JP4331591B2 - 磁気微粒子の湿式分離の方法、素子及び装置 - Google Patents
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Description
“微粒子(マイクロパーティクル)”との語は、サイズが数ミクロンを越えない粒子を意味するものと理解されたい。本発明によれば、問題の微粒子はそれぞれ、例えば、磁気材料から成りかつポリマー材料で被覆された粒子を備えるものである。
磁気材料は2つの主要な組成物から成ってもよい:すなわち、
−永久磁気材料、又は堅い強磁性材料例えば、堅いフェライトであり、この場合、粒子は少なくとも数μmのサイズを有する。
−いかなる磁場においても磁化することができる材料、又は、超常磁性材料であり、この場合、粒子は最大で数10nmのサイズを有する。
a)懸濁液をチャンバ(室、部屋)に閉じ込め、そのボリュームを少なくとも2つの次元又は方向によって定義(画定)され、ここで、2つの次元又は方向とは、懸濁液の標本の流れの方向に対応する基準(参照)次元と、例えば、基準次元に対して横方向若しくは直交する次元例えば、深さである。
b)前記チャンバを横切る捕捉(キャプチャー)磁場をに設定し、前記磁場は、2つの平行でかつ離隔配置したベクトル和から、又は、横方向の次元に沿ってチャンバの側部のいずれか上に付与された交互の基本磁場の列から得られ、前記基本磁場はそれぞれ横方向の次元に平行であり、基準及び横方向次元に直交する次元に沿った各列に分布している;得られた捕捉磁場は微粒子上に磁気的引力を出し、その磁気的引力の主要な成分例えば、全磁気的引力は、横方向の次元の側部のいすれかの上の容器の2つのそれぞれの面に対して横方向次元に沿った方向を向いている;
c)捕捉磁場は基本磁場の2つの列の間にチャンバを配置することによって生成され、これによって、微粒子が濃縮された固相をチャンバにおいて動的若しくは静的に捕捉され、このチャンバから微粒子が枯渇した液相を抽出する;
d)基本磁場の2つの列からチャンバを離すように移動することによって、微粒子が濃縮された固相が、例えば液体放出媒体によって又はそれらを懸濁液に戻すための液体によって、放出される。
a)懸濁液を、少なくとも2つの次元例えば、長さと深さとによって定義されたボリュームを有するチャンバに閉じ込める段階と;
b)少なくとも一の組の基本磁場を設定する段階であって、これらの磁場は“ハルバッハ型セミコンフィグレーション(Halbach semi-configuration)”で分布しており、チャンバに対面する各々の終端は、前記チャンバを貫通しかつ微粒子上に磁気的引力を付与する捕捉磁場に対応して前記基本磁場のベクトル和を生成し、反対側の各々の終端は磁場を発生しないところの段階と;
c)前記捕捉磁場を発生させる段階であって、これによって、微粒子で濃縮された固相は前記チャンバ内に捕捉され、微粒子が枯渇した液相を前記チャンバから抽出するところの段階と;
を備えている。
a)チャンバが形成される容器であって、少なくとも2つの次元例えば、長さと深さとによって定義されたボリュームを有し、前記チャンバは前記懸濁液の標本を閉じ込めるのに適しているところの容器と;
b)容器の外部にある磁気手段であって、少なくとも一の組の基本磁石をによって形成された少なくとも一の配置から成り、前記磁場は“ハルバッハの半(セミ)配置”で分布しており、チャンバに対面する各々の面は、前記チャンバを貫通する捕捉磁場に対応して前記基本磁場のベクトル和を生成し、反対側の各々の面は磁場を発生しないところの磁気手段と;
c)前記捕捉磁場を発生する手段と;
を備えている。
−段階(c)の後に、前記捕捉磁場を除去し、微粒子で濃縮された前記固相を、例えば、液体解放媒体によって放出し;
−基本磁場をチャンバの一の方向例えば長さに沿って整列し、複数の前記基本磁場を、例えば前記長さを含む前記場の回転面として知られる面と平行に若しくは一致させ;
−多数の基本磁場を、第3の次元に沿って、例えば、チャンバの2つの次元の少なくとも一つに直交する次元に沿って、複数の列において分布させる。
−捕捉磁場を生成し、そして捕捉磁場を除去する手段を含み;
−容器は平坦な形状を有しかつプレートのアセンブリによって得られ、その中にチャンバが形成され、プレートに付着されたプラスチックフィルムを有し、磁気手段がプレート側又はフィルム側のいずれかの上に配置されており;
−基本磁石が、互いに隣接して又は互いに離れて、整列方向に配置し;
−基本磁石がチャンバの一の次元例えば、長さに沿って整列し、この基本磁石によって生成された複数個の基本磁場が、例えば前記長さを含む前記場の回転面として知られる面に平行に又は一致しており;
−多数個の基本磁石が、例えば、チャンバの少なくとも一の次元に直交する第3の次元に沿って、複数の隣接した若しくは空間的に離間した列に分布している。
−一又は二以上の容器4、例えば、カードタイプの消耗する容器であって、それぞれは前に定義したように液相において懸濁液(懸濁物、浮遊物)を循環するためのサーキット9を備え、すなわち、それぞれは磁気微粒子を備え、磁気微粒子が懸濁され、この容器に属し、サーキット9に組み込まれる液媒体は基準若しくは分離チャンバ1であり、本発明を説明するために以下で議論され、チャンバはサーキット9を介して少なくとも一の入口10と少なくとも一の出口11とに接続され、入口10と出口11とを容器4内に配置する。
−例えば、取り出し可能な様式で、容器若しくは容器群4を位置決めするための支持体12であって、チャンバ1は、例えば、液相において懸濁液を循環させるためのサーキットに属し、基準方向Ox若しくは長さ方向に整列し若しくは平行であり、図3を参照して以下で説明する。
−捕捉磁場を発生し次いで除去する手段7であって、図3及び図4を参照して導入しかつ説明するものであり、横方向Oy例えば、深さ方向(図3参照)に直交する面平行に磁気手段5を移動するための手段7(図1に概略的に示している)を備え、活性(アクティブ、作動)位置を形成し、捕捉磁場13は不活性(インアクテブ)位置までチャンバ1を貫通し、捕捉磁場13はチャンバ1から離れて配置する。
−例えば、図1及び図5に示した磁気手段5は活性位置にあり、標本例えば、生物学的標本を作製して、チャンバ1へ及びチャンバ1を介して順に循環される。
・前記チャンバにおいて、微粒子と、前記標本において初期に存在し、微粒子によって支持された反応物若しくは実体によって捕捉されていた対象の生物学的実体とが濃縮された固相若しくは固相部を分離する。
・同じチャンバから例えば、浮遊物として、微粒子及び従って対象の生物学的実体が枯渇した液相若しくは液相部を拒絶する。
−任意に、磁気手段5が同じ活性位置にあるとき、液体洗浄相はチャンバ1において微粒子が濃縮された固相と接触し、従って、対象となる生物学的実体に接触しながら、循環する。
−任意に、磁気手段5が活性位置にあるとき、微粒子が濃縮された固相従って、対象となる生物学的実体と共に、例えば、微粒子を懸濁液に戻すために液相を循環させることによって、自由にされ解放されるか、又は、同じ磁気手段5が活性位置にあるとき、対象となる生物学的実体が微粒子から分離し、液体捕捉相へ放され、微粒子は磁気手段5に捕捉されたままであるかのいずれかであり;後者の場合、放たれた生物学的実体は例えば、上述の循環手段によって移動することができ、移送(運搬)、反応等の他の操作(工程)を実施することが可能となる。
a)廃棄可能な容器4であって、チャンバ1が備えられており、一般にこのチャンバのボリュームは少なくとも2つの次元、すなわち、基準方向Ox例えば、長さ方向(チャンバ1はこれに沿って配置されている)と、横方向Oy若しくは前述の基準方向(図3の座標を参照されたい)に直交する方向、例えば、チャンバ1の深さ方向とによって定義(画定)され、このチャンバ1は一般に以下に記載するその基本的分離のために懸濁液の標本を閉じ込めるのに適したものであるところの容器4と;
b)前記基本磁石6によってそれぞれ生成された基本磁場2のベクトル和によって、チャンバ1を通り微粒子上に磁気引力を付与する捕捉磁場13を生成するために、引力の主成分例えば、全引力が横方向Ozに沿って方向付けられるように、容器4の外側に配置された磁気手段5であって、図3に示したように、所定の方向この場合Oxに沿って分布した基本磁石6の2つの複数個(2n)及び(2p)によって形成された配置で成り、これらの2つの複数個は他の方向Oz若しくは横方向に沿って重畳するものであるところの磁気手段5と;
c)捕捉磁場を生成し次いでそれを除去する(図1に模式的に示した)手段7であって、これによって微粒子が濃縮した固相がチャンバ1に捕捉され、次いで放出されるところの手段7と;
を備えている。
a)懸濁液を例えば、上述の装置に備えられた循環手段を用いてチャンバ1内に閉じ込め;
b)磁石6を用いて、前記基本磁場のベクトル和によって、チャンバ1を通りかつ分離される微粒子上に磁気引力を付与する捕捉磁場13を生成するように、引力の主要な成分例えば、全引力が横方向Oyに沿った方向を向くようにするように、基準方向Ox及び横方向(横軸方向)Oyに対して所定の方向(Ox若しくはOz)に沿って分布した少なくとも一の複数個若しくは多数個の基本磁場2を生成し;
c)捕捉磁場13は、磁気手段5がアクティブ位置にあるときに生成され、これによって、微粒子が濃縮した固相がチャンバ1に捕捉され、同時に、微粒子が枯渇した液相を前記チャンバから除去し;
d)捕捉磁場13は、磁気手段5が非アクティブ位置にあるときに除去され、これによって、微粒子が濃縮した固相が、例えば放出される液体若しくはそれは懸濁液に戻すための液体によって、放出される。
図6によれば、2つのチャンバ101と102は磁気手段5のいずれかの側部に配置し、微粒子の同じ懸濁液は前記チャンバのいすれかに存在する。捕捉磁場の存在下で、チャンバ101における微粒子はフロントが磁気手段5へ移動する時間に移動(マイグレーション)し、他方チャンバ102における微粒子は磁気手段5から離れたフロントにおいて停滞する。
商品名NEUUでBinder Magneticから入手可能なような立方形状(4x4x4mm)の基本磁石2を有する本発明による配置が図5で示したように得られた。
2 基本磁場
4 容器
5 磁気手段
6 基本磁石
7 捕捉磁場を発生し、除去する手段
9 サーキット
10 入口
11 出口
12 支持体
13 捕捉磁場
14 プラスチックフィルム
15 プラスチックシート
Claims (17)
- 磁気材料を備えた微粒子とその微粒子が懸濁している液体媒体とを含む液相における懸濁液を湿式動的分離する方法であって:
a)ボリュームを有するチャンバに懸濁液を閉じ込める段階と、
b)少なくとも複数個の基本磁場を設置する段階であって、これらの磁場は“ハルバッハ型セミ配置”で分布し、チャンバに面するそれぞれの終端部は前記基本磁場のベクトル和を生成し、これは前記チャンバを通って抜ける捕捉磁場に対応しかつ微粒子に磁気的引力を作用するものであり、この反対側の終端部は磁場を生成しないものであるところの段階と、
c)前記捕捉磁場を生成して、微粒子が濃縮した固相を前記チャンバに捕捉し、微粒子が枯渇した液相を前記チャンバから抽出する段階と、を備えた方法。
ここで、ハルバッハ型セミ配置とは、その配置において、基本磁場若しくは基本磁石が、同じ方向に沿って分布しかつ整列しており、全て回転面に平行若しくは一致し、前記回転面にある共通の中心で交差する各方向を有し、前記場の整列方向に沿って一の基本磁場から隣接する他の磁場へのスイッチングに対応してある角度ピッチで共通の中心を通る開始方向から得られる前記回転面に投影される各成分を有し、これによって、前記磁場のベクトル和ができあがった磁場に対応する配置を意味する。 - 段階c)の後に、前記捕捉磁場を除去して、微粒子が濃縮した前記固相を除去する請求項1に記載の方法。
- 基本磁場をチャンバの一の方向に沿って整列し、前記複数個の基本磁場を、前記一の方向を含む前記場の回転面として知られる面に平行にし若しくは一致させる請求項1に記載の方法。
- 多数個の基本磁場を、長さ方向及び深さ方向であるチャンバの2つの方向の少なくとも一の方向に直交する第3の方向に沿って、複数の列で分布させる請求項1に記載の方法。
- 磁気材料を備えた微粒子とその微粒子が懸濁している液体媒体とを含む液相における懸濁液を湿式動的分離する装置であって:
a)容器であって、その中にボリュームを有するチャンバが形成され、該チャンバは前記磁気材料を備えた微粒子を閉じ込めるのに適しているところの容器と、
b)容器の外部に配置し、少なくとも複数個の基本磁石によって形成された少なくとも一の配置から成る磁気手段であって、これらの磁石は“ハルバッハ型セミ配置”で分布し、チャンバに面するそれぞれの終端部は前記基本磁場のベクトル和を生成し、これは前記チャンバを通って抜ける捕捉磁場に対応するものであり、この反対側の終端部は磁場を生成しないものであるところの磁気手段と、
c)前記捕捉磁場を生成する手段と、を備えた装置。 - 捕捉磁場を生成し、その後捕捉磁場を除去する手段を含む請求項5に記載の装置。
- 容器は平坦な形状を有しかつプレートのアセンブリによって得られ、この中にチャンバが形成され、プレートにはプラスチックフィルムが取り付けられ、磁気手段はプレート側若しくはフィルム側のいずれかの上に配置されている請求項5に記載の装置。
- 基本磁石が、互いに隣接するように、又は、互いに離間するように整列方向に沿って配置されている請求項5に記載の装置。
- 各基本磁石がプリズム形状を有する請求項5に記載の装置。
- 前記各基本磁石によって生成された複数の基本磁場が、一の方向を含む前記場の回転面として知られる面に平行に若しくは一致するように、基本磁石がチャンバの一の方向に沿って整列している請求項5に記載の装置。
- 多数個の基本磁石を、長さ方向及び深さ方向であるチャンバの2つの方向の少なくとも一の方向に直交する第3の方向に沿って、複数の隣接した若しくは空間的に離間した列に沿って分布している請求項5に記載の装置。
- 請求項5から11のいずれか一項に記載された装置を用いる機器であって:
−容器であって、液相において少なくとも一の懸濁物(浮遊物)を循環させるサーキットを備えた容器であり、その容器にはチャンバが含まれ、少なくとも一の入口と一の出口とに結合されている容器と;
−チャンバが捕捉磁場の方向に整列し若しくはその方向に平行に整列するように、取り外し可能に前記容器を位置決めするための支持体と、を備えている機器。 - 捕捉磁場を発生し、そしてそれを除去する手段であって、捕捉磁場が前記チャンバに生成されるアクティブ位置から、捕捉磁場が前記チャンバから離れた配置する非アクティブ位置まで、磁気手段を移動する手段から成る手段を備えている請求項12に記載の機器。
- 容器のサーキットにおいて液体を循環させる手段を介して、吸引(吸上げ)ポンプ及び/又は分配型(容量型)ポンプを含む請求項12に記載の機器。
- 循環手段が、チャンバにおいて連続して実行するように構成され、
−磁気手段がアクティブ位置にあるときに、懸濁液をチャンバにおいて循環して、チャンバにおいて微粒子が濃縮した固相を微粒子が枯渇して液相から分離し、前記チャンバから放出する段階を備えた請求項13に記載の機器。 - 磁気手段がアクティブ位置にあるときに、相洗浄液を微粒子が濃縮した固相に接触するチャンバ内に循環させる段階を備えた請求項15に記載の機器。
- 磁気手段が非アクティブ位置にあるときに、微粒子が濃縮した固相を、微粒子を懸濁液に戻すために液相を循環させることによって放出する段階を備えた請求項13に記載の機器。
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