JPH10508100A - 粒子のための分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、容器内の組成物から磁気粒子を分離するための方法に関する。この方法において、粒子はまず容器の壁に集結され、分離手段（１）を用いて、磁気粒子が付着するこの領域から収集される。この方法により、粒子は効率的に収集されうる。本発明は、異なる適用、とくに生命工学、生化学および生体臨床医学の分野に用いられうる。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子のための分離方法 技術分野 本発明は組成物からの磁性粒子の分離に関する。本発明は異なった適用、とく に生命工学、生化学、および生体臨床医学の分野に用いることができる。 技術的背景 磁性微粒子は生体材料を結合するための各種の用途における固相として用いら れる。微粒子の１つの利点は、固相の面積が大きく拡散長が短いことである。微 粒子のサイズは一般に０．０５〜１０μｍであって、それらは異なった材料にお いて使うことができ、また多くの適用用途に対してすでに動作されている。磁性 粒子は磁石を用いることによって動作することができる。 現在用いられている磁性粒子の分離法には、容器の底のいわゆるペレットに粒 子が集積するように反応容器を磁場内に固定することを含むものがある。そのの ち、粒子のなくなった液は吸引によって他の容器に注がれるかまたは除去される 。しかしながら、容器からの液の除去は同時に粒子を除去しないようにきわめて 慎重に行わなければならない。 ヨーロッパ特許出願公開第１４０７８７号公報（米国特許第４，６４９，１１ ６号明細書に対応）は、磁性を有するロッドを用いることによって液体から磁性 粒子が分離される方法を提案しており、このロッドは液体中に 押されて入れられている。粒子は強力な磁石を用いることによってロッドから除 去される。 国際公開第８６／０６４９３号公報は、磁性粒子およびそれらに付着した注目 すべき複合物（marked complex）は、磁性粒子を有する棒を用いることによって 液から分離され、そののち取り出して計測される、イムノアッセイ（immunoassa y）に用いる方法を提案している。ロッドの先端は、固定磁石と、その外表面に 粒子が付着する取り外し可能な保護カバーとからなる。分離後、計測前に、保護 カバーを別のカバーで覆うことが好ましい。測定後、保護カバーは粒子と一緒に 取り外して捨てて、新しいカバーを新規の分離用につける。この公報によれば、 磁石はまた電磁石であってもよく、それによって所望の場合に磁場を除去するこ ともできる。 国際公開第８７／０５５３６号公報は、垂直方向の孔の中を移動しうるロッド と、その下端に設けられた磁石とからなる、磁性粒子を分離する装置を提案して いる。この装置は、磁石を下の位置につけて、粒子を含んだ液体の中に入れて、 それによって粒子がロッドの端に集結される。磁石が上方の位置に入れられると 、粒子はロッドから離れることができる。このようにして、粒子は集められて１ つの液体から別の液体へ移され得る。 しかしながら、開示された磁性粒子の分離装置は、分離装置と比べて粒子がか なり大きい体積のものから集められなければならない用途には、あまりうまく適 用できない。 発明の説明 一般的な説明 こうして請求の範囲第１項の分離方法の発明がなされている。請求の範囲の他 の項には、本発明のいくつかの好ましい実施例が記載されている。 本発明によれば、粒子がまず容器内の一点に集結され、そこから磁気分離手段 を用いることによって収集される。このように粒子は有効に収集されうる。 集結は磁場または重力を用いたり、遠心分離をすることによってもたらされう る。たいていのばあい、磁石を用いるのが好ましい。 粒子の収集は、下部において生じる磁場を有する長く延びた分離手段を用いる ことによってなされるのが好ましい。粒子は、ロッドの端部において集結される ように集められ、小容量部の内部で分離されうる。かかる分離手段を用いて集結 されるように粒子を収集することは容易である。 磁場は、長い棒磁石を用いることによって分離手段の端部に位置づけられるの が好ましい。棒磁石の長さと太さとの比は、少なくとも約２：１であり、好まし くは少なくとも約３：１であり、もっとも好ましくは少なくとも約１２：１であ る。磁石は、粒子が収集されるとき双極子の上端が組成物の上になるように充分 長いことが好ましい。 棒磁石はその延長としての強磁性体のアームと共に永久磁石から形成されるの が好ましい。このようにすれば、磁石と磁化されたアームとは共に長い棒磁石と して機能する。アームは磁場の上部の極の勾配（gradient）を解 除し、これによってこの上部の極は粒子の収集を行わない。強磁性体のアームを 用いることによって、長い棒磁石が比較的低コストで提供されうる。しかしなが ら、強磁性体のアームによってさえ、比較的長い（たとえば、直径の約２〜１０ 倍）磁石を用いることは有利である。内部の最大の永久磁場の強さが提供される ように選択されるのが好ましい。磁石とアームとのあいだの接合部は、アームお よび磁石が一方の内部に僅かな長さだけ入るように製造されるのが好ましい。こ のようにすれば、粒子を収集しうる接合部における強い勾配の形成が回避される 。 棒磁石の断面は、たとえば円形または矩形状にされうる。製造および使用に関 しては、円形形状が最良である。実際磁石の軸上の回転は、このばあい効果がな い。大体において、ロッドは運動機構を簡単にするために曲げられうる。 粒子は必要なときに、適当な如何なる方法（機械的にせよ）によって、他の磁 石を用いることによって分離手段から除去されうる。しかしながら、粒子は分離 手段内の磁場の効果を解消することによって取り除かれるのが好ましい。分離手 段は、保護カバーと、該カバーに対して移動自在の磁石を備えたロッドとからな るのが好ましい。 保護カバーの先端には、鋭角に、下向きに傾斜した突起が設けられるのが好ま しい。これにより、先端に残留する液体の量を最小にする。先端は、典型的には 円錐状の形状である。粒子がひじょうに小さい容器に移動するとき、先端は窪ん だ円錐状の形状であることが好ましい。 ロッドの保護カバーの形状は使用によって変化しうる。製造および使用に関し ては、通常、円形形状が最良である。強度を増加させるために、カバーは射出成 形によるカバーの製造を促進する円錐状に製造されることができる。 方法は、単純なツールおよび自動マルチチャネル装置に適用されうる。 本発明は、約１〜１０μｍの粒子に適合されうる。 図面 本発明のいくつかの好ましい適用は実施例として以下に説明される。説明図に おいて、 図１は本発明に有用な分離手段を示しており、 図２は試験管の壁への粒子の集結を示しており、 図３は試験管の壁からの粒子の収集を示しており、 図４は試験管の底部からの粒子の収集を示しており、 図５は本発明の他の方法による壁からの収集を示しており、 図６は本発明に有用な分離および移送デバイスの粒子の集結の段階を示しており 、図７は図６の装置の粒子の集結の段階を示しており、 図８は長く延びたトラフの底部への粒子の分離を示しており、 図９は図８のトラフからの粒子の集結を示しており、 図１０は、粒子を分離するためのいくつかの溝を底部に備えた分離容器を示して いる。 実施例 図１の分離ロッドは、細長く延びた保護カバー１と、保護カバーに設けられた 孔２から構成されている。保護カバーおよび孔の下端部は僅かに尖っている。本 体の上端には把持ノブ３が設けられている。 孔２にはルーズに磁気ロッド４を備えられている。磁気ロッドは下端部におい て垂直方向の棒磁石５と、その上における磁石の延長部としての強磁性体アーム ６とを備えている。アームの端部には把持ノブ７が設けられている。カバーの下 端部には、窪んだ表面を有する先が鋭く尖った先端部８が設けられている。先端 部の長さは、カバーの下部の幅にほぼ対応している。 磁石の長さと直径との比は、約１０：１であり、アームの長さと磁石の長さと の比は、約５：１である。アームは磁石より僅かに厚く、磁石の上端はアーム下 端の内部に直径の約２倍の長さだけ埋め込まれている。 先端部８は、いわゆるＨＬＡプレートのウェルなどのひじょうに小さい容器内 に粒子を移送するのに好適である。このばあい先端部は、ウェルの高さより僅か に長く、先端部の上部の直径はウェルの幅より僅かに小さい。先端部がウェル内 に押し込まれると、液体の表面は表面張力により先端部の表面に沿って上昇する 。液体の移動面のエッジが先端部から粒子を払拭すると、液体内に入る。除去は ロッドを攪拌することによって促進されうる。これに対応して、先端部がウェル から持ち上げられると、液体の面は尖った先端部に向かって一体的な膜のように 移動する。このようにして、液体と粒子は先端部から完全に取り除かれる。 図２および３は、磁石を用いることによって粒子がいかにしてまず試験管の壁 に引かれ、垂直方向のストリップ９を形成し、粒子が分離ロッドによって払拭す ることにより、収集されロッドの先端部においてスポット状の塊１０を形成する のかを示している。磁石１１の幅は試験管内の液体のカラムの高さと同じであり 、磁石は短い側の方向に磁化されている。このとき保護カバー１の先端は、比較 的鈍い円錐状に形成されている。これは容器内に粒子を移送するのに好適であり 、先端部は液体中に適切に押し込まれうる。他の点においては、分離ロッドは図 １のものに似ている。 図２および３の方法は、いわゆるバキュテナーチューブ（vacutainer tube） （７ｍｌ）から粒子をマイクロタイトレーション（microtitration）プレートの ウェル（５０μｌ）内に移送する際に試験された。集結は長さが７×５×７０ｎ ｍのＮｄＦｅＢの磁石を用いることによってなされる。分離ロッドはＮｄＦｅＢ の磁石（ｄ ３ｍｍ，１２ｍｍ）からなる。予備テストにもとづくと、サーチに 費やされた時間は約１分であった。 １つの適用によると、垂直方向の溝（壁に形成されたＶ字状の溝）を有する試 験管が用いられる。粒子は溝の中で沈殿し、可能な限り狭いストリップを形成す る。したがって、粒子を収集するために分離手段を溝の底部に沿って移動させる ことは容易である。 図４は試験管の底部からの粒子の収集を示しており、粒子はまず集結されて沈 殿物９′を形成する。沈殿物は、重力または延伸分離を用いることによってもた らされるのが好ましい。分離ロッドは図３のものと類似である。 図５は他の種類の分離ロッドを用いることによる試験管の壁からの粒子の収集 を示している。これもまた保護カバー１′の孔２における可動ロッド４′を備え ている。その先端には小さい磁石５′が設けられており、アーム６′は非磁性体 である。磁石はロッドの長さに対して横方向に置かれている。こうして粒子は、 先端部において塊１０′を形成する側から垂直方向に蓄積される。 図６および７は、この方法を実行するためのマルチチャネル自動デバイスを示 している。このデバイスは図５の分離ロッドを採用している。粒子は、装置本体 の粒子の側に設けられた棒磁石１１を用いて試験管の壁上で収集される。粒子が 収集される試験管は、キャリッジ１２のエッジに設けられる。キャリッジは、試 験管が磁石に隣接して置かれるように本体に対して移動されうる。これによって 、粒子は試験管の壁の上で収集される。そののち、キャリッジは磁石から離れて 駆動され、粒子はキャリッジに対して移動自在の分離ロッドを用いて壁から収集 される。キャリッジは、粒子が移送されるマイクロタイトレーションをさらに備 えている。分離ロッドの先端は付着した粒子とともに所望のウェルに置かれ、磁 気ロッドが持ち上げられると、粒子がウェル内に除去される。 図８および９は長くされたトラフからの粒子の分離を示している。トラフの断 面は底部に向かって尖っている。粒子はトラフの底部上に引かれ、磁石１１．１ を用いることによって水平線９．１を形成する。そののち、磁石はさらに移動さ れ、分離手段を用いることによって粒子が収集される。このようにして粒子は、 液体の比較的低 い層の上で自然な沈殿方向に分離される。分離は迅速であり、線はその場所に充 分とどまり、収集は容易である。トラフの底部にはＶ字状の溝が設けられるのが 好ましい。これによって、粒子はできるだけ狭い線内に蓄積され収集を容易にす る。 図１０の適用は分離容器を備えており、この分離容器にはＶ字状の底部を有す る多数の溝が平行に設けられ、これに対応して、多数の磁石１１．１が容器の下 に設けられている。粒子は溝の底部で狭い線のように蓄積される。液面は溝の上 にあり、これによって容器は１つの動作で充填されうる。また、溝は横方向のチ ャネルによって組み合わされることもでき、このばあい液面は各溝のレベルと同 一である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１１月１１日 【補正内容】 （請求の範囲第１項および第７項を 補正し、第１１項および第１２項を追加） 請求の範囲 １．容器内の組成物から磁性粒子を分離する方法であって、 最初に前記磁性粒子が容器の壁に集結され、磁性粒子が付着する磁性分離手段 を用いてこの領域から磁性粒子を集め、そののち磁性分離手段の磁場の影響を除 去することによって前記磁性粒子を磁性分離手段から引き離すことを特徴とする 方法。 ２．磁場、重力または遠心力を用いて前記磁性粒子が集結されることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の方法。 ３．磁場を用いて前記磁性粒子が集結されることを特徴とする請求の範囲第２項 記載の方法。 ４．前記磁性粒子が容器の側壁上に集結されて垂直ストリップを形成することを 特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方法。 ５．前記磁性粒子が集結されて容器の底に水平ストリップを形成することを特徴 とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方法。 ６．前記磁性粒子が集結されて溝の底にストリップを形成することを特徴とする 請求の範囲第４項または第５項記載の方法。 ７．組成物から磁性粒子を分離するデバイスであって、磁性粒子を含む組成物の ための容器で、前記磁性粒子を容器の壁上に集結させる手扱いと、この領域から 磁 性粒子を集める磁性分離手段とからなり、該磁性分離手段が、磁性粒子を引き離 すために当該磁性分離手段の磁場を除去する手段を有してなることを特徴とする デバイス。 ８．前記磁性分離手段が、上端および下端を備えた細長体１，１′と、該細長体 の下端の磁石５，５′とからなることを特徴とする請求の範囲第７項記載のデバ イス。 ９．前記磁性分離手段が、前記細長体の長手方向に沿う磁性ロッドを有しており 、該磁性ロッドの太さに対する長さの割合が少なくとも約２：１であり、好まし くは少なくとも約３：１であり、最も好ましくは少なくとも１２：１であること を特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載のデバイス。 10．前記磁性ロッド４が、当該磁性ロッド下端の磁石Ｓと、該磁石の上端に取り つけられた強磁性アーム６とからなることを特徴とする請求の範囲第９項記載の デバイス。 11．前記分離手段が保護カバー１，１′を有してなることを特徴とする請求の範 囲第７項または第８項記載のデバイス。 12．前記分離手段が前記カバーに対して移動自在の磁石を有するロッド４を備え てなることを特徴とする請求の範囲第１１項記載のデバイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器内の組成物から磁性粒子を分離する方法であって、 最初に前記磁性粒子が容器の壁に集結され、磁性粒子が付着する分離手段を用 いてこの領域から磁性粒子を集めることを特徴とする方法。 ２．磁場、重力または遠心力を用いて前記磁性粒子が集結されることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の方法。 ３．磁場を用いて前記磁性粒子が集結されることを特徴とする請求の範囲第２項 記載の方法。 ４．前記磁性粒子が容器の側壁上に集結されて垂直ストリップを形成することを 特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方法。 ５．前記磁性粒子が集結されて容器の底に水平ストリップを形成することを特徴 とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方法。 ６．前記磁性粒子が集結されて溝の底にストリップを形成することを特徴とする 請求の範囲第４項または第５項記載の方法。 ７．組成物から磁性粒子を分離するデバイスであって、磁性粒子を含む組成物の ための容器で、前記磁性粒子を容器の壁上に集結させる手扱いと、この領域から 磁性粒子を集める分離手段とからなることを特徴とするデバイス。 ８．前記磁性分離手段が、上端および下端を備えた細長体１，１′と、該細長体 の下端の磁石５，５′とから なることを特徴とする請求の範囲第７項記載のデバイス。 ９．前記磁性分離手段が、前記細長体の長手方向に沿う磁性ロッドを有しており 、該磁性ロッドの太さに対する長さの割合が少なくとも約２：１であり、好まし くは少なくとも約３：１であり、最も好ましくは少なくとも１２：１であること を特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載のデバイス。 10．前記磁性ロッド４が、当該磁性ロッド下端の磁石５と、該磁石の上端に取り つけられた強磁性アーム６とからなることを特徴とする請求の範囲第９項記載の デバイス。