JP2020094972A - 磁性体粒子操作用容器及び磁性体粒子操作用装置 - Google Patents

磁性体粒子操作用容器及び磁性体粒子操作用装置 Download PDF

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Abstract

【課題】磁石の移動に関する制御の設定を自動化することができる磁性体粒子操作用容器及び磁性体粒子操作用装置を提供する。【解決手段】容器２０は、管状であり、ゲル状媒体層１２及び液体層１１が長手方向に交互に重層されている。容器２０の内部に充填される磁性体粒子１３に目的物質を固定させた状態で、外部に設けられた磁石を移動させることにより、ゲル状媒体層１２及び液体層１１に磁性体粒子１３を順次移動させることができる。容器２０には、情報保持部２４が設けられている。情報保持部２４は、識別情報を保持している。識別情報は、磁石を移動させるための制御プログラムに対応付けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、ゲル状媒体層と液体層とが長手方向に交互に重層され、内部に充填される磁性体粒子に目的物質を固定させた状態で、外部に設けられた磁石を移動させることにより、前記ゲル状媒体層及び前記液体層に前記磁性体粒子を順次移動させるための磁性体粒子操作用容器及び磁性体粒子操作用装置に関するものである。
医学的検査、食品安全衛生上の管理、環境保全のためのモニタリング等では、多種多様な夾雑物を含む試料から、目的物質を抽出して、検出や反応に供することが求められる。例えば、医学的検査では、動植物から分離取得される血液、血清、細胞、尿、糞便等に含まれる、核酸、タンパク質、糖、脂質、細菌、ウィルス、放射性物質等を検出、同定、定量する必要がある。これらの検査に際しては、夾雑物に起因するバックグランド等の悪影響を排除するために、目的物質を分離・精製することが必要となる場合がある。
試料中の目的物質を分離・精製するために、粒径が０．５μｍ〜十数μｍ程度の磁性体の表面に、目的物質との化学的な親和力や分子認識機能を持たせた磁性体粒子を用いる方法が開発され、実用化されている。この方法では、磁性体粒子の表面に目的物質を固定させた後、磁場操作により磁性体粒子を液相から分離・回収し、必要に応じて、回収された磁性体粒子を洗浄液等の液相に分散させ、液相から磁性体粒子を分離・回収する工程が繰り返し行われる。その後、磁性体粒子が溶出液中に分散されることにより、磁性体粒子に固定されていた目的物質が溶出液中に遊離し、溶出液中の目的物質が回収される。磁性体粒子を用いることにより、磁石による目的物質の回収が可能となるため、化学抽出・精製の自動化に有利な特徴を持つ。
目的物質を選択的に固定可能な磁性体粒子は、分離・精製キットの一部として市販されている。キットは複数の試薬が別々の容器に入れられており、使用時はユーザがピペット等で試薬を分取、分注する。これらのピペット操作や磁場操作を自動化するための装置も市販されている（特許文献１）。一方、ピペット操作に代えて、キャピラリー等の管状の容器内に、溶解／固定液、洗浄液、溶出液等の液体層と、ゲル状媒体層とが交互に重層された管状デバイスを用い、このデバイス内で磁性体粒子を容器の長手方向に沿って移動させることにより、目的物質を分離・精製する方法が提案されている（特許文献２）。
上記のような管状の容器内で磁性体粒子を移動させる構成においては、容器の外側に設けられた磁場印加部としての磁石が、容器の長手方向に沿って移動されることにより、磁場の変化が生じる。この磁場の変化に追従して、磁性体粒子も容器の長手方向に沿って移動し、交互に重層された液体層及びゲル状媒体層を磁性体粒子が順次移動する。
国際公開第９７／４４６７１号 国際公開第２０１２／０８６２４３号
容器の長手方向に沿った磁石の移動は、制御部が制御プログラムを実行することにより自動的に行われる。磁石は、単に一定速度で移動するのではなく、液体層及びゲル状媒体層にそれぞれ対応する位置で、異なる動きとなるように制御される。
容器内における液体層及びゲル状媒体層の位置は、容器の長さや容器内の各層の液量に応じて変化するため、容器（及び内容物）の種類に応じて異なる制御が行われることとなる。また、目的物質がＤＮＡ又はＲＮＡのいずれであるかによっても必要な磁石の動きが異なるため、ＤＮＡ用又はＲＮＡ用のいずれの容器であるかに応じて異なる制御が行われる。
このような容器の種類の違いを分かりやすくするために、例えば容器にラベルを貼り付けて、そのラベルに容器の種類を特定するための情報を表示することが考えられる。この場合、ユーザがラベルに表示された情報を確認し、その情報に応じた設定を行うことにより、容器の種類に適した制御を実行させることができる。
しかしながら、上記のような磁石の移動に関する制御の設定をユーザが行うことは煩雑であり、誤った設定を行う危険性もある。誤った設定を行って装置を使用した場合には、容器や目的物質を無駄にしてしまうという問題がある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、磁石の移動に関する制御の設定を自動化することができる磁性体粒子操作用容器及び磁性体粒子操作用装置を提供することを目的とする。
（１）本発明に係る磁性体粒子操作用容器は、ゲル状媒体層と液体層とが長手方向に交互に重層され、内部に充填される磁性体粒子に目的物質を固定させた状態で、外部に設けられた磁石を移動させることにより、前記ゲル状媒体層及び前記液体層に前記磁性体粒子を順次移動させるための磁性体粒子操作用容器であって、容器本体と、情報保持部とを備える。前記容器本体は、管状であり、前記ゲル状媒体層及び前記液体層が前記長手方向に交互に重層されている。前記情報保持部は、前記容器本体に設けられ、識別情報を保持する。前記識別情報は、前記磁石を移動させるための制御プログラムに対応付けられている。
このような構成によれば、磁石を移動させるための制御プログラムに対応付けられた識別情報が、容器本体に設けられた情報保持部に保持される。したがって、容器本体の情報保持部から識別情報を取得すれば、その識別情報に対応する制御プログラムを実行させることができる。これにより、磁石の移動に関する制御の設定を自動化することができる。
（２）前記情報保持部には、前記識別情報に加えて、前記制御プログラムを実行する際に用いられるパラメータ情報が保持されていてもよい。
このような構成によれば、識別情報だけでなく、制御プログラムを実行する際に用いられるパラメータ情報も容器本体の情報保持部から取得し、そのパラメータ情報を用いて磁石の移動に関する制御を行うことができる。これにより、磁石の移動に関する制御の設定が不要となる。
（３）前記情報保持部は、バーコード又は二次元コードにより構成されていてもよい。
このような構成によれば、比較的多くの情報を保持することが可能なバーコード又は二次元コードを用いて、識別情報を保持することができる。したがって、より詳細な識別情報を情報保持部に保持することができるため、多様な容器本体の種類に応じた制御プログラムを実行させることができる。
（４）本発明に係る磁性体粒子操作用装置は、容器保持部と、識別情報取得部と、記憶部と、制御部とを備える。前記容器保持部は、前記磁性体粒子操作用容器を保持する。前記識別情報取得部は、前記容器保持部に保持された前記磁性体粒子操作用容器の前記情報保持部から、前記識別情報を取得する。前記記憶部は、前記識別情報に対応付けて制御プログラムを記憶する。前記制御部は、前記識別情報取得部により取得された識別情報に対応する前記制御プログラムを前記記憶部から読み出し、当該制御プログラムを実行することにより、前記磁石を移動させる。
このような構成によれば、識別情報取得部により磁性体粒子操作用容器の情報保持部から識別情報を取得し、その識別情報に対応する制御プログラムを自動的に実行させることができる。
（５）前記制御部は、前記識別情報取得部により前記識別情報が取得されない場合に、前記磁石の移動動作を制限してもよい。
このような構成によれば、磁性体粒子操作用容器が容器保持部にセットされていない場合などのように、識別情報取得部により識別情報が取得されない場合には、磁石の移動動作が制限されるため、装置の誤動作を防止することができる。
本発明によれば、容器本体の情報保持部から識別情報を取得すれば、その識別情報に対応する制御プログラムを実行させることができるため、磁石の移動に関する制御の設定を自動化することができる。
本発明の一実施形態に係る磁性体粒子操作用デバイスの構成例を示した正面図である。 図１の磁性体粒子操作用デバイスのＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁性体粒子操作用装置の構成例を示した正面図である。 図３の磁性体粒子操作用装置のＢ−Ｂ断面図である。 磁性体粒子を操作する際の態様について説明するための模式図である。 磁性体粒子操作用装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。 制御部による制御の一例を示したフローチャートである。
１．磁性体粒子操作用デバイスの構成
図１は、本発明の一実施形態に係る磁性体粒子操作用デバイスの構成例を示した正面図である。図２は、図１の磁性体粒子操作用デバイスのＡ−Ａ断面図である。この磁性体粒子操作用デバイス１（以下、「デバイス１」という。）は、液体試料から目的物質を抽出・精製するためのものであり、一直線上に延びる管状の容器（容器本体）２０を備えている。
容器２０内には、複数の液体層１１と複数のゲル状媒体層１２が形成されている。具体的には、容器２０の最下部に液体層１１が形成され、上方に向かって長手方向にゲル状媒体層１２と液体層１１とが交互に重層されている。この例では、４つの液体層１１と３つのゲル状媒体層１２が長手方向に交互に形成された構成となっているが、これに限られるものではなく、液体層１１及びゲル状媒体層１２の数は任意に設定可能である。
容器２０の最上部の液体層１１は、目的物質を含む液体試料であり、多数の磁性体粒子１３が装填されている。容器２０の最下部の液体層１１は、液体試料中の目的物質を溶出させるための溶出液である。容器２０の中間部の１つ又は複数（この例では２つ）の液体層１１は、液体試料に含まれる夾雑物を除去するための洗浄液である。これらの各液体層１１は、ゲル状媒体層１２によって互いに分離されている。液体試料に含まれる目的物質は、磁性体粒子１３に固定された上で、磁場を変化させることによって容器２０の最上部から最下部まで移動させる操作（粒子操作）が行われ、その間に洗浄液によって洗浄された上で最下部の抽出液に抽出される。
磁性体粒子１３は、その表面又は内部に、核酸や抗原等の目的物質を特異的に固定可能な粒子である。容器２０の最上部の液体層１１中で磁性体粒子１３を分散させることにより、この液体層１１中に含まれる目的物質が磁性体粒子１３に選択的に固定される。
磁性体粒子１３への目的物質の固定方法は特に限定されず、物理吸着、化学吸着等の各種公知の固定化メカニズムが適用可能である。例えば、ファンデルワールス力、水素結合、疎水相互作用、イオン間相互作用、π−πスタッキング等の種々の分子間力により、磁性体粒子１３の表面あるいは内部に目的物質が固定される。
磁性体粒子１３の粒径は１ｍｍ以下が好ましく、０．１μｍ〜５００μｍがより好ましく、３〜５μｍがさらに好ましい。磁性体粒子１３の形状は、粒径が揃った球形が望ましいが、粒子操作が可能である限りにおいて、不規則な形状で、ある程度の粒径分布を持っていてもよい。磁性体粒子１３の構成成分は単一物質でもよく、複数の成分からなるものでもよい。
磁性体粒子１３は、磁性体のみからなるものでもよいが、磁性体の表面に目的物質を特異的に固定するためのコーティングが施されたものが好ましく用いられる。磁性体としては、鉄、コバルト、ニッケル、ならびにそれらの化合物、酸化物及び合金等が挙げられる。具体的には、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３又はαＦｅ２Ｏ３）、マグヘマイト（γＦｅ２Ｏ３）、チタノマグネタイト（ｘＦｅ２ＴｉＯ４・（１−ｘ）Ｆｅ３Ｏ４）、イルメノヘマタイト（ｘＦｅＴｉＯ３・（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ３）、ピロタイト（Ｆｅ１−ｘＳ（ｘ＝０〜０．１３）‥Ｆｅ７Ｓ８（ｘ〜０．１３））、グレイガイト（Ｆｅ３Ｓ４）、ゲータイト（αＦｅＯＯＨ）、酸化クロム（ＣｒＯ２）、パーマロイ、アルコニ磁石、ステンレス、サマリウム磁石、ネオジム磁石、バリウム磁石が挙げられる。
磁性体粒子１３に選択的に固定される目的物質としては、例えば核酸、タンパク質、糖、脂質、抗体、受容体、抗原、リガンド等の生体由来物質や細胞自身が挙げられる。目的物質が生体由来物質である場合は、分子認識等により、磁性体粒子１３の内部あるいは粒子表面に目的物質が固定されてもよい。例えば、目的物質が核酸である場合は、磁性体粒子１３として、表面にシリカコーティングが施された磁性体粒子等が好ましく用いられる。目的物質が、抗体（例えば、標識抗体）、受容体、抗原及びリガンド等である場合、磁性体粒子１３の表面のアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、アピジン、ピオチン、ジゴキシゲニン、プロテインＡ、プロテインＧ等により、目的物質を粒子表面に選択的に固定できる。特定の目的物質を選択的に固定可能な磁性体粒子１３として、例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック社 から販売されているＤｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標）や、東洋紡績株式会社からキットとして販売されているＭａｇｅｘｔｒａｃｔｏｒ（商標）に含まれる磁気ビーズ 等を用いることもできる。
目的物質が核酸である場合、洗浄液は、核酸が磁性体粒子１３の表面に固定された状態を保持したまま、液体試料中に含まれる核酸以外の成分（例えばタンパク質、糖質等）や、核酸抽出等の処理に用いられた試薬等を洗浄液中に遊離させ得るものであればよい。洗浄液としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸アンモニウム等の高塩濃度水溶液、エタノール、イソプロパノール等のアルコール水溶液等が挙げられる。
核酸を溶出するための溶出液（核酸溶出液）としては、水又は低濃度の塩を含む緩衝液を用いることができる。具体的には、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、蒸留水等を用いることができ、ｐＨ７〜９に調整された５〜２０ｍＭトリス緩衝液を用いることが一般的である。核酸が固定された磁性体粒子１３を溶出液中で分散させることにより、核酸溶出液中に核酸を遊離溶出させることができる。回収された核酸は、必要に応じて濃縮や乾固等の操作を行った後、分析や反応等に供することができる。
ゲル状媒体層１２は、粒子操作前においてゲル状、若しくはペースト状である。ゲル状媒体層１２は、隣接する液体層１１に対して不溶性又は難溶性であり、化学的に不活性な物質からなることが好ましい。ここで、液体に不溶性又は難溶性であるとは、２５℃における液体に対する溶解度が概ね１００ｐｐｍ以下であることを意味する。化学的に不活性な物質とは、液体層１１との接触や磁性体粒子１３の操作（すなわち、ゲル状媒体層１２中で磁性体粒子１３を移動させる操作）において、液体層１１、磁性体粒子１３や磁性体粒子１３に固定された物質に、化学的な影響を及ぼさない物質を指す。
ゲル状媒体層１２の材料や組成等は、特に限定されず、物理ゲルであってもよいし、化学ゲルであってもよい。例えば、ＷＯ２０１２／０８６２４３号に記載されているように、非水溶性又は難水溶性の液体物質を加熱し、加熱された当該液体物質にゲル化剤を添加し、ゲル化剤を完全に溶解させた後、ゾル・ゲル転移温度以下に冷却することで、物理ゲルが形成される。
容器２０内への液体層１１及びゲル状媒体層１２の装填は、適宜の方法により行い得る。本実施形態のように管状の容器２０が用いられる場合、装填に先立って容器２０の一端（例えば下端）の開口が封止され、他端（例えば上端）の開口部から液体層１１及びゲル状媒体層１２が順次装填されることが好ましい。
容器２０内に装填される液体層１１及びゲル状媒体層１２の容量は、操作対象となる磁性体粒子１３の量や、操作の種類等に応じて適宜に設定され得る。本実施形態のように容器２０内に複数の液体層１１及びゲル状媒体層１２が設けられる場合、各層の容量は同一でもよいし、異なっていてもよい。各層の厚みも適宜に設定され得る。操作性等を考慮した場合、各層の厚みは、例えば２ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。
容器２０の最上部は、他の部分よりも内径及び外径が大きい膨出部２１となっている。膨出部２１の上面は開口部となっており、膨出部２１に対して着脱可能なキャップ３０により当該開口部を封止することができる。キャップ３０を取り外した状態で、膨出部２１内に液体試料が注入されることにより、容器２０の最上部の液体層１１が形成される。
容器２０における膨出部２１よりも下方の部分は、長手方向に直交する断面形状が図２に示すような一定形状である直線部２２となっている。膨出部２１及び直線部２２は、膨出部２１側から直線部２２側に向かって先細りするテーパ部２３により接続されている。直線部２２の下端（容器２０の底面）には、開口が形成されており、当該開口がフィルム部材４０により封止されている。容器２０の最下部の液体層１１である溶出液中に抽出された目的物質は、フィルム部材４０を貫通させるようにしてピペットを溶出液中に挿入することにより、当該ピペット内に吸い出すことができる。フィルム部材４０は、例えばアルミなどにより形成されるが、これに限られるものではない。
容器２０の材料は、容器２０内で磁性体粒子１３を移動可能であり、液体層１１及びゲル状媒体層１２を保持できるものであれば、特に限定されない。容器２０外から磁場を変化させる操作（磁場操作）を行うことにより容器２０内の磁性体粒子１３を移動させるためには、プラスチック等の透磁性材料が好ましく、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、テトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン等の樹脂材料が挙げられる。容器２０の材質としては、上述の素材の他、セラミック、ガラス、シリコーン、非磁性金属等も用いられ得る。容器２０の内壁面の撥水性を高めるために、フッ素系樹脂やシリコーン等によるコーティングが行われてもよい。
容器２０の形状としては、図２に示すように、容器２０における膨出部２１よりも下方の直線部２２の断面形状（長手方向に直交する断面形状）が、中心Ｃに対して非対称な形状となっている。具体的には、直線部２２の正面側の外周面が平坦面２２１となっており、中心Ｃを挟んで反対側である背面側の外周面が凸湾曲面２２２となっている。ただし、容器２０の形状は、上記のような形状に限られるものではなく、例えば直線部２２の断面形状が中心Ｃに対して対称な形状（例えば円形など）であってもよい。また、容器２０における膨出部２１よりも下方の部分は、一定の断面形状を有する直線部２２ではなく、断面形状が変化する段付き形状であってもよい。この場合、例えば大径部及び小径部が交互に設けられた形状であってもよい。
容器２０には、識別情報を保持する情報保持部２４が設けられている。情報保持部２４は、例えばバーコードにより構成されている。この例では、容器２０の一部として突出した突出片２５に、情報保持部２４が設けられている。より具体的には、容器２０の膨出部２１から径方向に突出するように突出片２５が形成されており、この突出片２５の一方の面に情報保持部２４が設けられている。
ただし、情報保持部２４が設けられた突出片２５は、容器２０の膨出部２１から突出するような構成に限らず、容器２０における膨出部２１以外の部分から突出するような構成であってもよい。また、情報保持部２４は、突出片２５に設けられた構成に限らず、膨出部２１や直線部２２などの他の部分に設けられた構成であってもよい。
情報保持部２４は、バーコードにより構成されるものに限らず、二次元コードなどの他のコードにより構成されるものであってもよい。また、情報保持部２４は、識別情報を保持できるようなものであれば、例えばＩＣタグのように識別情報を送信可能な構成などであってもよい。また、容器２０に設けられた突起の位置又は数などを識別情報として光学的に読み取るような構成とすれば、突起のような機械的構造により情報保持部２４を構成することも可能である。
２．磁性体粒子操作用装置の構成
図３は、本発明の一実施形態に係る磁性体粒子操作用装置の構成例を示した正面図である。図４は、図３の磁性体粒子操作用装置のＢ−Ｂ断面図である。この磁性体粒子操作用装置１００（以下、「装置１００」という。）は、図１及び図２に示すデバイス１が固定された状態で使用され、デバイス１の容器２０内の液体試料に含まれる目的物質に対して粒子操作を行うためのものである。
装置１００には、デバイス１を保持する容器保持部１１０が形成された本体１０１と、容器保持部１１０に保持されているデバイス１の容器２０を押圧して固定するための容器押圧部１０２とを備えている。この例では、容器押圧部１０２が、本体１０１に対してヒンジ（図示せず）により回動可能に取り付けられた扉により構成されている。ただし、容器押圧部１０２は、容器保持部１１０に保持されているデバイス１を固定可能な構成であれば、本体１０１に対して回動可能な構成に限らず、本体１０１に対してスライド可能な構成や、本体１０１に対して着脱可能な構成などであってもよい。
容器保持部１１０は、本体１０１の前面１２０に形成された凹部により構成されている。容器保持部１１０は、デバイス１の容器２０における膨出部２１を収容する第１収容部１１１と、直線部２２を収容する第２収容部１１２とが、上下方向Ｄ１に連続して延びるように形成されている。また、容器保持部１１０は、直線部２２が延びる方向（上下方向Ｄ１）に対して直交し、本体１０１の前面１２０に平行な方向である横方向Ｄ２の幅が、デバイス１に対応する幅となっている。
具体的には、第１収容部１１１の横方向Ｄ２の幅Ｗ１は、容器２０の膨出部２１の幅よりも若干大きい。一方、第２収容部１１２の横方向Ｄ２の幅Ｗ２は、容器２０の直線部２２の幅よりも若干大きく、膨出部２１の幅よりも小さい。また、第１収容部１１１及び第２収容部１１２は、容器２０のテーパ部２３に対応する角度で傾斜した絞り部１１３により接続されている。これにより、容器保持部１１０内に容器２０を収容した状態では、容器２０のテーパ部２３が容器保持部１１０の絞り部１１３に引っ掛かり、吊り下げられた状態で保持されるようになっている。
本体１０１の前面１２０には、容器２０の突出片２５に対応する位置に、当該突出片２５を収容する第３収容部１１５が形成されている。第３収容部１１５には、突出片２５に設けられた情報保持部２４から識別情報を読み取るための読取部１４０が設けられている。容器保持部１１０に容器２０が保持された状態では、第３収容部１１５内に突出片２５が収容され、突出片２５に設けられた情報保持部２４が読取部１４０に対向するようになっている。
図４に示すように、容器２０は、平坦面２２１が横方向Ｄ２に延び、凸湾曲面２２２が平坦面２２１よりも背面側に位置するようにして、容器保持部１１０内に収容される。容器保持部１１０の第２収容部１１２の内面には、横方向Ｄ２の両側から内側に向かって突出する段差部１１４が形成されている。この段差部１１４における第１収容部１１１の横方向Ｄ２の幅Ｗ３は、前面１２０側における幅Ｗ２よりも小さく、容器２０の直線部２２の横方向Ｄ２の幅よりも小さい。
したがって、前面１２０側から容器保持部１１０内に収容される容器２０の直線部２２は、その凸湾曲面２２２側が段差部１１４に当接した状態となる。このとき、容器２０の平坦面２２１は、容器保持部１１０から本体１０１の前面１２０よりも前方に張り出した状態となる。この状態で、容器押圧部１０２を構成する扉を閉じることにより、図４に示すように、本体１０１の前面１２０に対向する当接面１２１を容器２０の平坦面２２１に当接させ、背面側に押圧することができる。これにより、当接面１２１と段差部１１４との間で容器２０の直線部２２を挟み込み、直線部２２を強固に固定することができる。
容器保持部１１０の背面側は開口しており、容器保持部１１０に対向するように磁石１３０が配置されている。磁石１３０は、容器保持部１１０に保持されている容器２０に対して、外側（背面側）から近接している。この磁石１３０は、永久磁石からなり、上下方向Ｄ１に沿ってスライド可能に保持されている。
磁石１３０は、容器２０内の磁性体粒子１３を磁力で引き付ける。これにより、図４に示すように凸湾曲面２２２側に磁性体粒子１３が集められる。このようにして磁性体粒子１３を磁石１３０側に引き付けた状態で、磁石１３０を上下方向Ｄ１に移動させることにより、容器２０内の磁性体粒子１３を上下方向Ｄ１に移動させることができる。
このように、磁石１３０は、磁場を変化させることにより容器２０内の磁性体粒子１３を移動させる磁場印加部を構成している。磁石１３０は、駆動部によりスライドさせてもよいし、手動でスライドさせてもよい。図４の例では、磁石１３０における容器２０に対向する対向面１３１が、凹湾曲面により構成されている。対向面１３１は、容器２０の凸湾曲面２２２に対応する曲率半径を有する凹湾曲面となっている。ただし、対向面１３１は、凹湾曲面により構成されるものに限らず、例えば平坦面などにより構成されていてもよい。
磁石１３０は、磁性体粒子１３の操作が可能であれば、その形状や大きさ、材質は特に限定されない。磁場印加部が有する磁力源としては、永久磁石を用いる以外に電磁石を用いることも可能である。また、磁場印加部は、複数の磁力源を有してもよい。磁場印加部は、容器２０に対して相対移動することにより磁場を変化させるような構成であればよく、本実施形態のように磁場印加部が移動するような構成に限らず、容器２０が移動するような構成であってもよい。
３．磁性体粒子の操作
図５は、磁性体粒子１３を操作する際の態様について説明するための模式図である。図５では、説明を分かりやすくするために、デバイス１の形状を簡略化して示している。図５Ａにおいて、容器２０の最上部の液体層１１には、多数の磁性体粒子１３が含まれている。このように、磁性体粒子１３を液体層１１中で分散させることにより、液体層１１中に含まれる目的物質が磁性体粒子１３に選択的に固定される。
その後、図５Ｂに示すように、容器２０の外周面に、磁力源である磁石１３０を近付けると、目的物質が固定された磁性体粒子１３が、磁場の作用により、容器２０内の磁石１３０側（凸湾曲面２２２側）に集められる。そして、図５Ｃに示すように、磁石１３０を容器２０の外周面に沿って容器２０の長手方向（上下方向）に移動させると、磁場の変化に追随して、磁性体粒子１３も容器２０の長手方向に沿って移動し、交互に重層された液体層１１及びゲル状媒体層１２を順次移動する。
磁性体粒子１３の周囲に液滴として物理的に付着している液体の大半は、磁性体粒子１３がゲル状媒体層１２の内部に進入する際に、磁性体粒子１３の表面から脱離する。ゲル状媒体層１２内への磁性体粒子１３の進入及び移動により、ゲル状媒体層１２が穿孔されるが、ゲルの復元力による自己修復作用により、ゲル状媒体層１２の孔は直ちに塞がれる。そのため、磁性体粒子１３による貫通孔を介したゲル状媒体層１２への液体の流入は、ほとんど生じない。
磁石１３０は、各液体層１１内に対向する位置で、容器２０の長手方向に沿って所定の移動ストローク及び移動速度で往復移動することにより、各液体層１１内で磁性体粒子１３を分散させる。液体層１１内で磁性体粒子１３を分散させ、磁性体粒子１３を液体層１１内の液体と接触させることにより、磁性体粒子１３への目的物質の固定、磁性体粒子１３の表面に付着している夾雑物を除去するための洗浄操作、磁性体粒子１３に固定されている目的物質の反応、磁性体粒子１３に固定されている目的物質の液体中への溶出等の操作が行われる。
４．磁性体粒子操作用装置の制御
図６は、磁性体粒子操作用装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。磁性体粒子操作用装置（装置１００）は、上述した読取部１４０の他に、駆動部１５０、制御部１６０及び記憶部１７０などを備えている。
駆動部１５０は、磁石１３０を容器２０に沿って上下方向Ｄ１に移動させるための機構であり、例えばモータ及びギアなどを備えている。ただし、駆動部１５０は、電動で磁石１３０を移動させるような構成に限らず、油圧などの他の手段を用いて磁石１３０を移動させるような構成であってもよい。
制御部１６０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、装置１００の動作を制御する。駆動部１５０は、制御部１６０のＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、予め設定された移動パターン、移動ストローク及び移動速度で磁石１３０を移動させる。
記憶部１７０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はハードディスクなどにより構成されている。記憶部１７０には、制御部１６０のＣＰＵにより実行される制御プログラムが記憶されている。本実施形態では、容器２０に設けられた情報保持部２４に保持されている識別情報に対応付けて、磁石１３０を移動させるための制御プログラムが記憶部１７０に記憶されている。
読取部１４０は、情報保持部２４に保持されている識別情報を読み取ることにより、当該識別情報を取得するための識別情報取得部を構成している。本実施形態では、情報保持部２４としてのバーコードにより保持されている識別情報が、バーコードリーダからなる読取部１４０により読み取られる。読取部１４０は、光学的又は電磁的な手段により識別情報を読取可能であることが好ましい。
制御部１６０は、読取部１４０により取得された識別情報に対応する制御プログラムを記憶部１７０から読み出す。そして、制御部１６０は、読み出した制御プログラムを実行することにより、その制御プログラムに対応する移動パターンで磁石１３０を移動させる。制御プログラムは、例えば容器２０の種類（容器２０の長さや容器２０内における液体層１１の位置など）に応じた移動パターンで磁石１３０を移動させるプログラムとして、識別情報ごと（容器２０の種類ごと）に記憶部１７０に予め記憶されている。
本実施形態では、情報保持部２４に、識別情報だけでなくパラメータ情報も保持されている。パラメータ情報は、制御部１６０のＣＰＵが制御プログラムを実行する際に用いられる情報であり、例えば磁石１３０を移動させるときの移動ストローク及び移動速度などの情報が含まれる。
すなわち、本実施形態では、読取部１４０が情報保持部２４から識別情報を読み取る際に、パラメータ情報も読み取られる。そして、制御部１６０は、読み取られた識別情報に対応する制御プログラムを記憶部１７０から読み出して実行する際に、その識別情報とともに読み取られたパラメータ情報を用いて磁石１３０の移動を制御する。なお、読取部１４０で読み取られたパラメータ情報は、装置１００に対するユーザの操作により設定変更できてもよい。このように、パラメータ情報は、設定変更可能な磁石１３０の移動に関する情報であってもよい。
図７は、制御部１６０による制御の一例を示したフローチャートである。この図７に示した制御は、例えば装置１００の本体１０１に対して、扉としての容器押圧部１０２が閉じられたときに開始される。そのため、装置１００には、容器押圧部１０２の開閉状態を検知するための開閉センサが設けられていてもよい。
容器押圧部１０２が閉じられたときに、容器保持部１１０に対して容器２０が正常にセットされていれば、その容器２０の情報保持部２４から、読取部１４０により識別情報が取得される（ステップＳ１０１でＹｅｓ）。このとき、本実施形態では、識別情報とともにパラメータ情報が情報保持部２４から取得される。
制御部１６０は、取得された識別情報に対応する制御プログラムを記憶部１７０から読み出し（ステップＳ１０２）、その制御プログラムを実行することにより、駆動部１５０の動作を制御して磁石１３０を移動させる（ステップＳ１０３）。このとき、識別情報とともに読み出されたパラメータ情報を用いて、磁石１３０の移動制御が行われる。
一方、容器保持部１１０に容器２０がセットされていない場合などには、読取部１４０により識別情報を取得することができない（ステップＳ１０１でＮｏ）。この場合、制御部１６０による駆動部１５０の制御（ステップＳ１０３）は行われないため、磁石１３０の移動動作が制限される。
５．作用効果
（１）本実施形態では、磁石１３０を移動させるための制御プログラムに対応付けられた識別情報が、容器２０に設けられた情報保持部２４に保持される。したがって、容器２０の情報保持部２４から識別情報を取得すれば、その識別情報に対応する制御プログラムを実行させることができる（図７のステップＳ１０２，Ｓ１０３）。これにより、磁石１３０の移動に関する制御の設定を自動化することができる。
（２）また、本実施形態では、識別情報だけでなく、制御プログラムを実行する際に用いられるパラメータ情報も容器２０の情報保持部２４から取得し、そのパラメータ情報を用いて磁石１３０の移動に関する制御を行うことができる。これにより、磁石１３０の移動に関する制御の設定が不要となる。
（３）情報保持部２４が、バーコード又は二次元コードにより構成されていれば、比較的多くの情報を保持することが可能である。したがって、より詳細な識別情報を情報保持部２４に保持することができるため、多様な容器２０の種類に応じた制御プログラムを実行させることができる。また、本実施形態のように、識別情報に加えてパラメータ情報が情報保持部２４に保持されるような構成の場合には、より詳細なパラメータ情報を情報保持部２４に保持することができる。
（４）本実施形態では、容器２０が容器保持部１１０にセットされていない場合などのように、読取部１４０により識別情報が取得されない場合には（図７のステップＳ１０１でＮｏ）、磁石１３０の移動動作が制限されるため、装置１００の誤動作を防止することができる。
６．変形例
以上の実施形態では、パラメータ情報が、識別情報とともに情報保持部２４に保持されているような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、パラメータ情報が、情報保持部２４ではなく、識別情報に対応付けて記憶部１７０に記憶されていてもよい。この場合、装置１００に設けられた操作部（図示せず）に対するユーザの操作により、パラメータ情報を記憶部１７０に記憶させたり、記憶部１７０に記憶されているパラメータ情報を設定変更したりすることができてもよい。
容器２０は、図１及び図２に例示されるような形状に限らず、液体層１１及びゲル状媒体層１２が長手方向に交互に重層され、内部に磁性体粒子１３が充填されるような構成であれば、他の任意の構成を採用することができる。
１ 磁性体粒子操作用デバイス
１１ 液体層
１２ ゲル状媒体層
１３ 磁性体粒子
２０ 容器
２１ 膨出部
２２ 直線部
２３ テーパ部
２４ 情報保持部
２５ 突出片
３０ キャップ
１００ 磁性体粒子操作用装置
１０１ 本体
１０２ 容器押圧部
１１０ 容器保持部
１３０ 磁石
１４０ 読取部
１５０ 駆動部
１６０ 制御部
１７０ 記憶部

Claims (5)

  1. ゲル状媒体層と液体層とが長手方向に交互に重層され、内部に充填される磁性体粒子に目的物質を固定させた状態で、外部に設けられた磁石を移動させることにより、前記ゲル状媒体層及び前記液体層に前記磁性体粒子を順次移動させるための磁性体粒子操作用容器であって、
    前記ゲル状媒体層及び前記液体層が前記長手方向に交互に重層された管状の容器本体と、
    前記容器本体に設けられ、識別情報を保持する情報保持部とを備え、
    前記識別情報は、前記磁石を移動させるための制御プログラムに対応付けられていることを特徴とする磁性体粒子操作用容器。
  2. 前記情報保持部には、前記識別情報に加えて、前記制御プログラムを実行する際に用いられるパラメータ情報が保持されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性体粒子操作用容器。
  3. 前記情報保持部は、バーコード又は二次元コードにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性体粒子操作用容器。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁性体粒子操作用容器を保持する容器保持部と、
    前記容器保持部に保持された前記磁性体粒子操作用容器の前記情報保持部から、前記識別情報を取得する識別情報取得部と、
    前記識別情報に対応付けて制御プログラムを記憶する記憶部と、
    前記識別情報取得部により取得された識別情報に対応する前記制御プログラムを前記記憶部から読み出し、当該制御プログラムを実行することにより、前記磁石を移動させる制御部とを備えることを特徴とする磁性体粒子操作用装置。
  5. 前記制御部は、前記識別情報取得部により前記識別情報が取得されない場合に、前記磁石の移動動作を制限することを特徴とする請求項４に記載の磁性体粒子操作用装置。
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