JP2022154413A - 磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 - Google Patents
磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022154413A JP2022154413A JP2021057443A JP2021057443A JP2022154413A JP 2022154413 A JP2022154413 A JP 2022154413A JP 2021057443 A JP2021057443 A JP 2021057443A JP 2021057443 A JP2021057443 A JP 2021057443A JP 2022154413 A JP2022154413 A JP 2022154413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal powder
- magnetic
- magnetic metal
- particle size
- coating layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011324 bead Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 131
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 131
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 150
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 18
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 13
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 25
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 10
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 9
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 abstract description 5
- 239000013076 target substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 17
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 17
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- -1 silicon alkoxide Chemical class 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 10
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 7
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003196 chaotropic effect Effects 0.000 description 4
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010333 wet classification Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010332 dry classification Methods 0.000 description 2
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010907 stover Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008458 Si—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229960000789 guanidine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 1
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Abstract
【課題】検査対象物質の十分な抽出量を確保できるとともに、粒子の凝集による再分散性と沈降性の低下を抑制しうる磁性ビーズおよびその製造方法を提供する。【解決手段】磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する磁性ビーズであって、粒度分布における前記磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である。【選択図】なし
Description
本発明は、磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法に関する。
近年、医療分野における診断や各種検査において、微小な磁性ビーズを用いた磁気分離法が広く利用されている。例えば、生体物質を抽出するＰＣＲ法や、細胞検査などで磁気分離法が利用されている。
ＰＣＲ法は、核酸を抽出し、その核酸を特異的に増幅して検出する方法である。この核酸の効率的な抽出のために、近年のＰＣＲ法では、核酸を担持できる機能を有した磁性ビーズを利用し、磁場をかけることで抽出する手法が用いられている。具体的には、磁場印可のＯＮ／ＯＦＦを複数回繰り返すことで、対象物質を抽出する。また、がん細胞の抽出などの細胞検査の分野でも、同様の手法が利用されている。
このような磁性ビーズとして、これまで種々検討されている。
このような磁性ビーズとして、これまで種々検討されている。
例えば、特許文献１には、アモルファス磁性粉にシリカ膜を施した平均粒子径が０．５μｍ～１０μｍの磁性ビーズが記載されている。
また、特許文献２には、平均粒径が０．２～１０μｍの金属粒子とセラミック粒子が混在した構造からなる磁性シリカ粒子が開示されている。
特許文献３には、金属微粒子の５０％粒径（体積基準のメディアン径（ｄ５０））を０．１μｍ～１０μｍ、金属微粒子の９０％粒径（体積基準の９０％積算値における粒径（ｄ９０））を０．１５～１５μｍとした、金属微粒子および磁気ビーズが開示されている。
昨今のＰＣＲ検査の需要の高まりも相まって、近年の医療分野における診断や各種検査においては、検査時間の短縮化および検査対象物質の抽出効率の向上が求められている。
しかしながら、特許文献１～３に記載の磁性ビーズでは、対象物質の十分な抽出量を確保できない場合があった。その結果、検査時間が長時間となり、検査効率の低下を招くおそれがあった。
また、従来の磁性ビーズは、遠心力を用いたロータリー式の分級機など乾式分級機によって分級されることが多く、得られた磁性ビーズの粒度分布は、平均粒径に比較して非常に大きな粗大粒子が混在している場合が多かった。このような粗大粒子は、磁場中で高い磁化を有するので、周囲の粒子を引き寄せながら凝集してしまい、磁界をＯＦＦにしても、分散性が損なわれ顕著な凝集を引き起こしていた。さらに、粒子が凝集すると、自重によって試薬底部に沈降してしまう場合もあった。これらの結果、検査対象物質の抽出効率の低下、及びそれにともなう検査時間の長時間化を招いていた。
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の磁性ビーズは、磁性金属粉と、磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する磁性ビーズであって、粒度分布における前記磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である。
本発明の一つの態様の磁性ビーズの製造方法は、磁性金属粉を得る磁性金属粉作製工程と、前記磁性金属粉を液中で分級して、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を抽出する液中分級工程と、前記磁性金属粉に、被覆層を形成する被覆工程と、を有する。
以下、本発明の一実施形態に係る磁性ビーズ及びその製造方法について説明する。
［磁性ビーズ］
本実施形態に係る磁性ビーズは、磁性金属粉と、磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する磁性ビーズであって、粒度分布における前記磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である。
本実施形態に係る磁性ビーズは、磁性金属粉と、磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する磁性ビーズであって、粒度分布における前記磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である。
本実施形態に係る磁性ビーズは、ＤＮＡなどの核酸や細胞などの生体物質を、吸着することが可能な粒子群であり、磁性金属粉と、磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する。例えば、核酸を抽出する場合は、粉末状の磁性ビーズを用いる。
＜磁性金属粉＞
磁性金属粉は、磁性を有する粒子である。磁性金属粉は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも一種を含む磁性金属粒子が好ましい。特に、高い飽和磁化を得る観点から、磁性金属粉の組成において、Ｆｅ含有量を高めることが好ましく、Ｆｅを主成分とする組成とすることがより好ましい。さらに好ましくは、Ｆｅは、原子比で７０％以上とする。磁性金属粉は、Ｆｅのみからなる純Ｆｅとしてもよい。また磁性金属粉の組成として、Ｆｅを主成分とする合金（Ｆｅ系合金）であってもよく、例えば、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｎｉ系合金、またはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む化合物などが例示できる。
磁性金属粉は、磁性を有する粒子である。磁性金属粉は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも一種を含む磁性金属粒子が好ましい。特に、高い飽和磁化を得る観点から、磁性金属粉の組成において、Ｆｅ含有量を高めることが好ましく、Ｆｅを主成分とする組成とすることがより好ましい。さらに好ましくは、Ｆｅは、原子比で７０％以上とする。磁性金属粉は、Ｆｅのみからなる純Ｆｅとしてもよい。また磁性金属粉の組成として、Ｆｅを主成分とする合金（Ｆｅ系合金）であってもよく、例えば、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｎｉ系合金、またはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む化合物などが例示できる。
Ｆｅ系合金としては、前述のような、Ｃｏ、Ｎｉなどの単独で強磁性を示す元素のほかに、目標とする特性に応じて、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｔｉ、またはＺｒからなる群から選ばれる１種もしくは２種以上を含むことができる。なお、Ｆｅ系合金中には、本発明の効果を損なわない範囲で、不可避的不純物が含まれていてもよい。
本実施形態における不可避的元素とは、磁性金属粉の原料や磁性ビーズの製造時に意図せずに混入する元素（不純物）である。不可避元素は、特に限定されないが、例えば、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ等が挙げられる。
磁性金属粉を構成する組織は、特に限定せず、結晶組織、非晶質（アモルファス）組織、ナノ結晶組織などの種々の形態をとることができる。高磁化を得る観点から、磁性金属粉としては、実質１００質量％のＦｅからなるカルボニル鉄粉やＦｅ－Ｓｉ系合金粉、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金粉などが好ましい。
一方で、本実施形態の磁性ビーズには、核酸や細胞等の抽出工程において高い分散性を発揮できることが要求される。この高い分散性を得る観点から、磁性金属粉の保磁力（Ｈｃ）は低いことが好ましい。低い保磁力を実現できる磁性金属粉の組織としては、アモルファス組織またはナノ結晶組織が好ましい。特にアモルファス組織は、原子配列が不規則であることから、比較的電気抵抗値が高く、保磁力が小さい。したがって、アモルファス組織の磁性金属粉で構成された磁性ビーズは、磁場（磁界）が印加されていない状態で、ビーズ同士が凝集しにくく、試液中において均一に分散することができる。さらに、磁場印加のＯＮ／ＯＦＦを繰り返しても、再分散性に優れるため、ビーズ同士の凝集をより抑制することができる。
アモルファス組織およびナノ結晶組織を得るには、磁性金属粉の製造時の凝固時の急冷速度を高くすることが有効である。また、アモルファス組織およびナノ結晶組織の形成のしやすさは、合金組成にも依存する。
アモルファス組織またはナノ結晶組織を形成するために適した具体的な合金系としては、Ｆｅに、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、Ｐ、ＮｂおよびＣｕからなる群から選ばれる１種もしくは２種以上を含有した組成が好ましい。
磁性金属粉の組成比は、例えば、ＪＩＳ Ｇ １２５８：２０１４に規定されたＩＣＰ発光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５３：２００２に規定されたスパーク発光分析法などにより特定することができる。分析装置としては、例えば、ＳＰＥＣＴＲＯ社製の固体発光分光分析装置（スパーク発光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａ）や、株式会社リガク製のＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）が挙げられる。なお、Ｃ含有量の定量に際しては、特に、ＪＩＳ Ｇ １２１１：２０１８に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）－赤外線吸収法を適用できる。炭素量の分析装置としては、ＬＥＣＯ社製の炭素・硫黄分析装置（ＣＳ２００型）が挙げられる。
また、磁性金属粉の組織がアモルファスか否かを特定するには、Ｘ線回折法を用いるとよい。Ｘ線回折法によって、明瞭な回折ピークが認められない場合、組織はアモルファスであると特定することができる。
本実施形態の磁性金属粉の平均粒径に関し、粒度分布における５０％粒子径Ｄ５０が０．１μｍ～１．５μｍである。５０％粒子径Ｄ５０が０．１μｍ未満であると、１粒子あたりの磁気特性が過度に小さくなり、磁性ビーズの抽出効率が低下する。したがって、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０は０．１μｍ以上とする。このように、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０を０．１μｍ以上とすることで、磁場を利用した検査対象物質の抽出および回収の操作を高速に実施するに十分な磁気特性を得ることができる。これらのことから、５０％粒子径Ｄ５０は、０．３μｍ以上であることがより好ましく、０．５μｍ以上であることがさらに好ましい。
一方、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が１．５μｍを超えて粗大となると、十分な比表面積を確保することができず、核酸などの検査対象物質を十分に抽出できないおそれがある。また、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が過度に大きくなると、粒子当たりの重さが増大するため、検査の早い段階で沈殿してしまう。その結果、検査対象物質の抽出に寄与する磁性金属粉が少なくなってしまい、抽出効率が低下する。したがって、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０は１．５μｍ以下とする。このように、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０を１．５μｍ以下とすることで、検査対象物質の抽出量を増大できるほか、例えば、ＰＣＲ検査時のＣｔ（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｙｃｌｅ）値を小さくすることもできる。「Ｃｔ値」とは、ＰＣＲ検査による増幅産物がある一定量に達し、蛍光輝度が一定値以上に達したときのサイクル数（熱サイクルのサイクル数）である。これらのことから、磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０は、１．２μｍ以下とすることがより好ましく、１．０μｍ以下とすることがさらに好ましい。
また、本実施形態の磁性金属粉は、粒度分布における９０％粒子径Ｄ９０と、５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である。９０％粒子径Ｄ９０とは、粒度分布の測定結果から得られた積算分布曲線において、積算値が９０％における粒子径である。つまり、９０％粒子径Ｄ９０は、磁性金属粉に混在する粗大粒子の大きさを表す指標である。
本実施形態では、磁性金属粉の粒度分布の規定に際し、平均粒子径である５０％粒子径Ｄ５０に対する粗大粒子の粒径の割合であるＤ９０／Ｄ５０を用い、このＤ９０／Ｄ５０を２．００以下とする。Ｄ９０／Ｄ５０が２．００よりも大きい場合、平均粒径（Ｄ５０）に対し、粗大な粒子が多量に混在している粒度分布となる。粗大な粒子は磁場中で高い磁性を有するので、粗大な粒子な多量に混在すると、周囲の粒子を引き寄せながら凝集してしまい、磁界をＯＦＦにしても、分散性が損なわれ顕著な凝集を引き起こしてしまう。さらに、粒子が凝集すると、自重によって試薬底部に沈降してしまい、抽出効率の低下、及びそれにともなう検査時間の長時間化を招くおそれがある。したがって、Ｄ９０／Ｄ５０は２．００以下とし、より好ましくは、１．７５以下、さらに好ましくは、１．５５以下とする。
本実施形態では、磁性金属粉の粒度分布の規定に際し、平均粒子径である５０％粒子径Ｄ５０に対する粗大粒子の粒径の割合であるＤ９０／Ｄ５０を用い、このＤ９０／Ｄ５０を２．００以下とする。Ｄ９０／Ｄ５０が２．００よりも大きい場合、平均粒径（Ｄ５０）に対し、粗大な粒子が多量に混在している粒度分布となる。粗大な粒子は磁場中で高い磁性を有するので、粗大な粒子な多量に混在すると、周囲の粒子を引き寄せながら凝集してしまい、磁界をＯＦＦにしても、分散性が損なわれ顕著な凝集を引き起こしてしまう。さらに、粒子が凝集すると、自重によって試薬底部に沈降してしまい、抽出効率の低下、及びそれにともなう検査時間の長時間化を招くおそれがある。したがって、Ｄ９０／Ｄ５０は２．００以下とし、より好ましくは、１．７５以下、さらに好ましくは、１．５５以下とする。
５０％粒子径Ｄ５０及び９０％粒子径Ｄ９０は、例えば、レーザー回折・分散法により体積基準の粒度分布を測定し、この粒度分布から得られた積算分布曲線から求めることができる。具体的には、積算分布曲線において、小径側から積算値が５０％における粒子径が５０％粒子径Ｄ５０（メディアン径）、小径側から積算値が９０％における粒子径が９０％粒子径Ｄ９０である。
本実施形態における磁性金属粉の形状は、特に限定されず、円形、楕円形または多角形の断面形状であってもよい。なお、粉末の凝集抑制と、磁性金属粉の移動度向上の観点から、磁性金属粉のうち、円形度が０．６０以下である粒子の比率が２．０％以下であることが好ましい。円形度が０．６０以下の粒子が２．０％を超えて存在すると、磁化された当該粒子では形状磁気異方性の寄与により、粒子が形成する磁力線の密度が均一でなくなり、結果として磁性金属粉の凝集が顕著となる。さらにこのような凝集によって、磁性金属粉の移動度が低下してしまう。
なお、磁性金属粉の円形度は以下の数式で定義される。
なお、磁性金属粉の円形度は以下の数式で定義される。
円形度＝４πＳ／Ｌ２ ・・・（１）
ここで、上記式中のＳは粒子の投影面積、Lは粒子の周長を表す。
ここで、上記式中のＳは粒子の投影面積、Lは粒子の周長を表す。
磁性金属粉の円形度は、以下の画像処理により測定することができる。
走査型顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡などで撮影した複数の磁性金属粉からなる画像を用いて、画像処理を行うことで個々の粉末粒子の面積、周長を計算することができる。さらに複数の粉末粒子のうち、特定の円形度を有する粉末粒子の存在比率も算出することができる。具体的には、例えば、画像処理システム「Ｉｍａｇｅ－Ｊ」（アメリカ国立衛生研究所）を用いて投影面積、周長、存在比率を測定することができる。
走査型顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡などで撮影した複数の磁性金属粉からなる画像を用いて、画像処理を行うことで個々の粉末粒子の面積、周長を計算することができる。さらに複数の粉末粒子のうち、特定の円形度を有する粉末粒子の存在比率も算出することができる。具体的には、例えば、画像処理システム「Ｉｍａｇｅ－Ｊ」（アメリカ国立衛生研究所）を用いて投影面積、周長、存在比率を測定することができる。
また、本実施形態における磁性金属粉の飽和磁化は、１．１Ｔ以上であることが好ましい。「飽和磁化」とは、印加する磁場を強くしていたときに飽和する磁化の値である。したがって、磁性金属粉の飽和磁化が大きいほど、磁性材料として機能を十分に発揮させることができるため、磁場中における抽出後の移動速度（回収速度）を向上させることができる。その結果、検査時間の短縮化を実現できる。このような効果を得るためには、磁性金属化の飽和磁化は、１．１Ｔ以上であることが好ましく、より好ましくは、１．２Ｔ以上である。なお、磁性金属粉の飽和磁化の上限は、特に限定されず、性能・コストのバランスに適する材料選択の容易性の観点から、２．２Ｔ以下としてよい。
なお、磁性金属粉の飽和磁化は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）により測定することができる。具体的には、株式会社玉川作製所製の「ＴＭ－ＶＳＭ１２３０－ＭＨＨＬ」等によって測定することができる。
また、本実施形態における磁性金属粉の保磁力Ｈｃは、１５００Ａ／ｍ以下であることが好ましい。「保磁力Ｈｃ」とは、磁化された磁性体を、磁化されていない状態に戻すために必要な反対向きの外部磁場の値をいう。つまり、保磁力Ｈｃは、外部磁化に対する抵抗力を意味する。磁性金属粉の保磁力Ｈｃが小さいほど、磁場（磁界）が印加された状態から、されていない状態に切り替えても、ビーズ同士が凝集しにくく、試液中においてビーズを均一に分散することができる。さらに、磁場印加の切り替えを繰り返す場合でも、保磁力Ｈｃが小さいほど磁性金属粉の再分散性は優れるため、ビーズ同士の凝集をより抑制することができる。このような効果を得るためには、磁性金属粉の保磁力Ｈｃは、１５００Ａ／ｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、８００Ａ／ｍ以下である。なお、磁性金属粉の保磁力Ｈｃの下限は、特に限定されず、性能およびコストのバランスに適する材料選択の容易性の観点から、５Ａ／ｍ以上としてよい。
以上、磁性金属粉について説明したが、本実施形態の磁性ビーズを構成する磁性金属粉の製造方法は特に限定されず、所望の組成や形態に応じて製造方法が選択されてよい。例えば、磁性金属粉は、球形の粉末が得られやすいアトマイズ法によって製作されたＦｅ基金属合金粉末であることが好ましい。
＜被覆層＞
被覆層は、磁性金属粉の表面に形成されている。被覆層は、磁性金属粉の表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、表面の全面を覆うように形成されていることが好ましい。
被覆層は、磁性金属粉の表面に形成されている。被覆層は、磁性金属粉の表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、表面の全面を覆うように形成されていることが好ましい。
本実施形態の被覆層としては、核酸などの検査対象物質の抽出性能（吸着性能）を付与できる材料であればよい。このような性能を十分に発揮できる材料としては、酸化シリコンが挙げられる。酸化シリコンは、例えば、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）であり、具体的には、ＳｉＯ２が好ましい。酸化シリコンは、カオトロピック物質が存在する水溶液中において、核酸を特異的に吸着することで、核酸の抽出および回収を可能にする。「カオトロピック物質」とは、水溶液中でカオトロピックイオン（イオン半径の大きな１価の陰イオン）を生じることで、疎水性分子の水溶性を増加させる作用を有しており、核酸吸着に寄与する物質である。具体的なカオトロピック物質としては、グアニジン塩酸塩、ヨウ化ナトリウム、過塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
また、被覆層としては、シリコンと、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｒからなる群から選ばれた１種または２種以上との複合酸化物あるいは複合物を含んでもよい。これらＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｒは、被覆対象である磁性金属粉からのイオン溶出を抑制するいわゆる耐溶出性に優れた元素である。そのため、被覆層として、これらの元素の少なくとも１つとシリコンとの複合酸化物もしくは複合物を用いることで、耐溶出性を確保しながら、検査対象物質の抽出性能を向上させることができる。また、被覆層は、異なる元素の酸化物等で複数の層を形成してもよい。さらには同様の効果を得られる被覆層としてケイ酸塩などの無機物、あるいは有機シロキサンおよびホスホン酸などの有機物で形成してもよい。
被覆層中には、本発明の効果を損なわない範囲内で、不可避不純物を含んでもよい。例えば、被覆層として酸化シリコンが用いられる場合、酸化シリコン中の不可避的な不純物としては、Ｃ、Ｎ、Ｐなどが挙げられる。
被覆層の平均厚みは、１ｎｍ～１００ｎｍであるのが好ましい。被覆層の平均厚みが、１ｎｍに満たない場合、被覆対象の磁性金属粉からのイオン溶出を十分に抑制できず、磁性金属粉の持つ抽出性能が損なわれる。一方で、被覆層の平均厚みが１００ｎｍを超えると、検査対象物質の抽出性能は飽和する上、製造コストが増大する。したがって、被覆層の平均厚みは、３ｎｍ～５０ｎｍとすることがより好ましい。
被覆層の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察像から測定することができる。なお、本実施形態において、１０個以上の粒子について各々の被覆層の厚さを測定しその平均値を求める。各々の粒子の被覆層の厚さは、１粒子に対して５箇所以上計測し、その平均値を求める。
被覆層の構成は、例えば、ＥＤＸ分析、オージェ電子分光測定などにて確認できる。例えば、形成された被覆層のＥＤＸ分析により、粒子の径方向の組成分布の測定を行うことにより、被覆層の構成を確認できる。
本実施形態の磁性ビーズは、上記被覆層が上記磁性金属粉の表面の少なくとも一部に形成されてなるものである。このような構成により、検査対象物質の抽出量および抽出効率の向上、ならびに、それにともなう検査時間の短縮化を実現できる。
以上説明した磁性ビーズによれば、磁性金属粉の平均粒径（Ｄ５０）および、粒度分布（Ｄ９０／Ｄ５０）を適正の範囲とすることで、検査対象物質の抽出量および抽出効率を向上できるほか、ＰＣＲ検査時のＣｔ値を小さくすることもできる。さらに、粗大粒の割合を減少させた粒度分布とすることで、粒子の凝集および沈降を顕著に抑制でき、粒子の再分散性をより向上させることができる。
［磁性ビーズの製造方法］
次に、上記の磁性ビーズの製造方法について説明する。
本実施形態に係る磁性ビーズの製造方法は、磁性金属粉を得る磁性金属粉作製工程と、磁性金属粉を液中で分級して、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を抽出する液中分級工程と、磁性金属粉に、被覆層を形成する被覆工程と、を有する。
次に、上記の磁性ビーズの製造方法について説明する。
本実施形態に係る磁性ビーズの製造方法は、磁性金属粉を得る磁性金属粉作製工程と、磁性金属粉を液中で分級して、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を抽出する液中分級工程と、磁性金属粉に、被覆層を形成する被覆工程と、を有する。
＜磁性金属粉作製工程＞
まず、磁性金属粉を作製する。磁性金属粉は、上述したような磁性金属粉の材料を用いて、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法など）、粉砕法などの各種粉末化法等により形成される。中でも、球形の粉末が得られやすことから、アトマイズ法を用いることが好ましい。
まず、磁性金属粉を作製する。磁性金属粉は、上述したような磁性金属粉の材料を用いて、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法など）、粉砕法などの各種粉末化法等により形成される。中でも、球形の粉末が得られやすことから、アトマイズ法を用いることが好ましい。
アトマイズ法には、冷却媒の種類や装置構成の違いによって、水アトマイズ法、高圧水アトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法、ガスアトマイズ法等に区分けされる。アトマイズ法は、溶融金属（溶湯）を、高速で噴射された流体（液体または気体）に衝突させることにより、微粉化するとともに冷却して、金属粉末（アモルファス合金粉末）を製造する方法である。アモルファス合金粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。さらに、アモルファス合金粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。
このうち、高圧水アトマイズ法では、金属溶湯がまず気中で大きな負圧によって分裂することで微細な溶湯液滴が形成される。さらにその後、この微細な溶湯液滴が高速の噴射水流で急冷凝固されることで、球形に近い急冷微細粉末が得られる。そのため、高圧水アトマイズ法は、磁性金属粉の作製手段として最も適している。また、溶湯を極めて高速で冷却することができるので、溶融金属における無秩序な原子配置が高度に維持された状態で固化に至らせることがでる。そのため、非晶質化度の特に高いアモルファス合金粉末を（より確実にアモルファスとなる合金粉末を）効率よく製造することができる。したがって、磁性金属粉を形成する方法としては、高圧水アトマイズ法が好ましい。
磁性金属粉作製工程後は、液中分級工程、もしくは被覆工程を実施する。すなわち、本実施形態では、液中分級工程と被覆工程の順序は問わず、磁性金属粉作製工程後、液中分級工程を行ってから被覆工程を実施してもよいし、被覆工程を実施してから液中分級工程を実施してもよい。
以下は、磁性金属粉作製工程後、液中分級工程を行ってから被覆工程を実施する場合について説明する。
以下は、磁性金属粉作製工程後、液中分級工程を行ってから被覆工程を実施する場合について説明する。
＜液中分級工程＞
本実施形態では、磁性金属粉を、液中にて分級することで、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、Ｄ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を得ることができる。このような所望の粒径および粒径分布を有する磁性金属粉とするには、分級を液中にて行う、いわゆる湿式分級とする。乾式分級が、気流中において力学的挙動の差を利用して粒子を分級するのに対し、液中で行う湿式分級は、液中において遠心力や重力などにより粒子を分級する。そのため、液中で行う湿式分級の方が、サブミクロンオーダーのサイズでも精度良く分級することができ、また、分級中の粒子同士の凝集も、乾式よりも抑制することができる。
本実施形態では、磁性金属粉を、液中にて分級することで、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、Ｄ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を得ることができる。このような所望の粒径および粒径分布を有する磁性金属粉とするには、分級を液中にて行う、いわゆる湿式分級とする。乾式分級が、気流中において力学的挙動の差を利用して粒子を分級するのに対し、液中で行う湿式分級は、液中において遠心力や重力などにより粒子を分級する。そのため、液中で行う湿式分級の方が、サブミクロンオーダーのサイズでも精度良く分級することができ、また、分級中の粒子同士の凝集も、乾式よりも抑制することができる。
具体的には、液中分級工程は、遠心力又は重力により分級することが好ましい。遠心力場でも、重力場でも、いずれも、高い分級精度が得られる。より精密な分級の観点からは、重力による分級が好ましい。
重力による分級の場合、粒子の大きさ（粒径）により液中での沈降速度が異なることを利用した分級方法であり、例えば、直立筒状湿式分級器を用いることができる。また、予め、粒子の大きさ（粒径）毎の沈降速度を求めておき、沈降時間に応じて分級機から粉を採取することで、所望の粒径を有する金属粉を得ることができる。なお、液中での粒子同士の凝集を抑制するために、カルボン酸などの分散剤を用いてもよい。
＜被覆工程＞
液中分級工程後、磁性金属粉の表面に被覆層を形成する。被覆層の形成方法について、上述した被覆層の材料および平均厚さを実現する手段であれば、特に限定するものではない。例えば、ゾルゲル法などの湿式での形成方法、ＡＬＤ（ＡＴＯＭＩＣ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンプレーティングなどの乾式形成方法が挙げられる。被覆層を酸化シリコン膜とする場合、これらの中でも、ゾルゲル法の一種であるストーバー法を用いることができる。
液中分級工程後、磁性金属粉の表面に被覆層を形成する。被覆層の形成方法について、上述した被覆層の材料および平均厚さを実現する手段であれば、特に限定するものではない。例えば、ゾルゲル法などの湿式での形成方法、ＡＬＤ（ＡＴＯＭＩＣ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンプレーティングなどの乾式形成方法が挙げられる。被覆層を酸化シリコン膜とする場合、これらの中でも、ゾルゲル法の一種であるストーバー法を用いることができる。
ストーバー法は、金属アルコキシドの加水分解により、単分散粒子を形成する手法である。被覆層を酸化シリコンにて形成する場合、ストーバー法を用いたシリコンアルコキシドの加水分解反応によって得られる。
具体的には、まず、磁性金属粉を、シリコンアルコキシドを含有するアルコール溶液に分散させる。アルコール溶液としては、エタノール、メタノールなどの低級アルコールが挙げられる。シリコンアルコキシドとアルコールの比率は、例えば、テトラエトキシシラン１重量部に対し、１０～５０重量部のアルコールを混合すればよい。また、磁性金属粉とシリコンアルコキシドの比率は、粒子表面への均一な被膜を実現するためには、磁性金属粉１重量部に対し、０．０１～０．１重量部のシリコンアルコキシドを混合するとよい。また、シリコンアルコキシドとしては、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を用いることが好ましい。
次に、反応を促進させるための触媒として、アンモニア水を供給して加水分解を起こさせる。これにより、加水分解物同士や、シリコンアルコキシドとの間で脱水縮含反応が生じ、－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－の結合が粒子表面上で形成さえることで、酸化シリコン膜が形成される。
なお、アンモニア水を供給する前後それぞれに、超音波印加装置等を用いて、磁性金属粉とアルコール溶液を攪拌することが好ましい。このように各工程にて攪拌を実施することで、粒子の均一な分散を促すとともに、粒子表面に均一に酸化シリコン膜を形成することができる。攪拌は、シリコンアルコキシドの加水分解反応が十分に進行する時間以上行うことが好ましい。
また、上記では、磁性金属粉を、シリコンアルコキシドを含有するアルコール溶液に分散させたのちに、アンモニア水を供給する順序としたが、これに限定されない。例えば、磁性金属粉を分散させたアルコール溶液にアンモニア水を混合した後に、シリコンアルコキシドを含有するアルコール溶液を混合する順序でも構わない。このような場合、シリコンアルコキシドを含有するアルコール溶液を数回に分けて添加してよい。数回に分けて添加する場合は、添加するごとに前述の攪拌を実施してもよいし、攪拌中の溶液に対して添加してもよい。
また被覆層の厚さは、溶液中のシリコンアルコキシドの比率が影響する。すなわち、溶液中のシリコンアルコキシドの比率を高めれば、被覆層の厚さは大きくなるが、当該比率を過剰に高めると、過剰なシリカが単独で形成させるおそれがある。そのため、溶液中のシリコンアルコキシドの比率は、所望の被膜層の厚さとなるよう、調整する。
以上の工程によって、本実施形態の磁性ビーズを製造することができるが、得られた磁性ビーズに対し、さらなる性能向上のために、熱処理を付与してもよい。例えば、６０～１２０℃で、１０～３００分の乾燥および焼成を行うことで、ビーズに残留した水和物の除去や、ビーズの強度の向上を図ることができる。
また、本実施形態の磁性ビーズの製造方法においては、磁性金属粉作製工程と、液中分級工程と、の間に、さらに、分級工程を実施してもよい。すなわち、磁性金属粉作製工程によって磁性金属粉を作製した後、乾式もしくは湿式にて、あらかたの粗大粒を分級して除去した上で、上記液中分級を実施することで、分級精度をより高めることができる。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
表１に示す組成を有する合金から、高圧水アトマイズ法によって、合金粉末（磁性金属粉）を作製した。得られた合金粉末を、表１に示す各分級方法によって分級した。
実施例１における液中での重力分級の条件を述べる。
まず、平均粒径（Ｄ５０）が約３μｍである当該合金粉末３０ｇを、４００ｍＬの純水に超音波によって分散させて原料粉末分散液を作製した。次に、この原料粉末分散液を１６００ｍＬの純水にゆっくりと投入してスラリーとし、さらに、このスラリーを３３０分間静置させて分級した。その後、液面から６００ｍＬ分のスラリーをサイフォンで採取した。採取後のスラリーに対して８５℃で１２０分の加熱乾燥を行い、水分を揮発させて粉末を得た。
まず、平均粒径（Ｄ５０）が約３μｍである当該合金粉末３０ｇを、４００ｍＬの純水に超音波によって分散させて原料粉末分散液を作製した。次に、この原料粉末分散液を１６００ｍＬの純水にゆっくりと投入してスラリーとし、さらに、このスラリーを３３０分間静置させて分級した。その後、液面から６００ｍＬ分のスラリーをサイフォンで採取した。採取後のスラリーに対して８５℃で１２０分の加熱乾燥を行い、水分を揮発させて粉末を得た。
次に、実施例２における液中での遠心力分級の条件を述べる。
実施例１と同様に、平均粒径約３μｍの当該合金粉末を、水中に、重量含有率７％で分散させた分散液を湿式ロータリー式分級装置にて分級することで、表に示す平均粒径を有する粉末が含有された分散液を得た。これを８５℃で１２０分の加熱乾燥を行い、粉末を得た。
実施例１と同様に、平均粒径約３μｍの当該合金粉末を、水中に、重量含有率７％で分散させた分散液を湿式ロータリー式分級装置にて分級することで、表に示す平均粒径を有する粉末が含有された分散液を得た。これを８５℃で１２０分の加熱乾燥を行い、粉末を得た。
表中のその他の実施例の液中重力分級、液中遠心分級はいずれもそれぞれ実施例１，２と同様に粉末を分級した。
また、比較例１および２における気流分級は、それぞれ平均粒径が約１０μｍ、約３μｍの当該合金粉末をサイクロン式分級機によって分級し、分級点を調整することで粉末を得た。
分級後の合金粉末について、Ｄ５０、Ｄ９０、Ｄ９０／Ｄ５０、円形度が０．６０以下のビーズの存在比率を上記と同様の方法によって測定した。これらの結果を、表２に示す。
次に、分級後の合金粉末の表面に、以下の方法によって、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜（平均厚さ：２０ｎｍ程度）を形成して、磁性ビーズを得た。
まず、合金粉末の試料１００ｇを、エタノール９５０ｍＬに分散させて混合し、この混合液を、超音波印加装置によって２０分間攪拌した。攪拌後、純水３０ｍＬとアンモニア水１８０ｍＬの混合溶液を加えて、さらに１０分間攪拌した。その後、テトラエトキシシラン３．３ｍｌとエタノール１００ｍＬの混合液を、さらに加え、１２０分間攪拌し、酸化シリコン膜を、合金粉末表面に形成し、磁性ビーズを作製した。
さらに、得られた磁性ビーズを、エタノールおよびアセトンでそれぞれ洗浄した。洗浄後、６５℃で３０分間乾燥させ、さらに２００℃で９０分間焼成した。
さらに、得られた磁性ビーズを、エタノールおよびアセトンでそれぞれ洗浄した。洗浄後、６５℃で３０分間乾燥させ、さらに２００℃で９０分間焼成した。
以上の方法によって得られた磁性ビーズに対し、Ｃｔ値、再分散性、および沈降の有無（沈降性）について評価した。また、得られた磁性ビーズの磁気特性（保磁力および飽和磁化）について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）によって測定した。
Ｃｔ値は、ＰＣＲにおいて、増幅産物がある一定量に達し、蛍光輝度が一定値以上に達したときのサイクル数である、つまり、Ｃｔ値が小さい（サイクル数が少ない）ほど、検査対象物質の抽出効率が高く、検査時間の短縮が実現できていることを示している。
本実施例では、まず、得られた磁性ビーズを用いて、常法の核酸抽出反応（前処理）を実施し、その抽出液をＰＣＲ反応液へ添加してリアルタイムＰＣＲ反応を行うことでＣｔ値を求めた。ＰＣＲは、標的核酸として大腸菌ＤＮＡを用い、各磁性ビーズに対して、同じ条件で行った。
本実施例では、まず、得られた磁性ビーズを用いて、常法の核酸抽出反応（前処理）を実施し、その抽出液をＰＣＲ反応液へ添加してリアルタイムＰＣＲ反応を行うことでＣｔ値を求めた。ＰＣＲは、標的核酸として大腸菌ＤＮＡを用い、各磁性ビーズに対して、同じ条件で行った。
再分散性について、核酸の抽出工程として磁場印加を７回繰り返したあとの磁性ビーズの再分散性を目視により判断した。
また沈降性として、核酸の抽出工程において、攪拌処理後３０分経過した後の沈降の有無についても目視にて評価を行った。
また沈降性として、核酸の抽出工程において、攪拌処理後３０分経過した後の沈降の有無についても目視にて評価を行った。
以上の評価結果は、表２に示す。
表２に示すように、実施例１、２の磁性ビーズでは、いずれも磁気特性に優れていることが確認できた。また、実施例１、２の磁性ビーズは、いずれも、比較例に比べてＣｔ値も小さく、また再分散性、沈降性ともに優れており、核酸の抽出速度、抽出効率を大幅に向上できていることが確認できた。
表２に示すように、実施例１、２の磁性ビーズでは、いずれも磁気特性に優れていることが確認できた。また、実施例１、２の磁性ビーズは、いずれも、比較例に比べてＣｔ値も小さく、また再分散性、沈降性ともに優れており、核酸の抽出速度、抽出効率を大幅に向上できていることが確認できた。
Claims (13)
- 磁性金属粉と、前記磁性金属粉の表面を被覆する被覆層を有する磁性ビーズであって、
粒度分布における前記磁性金属粉の５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、
粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である、
ことを特徴とする磁性ビーズ。 - 前記磁性金属粉は、保持力Ｈｃが１５００Ａ／ｍ以下、且つ、飽和磁化が１．１Ｔ以上、であることを特徴とする磁性ビーズ。
- 前記磁性金属粉のうち、円形度が０．６０以下である粒子の比率が２．０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性ビーズ。
- 前記磁性金属粉は、アトマイズ法により製作されたＦｅ基金属合金粉末であることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の磁性ビーズ。
- 前記被覆層は、酸化シリコン、もしくは、シリコンと、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｒからなる群から選ばれた１種または２種以上との複合酸化物からなることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の磁性ビーズ。
- 前記被覆層の厚みが、１ｎｍ～１００ｎｍであることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の磁性ビーズ。
- 磁性金属粉を得る磁性金属粉作製工程と、
前記磁性金属粉を液中で分級して、５０％粒子径Ｄ５０が０．１～１．５μｍであり、粒度分布における前記磁性金属粉の９０％粒子径Ｄ９０と、前記５０％粒子径Ｄ５０との比であるＤ９０／Ｄ５０が２．００以下である磁性金属粉を抽出する液中分級工程と、
前記磁性金属粉に、被覆層を形成する被覆工程と、
を有することを特徴とする磁性ビーズの製造方法。 - 前記液中分級工程は、遠心力又は重力により分級することを特徴とする請求項７に記載の磁性ビーズの製造方法。
- 前記磁性金属粉作製工程では、アトマイズ法を用いて前記磁性金属粉を作製することを特徴とする請求項７または８に記載の磁性ビーズの製造方法。
- 前記被覆層は、酸化シリコン、もしくは、シリコンと、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｒからなる群から選ばれた１種または２種以上との複合酸化物からなることを特徴とする請求項７～９の何れか一項に記載の磁性ビーズの製造方法。
- 前記被覆工程では、前記被覆層を１ｎｍ～１００ｎｍの厚みで被覆することを特徴とする請求項７～１０の何れか一項に記載の磁性ビーズの製造方法。
- 前記液中分級工程では、分散剤を用いることを特徴とする請求項７～１１の何れか一項に記載の磁性ビーズの製造方法。
- 前記磁性金属粉作製工程と、前記液中分級工程と、の間に、さらに、分級工程を有することを特徴とする請求項７～１２の何れか一項に記載の磁性ビーズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021057443A JP2022154413A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021057443A JP2022154413A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022154413A true JP2022154413A (ja) | 2022-10-13 |
Family
ID=83557286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021057443A Pending JP2022154413A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022154413A (ja) |
-
2021
- 2021-03-30 JP JP2021057443A patent/JP2022154413A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khan et al. | A review of influence of nanoparticle synthesis and geometrical parameters on thermophysical properties and stability of nanofluids | |
| US8278240B2 (en) | Method of production of transition metal nanoparticles | |
| JP5710427B2 (ja) | 磁性材料、磁性材料の製造方法および磁性材料を用いたインダクタ素子 | |
| JP2012092442A (ja) | フレーク状銀粉及びその製造方法、並びに導電性ペースト | |
| JP4853769B2 (ja) | 磁性シリカ粒子およびその製造方法 | |
| Kobyliukh et al. | Effect of graphene material structure and iron oxides deposition method on morphology and properties of graphene/iron oxide hybrids | |
| Patil et al. | Interparticle interactions and lacunarity of mechano-chemically activated fly ash | |
| Ammar et al. | Synthesis and characterization of core–shell structure silica-coated Fe29. 5Ni70. 5 nanoparticles | |
| JP4811658B2 (ja) | 被覆金属微粒子およびその製造方法、 | |
| JP6916022B2 (ja) | 鉄サイトの一部が鉄以外の金属元素で置換されたε酸化鉄粉体とその製造方法、並びに、ペースト | |
| US20230260683A1 (en) | Magnetic Beads, Magnetic Beads Dispersion Liquid, Method Of Manufacturing Magnetic Beads, And Method Of Manufacturing Magnetic Beads Dispersion Liquid | |
| JP2022154413A (ja) | 磁性ビーズおよび磁性ビーズの製造方法 | |
| Singh et al. | Glycerol mediated low temperature synthesis of nickel nanoparticles by solution reduction method | |
| JP7012109B2 (ja) | ε－酸化鉄型強磁性粉末含有組成物 | |
| WO2021106752A1 (ja) | シリコン酸化物被覆軟磁性粉末および製造方法 | |
| JP6971110B2 (ja) | 被覆粒子粉体の製造方法、ならびに当該被覆粒子粉体および分散媒を含む分散体の製造方法 | |
| Sobhani-Nasab et al. | Green Synthesis of Nanoscale Nb2O5 Particles, their Characterization and use in the Modification of an Electrochemical Sensor | |
| JP2012209376A (ja) | 酸化鉄粒子分散液及びナノコンポジット磁石 | |
| CN110203940A (zh) | 负载多金属颗粒的中空介孔二氧化硅微纳米球的制备方法 | |
| US20230307161A1 (en) | Magnetic Bead | |
| US20230317331A1 (en) | Magnetic Bead And Method For Producing Magnetic Bead | |
| Liu et al. | Study on Nano‐Metal Oxide and Carbon Nanotube Composites on Thermal Decomposition of Potassium Perchlorate | |
| WO2023286409A1 (ja) | 磁性粒子粉末及び磁性粒子分散液 | |
| Lončarek et al. | Composition and morphology investigation of NiCoB nanoparticles, as-prepared and coated by SiO2 | |
| WO2023181781A1 (ja) | 負熱膨張材、その製造方法及び複合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240209 |