JP2017067759A - 検出方法および検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性粒子の重なりを抑制でき、磁性粒子に結合した検出対象物質を精度良く検出できる検出方法および検出装置を提供する。【解決手段】検出対象物質を検出する検出方法は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、懸濁液に磁界を印加する第１印加工程と、懸濁液に磁界を印加した状態で、連鎖した磁性粒子を内面に近づける第２印加工程と、第２印加工程により内面に近づけられた磁性粒子に結合した検出対象物質を検出する検出工程と、を含む。第２印加工程において、連鎖した磁性粒子が内面に近づくように懸濁液に印加される磁界の方向が変更される。【選択図】図１

Description

本発明は、検出方法および検出装置に関する。

核酸やタンパク等の検出対象物質を磁性粒子に結合させて検査を行う手法として、基板上に検出対象物質が結合した磁性粒子を分散させて撮像を行う技術が知られている。たとえば、特許文献１には、検出可能に標識された希少標的細胞が結合した磁性粒子を、磁気的収集法に基づいてスライド上に整列させ、スライド上の磁性粒子を撮像して、希少標的細胞の検出、計数等を行う分析イメージング方法が開示されている。

特表２００９−５３７０２１号公報

しかしながら、特許文献１の分析イメージング方法のように、磁気を用いて試料中の磁性粒子をスライド上に収集し、スライド上に吸着させて検出対象物質を検出する場合、磁性粒子がスライド上で重なり合うことがある。そのため、検出対象物質を精度良く検出することが困難である。

本発明の第１の態様は、検出対象物質を検出する検出方法に関する。本態様に係る検出方法は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、懸濁液に磁界を印加する第１印加工程と、懸濁液に磁界を印加した状態で、連鎖した磁性粒子を内面に近づける第２印加工程と、第２印加工程により内面に近づけられた磁性粒子に結合した検出対象物質を検出する検出工程と、を含む。

本態様に係る検出方法において、「内面」とは、検出対象物質を検出する際に、懸濁液中の磁性粒子が配置される面である。「内面」は、たとえば、懸濁液が滴下されるスライドガラスの表面であってもよいし、プレートに設けられたウェル（凹み）の底面であってもよい。スライドガラスの表面、ウェルの底面等に配置された懸濁液をカバーで覆う場合には、懸濁液に接する側のカバーの表面を「内面」としてもよい。また、懸濁液を収容可能な収容部を用いる場合には、たとえば、収容空間を構成する底面、上面、側面のいずれかを「内面」としてもよい。この場合の収容部は、必ずしも閉じられた収容空間を有するものでなくてもよく、収容部の一部が開放され収容部の内部と外部とが繋がっていてもよい。また、懸濁液を流通可能な流路を用いる場合には、流路の内面を構成する底面、上面、側面のいずれかを「内面」としてもよい。「磁性粒子が列状に連鎖する」とは、１つの直線に沿って磁性粒子が連鎖することに限らず、折れ曲がった直線や分岐した直線に沿って磁性粒子が連鎖することも含む。第２印加工程では、たとえば、第１印加工程で印加した磁界の方向を変化させることにより連鎖した複数の磁性粒子を傾けて、連鎖した磁性粒子を内面に近づける。

本態様に係る検出方法によれば、液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう懸濁液に磁界が印加され、懸濁液に磁界が印加された状態で、連鎖した磁性粒子が内面に近づけられるため、重なりが抑制された状態で磁性粒子を内面に位置付けることができる。よって、磁性粒子に結合した検出対象物質を精度よく検出できる。たとえば、磁性粒子が位置付けられた内面を撮像すれば、磁性粒子の重なりが抑制された状態の撮像画像を取得できるため、磁性粒子に結合した検出対象物質を精度よく検出できる。

本発明の第２の態様は、検出装置に関する。本態様に係る検出装置は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液に磁界を印加する磁界供給部と、懸濁液に対して光を照射する光源と、光が照射されることにより懸濁液から生じた光を受光する受光部と、制御部と、を備える。制御部は、懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖し、連鎖した磁性粒子が内面に近づくよう、磁界供給部を制御して懸濁液に磁界を印加する。また、制御部は、磁界供給部の制御により内面に近づけられた磁性粒子を含む懸濁液から受光部が受光した光に基づいて、検出対象物質を検出する。

本態様に係る検出装置において、たとえば、検出対象物質は蛍光色素により標識されており、光源からの光が照射されると蛍光色素から蛍光が励起され、受光部は蛍光色素から生じた蛍光を受光する。磁界供給部は、たとえば、永久磁石と、永久磁石を移動させるための機構と、を含む。制御部は、第１の態様と同様、複数の磁性粒子が列状に連鎖し、連鎖した磁性粒子が内面に近付くよう、磁界供給部を制御して懸濁液に磁界を印加する。

本態様に係る検出装置においても、重なりが抑制された状態で磁性粒子を内面に位置付けることができる。これにより、たとえば、懸濁液から生じた蛍光を撮像すれば、検出対象物質が結合した磁性粒子を精度よく検出できる。よって、本態様に係る検出装置によれば、検出対象物質の検出精度が高められる。

本発明の第３の態様は、検出対象物質を検出する検出方法に関する。本態様に係る検出方法は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面に磁性粒子を引き寄せつつ、内面に垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、懸濁液に磁界を印加する磁界印加工程と、磁界印加工程を介して内面に近づけられた磁性粒子に結合した検出対象物質を検出する検出工程と、を含む。懸濁液には、界面活性剤が含ませられる。

本態様に係る検出方法において、内面に磁性粒子を引き寄せることと、および、内面に垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子を列状に連鎖させることは、並行して進められる。よって、本態様に係る検出方法においても、第１の態様と同様、重なりが抑制された状態で磁性粒子を内面に位置付けることができる。また、界面活性剤は、懸濁液において磁性粒子同士の凝集を抑制する。よって、さらに重なりが抑制された状態で磁性粒子を内面に位置付けることができる。

本発明の第４の態様は、検出対象物質を検出する検出方法に関する。本態様に係る検出方法は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面に磁性粒子を引き寄せつつ、内面に垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、懸濁液に磁界を印加する磁界印加工程と、磁界印加工程を介して内面に近づけられた磁性粒子に結合した検出対象物質を検出する検出工程と、を含む。内面には、磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を帯びさせられる。

本態様に係る検出方法においても、第３の態様と同様、重なりが抑制された状態で磁性粒子を内面に位置付けることができる。また、内面は、磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を帯びている。よって、磁性粒子は内面に付着しやすく、内面に付着した磁性粒子の位置は固定されやすいため、磁性粒子に結合した検出対象物質を安定して検出できる。

本発明によれば、磁性粒子の重なりを抑制でき、磁性粒子に結合した検出対象物質を精度良く検出できる。

図１は、実施形態１に係る検出方法を示すフローチャートである。 図２（ａ）は、実施形態１に係る容器の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は、実施形態１に係る磁性粒子の構成を示す模式図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、実施形態１に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略平行な方向である状態を示す模式図である。 図４（ａ）は、実施形態１の変更例に係る第１電磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図４（ｂ）は、実施形態１の変更例に係る第２電磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略平行な方向である状態を示す模式図である。 図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は、実施形態１に係る懸濁液中の磁性粒子を水平方向から見た場合の模式図であり、図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は、実施形態１に係る懸濁液を底部付近にフォーカスを合わせた状態で鉛直方向から撮像した明視野画像を示す図である。 図６（ａ）、（ｃ）は、実施形態１に係る懸濁液中の磁性粒子を水平方向から見た場合の模式図であり、図６（ｂ）は、実施形態１に係る懸濁液を底部付近にフォーカスを合わせた状態で鉛直方向から撮像した明視野画像を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る検出対象物質がＨＢｓ抗原抗体複合体の場合に取得される明視野画像を示す図である。 図８は、実施形態２に係る検出方法を示すフローチャートである。 図９（ａ）は、実施形態２に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図９（ｂ）は、実施形態２に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が斜め方向である状態を示す模式図である。 図１０（ａ）は、実施形態２の変更例に係る第１電磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、実施形態２の変更例に係る第２電磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が斜め方向である状態を示す模式図である。 図１１（ａ）、（ｃ）は、実施形態２に係る懸濁液中の磁性粒子を水平方向から見た場合の模式図であり、図１１（ｂ）、（ｄ）は、実施形態２に係る懸濁液を底部付近にフォーカスを合わせた状態で鉛直方向から撮像した明視野画像を示す図である。 図１２（ａ）、（ｃ）は、実施形態２に係る懸濁液中の磁性粒子を水平方向から見た場合の模式図であり、図１２（ｂ）、（ｄ）は、実施形態２に係る懸濁液を底部付近にフォーカスを合わせた状態で鉛直方向から撮像した明視野画像を示す図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る磁性粒子の検出数の検証において、それぞれ、実施形態２および比較例で取得された蛍光画像を示す図である。図１３（ｃ）、（ｄ）は、実施形態２に係る磁性粒子の検出数の検証において、それぞれ、実施形態２および比較例の蛍光画像から抽出された磁性粒子の画像を示す図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る磁性粒子の検出数の検証において、それぞれ、実施形態２および比較例で取得された明視野画像を示す図である。図１４（ｃ）、（ｄ）は、実施形態２に係る磁性粒子の検出数の検証において、それぞれ、実施形態２および比較例の明視野画像から抽出された磁性粒子の画像を示す図である。 図１５（ａ）は、実施形態２に係る単一粒子および鎖状粒子を示す図であり、図１５（ｂ）は、実施形態２に係る粒子を分散させる条件の検討結果を示す図である。 図１６（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る第１条件の場合に取得される明視野画像を示す図であり、図１６（ｃ）、（ｄ）は、実施形態２に係る第２条件の場合に取得される明視野画像を示す図であり、図１６（ｅ）、（ｆ）は、実施形態２に係る第３条件の場合に取得される明視野画像である。 図１７は、実施形態２に係る界面活性剤の種類の検討結果を示す図である。 図１８は、実施形態３に係る検出方法を示すフローチャートである。 図１９（ａ）は、実施形態３に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略平行である状態を示す模式図であり、図１９（ｂ）は、実施形態３に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界を０と見なすことができる状態を示す模式図である。 図２０（ａ）〜（ｆ）は、実施形態３に係る磁界印加工程において懸濁液を底部付近にフォーカスを合わせた状態で鉛直方向から撮像した明視野画像を示す図である。 図２１（ａ）は、実施形態３の変更例に係る電磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が底部に対して略平行である状態を示す模式図であり、図２１（ｂ）は、実施形態３の変更例に係る電磁石によって懸濁液に印加される磁界を０と見なすことができる状態を示す模式図である。 図２２は、実施形態４に係る検出装置の内部を上側から見た場合の構成を示す模式図である。 図２３（ａ）は、実施形態４に係る容器の構成を示す図であり、図２３（ｂ）は、実施形態４に係る容器の断面を示す模式図である。 図２４（ａ）は、実施形態４に係る容器が容器設置部に設置されることを示す図であり、図２４（ｂ）は、実施形態４に係る永久磁石が移動されることを示す図である。 図２５は、実施形態４に係る磁界供給部の構成を示す模式図である。 図２６は、実施形態４に係る画像取得部の構成を示す模式図である。 図２７は、実施形態４に係る検出装置の構成を示すブロック図である。 図２８は、実施形態４に係る分注処理を示すフローチャートである。 図２９は、実施形態４に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図３０は、実施形態４に係る永久磁石の移動を示す図である。 図３１は、実施形態４の変更例に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図３２は、実施形態４に係る撮像処理を示すフローチャートである。 図３３（ａ）は、実施形態４に係る抽出分析処理を示すフローチャートであり、図３３（ｂ）は、実施形態４に係る表示処理を示すフローチャートである。 図３４は、実施形態５に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図３５は、実施形態５に係る永久磁石の移動を示す図である。 図３６は、実施形態５の変更例に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図３７は、実施形態６に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図３８は、実施形態６に係る永久磁石の移動を示す図である。 図３９は、実施形態６の変更例に係る単層化処理を示すフローチャートである。 図４０（ａ）は、実施形態１の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が上部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図４０（ｂ）は、実施形態１の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が上部に対して略平行な方向である状態を示す模式図である。 図４１（ａ）は、実施形態２の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が上部に対して略垂直である状態を示す模式図であり、図４１（ｂ）は、実施形態２の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が斜め方向である状態を示す模式図である。 図４２（ａ）は、実施形態３の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界の方向が上部に対して略平行である状態を示す模式図であり、図４２（ｂ）は、実施形態３の磁界印加の変更例に係る永久磁石によって懸濁液に印加される磁界を０と見なすことができる状態を示す模式図である。

＜実施形態１＞
実施形態１は、磁性粒子と結合した検出対象物質を検出する検出方法であって、磁性粒子と結合したターゲットＤＮＡ分子を検出するための方法に本発明を適用したものである。実施形態１は、検出処理に関する方法である。検出処理よりも前に行われる処理を「前処理」と称すると、検出処理では、前処理によって作製された懸濁液からターゲットＤＮＡ分子が検出される。

図１に示すように、検出対象物質を検出する検出方法は、供給工程と、第１印加工程と、第２印加工程と、印加停止工程と、検出工程と、を含む。これらの工程が行われる前に、予め図２（ａ）に示す容器１０が準備される。

図２（ａ）に示すように、容器１０は、スライド部材１１と、スペーサ１２、１３と、カバー１４と、を備える。図２（ａ）において、ＸＹＺ軸は、互いに直交しており、ＸＹ平面は水平面を示し、Ｚ軸正方向は鉛直下方向を示している。以下の図面においても、ＸＹＺ軸は、図２（ａ）に示すＸＹＺ軸と同じである。

なお、容器１０は、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液１６を受け入れる液体受入部材である。後述する底部１５ａと上部１５ｂは、液体受入部材の内面に相当する。図２（ａ）に示す例では、容器１０は、懸濁液１６を収容するための収容部材である。液体受入部材として、懸濁液１６が滴下されるスライドガラスが用いられてもよい。この場合、スライドガラスの表面が、検出対象物質を検出する際に、懸濁液１６中の磁性粒子が配置される面となる。液体受入部材として、プレートに設けられたウェル（凹み）が用いられてもよい。この場合、ウェルの底面が、検出対象物質を検出する際に、懸濁液１６中の磁性粒子が配置される面となる。

スライド部材１１は、透光性を有する板状のガラスである。スライド部材１１の上面１１ａは、平坦な面であり、カチオン化されている。上面１１ａは、カチオン化処理によりプラスの表面電荷を持っている。たとえば、アミノ系シランカップリング剤でスライド部材１１の上面１１ａを表面処理することにより、上面１１ａをカチオン化してもよい。スペーサ１２、１３は、板状のガラスであり、スライド部材１１の上面１１ａに設置されている。カバー１４は、透光性を有する薄いガラスである。カバー１４は、水平方向に間隔を開けて配置される２つのスペーサ１２、１３の上面に設置されている。容器１０の各部は、後述する永久磁石２０の磁界を妨げないよう、比透磁率が１に近い素材で構成される。

このように容器１０が構成されると、スライド部材１１の上面１１ａと、スペーサ１２、１３と、カバー１４とにより囲まれた空間として、収容部１５が形成される。収容部１５の底部１５ａは、上面１１ａの一部であり、収容部１５の上部１５ｂは、カバー１４の下面の一部である。底部１５ａと上部１５ｂは、容器１０の深さ方向に垂直な面である。底部１５ａは、懸濁液１６を下方から支持するための支持面である。

前処理により作製された懸濁液１６は、カバー１４のＸ軸正側またはＸ軸負側から上面１１ａに滴下される。これにより、懸濁液１６は、毛細管現象により収容部１５内に引き込まれ、収容部１５に収容される。懸濁液１６を収容した容器１０は、図２（ａ）に示すように収容部１５の底部１５ａが水平面に平行となるように、撮像装置のステージにセットされる。

底部１５ａは平坦な面でなくても良い。たとえば、底部１５ａは、曲面や凹凸を有する面であっても良い。後述するように撮像装置により画像が取得される際に、後述するように底部１５ａにおいて単層化された磁性粒子を撮像可能であれば良い。

図２（ｂ）を参照して磁性粒子について説明する。

実施形態１では、検出対象物質はターゲットＤＮＡ分子である。磁性粒子は、微小な磁性体である。図２（ｂ）の中央に示すように、磁性粒子には、ターゲットＤＮＡ分子を増幅するための複数のプライマー分子が結合している。前処理では、磁性粒子に結合しているプライマー分子に基づいて、ターゲットＤＮＡ分子が増幅される。したがって、前処理によって作製された懸濁液１６は、図２（ｂ）の左端と右端に示すようにターゲットＤＮＡ分子が結合している磁性粒子と、図２（ｂ）の中央に示すようにターゲットＤＮＡ分子が結合していない磁性粒子とを含んでいる。

ターゲットＤＮＡ分子には、変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子がある。前処理において、変異型ＤＮＡ分子には、変異型ＤＮＡ分子と特異的に結合する標識プローブが結合され、野生型ＤＮＡ分子には、野生型ＤＮＡ分子と特異的に結合する標識プローブが結合される。変異型ＤＮＡ分子と結合する標識プローブの蛍光色素と、野生型ＤＮＡ分子に結合する標識プローブの蛍光色素は、それぞれ、互いに異なる波長の光が照射されることにより蛍光が励起される。ターゲットＤＮＡ分子が対応する標識プローブにより蛍光標識されることにより、変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子と、野生型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子とが、それぞれ識別可能となる。

磁性粒子は負電荷表面を持ち、プライマー分子は、マイナスの電荷を持つため、図２（ｂ）の中央に示すように磁性粒子にプライマー分子が結合した磁性粒子は、マイナスの電荷を持つ。ターゲットＤＮＡ分子は、マイナスの電荷を持つため、図２（ｂ）の左端と右端に示すようにターゲットＤＮＡ分子が増幅した磁性粒子も、マイナスの電荷を持つ。収容部１５の底部１５ａは、上述したように上面１１ａの一部であるため、カチオン化によりプラスの表面電荷を持っている。このように、底部１５ａは磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を持っているため、磁性粒子は底部１５ａに付着しやすく、底部１５ａに付着した磁性粒子の位置が固定されやすい。これにより、磁性粒子に結合した検出対象物質を安定して検出できる。

懸濁液１６は、リン酸緩衝生理食塩水（Phosphate Buffered Saline）からなる。懸濁液１６には、界面活性剤が添加されている。実施形態１の界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤であり、具体的には、試薬名「TritonX-100（登録商標）」である。懸濁液１６が界面活性剤を含むことにより、磁性粒子同士の凝集が抑制される。懸濁液１６が界面活性剤を含むと、磁性粒子は収容部１５の底部１５ａに付着しにくくなってしまうが、上述したように、底部１５ａは磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を持っているため、磁性粒子は底部１５ａに付着しやすくなる。

懸濁液１６は必ずしも界面活性剤を含む必要はなく、底部１５ａも必ずしもカチオン化されなくても良い。すなわち、懸濁液１６が界面活性剤を含まない場合、磁性粒子は底部１５ａに付着しやすくなるため、底部１５ａが必ずしもカチオン化されなくても良くなる。ただし、後述する実施形態２のように、磁性粒子を底部１５ａにおいて分散させる場合は、磁性粒子同士の凝集を抑制するために懸濁液１６が界面活性剤を含むのが望ましい。この場合、底部１５ａに付着した磁性粒子の位置が固定されるよう、底部１５ａがカチオン化されるのが望ましい。

図１に戻り、ステップＳ１１の供給工程は、磁性粒子を含む懸濁液１６を容器１０に供給する処理工程である。具体的には、上述したように、懸濁液１６がカバー１４のＸ軸正側またはＸ軸負側から収容部１５に収容される。懸濁液１６が容器１０に供給された後、容器１０が撮像装置のステージにセットされる。ステップＳ１２の第１印加工程は、容器１０の下方から懸濁液１６に磁界を印加して、容器１０の底部１５ａから複数の磁性粒子を列状に連鎖させる処理工程である。ステップＳ１３の第２印加工程は、懸濁液１６に磁界を印加した状態で、連鎖した磁性粒子を底部１５ａに近づける処理工程である。具体的には、ステップＳ１３の第２印加工程は、連鎖した磁性粒子が底部１５ａに近づくように懸濁液１６に印加される磁界の方向を変更する処理工程である。

図３（ａ）に示すように、ステップＳ１２の第１印加工程では、容器１０の下方に永久磁石２０の磁極が位置付けられる。具体的には、永久磁石２０は、底部１５ａの真下に位置付けられる。このとき、永久磁石２０は、Ｎ極が上側にＳ極が下側になるように配置される。なお、永久磁石２０は、Ｎ極が下側にＳ極が上側になるように配置されても良い。

図３（ａ）には、底部１５ａを含む水平面が破線で示されており、永久磁石２０による磁界の方向を示す磁力線が実線により示されている。永久磁石２０の上面中心から出る磁力線は、略真上に延び、永久磁石２０の上面端部から出る磁力線は、閉ループを描いて永久磁石２０の下面に入る。また、永久磁石２０に近いほど磁束密度は強い。永久磁石２０が底部１５ａの真下に位置付けられると、懸濁液１６に印加される磁界の方向は、底部１５ａに対して略垂直かつ上向きとなる。このように永久磁石２０が位置付けられることにより、磁性粒子が底部１５ａに引き寄せられ、底部１５ａから連鎖する。連鎖により形成される磁性粒子の鎖は、底部１５ａに略垂直に延びる。

ステップＳ１２において、永久磁石２０は必ずしも底部１５ａの真下に位置付けられなくても良い。底部１５ａから磁性粒子が上方に連鎖するように、永久磁石２０が容器１０の下方に位置付けられれば良い。

さらにステップＳ１２の第１印加工程では、容器１０に収容された懸濁液１６中の磁性粒子を鎖状に繋げるために設定した時間、懸濁液１６に対する磁界の印加が継続される。すなわち、所定の時間だけ、永久磁石２０が底部１５ａの真下に位置付けられ続ける。これにより、懸濁液１６中の磁性粒子が、底部１５ａから確実に連鎖することになる。

図３（ｂ）に示すように、ステップＳ１３の第２印加工程では、図３（ａ）に示す位置にある永久磁石２０の磁極が、容器１０に収容された懸濁液１６から離れる方向に移動される。具体的には、図３（ａ）に示す位置にある永久磁石２０が、底部１５ａに平行な方向に所定の距離だけ移動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向が変化し、懸濁液１６に印加される磁界の方向は略水平方向となる。磁界の方向が略水平方向に変化することにより、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに近づき、底部１５ａ上に横たわる。このように、磁性粒子の鎖が底部１５ａ上に横たわると、懸濁液１６中の略全ての磁性粒子が連鎖したまま、底部１５ａに位置付けられることになる。よって、磁性粒子は、容器１０の深さ方向において重なりが抑制された状態となる。このように、容器の深さ方向において磁性粒子の重なりが抑制されることを、以下「単層化」と称する。

図１に戻り、ステップＳ１４の印加停止工程は、第２印加工程と検出工程との間で、懸濁液１６に対する磁界の印加を停止する処理工程である。具体的には、永久磁石２０により懸濁液１６に印加される磁界を０と見なすことができるように、図３（ｂ）の位置にある永久磁石２０の磁極が、懸濁液１６から遠ざけられる。このとき、収容部１５に印加される磁界の方向が変わらないように、永久磁石２０を懸濁液１６から遠ざけるのが望ましい。

実施形態１では、ステップＳ１３の第２印加工程によって、磁性粒子が底部１５ａにおいて単層化された状態となっている。したがって、ステップＳ１４の印加停止工程は省略されても良い。この場合、図３（ｂ）に示す位置に永久磁石２０を位置付けた状態で、ステップＳ１５の検出工程が行われる。

ステップＳ１５の検出工程は、撮像装置を用いて容器１０に収容された懸濁液１６を撮像して画像を取得し、取得した画像を用いて検出対象物質であるターゲットＤＮＡ分子を検出する処理工程である。撮像装置として、明視野画像と蛍光画像を取得可能な正立顕微鏡が用いられる。撮像装置により、ステージにセットされた容器１０の収容部１５に対して上側から異なる波長の光が照射され、底部１５ａ付近にフォーカスを合わせた状態で、明視野画像と蛍光画像が撮像される。このとき、底部１５ａにおいて磁性粒子が単層化されているため、磁性粒子の重なりが抑制された画像を取得できる。

撮像された明視野画像と蛍光画像は、たとえば撮像装置に接続された解析装置に送信される。解析装置は、取得された蛍光画像を用いて、変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子を検出する。具体的には、解析装置は、変異型ＤＮＡ分子に結合している蛍光色素から生じる蛍光に基づいて取得された蛍光画像において輝点の領域を特定する。解析装置は、特定した輝点領域に基づいて変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子を抽出することにより、変異型ＤＮＡ分子を検出する。また、解析装置は、野生型ＤＮＡ分子に結合している蛍光色素から生じる蛍光に基づいて取得された蛍光画像において輝点の領域を特定する。解析装置は、特定した輝点領域に基づいて野生型ＤＮＡが結合している磁性粒子を抽出することにより、野生型ＤＮＡ分子を検出する。こうして、ステップＳ１１〜Ｓ１５からなる工程が終了する。

ステップＳ１５において、オペレータが、取得された蛍光画像を参照して変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子を検出しても良い。この場合、オペレータは、取得された蛍光画像を参照して輝点の領域を特定する。オペレータは、特定した輝点領域に基づいて磁性粒子を抽出することにより、変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子を検出する。ステップＳ１５において、画像を取得することなく、オペレータが顕微鏡を覗いて、変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子を検出しても良い。

ステップＳ１５において、撮像装置により懸濁液１６を撮像することなく、検出対象物質であるターゲットＤＮＡ分子を検出しても良い。たとえば、測定装置により懸濁液１６から得られる総蛍光量を光検出器により測定し、測定された総蛍光量を用いてターゲットＤＮＡ分子を検出しても良い。

第１印加工程と第２印加工程において、永久磁石２０に代えて、図４（ａ）、（ｂ）に示す第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられても良い。第１電磁石３１は、一対のコイル３１ａを備え、第２電磁石３２は、一対のコイル３２ａを備える。

第１電磁石３１の一対のコイル３１ａは、収容部１５を挟んで、底部１５ａに直交する直線上に位置付けられている。一対のコイル３１ａの間に底部１５ａが配置されている。第１電磁石３１が駆動されると、一対のコイル３１ａの間において底部１５ａで磁場が強くなり、懸濁液１６中の磁性粒子が底部１５ａに引き寄せられる。第１電磁石３１は、下側のコイル３１ａから上側のコイル３１ａに向かう方向で、懸濁液１６に磁界を印加する。なお、第１電磁石３１は、上側のコイル３１ａから下側のコイル３１ａに向かう方向で、懸濁液１６に磁界を印加しても良い。

第２電磁石３２の一対のコイル３２ａは、収容部１５を挟んで、底部１５ａに平行な直線上に位置付けられている。一対のコイル３２ａの中間位置に底部１５ａが配置されている。第２電磁石３２は、Ｙ軸負側のコイル３２ａからＹ軸正側のコイル３２ａに向かう方向で、懸濁液１６に磁界を印加する。なお、第２電磁石３２は、Ｙ軸正側のコイル３２ａからＹ軸負側のコイル３２ａに向かう方向で、懸濁液１６に磁界を印加しても良い。

ここで、第１電磁石３１が懸濁液１６に印加する磁界の方向を第１方向とし、第２電磁石３２が懸濁液１６に印加する磁界の方向を第２方向とする。第２方向は、第１方向と交差する方向である。底部１５ａに対する第２方向の角度は、底部１５ａに対する第１方向の角度よりも小さい。底部１５ａに対する第１方向の角度は９０度であり、底部１５ａに対する第２方向の角度は０度である。すなわち、第１電磁石３１は、ＸＹ平面に対して略９０度の方向で懸濁液１６に磁界を印加し、第２電磁石３２は、ＸＹ平面に略平行な方向で懸濁液１６に磁界を印加する。

第１電磁石３１は、下側のコイル３１ａのみによって構成されても良く、第２電磁石３２は、Ｙ軸負側のコイル３２ａのみによって構成されても良い。

第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられる場合、ステップＳ１２において、図４（ａ）に示すように、第１電磁石３１が駆動され第２電磁石３２が停止される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は、永久磁石２０が用いられる場合と同様、底部１５ａに対して略垂直かつ上向きとなる。ステップＳ１３において、図４（ｂ）に示すように、第１電磁石３１が停止され第２電磁石３２が駆動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は、永久磁石２０が用いられる場合と同様、略水平方向となる。ステップＳ１４において、第２電磁石３２が停止される。これにより、懸濁液１６に対する磁界の印加が停止され、懸濁液１６に印加される磁界が０となる。

次に、図５（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、磁性粒子の単層化について説明する。図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）と図６（ａ）、（ｃ）において、円は磁性粒子を模式的に示している。図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）と図６（ｂ）の明視野画像において、黒い点は磁性粒子である。

図５（ａ）に示すように、容器１０に懸濁液１６を供給した直後、すなわち第１状態において、磁性粒子は、カバー１４と底部１５ａの間で略均等に分布している。このとき、懸濁液１６には界面活性剤が含まれているため、磁性粒子の凝集が抑制され、磁性粒子は単一の粒子として略分離している。図５（ｂ）に示すように、鉛直方向において収容部１５の底部１５ａに近い位置にある磁性粒子の輪郭が、明瞭になっている。容器１０に懸濁液１６が供給されると、磁性粒子はブラウン運動によりランダムな挙動を示しながら、重力に従ってゆっくりと底部１５ａへと近付いていく。

図５（ｃ）に示すように、永久磁石２０が底部１５ａの真下に位置付けられた直後、すなわち第２状態において、磁性粒子は、磁界の方向に沿って底部１５ａに向けて移動し始める。図５（ｃ）において、矢印の方向は磁性粒子に印加される磁界の方向を示しており、矢印の長さは磁界の強さに対応する。永久磁石２０に近付くにつれて、磁性粒子に印加される磁界が強くなっている。図５（ｄ）に示すように、輪郭が明瞭な磁性粒子の数が、図５（ｂ）に比べて多くなっている。

図５（ｅ）に示すように、永久磁石２０が底部１５ａの真下に位置付けられてから所定時間が経過した直後、すなわち、第３状態において、磁性粒子は、底部１５ａから連鎖した状態になっている。連鎖により形成された磁性粒子の鎖は、底部１５ａに略垂直に延びている。図５（ｆ）に示すように、輪郭が明瞭な磁性粒子が、図５（ｄ）に比べて多くなっている。

図６（ａ）に示すように、永久磁石２０が図３（ａ）の位置と図３（ｂ）の位置の間にある状態、すなわち、第４状態において、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに近付いている。言い換えれば、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに垂直な方向から傾いている。このとき、底部１５ａはプラスの電荷を持っており、磁性粒子はマイナスの電荷を持っていることから、連鎖した磁性粒子のうち底部１５ａと接する磁性粒子は、底部１５ａとの間のクーロン力により底部１５ａに引きつけられ、底部１５ａにおける位置が固定されている。これにより、永久磁石２０が水平方向に移動しても、連鎖した磁性粒子は水平方向に流れることなく、底部１５ａに対して傾くようになる。図６（ｂ）に示すように、連鎖した磁性粒子は底部１５ａに対して傾いている。

図６（ｃ）に示すように、永久磁石２０が所定の距離だけ水平方向に移動した直後、すなわち第５状態において、磁性粒子の鎖は底部１５ａに横たわる。磁性粒子は互いがマイナスの電荷を持っているため、鎖同士は重ならない。これにより、懸濁液１６中の磁性粒子が底部１５ａにおいて単層化されることになる。第５状態の後、ステップＳ１４において永久磁石２０による磁界の印加が停止されても、底部１５ａにおいて単層化した磁性粒子は、底部１５ａとの間のクーロン力により底部１５ａ上において動くことがないため、底部１５ａにおける磁性粒子の位置が維持される。なお、第５状態における明視野画像も、図６（ｂ）の第４状態の明視野画像と略同様である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１電磁石３１と第２電磁石３２によって磁界の方向が切り替えられる場合も、連鎖した磁性粒子のうち底部１５ａと接する磁性粒子が、底部１５ａとの間のクーロン力により底部１５ａに引きつけられているため、図６（ｃ）と同様に、磁性粒子の鎖が底部１５ａに横たわることになる。したがって、第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられる場合も、懸濁液１６中の磁性粒子は、底部１５ａ上において単層化される。

このように、実施形態１によれば、磁性粒子を底部１５ａにおいて単層化できるため、磁性粒子の重なりを抑制して蛍光画像を取得できる。これにより、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を精度良く検出できる。収容部１５に磁界を印加して底部１５ａに磁性粒子を引き寄せるため、磁性粒子を底部１５ａにおいて単層化するのに長時間を要することがない。これにより、前処理によって作製された懸濁液１６に基づいて、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を迅速に検出できる。懸濁液１６が供給される容器１０は、図２（ａ）を参照して説明したとおり、微細な加工が施されることなく簡素に構成されたものである。これにより、容器１０にかかるコストを抑えながら、懸濁液１６中の磁性粒子を底部１５ａにおいて単層化し、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を検出できる。

検出対象物質がターゲットとなるＤＮＡ分子である場合について説明したが、検出対象物質は、磁性粒子と結合可能な他の物質であっても良い。検出対象物質は、たとえば、核酸やタンパク質などの生体高分子であっても良く、細胞であっても良い。この場合も、検出対象物質が結合した磁性粒子が底部１５ａにおいて単層化される。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、検出対象物質がタンパク質の一種であるＨＢｓ抗原抗体複合体の場合も同様に、ＨＢｓ抗原抗体複合体固相磁性粒子を収容部１５の底部１５ａにおいて単層化できる。図７（ａ）に示すように懸濁液１６内で均等に分布している磁性粒子が、図７（ｂ）に示すように底部１５ａから連鎖する。磁性粒子の鎖は、図７（ｃ）に示すように、磁界の方向が傾けられることにより底部１５ａに近付けられ、連鎖した磁性粒子は底部１５ａに対して傾けられる。よって、この場合も、磁性粒子の重なりを抑制して蛍光画像を取得できるため、磁性粒子に結合したＨＢｓ抗原抗体複合体を精度良く検出できる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、磁性粒子は、底部１５ａにおいて単層化された状態において、鎖状に互いに接している。この場合、ターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子が磁性粒子全体に占める割合が少ないのであれば、磁性粒子の鎖内においてターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子同士が接することがほとんどない。したがって、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を精度良く検出できる。しかしながら、ターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子の割合が多いと、底部１５ａにおいて、ターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子同士が接しやすくなる。この場合、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子の検出精度が下がるおそれがあるため、底部１５ａにおいて磁性粒子同士がなるべく接しないようにする必要がある。

実施形態２では、磁性粒子の鎖を傾けた後、磁性粒子に対する磁界の印加を停止することにより、底部１５ａにおいて磁性粒子を分散させ、磁性粒子同士が接することを抑制する。図８に示すように、実施形態２の検出方法は、供給工程と、第１印加工程と、第２印加工程と、印加停止工程と、待機工程と、検出工程と、を含む。すなわち、実施形態２では、実施形態１と比較して、待機工程が追加されている。実施形態２においても、これらの工程が行われる前に、予め図２（ａ）に示す容器１０が準備される。

ステップＳ２１の供給工程は、実施形態１のステップＳ１１と同様、磁性粒子を含む懸濁液１６を容器１０に供給する処理工程である。実施形態１と同様に、懸濁液１６が容器１０に供給された後、容器１０が撮像装置のステージにセットされる。ステップＳ２２の第１印加工程は、実施形態１のステップＳ１２と同様、図９（ａ）に示すように、容器１０の下方から懸濁液１６に磁界を印加して、容器１０の底部１５ａから複数の磁性粒子を列状に連鎖させる処理工程である。ステップＳ２３の第２印加工程は、実施形態１の第２印加工程と同様、懸濁液１６に磁界を印加した状態で、連鎖した磁性粒子を底部１５ａに近づける処理工程である。具体的には、ステップＳ２３の第２印加工程は、連鎖した磁性粒子が底部１５ａに近付くように懸濁液１６に印加される磁界の方向を変更する処理工程である。

図９（ｂ）に示すように、ステップＳ２３の第２印加工程では、図９（ａ）に示す位置にある永久磁石２０の磁極が、容器１０に収容された懸濁液１６から離れる方向に移動される。具体的には、図９（ａ）に示す位置にある永久磁石２０が、斜め下方向に所定の距離だけ移動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向が変化し、懸濁液１６に印加される磁界の方向は斜め方向、すなわち水平面に対して所定の角度を有する方向となる。磁界の方向が斜め方向に変化することにより、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに近付き、底部１５ａから斜め方向に延びた状態となる。

図８に戻り、ステップＳ２４の印加停止工程は、実施形態１のステップＳ１４と同様、第２印加工程と検出工程との間で、懸濁液１６に対する磁界の印加を停止する処理工程である。具体的には、永久磁石２０により懸濁液１６に印加される磁界を０と見なすことができるように、図９（ｂ）の位置にある永久磁石２０の磁極が、懸濁液１６から遠ざけられる。このとき、収容部１５に印加される磁界の方向が変わらないように、永久磁石２０を懸濁液１６から遠ざけるのが望ましい。このように磁性粒子に対する磁界の印加が停止されると、ブラウン運動により磁性粒子の鎖がほどけて、磁性粒子は、ランダムな挙動を示しながら、重力に従って底部１５ａへと近付いていく。

ステップＳ２５の待機工程は、懸濁液１６に対する磁界の印加を停止してから、懸濁液１６中の磁性粒子を容器１０の底部１５ａに分散させるために設定した時間だけ待機する処理工程である。これにより、懸濁液１６中でブラウン運動を行っていた略全ての磁性粒子が底部１５ａに位置付けられることになる。よって、磁性粒子が底部１５ａにおいて分散した状態で単層化される。ステップＳ２６の検出工程は、実施形態１のステップＳ１５と同様、撮像装置を用いて容器１０に収容された懸濁液１６を撮像し、検出対象物質であるターゲットＤＮＡ分子を検出する処理工程である。こうして、ステップＳ２１〜Ｓ２６からなる工程が終了する。

第１印加工程と第２印加工程において、永久磁石２０に代えて、図１０（ａ）、（ｂ）に示す第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられても良い。第１電磁石３１と第２電磁石３２は、図４（ａ）、（ｂ）に示す構成と同様であり、第２電磁石３２の配置のみが、図４（ａ）、（ｂ）に示す位置から変更されている。一対のコイル３２ａが並ぶ方向は、図４（ａ）、（ｂ）に示す状態から所定の角度だけＸ軸まわりに回転されている。この場合も、一対のコイル３２ａの中間位置に底部１５ａが配置されている。

上述したように、第１電磁石３１が懸濁液１６に印加する磁界の方向は第１方向であり、第２電磁石３２が懸濁液１６に印加する磁界の方向は第２方向である。図１０（ａ）、（ｂ）の場合も、底部１５ａに対する第２方向の角度は、底部１５ａに対する第１方向の角度よりも小さい。さらに、図１０（ａ）、（ｂ）の場合、第２方向は、底部１５ａに対して傾く方向である。すなわち、第２電磁石３２は、ＸＹ平面に対して傾く方向で懸濁液１６に磁界を印加する。

図１０（ａ）、（ｂ）に示す第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられる場合、ステップＳ２２において、図１０（ａ）に示すように、第１電磁石３１が駆動され第２電磁石３２が停止される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は、底部１５ａに対して略垂直かつ上向きとなる。ステップＳ２３において、図１０（ｂ）に示すように、第１電磁石３１が停止され第２電磁石３２が駆動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は斜め方向となる。ステップＳ２４において、第２電磁石３２が停止される。これにより、懸濁液１６に対する磁界の印加が停止され、懸濁液１６に印加される磁界が０となる。

次に、図１１（ａ）〜図１２（ｄ）を参照して、磁性粒子の単層化について説明する。図１１（ａ）、（ｃ）と図１２（ａ）、（ｃ）においても、実施形態１で示した図と同様、円は磁性粒子を模式的に示している。図１１（ｂ）、（ｄ）と図１２（ｂ）、（ｄ）においても、実施形態１で示した図と同様、黒い点は磁性粒子である。なお、実施形態２における第１〜第３状態は、実施形態１における第１〜第３状態と同様であるため、ここでは説明を省略する。実施形態２では、第１〜第３状態の後、第６状態とされる。

図１１（ａ）に示すように、永久磁石２０が図９（ｂ）の位置にある状態、すなわち、第６状態において、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに近付いている。言い換えれば、磁性粒子の鎖は、底部１５ａに垂直な方向から傾いている。この場合も、上記第４状態で説明したように、連鎖した磁性粒子のうち底部１５ａと接する磁性粒子は、底部１５ａとの間のクーロン力により底部１５ａに引きつけられ、底部１５ａにおける位置が固定されている。これにより、永久磁石２０が斜め下方向に移動しても、連鎖した磁性粒子は水平方向に流れることなく、底部１５ａに対して傾くようになる。図１１（ｂ）に示すように、連鎖した磁性粒子は底部１５ａに対して傾いている。

図１１（ｃ）に示すように、永久磁石２０が図９（ｂ）の位置からさらに遠ざけられ、懸濁液１６に対する磁界の印加が停止された直後の状態、すなわち、第７状態において、磁性粒子の鎖がほどける。このとき、懸濁液１６には界面活性剤が含まれているため、磁性粒子は単一の粒子として分離しやすくなる。分離した磁性粒子は、ブラウン運動によりランダムな挙動を示しながら、重力に従って底部１５ａへと近付いていく。図１１（ｄ）に示すように、磁性粒子が、図１１（ｂ）に比べて水平面内で分散している。

図１２（ａ）に示すように、第７状態から所定時間が経過した状態、すなわち、第８状態において、磁性粒子は、ブラウン運動によりランダムな挙動を示しながら、重力に従ってさらに底部１５ａへと近付いていく。図１２（ｂ）に示すように、磁性粒子が、図１１（ｄ）に比べてさらに水平面内で分散している。また、図１１（ｄ）に比べて、輪郭が明瞭な磁性粒子の数が増えている。

図１２（ｃ）に示すように、第８状態から所定時間が経過した状態、すなわち、第９状態において、磁性粒子は、底部１５ａに位置付けられる。これにより、懸濁液１６中の磁性粒子が底部１５ａにおいて単層化される。このとき、底部１５ａにおける磁性粒子は、凝集することなく分散した状態となる。図１２（ｄ）に示すように、磁性粒子は分散した状態となっている。

実施形態２によれば、底部１５ａにおいて磁性粒子が分散した状態で単層化される。これにより、ターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子の割合が多いような場合でも、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を精度良く検出できる。

＜磁性粒子の抽出数の検証＞
発明者は、実施形態２において蛍光画像から抽出される磁性粒子の数と、比較例において蛍光画像から抽出される磁性粒子の数とを比較する検証を行った。

実施形態２では、発明者は、上述したように、底部１５ａから磁性粒子を連鎖させた後、連鎖した磁性粒子を底部１５ａに対して傾け、磁界の印加を停止し、底部１５ａにおいて磁性粒子を分散した状態で単層化した。そして、発明者は、実施形態２による蛍光画像を取得した。これに対し、比較例では、発明者は、永久磁石２０を懸濁液１６の真下に位置付けて底部１５ａから磁性粒子を連鎖させた後、永久磁石２０を揺らすことにより連鎖した磁性粒子を振動させた。そして、発明者は、永久磁石２０を懸濁液１６から離して磁界の印加を停止し、その後、比較例による蛍光画像を取得した。実施形態２と比較例のいずれの場合も、蛍光画像は、同一の懸濁液１６に基づいて、変異型ＤＮＡ分子に結合している蛍光色素から生じる蛍光に基づいて取得された。

図１３（ａ）は、実施形態２において取得された蛍光画像の一部である。図１３（ｂ）は、比較例において取得された蛍光画像の一部である。図１３（ａ）、（ｂ）において、白い領域は、蛍光の輝点領域を示している。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態２では、比較例に比べて輝点領域が分散していることが分かる。また、実施形態２では、比較例に比べて、輝点領域の総面積が大きいことが分かる。比較例の場合に輝点領域の総面積が小さい理由は、磁性粒子が深さ方向に積層しているためと考えられる。

続いて、発明者は、解析装置を用いて、実施形態２および比較例において取得した蛍光画像において輝点の領域を特定し、特定した輝点領域に基づいて磁性粒子を抽出した。

図１３（ｃ）は、実施形態２の蛍光画像から抽出された磁性粒子を示す画像である。図１３（ｄ）は、比較例の蛍光画像から抽出された磁性粒子を示す画像である。図１３（ｃ）、（ｄ）は、蛍光画像の一部を拡大したものであり、図１３（ｃ）、（ｄ）において、白い領域の内部にある黒い点は、抽出された磁性粒子を示している。図１３（ｃ）、（ｄ）に示すように、実施形態２では、比較例に比べて、多数の磁性粒子が抽出されたことが分かる。また、磁性粒子の抽出を行った結果、実施形態２の蛍光画像からは、４８９８２個の磁性粒子が抽出され、比較例の蛍光画像からは、２５３２８個の磁性粒子が抽出された。

このように、実施形態２では、比較例のように単純に磁界を印加させた場合に比べて、多数の磁性粒子を抽出できた。よって、実施形態２によれば、懸濁液１６においてターゲットＤＮＡ分子が結合している磁性粒子を精度よく抽出できるため、ターゲットＤＮＡ分子の検出精度が高められる。

また、発明者は、実施形態２において明視野画像から抽出される磁性粒子の数と、比較例において蛍光画像から抽出される磁性粒子の数とを比較する検証を行った。

図１４（ａ）は、実施形態２において取得された明視野画像の一部である。図１４（ｂ）は、比較例において取得された明視野画像の一部である。図１４（ａ）、（ｂ）において、黒い領域は、明視野画像に写り込んだ磁性粒子を示している。図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態２では、比較例に比べて、磁性粒子が分散していることが分かる。また、実施形態２では、比較例に比べて、磁性粒子が写り込んだ領域の面積が大きいことが分かる。比較例の場合に磁性粒子が写り込んだ領域の総面積が小さい理由は、磁性粒子が深さ方向に積層しているためと考えられる。

続いて、発明者は、解析装置を用いて、実施形態２および比較例において取得した明視野画像において磁性粒子が写り込んだ領域を特定し、特定した領域に基づいて磁性粒子を抽出した。

図１４（ｃ）は、実施形態２の明視野画像から抽出された磁性粒子を示す画像である。図１４（ｄ）は、比較例の明視野画像から抽出された磁性粒子を示す画像である。図１４（ｃ）、（ｄ）は、明視野画像の一部を拡大したものであり、図１４（ｃ）、（ｄ）において、黒い領域の内部にある白い点は、抽出された磁性粒子を示している。図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、実施形態２では、比較例に比べて、多数の磁性粒子が抽出されたことが分かる。また、磁性粒子の抽出を行った結果、実施形態２の明視野画像からは、１０１３５個の磁性粒子が抽出され、比較例の明視野画像からは、８７８６個の磁性粒子が抽出された。

このように、実施形態２では、比較例に比べて、蛍光画像の場合と同様に多数の磁性粒子を抽出できた。なお、このように抽出した磁性粒子の数と、蛍光画像に基づいて抽出した磁性粒子の数とに基づいて、全体の磁性粒子のうち、ターゲットＤＮＡ分子が結合している磁性粒子がどの程度存在するのかを判断できるようになる。よって、実施形態２によれば、懸濁液１６に含まれる磁性粒子を確実に抽出できるため、ターゲットＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の割合を精度よく算出できる。

＜粒子を分散させる条件の検討＞
発明者は、以下に示す第１〜第３条件のもとで実施形態２の処理工程を行って分散率を求め、磁性粒子を収容部１５の底部１５ａにおいて分散させる条件について検討した。この検討で用いる分散率は、以下の式（１）により算出される。

分散率＝１００×（分散後の単一粒子数−分散前の単一粒子数）
／分散前の鎖状粒子数 …（１）

式（１）で算出される分散率は、磁界の印加によって鎖状につながった磁性粒子が、再び単一の粒子となり底部１５ａにおいてどの程度分散しているかを示す値である。分散率の値が大きいほど、磁性粒子の分散が促進していることが分かる。

図１５（ａ）に示すように、単一粒子とは、撮像された明視野画像において１つの粒子として存在しているように見える磁性粒子のことであり、鎖状粒子とは、撮像された明視野画像において複数の粒子が接触しているように見える磁性粒子の塊のことである。分散前とは、図８のステップＳ２４において磁界の印加が停止される直前の状態のことであり、分散後とは、図８のステップＳ２５において所定時間だけ待機された直後の状態のことである。

図１５（ｂ）に示すように、第１〜第３条件では、粒子として核酸が付着した磁性粒子が用いられた。第１〜第３条件の懸濁液５３は、リン酸緩衝生理食塩水からなり、懸濁液５３は、磁性粒子を含んでいる。第１条件の懸濁液５３には界面活性剤が添加されておらず、第２、第３条件の懸濁液５３には、試薬名「Tween20（登録商標）」の界面活性剤が添加された。第１、第２条件では、底部１５ａすなわちスライド部材１１の上面１１ａには、カチオン化処理が施されておらず、第３条件では、底部１５ａにはカチオン化処理が施された。このような第１〜第３条件のもので実施形態２の処理工程を行って分散率が求められた。

図１５（ｂ）に示すように、第１〜第３条件の分散率は、それぞれ、０．７％、１５．４％、１８．５％となった。この結果から、懸濁液５３に界面活性剤が添加されることにより、底部１５ａにおける磁性粒子の分散が促進されることが分かる。さらに、底部１５ａにカチオン化処理が施されることにより、底部１５ａにおける磁性粒子の分散が促進されることが分かる。

図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１条件の場合、分散前と分散後の状態は、ほとんど変わらない。図１６（ｃ）、（ｄ）に示すように、第２条件の場合、分散後の単一粒子数は、分散前の単一粒子数よりも数段多い。したがって、図１６（ａ）〜（ｄ）からも、懸濁液５３に界面活性剤が添加されることにより、磁性粒子の分散が促進されることが分かる。

図１６（ｃ）〜（ｆ）に示すように、第２条件と第３条件の分散前の状態は略同じであるが、第２条件と第３条件の分散後の状態を比較すると、第３条件の方が、単一粒子数の数が多い。したがって、図１６（ｃ）〜（ｆ）からも、底部１５ａにカチオン化処理が施されることにより、磁性粒子の分散が促進されることが分かる。また、図１６（ｄ）、（ｆ）に示すように、第２条件と第３条件の分散後の状態を比較すると、第３条件の方が、隣り合う磁性粒子のつながりが抑制されている。したがって、図１６（ｄ）、（ｆ）から、底部１５ａにカチオン化処理が施されることにより、底部１５ａにおける磁性粒子の固定が促進され、底部１５ａにおいて磁性粒子が分散した状態が維持されやすいことが分かる。

＜界面活性剤の種類の検討＞
発明者は、複数の種類の界面活性剤を用いて実施形態２の処理工程を行って分散率を求め、磁性粒子を収容部１５の底部１５ａにおいて分散させる際に用いる好ましい界面活性剤の種類について検討した。この検討で用いる分散率は、上記式（１）と同様である。

図１７に示すように、左端の列には、この検討で用いた界面活性剤の試薬名と濃度が示されている。この検討で用いた界面活性剤は、いずれもノニオン系の界面活性剤であり、上から１、２段目の界面活性剤の種類は、ノニオン系エーテル型であり、上から３段目の界面活性剤の種類は、ノニオン系エステルエーテル型である。いずれの界面活性剤が用いられる場合も、底部１５ａにはカチオン化処理が施された。ここでも、粒子として核酸が付着した磁性粒子が用いられた。このような５つの種類の界面活性剤を懸濁液５３に添加し、実施形態２の処理工程を行って分散率が求められた。

図１７の右端の列には、界面活性剤ごとに算出された分散率が示されている。この結果から、実施形態２の処理工程で用いる界面活性剤は、上記のように「TritonX-100（登録商標）」や「Tween20（登録商標）」に限られず、ノニオン系の界面活性剤であれば、同等またはそれ以上の分散効果が生じ得ることが分かる。

界面活性剤として、ＳＤＳなどのアニオン系界面活性剤、ＤＤＴＡなどのカチオン系界面活性剤、ｐＨ依存の両性界面活性剤が用いられても良い。すなわち、懸濁液５３に添加する界面活性剤は、ノニオン系の界面活性剤に限定されるものではなく、磁性粒子に結合する検出対象物質や、磁性粒子の大きさ、底部１５ａの構成等に応じて、分散効果が高い界面活性剤が選択されれば良い。

＜実施形態３＞
実施形態１、２では、磁性粒子が底部１５ａに対して略垂直に連鎖された後、磁性粒子の鎖が底部１５ａに対して傾けられた。実施形態３では、磁性粒子が、底部１５ａに対して垂直に連鎖されることなく、底部１５ａにおいて単層化される。

図１８に示すように、実施形態３の検出方法は、供給工程と、磁界印加工程と、印加停止工程と、待機工程と、検出工程と、を含む。実施形態３においても、これらの工程が行われる前に、予め図２（ａ）に示す容器１０が準備される。ステップＳ３１の供給工程、ステップＳ３４の待機工程、およびステップＳ３５の検出工程は、実施形態２と同様であるので、説明は省略する。

ステップＳ３２の磁界印加工程は、懸濁液１６に磁界を印加して、検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液１６を収容する容器１０の底部１５ａに磁性粒子を引き寄せつつ、底部１５ａに垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子を列状に連鎖させる処理工程である。

図１９（ａ）に示すように、ステップＳ３２の磁界印加工程では、容器１０の下方に永久磁石２０の磁極が位置付けられる。具体的には、永久磁石２０は、底部１５ａの真下に位置付けられる。このとき、永久磁石２０は、Ｎ極が右側にＳ極が左側になるように配置される。なお、永久磁石２０は、Ｎ極が左側にＳ極が右側になるように配置されても良い。

図１９（ａ）に示すように永久磁石２０が位置付けられると、永久磁石２０の真上における磁力線は、水平方向に延びる。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向が水平方向となり、磁界の方向に沿って略水平方向に磁性粒子が連鎖する。また、上下方向の磁力勾配により、磁性粒子は底部１５ａに引き寄せられる。ステップＳ３２の磁界印加工程では、容器１０に収容された懸濁液１６中の磁性粒子を鎖状に繋げるために設定した時間、懸濁液１６に対する磁界の印加が継続される。すなわち、所定の時間だけ、永久磁石２０が底部１５ａの真下に位置付けられ続ける。これにより、磁性粒子の鎖が底部１５ａに対して近付いている状態となる。

なお、永久磁石２０の磁化方向は、必ずしも水平方向でなくてもよく、底部１５ａに垂直な方向と交差する方向であればよい。この場合も、ステップＳ３２の磁界印加工程において、磁性粒子が底部１５ａに引き寄せられながら、底部１５ａに垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖するようになる。そして、磁化方向が水平方向の場合と同様に、磁性粒子が底部１５ａに対して近づけられる。

ステップＳ３２の磁界印加工程において、底部１５ａ付近における磁性粒子は、時間の経過とともに、順に図２０（ａ）〜（ｆ）に示す状態となる。図２０（ａ）〜（ｆ）を参照すると、懸濁液１６において磁性粒子が徐々に連鎖していくことが分かる。また、磁性粒子の輪郭が徐々に明瞭になっていることから、磁性粒子が徐々に底部１５ａに近付けられていることが分かる。このように、実施形態３の磁界印加工程では、磁性粒子が底部１５ａに近付けられるため、磁性粒子は底部１５ａにおいて略単層化された状態となる。したがって、磁界印加工程の後、後述するステップＳ３３、Ｓ３４を行うことなく、検出工程を行うこともできる。

図１８に戻り、ステップＳ３３の印加停止工程は、磁界印加工程と検出工程との間で、懸濁液１６に対する磁界の印加を停止する処理工程である。具体的には、永久磁石２０により懸濁液１６に印加される磁界を０と見なすことができるように、図１９（ｂ）に示すように、図１９（ａ）の位置にある永久磁石２０の磁極が、下方向に移動され、懸濁液１６から下方に遠ざけられる。これにより、ブラウン運動により磁性粒子の鎖がほどけて、底部１５ａから離れた位置にある磁性粒子は、ランダムな挙動を示しながら、重力に従って底部１５ａへと近付いていく。

図１８に戻り、その後、ステップＳ３４の待機工程が行われる。これにより、実施形態２と同様、懸濁液１６中でブラウン運動を行っていた略全ての磁性粒子が底部１５ａに位置付けられることになる。よって、磁性粒子が底部１５ａにおいて分散した状態で単層化される。こうして、ステップＳ３１〜Ｓ３５からなる工程が終了する。

なお、ステップＳ３２において、略全ての磁性粒子が底部１５ａに位置付けられる前に、ステップＳ３３の印加停止工程が開始されるのが望ましい。こうすると、磁性粒子の鎖が完全に底部１５ａに接地してしまうことを防ぐことができる。したがって、磁性粒子の鎖が懸濁液１６中でほどけるため、底部１５ａにおいて磁性粒子をより確実に分散できる。

磁界印加工程において、永久磁石２０に代えて、図２１（ａ）、（ｂ）に示す電磁石３３が用いられても良い。電磁石３３は、一対のコイル３３ａを備え、図４（ａ）、（ｂ）に示す第２電磁石３２と同様の構成である。また、電磁石３３は、Ｚ軸方向に移動可能に構成されている。

電磁石３３が用いられる場合、図１８のステップＳ３２において、図２１（ａ）に示すように、電磁石３３が駆動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は略水平方向となるため、磁界の方向に沿って磁性粒子が連鎖することになる。また、ステップＳ３２において、電磁石３３が下方向に移動される。これにより、懸濁液１６において上下方向の磁力勾配が生じ、磁性粒子が底部１５ａに引き寄せられる。ステップＳ３３において、図２１（ｂ）に示すように、電磁石３３が停止される。これにより、懸濁液１６に対する磁界の印加が停止され、懸濁液１６に印加される磁界が０となる。

＜実施形態４＞
実施形態４は、実施形態１の検出方法に基づいて磁性粒子と結合した検出対象物質を検出する検出装置に、本発明を適用したものである。

図２２に示すように、検出装置４０は、マイクロプレート配置部５１と、分注チップ容器配置部６１と、分注部７１と、容器移送部７２と、容器貯留部７３と、容器設置部７４、７５、７６と、容器廃棄部７７と、磁界供給部２００と、画像取得部３００と、を備える。図２２において、Ｘ軸正方向は左方向を示し、Ｙ軸正方向は後方を示している。

マイクロプレート配置部５１には、マイクロプレート５２が配置される。マイクロプレート５２の上面には、前後方向に８個、左右方向に１２個並ぶようにして、合計９６個のウェル５２ａが設けられている。ウェル５２ａは、前処理において作製された懸濁液５３を収容している。懸濁液５３は、実施形態１の懸濁液１６と同様である。分注チップ容器配置部６１には、分注チップ容器６２が配置される。分注チップ容器６２には、前後方向に８個、左右方向に１２個並ぶようにして、合計９６個の分注チップ６３が載置されている。分注チップ６３の上端には、ノズル７１ｂが嵌め込まれる開口が形成されており、分注チップ６３の下端には、吸引および吐出を行うための孔が形成されている。

分注部７１は、２つのレール７１ａと、ノズル７１ｂと、図示しない駆動機構と、を備え、懸濁液５３の吸引および吐出を行う。分注部７１は、レール７１ａに沿って前後方向に移動可能となるよう構成されている。ノズル７１ｂは、分注部７１に支持されており、上下方向に移動可能となるよう構成されている。ノズル７１ｂが、分注チップ容器６２内の分注チップ６３の真上に位置付けられ、下方向に移動されると、ノズル７１ｂに分注チップ６３が装着される。分注チップ６３が装着されたノズル７１ｂが、マイクロプレート５２のウェル５２ａの真上に位置付けられ、下方向に移動されると、ウェル５２ａ内の懸濁液５３が、分注チップ６３を介して吸引される。容器貯留部７３は、複数の容器１００を鉛直方向に積層した状態で貯留する。

図２３（ａ）に示すように、容器１００は、第１部材１１０と、第２部材１２０と、カバー１３０と、を備える。第１部材１１０は、透光性を有する板状のガラスである。容器１００は、実施形態１の容器１０に対応する。第１部材１１０は、樹脂など、ガラス以外の素材から構成されても良い。第１部材１１０の上面１１１は、平坦な面であり、カチオン化されている。上面１１１は、カチオン化処理によりプラスの表面電荷を持っている。第２部材１２０は、第１部材１１０と略同じ大きさを有する板状のガラスである。第２部材１２０は、樹脂など、ガラス以外の素材から構成されても良い。第２部材１２０の中央には、開口１２１が形成されている。開口１２１は、第２部材１２０を上下に貫通している。第２部材１２０は、第１部材１１０の上面１１１に設置されている。

カバー１３０は、透光性を有する薄いガラスである。カバー１３０は、樹脂など、ガラス以外の素材から構成されても良い。カバー１３０の前後方向の長さは、開口１２１の前後方向の長さよりも短い。カバー１３０の左右方向の長さは、開口１２１の左右方向の長さよりも長い。カバー１３０は、開口１２１を跨ぐように、第２部材１２０の上面に固定されている。容器１００の各部は、後述する永久磁石２０１の磁界を妨げないよう、磁性を持たないと見なすことが可能な素材で構成される。

図２３（ａ）に示す断面１０１ａ−１０１ｂをＸ軸正方向に見ると、断面は図２３（ｂ）に示す状態となる。図２３（ｂ）に示すように、第１部材１１０の上面１１１と、第２部材１２０の開口１２１と、カバー１３０により囲まれた空間として、収容部１４０が形成される。収容部１４０の底部１４１は、上面１１１の一部であり、収容部１４０の上部１４２は、カバー１３０の下面の一部である。底部１４１と上部１４２は、容器１００の深さ方向に垂直な面である。

容器１００においても、実施形態１の容器１０と同様、底部１４１は平坦な面でなくても良い。たとえば、底部１４１は、曲面や凹凸を有する面であっても良い。画像取得部３００により撮像が行われる際に、底部１４１において単層化された磁性粒子を撮像可能であれば良い。

図２２に戻り、容器移送部７２は、２個の吸着パッド７２ａと、図示しない駆動機構と、を備える。容器移送部７２は、検出装置４０内において前後左右に移動可能に構成されている。容器移送部７２は、２個の吸着パッド７２ａによって容器１００の第２部材１２０の上面を吸着することにより、容器１００を持ち上げて移送する。容器設置部７４は、容器１００を設置可能な凹部７４ａを備える。容器移送部７２は、容器貯留部７３に貯留されている容器１００を、容器設置部７４の凹部７４ａに設置する。

容器移送部７２は、検出装置４０の処理速度を向上させるために、検出装置４０内に２つ以上設けられても良い。容器１００は、容器移送部７２以外の手段によって、検出装置４０内において移送されても良い。

容器設置部７４に容器１００が設置されると、ノズル７１ｂが、容器１００の開口１２１の真上に位置付けられる。そして、ノズル７１ｂが下方向に移動され、分注チップ６３を介して吸引された懸濁液５３が、開口１２１内に吐出される。図２３（ｂ）に示すように、分注チップ６３の先端から懸濁液５３が吐出されると、懸濁液５３は、毛細管現象により収容部１４０内に引き込まれ、収容部１４０に収容される。懸濁液５３の吐出が終了すると、ノズル７１ｂが後方に移動し、ノズル７１ｂに装着されている分注チップ６３が脱落させられ、図示しない廃棄部に廃棄される。

容器設置部７４の容器１００に懸濁液５３が供給されると、容器移送部７２は、容器設置部７４の容器１００を移送して、容器設置部７５に設置する。容器設置部７５は、検出装置４０内に設置されている。磁界供給部２００は、容器設置部７５の近傍に設置されており、永久磁石２０１と移動機構２０２を備える。磁界供給部２００は、移動機構２０２により永久磁石２０１を移動させ、永久磁石２０１により容器設置部７５に設置された容器１００に磁界を印加する。これにより、容器１００に収容された懸濁液５３に磁界が印加される。磁界供給部２００は、永久磁石２０１に代えて電磁石を駆動させて、容器１００に収容された懸濁液５３に磁界を印加しても良い。

図２４（ａ）に示すように、容器設置部７５は、容器１００を設置可能な凹部７５ａを備える。水平面内において、凹部７５ａの外形は、容器１００の外形よりも僅かに大きい。凹部７５ａの底面には、凹部７５ａを上下方向に貫通する開口７５ｂが形成されている。水平面内において、開口７５ｂの外形は、凹部７５ａの外形よりも僅かに小さい。容器１００が凹部７５ａに設置されると、容器１００の下面、すなわち第１部材１１０の下面は、開口７５ｂを介して下方向に開放された状態となる。このように容器１００の下面が下方向に開放されると、永久磁石２０１によって下側から印加される磁界が、容器設置部７５により妨げられにくくなる。

図２４（ｂ）に示すように、磁界供給部２００の永久磁石２０１は、容器設置部７５に設置された容器１００に対して、下側から磁界を印加する。水平面内において、永久磁石２０１は、容器１００の底部１４１における懸濁液５３の広がり範囲よりも広くなるよう構成される。また、水平面内における永久磁石２０１の外形の大きさは、永久磁石２０１が容器１００の真下に位置付けられたときに、懸濁液５３の広がり範囲にかかる磁界の方向が上方向となるように構成される。永久磁石２０１は、上面が水平面に平行な状態で、たとえば図２４（ｂ）の太い実線矢印に示すように、ＹＺ平面に平行な方向に移動可能である。これにより、容器１００の懸濁液５３に印加される磁界が変化する。

永久磁石２０１が検出装置４０内に設置され、容器設置部７５が磁界供給部２００の移動機構２０２によって移動されても良い。この場合も、容器１００と永久磁石２０１との相対的な位置関係が、永久磁石２０１が動かされる場合と同様に変化すれば、磁性粒子の単層化が可能となる。

図２５に示すように、移動機構２０２は、前後移送部２１０と、上下移送部２２０と、磁石支持部２３０と、を備える。前後移送部２１０は、ベース部材２１１と、ステッピングモータ２１２と、軸２１３と、レール２１４と、摺動部２１５と、前後移動部材２１６と、ボールベアリング２１７と、を備える。上下移送部２２０は、ベース部材２２１と、ステッピングモータ２２２と、軸２２３と、レール２２４と、摺動部２２５と、上下移動部材２２６と、ボールベアリング２２７と、を備える。

ベース部材２１１は、検出装置４０内に設置されている。ステッピングモータ２１２は、ベース部材２１１に設置されている。軸２１３の一方の端部はステッピングモータ２１２の回転軸に設置されており、軸２１３の他方の端部は、ベース部材２１１により回転可能に支持されている。レール２１４は、Ｙ軸方向に延びており、ベース部材２１１に設置されている。摺動部２１５は、Ｙ軸方向に移動可能にレール２１４に支持されている。前後移動部材２１６は、摺動部２１５に設置されている。ボールベアリング２１７は、前後移動部材２１６の上面に設置されている。

軸２１３の外周面にはネジ溝が形成されている。軸２１３は、摺動部２１５に設置されたボールベアリング２１７によって軸受されている。ステッピングモータ２１２により軸２１３が回転すると、ボールベアリング２１７を介して駆動力が前後移動部材２１６に伝達される。これにより、前後移動部材２１６が、レール２１４に沿ってＹ軸方向、すなわち前後方向に移動する。

ベース部材２２１は、前後移動部材２１６に設置されている。上下移送部２２０の各部は、前後移送部２１０の各部と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ステッピングモータ２２２により軸２２３が回転すると、上下移動部材２２６が、レール２２４に沿ってＺ軸方向、すなわち上下方向に移動する。磁石支持部２３０は、Ｘ軸方向に延びた上下移動部材２２６の上面に設置されている。永久磁石２０１は、磁化方向が鉛直方向になるよう磁石支持部２３０の上に設置されている。

このように磁界供給部２００が構成されると、ステッピングモータ２１２、２２２の駆動に応じて、永久磁石２０１は、上面が水平面に平行な状態で、前後方向と上下方向に自由に移動可能となる。

図２２に戻り、磁界供給部２００による単層化処理が終了すると、容器移送部７２は、容器設置部７５の容器１００を移送して、容器設置部７６に設置する。容器設置部７６は、容器設置部７５と同様の構成である。すなわち、容器設置部７６は、図２６に示すように、容器設置部７５の凹部７５ａと同様の凹部７６ａを備え、容器設置部７５の開口７５ｂと同様の開口７６ｂを備える。

画像取得部３００は、撮像領域３０１を撮像する。具体的には、容器１００の収容部１４０が撮像領域３０１に位置付けられると、画像取得部３００は、底部１４１付近にフォーカスが合わせられた状態で、撮像領域３０１に位置付けられた収容部１４０内の懸濁液５３を撮像する。

図２６に示すように、画像取得部３００は、光源３１１と、ダイクロイックミラー３１２と、対物レンズ３１３と、受光部３１４と、光源３１５と、を備える。図２６には、容器１００と、容器設置部７６と、懸濁液５３の断面が併せて示されている。

光源３１１は、容器１００に収容された懸濁液５３に対して上方から光を照射する。光源３１１は、たとえばＬＥＤであり、光源３１１から出射される光は、波長λ１の光と波長λ２の光である。波長λ１は、変異型ＤＮＡ分子に結合した蛍光色素から蛍光を生じさせるための光の波長であり、波長λ２は、野生型ＤＮＡ分子に結合した蛍光色素から蛍光を生じさせるための光の波長である。光源３１１は、波長λ１の光と波長λ２の光のうち、いずれかの光を出射するように制御される。

ダイクロイックミラー３１２は、光源３１１から出射された波長λ１、λ２の光を反射し、後述する波長λ３、λ４、λ５の光を透過する。対物レンズ３１３は、ダイクロイックミラー３１２により反射された波長λ１、λ２の光を収束させる。対物レンズ３１３により収束された波長λ１、λ２の光は、撮像領域３０１に位置付けられた懸濁液５３に照射される。波長λ１の光が変異型ＤＮＡ分子に結合した蛍光色素に照射されると、波長λ３の蛍光が生じ、波長λ２の光が野生型ＤＮＡ分子に結合した蛍光色素に照射されると、波長λ４の蛍光が生じる。

波長λ３、λ４の蛍光は、対物レンズ３１３により集光され、ダイクロイックミラー３１２を透過する。受光部３１４は、懸濁液５３から生じた蛍光を容器１００の上方で受光する。受光部３１４は、ＣＭＯＳイメージセンサを備えるカメラである。受光部３１４は、ダイクロイックミラー３１２を透過した波長λ３、λ４の蛍光を受光して、蛍光の画像情報を撮像信号として出力する。

光源３１５は、容器１００に収容された懸濁液５３に対して下方から光を照射する。光源３１５は、たとえばＬＥＤであり、光源３１５から出射される光は、波長λ５の光である。波長λ５は、磁性粒子の明視野画像を取得するための光の波長である。光源３１５から出射された波長λ５の光は、撮像領域３０１に位置付けられた懸濁液５３に対して、下側から照射される。懸濁液５３を透過した波長λ５の光は、対物レンズ３１３により集光され、ダイクロイックミラー３１２を透過する。受光部３１４は、ダイクロイックミラー３１２を透過した波長λ５の光を受光して、磁性粒子の明視野画像情報を撮像信号として出力する。

画像取得部３００は、波長λ１、λ２、λ５の光を同時に懸濁液５３に照射し、懸濁液５３から生じる波長λ３、λ４の蛍光と懸濁液５３を透過した波長λ５の光とを分離して、それぞれ異なる受光部により受光するように構成されても良い。この場合、波長λ３、λ４の蛍光の画像情報と、磁性粒子の明視野画像情報とを同時に取得できる。

図２２に戻り、容器１００に収容されている懸濁液５３の撮像が終了すると、容器移送部７２は、容器設置部７６の容器１００を移送して、容器廃棄部７７に廃棄する。以上のように、マイクロプレート５２の１つのウェル５２ａに収容された懸濁液５３は、１つの容器１００に収容され、磁界供給部２００によって単層化が行われた後、画像取得部３００により撮像される。画像取得部３００による撮像が行われると、後述する抽出分析処理が行われる。マイクロプレート５２に収容されていた全ての懸濁液５３について抽出分析処理が終了すると、検出装置４０による処理が終了する。

図２７に示すように、検出装置４０は、分注部７１と、容器移送部７２と、磁界供給部２００と、画像取得部３００と、制御部４１０と、表示部４２０と、入力部４３０と、記憶部４４０と、を備える。制御部４１０は、ＣＰＵにより構成される。制御部４１０は、検出装置４０の各部から信号を受信し、各部を制御する。記憶部４４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等によって構成される。表示部４２０は、ディスプレイにより構成される。入力部４３０は、検出装置４０の筐体の前面に配置されたボタンにより構成される。入力部４３０は、マウスやキーボードにより構成されても良い。制御部４１０には、記憶部４４０に記憶されたプログラムにより、抽出処理部４１１と分析処理部４１２の機能が付与される。

次に、検出装置４０による処理について説明する。

検出装置４０による処理は、分注処理と、単層化処理と、撮像処理と、抽出分析処理と、表示処理と、を含んでいる。オペレータは、懸濁液５３を収容させたマイクロプレート５２をマイクロプレート配置部５１に配置し、入力部４３０を介して開始指示を入力する。これにより、分注処理と、単層化処理と、撮像処理と、抽出分析処理と、表示処理が開始され、これらの処理が並行して実行される。これらの処理は、制御部４１０が検出装置４０内の各部を駆動させることにより実行される。

図２８を参照して、分注処理について説明する。

ステップＳ１０１において、制御部４１０は、処理位置を１に設定することにより、処理位置をマイクロプレート５２の左後方の初期位置Ｐ０に設定する。処理位置は、後述するステップＳ１１０において１インクリメントされることにより、順に右へ１つずつ移動され、処理位置が右端まで到達すると、１つ前方の行の最も左側の位置に設定される。処理位置の値は、記憶部４４０に記憶される。

ステップＳ１０２において、制御部４１０は、ステップＳ１０３以降の処理を開始できるか否かを判定する。具体的には、制御部４１０は、容器設置部７５に容器１００が設置されていない場合、ステップＳ１０３以降の処理を開始できると判定する。また、制御部４１０は、容器設置部７５に容器１００が設置されている場合であっても、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理に要する時間が経過すれば容器設置部７５の容器１００が容器設置部７６に移送されると想定できる場合、ステップＳ１０３以降の処理を開始できると判定する。制御部４１０は、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理に要する時間が経過しても容器設置部７５に容器１００が設置されていると想定できる場合、ステップＳ１０３以降の処理を開始できないと判定する。

分注の開始が可能であると、ステップＳ１０３において、制御部４１０は、容器貯留部７３の容器１００を容器設置部７４に設置する。ステップＳ１０４において、制御部４１０は、ノズル７１ｂに分注チップ６３を装着する。ステップＳ１０５において、制御部４１０は、マイクロプレート５２の処理位置から懸濁液５３を吸引する。ステップＳ１０６において、制御部４１０は、吸引した懸濁液５３を容器１００に吐出する。これにより、容器１００の収容部１４０に、懸濁液５３が収容される。ステップＳ１０７において、制御部４１０は、ノズル７１ｂに装着されている分注チップ６３を廃棄部に廃棄する。ステップＳ１０８において、制御部４１０は、容器設置部７４の容器１００を、容器設置部７５に移送する。

ステップＳ１０９において、制御部４１０は、処理位置が９６であるか否かを判定する。処理位置が９６でない場合、マイクロプレート５２に未処理の位置が残っている。この場合、ステップＳ１１０において、制御部４１０は、処理位置を１インクリメントし、処理をステップＳ１０２に戻す。処理位置が９６である場合、マイクロプレート５２の全ての位置について処理が終了しているため、図２８に示す分注処理が終了する。

次に、図２９を参照して、単層化処理について説明する。

ステップＳ２０１において、制御部４１０は、単層化を開始できるか否かを判定する。具体的には、制御部４１０は、容器設置部７５に容器１００が設置されている場合、単層化を開始できると判定し、容器設置部７５に容器１００が設置されていない場合、単層化を開始できないと判定する。

単層化の開始が可能であると、ステップＳ２０２において、制御部４１０は、位置Ｐ３にある永久磁石２０１を位置Ｐ１に移動する。図３０に示すように、位置Ｐ３は、永久磁石２０１により懸濁液５３に印加される磁界を０とみなすことができる程度に、容器設置部７６からＹ軸方向とＺ軸方向に離れた位置である。すなわち、位置Ｐ３は、懸濁液５３に対する磁界の印加を停止する位置である。位置Ｐ１は、容器設置部７５の下方の位置であり、容器設置部７５に設置された容器１００の真下の位置である。位置Ｐ３にある永久磁石２０１は、Ｙ軸正方向に移動された後、Ｚ軸負方向に移動されることにより、位置Ｐ１に位置付けられる。永久磁石２０１は、位置Ｐ１に位置付けられると、図３（ａ）に示す場合と同様、収容部１４０の底部１４１の真下に位置付けられることになる。これにより、容器１００に収容された懸濁液５３に対して略真上方向に磁界が印加される。

ステップＳ２０３において、制御部４１０は、所定時間だけ処理を待機することにより、永久磁石２０１を位置Ｐ１に位置付け続ける。これにより、実施形態１と同様、容器１００の底部１４１から複数の磁性粒子が列状に連鎖する。

ステップＳ２０４において、制御部４１０は、位置Ｐ１にある永久磁石２０１を位置Ｐ２に向けてＹ軸負方向に移動する。図３０に示すように、位置Ｐ２は、容器１００に収容された懸濁液５３に対して、位置Ｐ１からＹ軸負方向に所定の距離だけ離れた位置である。永久磁石２０１は、位置Ｐ２に位置付けられると、Ｘ軸方向に見た場合に図３（ｂ）に示す場合と同様の位置に位置付けられることになる。これにより、容器１００に収容された懸濁液５３に対して略水平方向に磁界が印加される。したがって、実施形態１と同様、磁性粒子の鎖が底部１４１に横たわり、磁性粒子が底部１４１において単層化される。

ステップＳ２０５において、制御部４１０は、位置Ｐ２にある永久磁石２０１を位置Ｐ３へ移動する。位置Ｐ３は、容器１００に収容された懸濁液５３に対して、位置Ｐ２からさらに離れた位置である。これにより、懸濁液５３に対する磁界の印加が停止される。こうして、実施形態１と同様、連鎖した磁性粒子が底部１４１に近づけられる。

ステップＳ２０６において、制御部４１０は、容器設置部７５の容器１００を、容器設置部７６に移送できるか否かを判定する。具体的には、制御部４１０は、容器設置部７６に容器１００が設置されている場合、容器１００を移送できないと判定し、容器設置部７６に容器１００が設置されていない場合、容器１００を移送できると判定する。容器１００の移送が可能であると、ステップＳ２０７において、制御部４１０は、容器設置部７５の容器１００を、容器設置部７６に移送する。

ステップＳ２０８において、制御部４１０は、全ての容器１００について単層化が終了したか否かを判定する。すなわち、マイクロプレート５２の９６個のウェル５２ａに基づく９６個の容器１００に対して、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７の処理が終了したか否かが判定される。全ての容器１００について単層化が終了していない場合、制御部４１０は、処理をステップＳ２０１に戻す。全ての容器１００について単層化が終了していると、図２９に示す単層化処理が終了する。

永久磁石２０１と移動機構２０２に代えて、図４（ａ）、（ｂ）に示す第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられても良い。この場合の第１電磁石３１と第２電磁石３２において、磁極面は、底部１４１における懸濁液５３の広がり範囲よりも広い。具体的には、第１電磁石３１と第２電磁石３２において、Ｘ軸方向の磁極面の幅は、容器１００のＸ軸方向の幅よりも大きく構成され、Ｙ軸方向の磁極面の幅は、少なくとも底部１４１のＹ軸方向の幅よりも大きく構成される。この場合の単層化処理は、図３１に示すように変更される。

図３１に示す単層化処理は、図２９と比較して、ステップＳ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０５に代えて、それぞれステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３が追加されている。ステップＳ２１１において、制御部４１０は、第１電磁石３１を駆動して第２電磁石３２を停止する。これにより、図４（ａ）と同様の状態となり、ステップＳ２０２と同様、懸濁液５３に対して略真上方向に磁界が印加される。ステップＳ２１２において、制御部４１０は、第１電磁石３１を停止して第２電磁石３２を駆動する。これにより、図４（ｂ）と同様の状態となり、ステップＳ２０４と同様、懸濁液５３に対して略水平方向に磁界が印加される。ステップＳ２１３において、制御部４１０は、第２電磁石３２を停止する。これにより、ステップＳ２０５と同様、懸濁液５３に対する磁界の印加が停止される。

第１電磁石３１をＸ軸まわりに回転させるための回転機構を設けて、第２電磁石３２を省略しても良い。この場合、第１電磁石３１が回転機構により回転されて第２電磁石３２と同様の位置に位置付けられると、第２電磁石３２が用いられる場合と同様、懸濁液５３に対して略水平方向に磁界を印加できる。

なお、一般的に、電磁石により印加される磁界は、永久磁石により印加される磁界に比べて小さいため、電磁石により印加される磁界を、永久磁石と同レベルにまで上げようとすると、電磁石が大型化してしまう。したがって、磁界供給部２００を小型化するためには、磁界を発生させるための手段として永久磁石２０を用いるのが望ましい。

次に、図３２を参照して、撮像処理について説明する。

ステップＳ３０１において、制御部４１０は、撮像を開始できるか否かを判定する。具体的には、制御部４１０は、容器設置部７６に容器１００が設置されている場合、撮像を開始できると判定し、容器設置部７６に容器１００が設置されていない場合、撮像を開始できないと判定する。

撮像の開始が可能であると、ステップＳ３０２において、制御部４１０は、撮像領域３０１に位置付けられた懸濁液５３を、画像取得部３００により撮像する。具体的には、制御部４１０は、光源３１１から波長λ１の光を出射させて、受光部３１４により波長λ３の蛍光を撮像する。続いて、制御部４１０は、光源３１１から波長λ２の光を出射させて、受光部３１４により波長λ４の蛍光を撮像する。続いて、制御部４１０は、光源３１５から波長λ５の光を出射させて、受光部３１４により波長λ５の光を撮像する。ステップＳ３０３において、制御部４１０は、容器設置部７６の容器１００を廃棄する。

ステップＳ３０４において、制御部４１０は、全ての容器１００について撮像が終了したか否かを判定する。すなわち、マイクロプレート５２の９６個のウェル５２ａに基づく９６個の容器１００に対して、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理が終了したか否かが判定される。全ての容器１００について撮像が終了していない場合、制御部４１０は、処理をステップＳ３０１に戻す。全ての容器１００について撮像が終了していると、図３２に示す撮像処理が終了する。

次に、図３３（ａ）を参照して、抽出分析処理について説明する。

ステップＳ４０１において、制御部４１０は、図３２のステップＳ３０２において撮像が行われたか否かを判定する。撮像が行われた場合、ステップＳ４０２において、制御部４１０は、受光部３１４から出力される撮像信号に基づいて画像を生成する。具体的には、制御部４１０は、波長λ３、λ４の蛍光に基づく撮像信号から、それぞれ、変異型ＤＮＡ分子に対応する蛍光画像と、野生型ＤＮＡ分子に対応する蛍光画像を生成する。また、制御部４１０は、波長λ５の光に基づく撮像信号から、撮像領域３０１の明視野画像を生成する。なお、画像取得部３００によって画像が生成される場合は、ステップＳ４０２の処理は省略される。

ステップＳ４０３において、制御部４１０の抽出処理部４１１は、ステップＳ４０２で生成した蛍光画像を用いて抽出処理を行う。具体的には、抽出処理部４１１は、波長λ３の蛍光に基づく蛍光画像において輝点の領域を特定する。抽出処理部４１１は、特定した輝点領域に基づいて変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子を抽出することにより、変異型ＤＮＡ分子を検出する。また、抽出処理部４１１は、波長λ４の蛍光に基づく蛍光画像において輝点の領域を特定する。抽出処理部４１１は、特定した輝点領域に基づいて野生型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子を抽出することにより、野生型ＤＮＡ分子を検出する。

ステップＳ４０３において、抽出処理部４１１は、ステップＳ４０２において生成した画像を用いずに受光部３１４から出力される撮像信号に基づいてデータ処理により抽出を行って、変異型ＤＮＡ分子と野生型ＤＮＡ分子を検出しても良い。

ステップＳ４０４において、制御部４１０の分析処理部４１２は、ステップＳ４０３の検出結果に基づいて分析処理を行う。具体的には、分析処理部４１２は、変異型ＤＮＡ分子の検出結果に基づいて、変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数をカウントし、野生型ＤＮＡ分子の検出結果に基づいて、野生型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数をカウントする。分析処理部４１２は、変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数と、野生型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数とに基づいて、変異型ＤＮＡ分子の割合を算出する。変異型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数をＮ１とし、野生型ＤＮＡ分子が結合している磁性粒子の数をＮ２とすると、変異型ＤＮＡ分子の割合は、Ｎ１／Ｎ２またはＮ１／（Ｎ１＋Ｎ２）により算出される。

ステップＳ４０５において、制御部４１０は、ステップＳ４０２で生成した画像と、ステップＳ４０４で取得した分析結果を、記憶部４４０に記憶する。ステップＳ４０６において、制御部４１０は、全ての懸濁液５３について抽出および分析が終了したか否かを判定する。すなわち、マイクロプレート５２の全ての懸濁液５３に対して、ステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理が終了したか否かが判定される。全ての懸濁液５３について抽出および分析が終了していると、図３３（ａ）に示す抽出分析処理が終了する。

このように、分注処理と、単層化処理と、撮像処理と、抽出分析処理が行われると、オペレータは、マイクロプレート５２をセットして開始指示を入力するだけで、マイクロプレート５２に収容された全ての懸濁液５３について、画像と分析結果を取得できる。よって、オペレータの負担を軽減し、前処理により作製された懸濁液５３について効率的に検出および分析できる。

次に、図３３（ｂ）を参照して、表示処理について説明する。

ステップＳ５０１において、制御部４１０は、オペレータにより入力部４３０を介して表示指示が入力されたか否かを判定する。表示指示が入力された場合、ステップＳ５０２において、制御部４１０は、図３３（ａ）のステップＳ４０５で記憶した画像と分析結果を記憶部４４０から読み出し、表示部４２０に表示する。ステップＳ５０２において、検出装置４０と通信可能に接続された他の装置に対して、画像と分析結果が送信されても良い。ステップＳ５０２の処理が終了すると、制御部４１０は、処理をステップＳ５０１に戻す。

＜実施形態５＞
実施形態５は、実施形態２の検出方法に基づいて磁性粒子と結合した検出対象物質を検出する検出装置に、本発明を適用したものである。実施形態５の構成は、実施形態４と同様であり、実施形態５の制御は、単層化処理を除いて実施形態４と同様である。以下、実施形態５の単層化処理についてのみ説明する。

図３４に示すように、実施形態５の単層化処理は、図２９と比較して、ステップＳ２０４に代えてステップＳ２２１が追加され、ステップＳ２０５の直後にステップＳ２２２が追加されている。以下、ステップＳ２２１からステップＳ２２２までの処理について説明する。

ステップＳ２２１において、制御部４１０は、位置Ｐ１にある永久磁石２０１を位置Ｐ４に向けて斜め下方向に移動する。図３５に示すように、位置Ｐ４は、容器１００に収容された懸濁液５３に対して、位置Ｐ１から斜め下方向に所定の距離だけ離れた位置である。永久磁石２０１は、位置Ｐ４に位置付けられると、Ｘ軸方向に見た場合に図９（ｂ）に示す場合と同様の位置に位置付けられることになる。これにより、容器１００に収容された懸濁液５３に対して鉛直方向から傾いた方向に磁界が印加される。したがって、実施形態２と同様、磁性粒子の鎖は、底部１４１に近付き、底部１４１から斜め方向に延びた状態となる。

ステップＳ２０５において、制御部４１０は、図３５に示すように、位置Ｐ４にある永久磁石２０１を位置Ｐ３へ移動する。ステップＳ２２２において、制御部４１０は、懸濁液５３中の磁性粒子を容器１００の底部１４１に分散させるために設定した時間だけ待機する。これにより、実施形態２と同様、懸濁液５３中でブラウン運動を行っていた略全ての磁性粒子が底部１４１に位置付けられ、磁性粒子が底部１４１において分散した状態で単層化される。

実施形態５では、懸濁液５３に対する磁界の印加が停止されてから所定の時間が経過した後、容器１００が画像取得部３００に移送され、画像取得部３００により撮像が行われる。したがって、磁性粒子が底部１４１に分散した状態で撮像が行われるため、ターゲットＤＮＡ分子が結合した磁性粒子の割合が多いような場合でも、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を精度良く検出できる。

永久磁石２０１と移動機構２０２に代えて、図１０（ａ）、（ｂ）に示す第１電磁石３１と第２電磁石３２が用いられても良い。この場合の第１電磁石３１と第２電磁石３２は、左右方向の幅が容器１００の左右方向の幅よりも大きくなるよう構成されている。この場合の単層化処理は、図３６に示すように変更される。

図３６に示す単層化処理は、図３４と比較して、ステップＳ２０２、Ｓ２２１、Ｓ２０５に代えて、それぞれステップＳ２３１、Ｓ２３２、Ｓ２３３が追加されている。ステップＳ２３１において、制御部４１０は、第１電磁石３１を駆動して第２電磁石３２を停止する。これにより、図１０（ａ）と同様の状態となり、ステップＳ２０２と同様、懸濁液５３に対して略真上方向に磁界が印加される。ステップＳ２３２において、制御部４１０は、第１電磁石３１を停止して第２電磁石３２を駆動する。これにより、図１０（ｂ）と同様の状態となり、ステップＳ２２１と同様、懸濁液５３に対して斜め方向に磁界が印加される。ステップＳ２３３において、制御部４１０は、第２電磁石３２を停止する。これにより、ステップＳ２０５と同様、懸濁液５３に対する磁界の印加が停止される。

＜実施形態６＞
実施形態６は、実施形態３の検出方法に基づいて磁性粒子と結合した検出対象物質を検出する検出装置に、本発明を適用したものである。実施形態６の構成は、永久磁石２０１の磁化方向が水平方向であることを除いて実施形態５と同様である。実施形態６の制御は、単層化処理を除いて実施形態５と同様である。以下、実施形態６の単層化処理についてのみ説明する。

図３７に示すように、実施形態６の単層化処理は、図３４と比較して、ステップＳ２２１に代えてステップＳ２４１が追加され、ステップＳ２０５が省略されている。以下、ステップＳ２０２からステップＳ２２２までの処理について説明する。

ステップＳ２０２において、制御部４１０は、位置Ｐ５にある永久磁石２０１を位置Ｐ１に移動する。図３８に示すように、実施形態６の永久磁石２０１は、磁化方向が水平方向となるよう磁石支持部２３０の上に設置されている。位置Ｐ５は、永久磁石２０１により懸濁液５３に印加される磁界を０とみなすことができる程度に、容器設置部７６からＺ軸方向に離れた位置である。すなわち、位置Ｐ５は、懸濁液５３に対する磁界の印加を停止する位置である。

位置Ｐ１は、実施形態５と同様、容器設置部７５の下方の位置であり、容器設置部７５に設置された容器１００の真下の位置である。位置Ｐ５にある永久磁石２０１は、Ｚ軸負方向に移動されることにより、位置Ｐ１に位置付けられる。永久磁石２０１は、位置Ｐ１に位置付けられると、図１９（ａ）に示す場合と同様、収容部１４０の底部１４１の真下に位置付けられることになる。これにより、容器１００に収容された懸濁液５３に対して水平方向に磁界が印加され、水平方向に磁性粒子が連鎖する。また、上下方向の磁力勾配により、磁性粒子は底部１４１に引き寄せられる。

ステップＳ２０３において、制御部４１０は、所定時間だけ処理を待機することにより、永久磁石２０１を位置Ｐ１に位置付け続ける。これにより、磁性粒子の鎖は底部１４１に対して近付いている状態となる。

ステップＳ２４１において、制御部４１０は、位置Ｐ１にある永久磁石２０１を位置Ｐ５に向けてＺ軸正方向に移動する。図３８に示すように、永久磁石２０１が位置Ｐ５に位置付けられると、Ｘ軸方向に見た場合に図１９（ｂ）に示す場合と同様の位置に位置付けられることになる。ステップＳ２２２において、制御部４１０は、懸濁液５３中の磁性粒子を容器１００の底部１４１に分散させるために設定した時間だけ待機する。これにより、実施形態５と同様、懸濁液５３中でブラウン運動を行っていた略全ての磁性粒子が底部１４１に位置付けられ、磁性粒子が底部１４１において分散した状態で単層化される。したがって、実施形態６においても、磁性粒子に結合したターゲットＤＮＡ分子を精度良く検出できる。

永久磁石２０１と移動機構２０２に代えて、図２１（ａ）、（ｂ）に示す電磁石３３が用いられても良い。この場合の単層化処理は、図３９に示すように変更される。

図３９に示す単層化処理は、図３７と比較して、ステップＳ２０２、Ｓ２４１に代えて、それぞれステップＳ２５１、Ｓ２５２が追加されている。ステップＳ２５１において、制御部４１０は、電磁石３３を駆動する。これにより、図２１（ａ）と同様の状態となり、図３７のステップＳ２０２と同様、懸濁液５３に対して略水平方向に磁界が印加される。また、ステップＳ２５１において、電磁石３３が下方向に所定の距離だけ移動される。これにより、磁性粒子が底部１４１に引き寄せられる。ステップＳ２５２において、制御部４１０は、電磁石３３を停止する。これにより、図２１（ｂ）と同様の状態となり、図３７のステップＳ２４１と同様、懸濁液５３に対する磁界の印加が停止される。

＜磁界印加の変更例＞
実施形態１〜３では、永久磁石２０を容器１０の下側に配置し、底部１５ａから懸濁液１６に磁界を印加した。しかしながら、これに限らず、永久磁石２０を容器１０の上側に配置し、収容部１５の上部１５ｂから懸濁液１６に磁界を印加してもよい。この場合、カバー１４の下面は、カチオン化され、スライド部材１１の上面１１ａは、カチオン化されない。上部１５ｂは、カバー１４の下面の一部であるため、カチオン化によりプラスの表面電荷を持つ。明視野画像と蛍光画像の撮影の際には、上部１５ｂ付近にフォーカスが合わせられる。

図４０（ａ）、（ｂ）は、実施形態１において永久磁石２０を上側に配置した場合の構成を示す模式図である。

図１のステップＳ１２において、図４０（ａ）に示すように、永久磁石２０が懸濁液１６の上方に位置付けられる。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は上下方向となり、上部１５ｂから複数の磁性粒子が列状に連鎖する。図１のステップＳ１３において、図４０（ｂ）に示すように、永久磁石２０が水平方向に移動される。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は水平方向となり、連鎖した磁性粒子が上部１５ｂに近づけられる。こうして、磁性粒子は、上部１５ｂにおいて単層化される。

図４１（ａ）、（ｂ）は、実施形態２において永久磁石２０を上側に配置した場合の構成を示す模式図である。

図８のステップＳ２２において、図４１（ａ）に示すように、永久磁石２０が懸濁液１６の上方に位置付けられる。これにより、上部１５ｂから複数の磁性粒子が列状に連鎖する。図８のステップＳ２３において、図４１（ｂ）に示すように、永久磁石２０が斜め上方向に移動される。これにより、磁性粒子の鎖が傾けられる。その後、永久磁石２０は、さらに斜め上方向に移動される。これにより、永久磁石２０による磁界の印加が停止され、ブラウン運動により、上部１５ｂから斜め方向に連鎖する磁性粒子の鎖がほどける。このとき、磁性粒子は、上部１５ｂとの間のクーロン力により、重力に逆らって上部１５ｂに位置付けられる。こうして、磁性粒子は、上部１５ｂにおいて分散した状態で単層化される。

図４２（ａ）、（ｂ）は、実施形態３において永久磁石２０を上側に配置した場合の構成を示す模式図である。

図１８のステップＳ３２において、図４２（ａ）に示すように、永久磁石２０が懸濁液１６の上方に位置付けられる。これにより、懸濁液１６に印加される磁界の方向は水平方向となり、水平方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖する。また、上下方向の磁力勾配により、磁性粒子は上部１５ｂに引き寄せられる。図１８のステップＳ３３において、図４２（ｂ）に示すように、永久磁石２０が上方向に移動される。これにより、永久磁石２０による磁界の印加が停止され、ブラウン運動により、上部１５ｂに引き寄せられた磁性粒子の鎖がほどける。このとき、磁性粒子は、上部１５ｂとの間のクーロン力により、重力に逆らって上部１５ｂに位置付けられる。こうして、磁性粒子は、上部１５ｂにおいて分散した状態で単層化される。

また、実施形態４〜６においても、永久磁石２０１を容器１００の上側に配置し、収容部１４０の上部１４２から懸濁液５３に磁界を印加してもよい。この場合、カバー１３０の下面は、カチオン化され、第１部材１１０の上面１１１は、カチオン化されない。上部１４２は、カバー１３０の下面の一部であるため、カチオン化によりプラスの表面電荷を持つ。明視野画像と蛍光画像の撮影の際には、上部１４２付近にフォーカスが合わせられる。永久磁石２０１は、磁石支持部２３０を介して、上下移動部材２２６の下面に設置される。

１０ 容器
１５ａ 底部
１５ｂ 上部
１６ 懸濁液
２０ 永久磁石
３１ 第１電磁石
３２ 第２電磁石
３３ 電磁石
４０ 検出装置
５３ 懸濁液
１００ 容器
１４１ 底部
１４２ 上部
２００ 磁界供給部
２０１ 永久磁石
３１１、３１５ 光源
３１４ 受光部
４１０ 制御部

Claims (27)

1. 検出対象物質を検出する検出方法であって、
   前記検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、前記懸濁液に磁界を印加する第１印加工程と、
   前記懸濁液に磁界を印加した状態で、連鎖した前記磁性粒子を前記内面に近づける第２印加工程と、
   前記第２印加工程により前記内面に近づけられた前記磁性粒子に結合した前記検出対象物質を検出する検出工程と、を含む、検出方法。
2. 前記第２印加工程において、連鎖した前記磁性粒子が前記内面に近づくように前記懸濁液に印加される前記磁界の方向を変更する、請求項１に記載の検出方法。
3. 前記第１印加工程において、磁極により前記磁性粒子を連鎖させ、
   前記第２印加工程において、前記磁極を前記懸濁液から離れる方向に移動させることにより、前記懸濁液に印加される前記磁界の方向を変化させる、請求項２に記載の検出方法。
4. 前記第２印加工程と前記検出工程との間に、前記懸濁液に対する前記磁界の印加を停止する印加停止工程を含む、請求項１ないし３の何れか一項に記載の検出方法。
5. 前記第１印加工程において、磁極により前記磁性粒子を連鎖させ、
   前記印加停止工程において、前記磁極を前記懸濁液から遠ざけることにより前記懸濁液に対する前記磁界の印加を停止する、請求項４に記載の検出方法。
6. 前記懸濁液に対する前記磁界の印加を停止してから、前記懸濁液中の前記磁性粒子を前記内面に分散させるために設定した時間が経過した後、前記検出対象物質を検出する工程を行う、請求項４または５に記載の検出方法。
7. 前記第１印加工程において、前記懸濁液中の前記磁性粒子を鎖状に繋げるために設定した時間、前記懸濁液に対する前記磁界の印加を継続する、請求項１ないし６の何れか一項に記載の検出方法。
8. 前記検出工程は、前記懸濁液を撮像して画像を取得し、取得した前記画像を用いて前記検出対象物質を検出する、請求項１ないし７の何れか一項に記載の検出方法。
9. 前記懸濁液は、界面活性剤を含む、請求項１ないし８の何れか一項に記載の検出方法。
10. 前記界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤である、請求項９に記載の検出方法。
11. 前記内面は、前記磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を持っている、請求項１ないし１０の何れか一項に記載の検出方法。
12. 前記内面は、カチオン化されている、請求項１１に記載の検出方法。
13. 前記内面は、前記懸濁液を下方から支持するための支持面である、請求項１ないし１２の何れか一項に記載の検出方法。
14. 前記液体受入部材は、前記懸濁液を収容するための収容部材であり、
    前記内面は、前記収容部材の上面または底面である、請求項１ないし１２の何れか一項に記載の検出方法。
15. 前記検出対象物質は、核酸およびタンパク質である、請求項１ないし１４の何れか一項に記載の検出方法。
16. 検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液に磁界を印加する磁界供給部と、
    前記懸濁液に対して光を照射する光源と、
    前記光が照射されることにより前記懸濁液から生じた光を受光する受光部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面から複数の磁性粒子が列状に連鎖し、連鎖した前記磁性粒子が前記内面に近づくよう、前記磁界供給部を制御して前記懸濁液に前記磁界を印加し、
    前記磁界供給部の制御により前記内面に近づけられた前記磁性粒子を含む前記懸濁液から前記受光部が受光した光に基づいて、前記検出対象物質を検出する、検出装置。
17. 前記制御部は、前記磁界供給部を制御して、連鎖した前記磁性粒子が前記内面に近づくように前記懸濁液に印加される前記磁界の方向を変更する、請求項１６に記載の検出装置。
18. 前記制御部は、前記磁界供給部を制御して、磁極により前記磁性粒子を連鎖させ、前記磁極を前記懸濁液から離れる方向に移動させることにより、前記懸濁液に印加される前記磁界の方向を変化させる、請求項１７に記載の検出装置。
19. 前記磁界供給部は、
    前記懸濁液に第１方向の磁界を印加する第１電磁石と、
    前記第１方向と交差する第２方向の磁界を前記懸濁液に印加する第２電磁石と、を備え、
    前記制御部は、前記磁界供給部を制御して、前記第１電磁石を駆動することにより前記磁性粒子を連鎖させ、前記第２電磁石を駆動することにより前記懸濁液に印加される前記磁界の方向を変化させる、請求項１７に記載の検出装置。
20. 前記制御部は、連鎖した前記磁性粒子を前記内面に近づけた後、前記検出対象物質を検出する前に、前記磁界供給部を制御して前記懸濁液に対する前記磁界の印加を停止する、請求項１６ないし１９の何れか一項に記載の検出装置。
21. 前記制御部は、前記磁界供給部を制御して、磁極を前記懸濁液から遠ざけることにより、前記懸濁液に対する前記磁界の印加を停止する、請求項２０に記載の検出装置。
22. 前記制御部は、前記懸濁液に対する前記磁界の印加が停止されてから、前記懸濁液中の前記磁性粒子を前記内面に分散させるために設定した時間が経過した後、前記検出対象物質を検出する、請求項２０または２１の何れか一項に記載の検出装置。
23. 前記制御部は、前記磁界供給部を制御して、前記懸濁液中の前記磁性粒子を鎖状に繋げるために設定した時間、前記懸濁液に対する前記磁界の印加を継続する、請求項１６ないし２２の何れか一項に記載の検出装置。
24. 前記受光部は、前記懸濁液を撮像して画像情報を出力する撮像部を含み、
    前記制御部は、前記画像情報に基づいて前記検出対象物質を検出する、請求項１６ないし２３の何れか一項に記載の検出装置。
25. 前記光源は、前記懸濁液に対して上方から光を照射し、
    前記受光部は、前記光が照射されることにより前記懸濁液から生じた蛍光を前記液体受入部材の上方で受光する、請求項１６ないし２４の何れか一項に記載の検出装置。
26. 検出対象物質を検出する検出方法であって、
    前記検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面に磁性粒子を引き寄せつつ、前記内面に垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、前記懸濁液に磁界を印加する磁界印加工程と、
    前記磁界印加工程を介して前記内面に近づけられた前記磁性粒子に結合した前記検出対象物質を検出する検出工程と、を含み、
    前記懸濁液に界面活性剤を含ませる、検出方法。
27. 検出対象物質を検出する検出方法であって、
    前記検出対象物質が結合した磁性粒子の懸濁液を受け入れる液体受入部材の内面に磁性粒子を引き寄せつつ、前記内面に垂直な方向と交差する方向に複数の磁性粒子が列状に連鎖するよう、前記懸濁液に磁界を印加する磁界印加工程と、
    前記磁界印加工程を介して前記内面に近づけられた前記磁性粒子に結合した前記検出対象物質を検出する検出工程と、を含み、
    前記内面に、前記磁性粒子が帯びる電荷と反対の表面電荷を帯びさせる、検出方法。