセル１８ａが試薬分注位置まで移動する。試薬分注機構１６により、試薬ディスク１３から反応槽１９上のベッセル１８ａへ試薬が分注される。

再び反応槽１９は回転し、ベッセル１８ａが試料分注位置まで移動する。バッファ２１へ搬送された分注チップ１８ｂは、試料分注機構１５の上下動によりチップ保持部へ装着され、サンプルラック１２から試料を分取し、試料分注位置まで移動したベッセル１８ａへ分注される。使用された分注チップ１８ｂは、試料分注機構１５の上下動作によって、チップ廃棄部２３へ廃棄される。

試料と試薬の分注が終了したベッセル１８ａは、反応槽１９で一定時間反応を待った後、反応槽１９の回転により試薬分注位置まで移動し、試薬分注機構１６によって、試薬ディスク１３から、磁性粒子が分取・分注される。

さらに反応槽１９で一定時間反応を待った後、反応槽１９は回転し、搬送機構２５によって反応槽１９上のベッセル１８ａが磁気分離器２４へ搬送される。

磁気分離器２４上では、ベッセル１８ａ内の反応生成物を含んだ磁性成分と不純物を含む非磁性成分を分離するために、不純物吸引機構２６による吸引と洗浄液吐出機構２７による洗浄液の吐出を繰り返し、最終的にベッセル１８ａ内に反応生成物を含んだ磁性成分のみを残して、搬送機構２５によって反応槽１９にベッセル１８ａが戻される。

なお、本発明における磁気分離装置はこの磁気分離器２４に備えられている。ベッセル１８ａは搬送機構２２によって磁気分離器２４へと搬送される。さらに搬送機構２２は、磁気分離器２４においてベッセル１８ａを第一の磁石複合体と第二の磁石複合体との間で移送する。図９の如き磁気分離器２４を備える場合は、搬送機構２２がベッセル１８ａを保持している間に、磁性体を移送する磁性体移送手段（図示されていない）が、磁気分離器２４内に備わっている。また、本実施例では搬送装置２２はいずれも共通の機構を用いているが、用途に応じて複数の搬送装置を備えるように装置を構成してもよい。

その後、反応槽１９は回転し、搬送機構２９によって検出部２８へベッセル１８ａが搬送された後、試薬吐出機構３０により検出のための試薬がベッセル１８ａに対して吐出され検出が行われる。検出が終了したベッセル１８ａは、搬送機構２９により反応槽１９へ戻され、反応槽１９は回転し、搬送機構２２によってベッセル廃棄部２０へ廃棄される。
以降、前述した動作をその後の試料に対して繰り返す。

本実施例によれば、検査処理時間を短縮することができ、免疫自動分析装置としての処理時間を短縮することができるため、多くの試料に関して計測を行うことができ、処理速度の向上が可能となる。

１ 容器
２ 磁性粒子
３ 磁石（直方体）
４−１、４−２ 環状型磁石
５ 磁性体
６ 溶液
７ 洗浄液
８ 磁気分離装置
９ ノズル
１０ 第一の磁場分布の及ぶ領域
１１ 第二の磁場分布の及ぶ領域
１２ サンプルラック
１３ 試薬ディスク
１３ａ 試薬容器
１４ 容器開閉機構
１５ 試料分注機構
１６ 試薬分注機構
１７ 磁性粒子攪拌機構
１８ マガジン
１８ａ ベッセル
１８ｂ 分注チップ
１９ 反応槽
２０ ベッセル廃棄部
２１ バッファ
２２、２５、２９ 搬送機構
２３ チップ廃棄部
２４ 磁気分離器
２６ 不純物吸引機構
２７ 洗浄液吐出機構
２８ 検出部
３０ 試薬吐出機構

Claims (10)

1. 容器中に収容される磁性粒子を含む溶液から磁性成分と非磁性成分とを分離する磁気分離装置であって、
   当該磁気分離装置は、
   容器中に含まれる溶液に対し、容器の中心軸の周囲にある粒子に強い磁場を与える第一の磁場分布を形成する第一の磁石配置と、
   容器に収容された溶液に対し、容器の内壁の近傍にある粒子に対して均一な磁場を与える第二の磁場分布を形成する第二の磁石配置と、
   を有し、
   前記第一の磁場分布と前記第二の磁場分布は非相似の磁場分布であることを特徴とする磁気分離装置。
2. 請求項１記載の磁気分離装置であって、
   前記容器に収容された溶液に対し、前記第一の磁場分布と前記第二の磁場分布を時間的に分離して与えることを特徴とする磁気分離装置。
3. 請求項２記載の磁気分離装置であって、
   前記容器に対して、前記第一の磁石配置による第一の磁場分布を与えた後に、前記第二の磁石配置による第二の磁場分布を与えることを特徴とする磁気分離装置。
4. 請求項３記載の磁気分離装置であって、
   前記第一の磁石配置と前記第二の磁石配置を近接させて配置し、
   当該磁気分離装置と前記容器との相対距離を移動させる移動手段を供えたことを特徴とする磁気分離装置。
5. 請求項４記載の磁気分離装置であって、
   前記移動手段は、前記第一の磁石配置と前記第二の磁石配置の間で前記容器を移送させることを特徴とする磁気分離装置。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の磁気分離装置であって、
   前記第一の磁石配置は、上平面および下平面に磁極を有する複数の環状型磁石の間に磁性体を挟んだ構成であって、
   前記第二の磁石配置は、複数の磁石を容器の周囲に配置しており、容器を挟んで対向した位置にある磁石の容器に対する磁極が同極であって、隣接する磁石の容器に対する磁極が異極となる構成であることを特徴とする磁気分離装置。
7. 請求項１記載の磁気分離装置であって、
   前記容器に収容された溶液に対し、前記第一の磁場分布と前記第二の磁場分布を同時に与えることを特徴とする磁気分離装置。
8. 請求項１〜７に記載のいずれかの磁気分離装置と、
   前記磁気分離装置に備えたことを特徴とする分析装置。
9. 少なくとも一部の断面形状が円形である容器に収容された、磁性粒子を含む溶液から磁性成分と非磁性成分とを分離する方法であって、
   前記容器中に含まれる溶液に対し、容器の中心軸の周囲にある粒子に強い磁場を与える第一のステップと、
   前記容器に収容された溶液に対し、容器の内壁の近傍にある粒子に対して均一な磁場を与える第二のステップと、
   を備えたことを特徴とする分離方法。
10. 請求項９記載の方法であって、
    前記第一のステップで所定の時間経過した後に、前記第二のステップに移行することを特徴とする分離方法。