JPWO2018185908A1 - 磁性体粒子操作用デバイス - Google Patents

Abstract

磁性体粒子操作用デバイス１では、複数の液体層１１と複数のゲル状媒体層が交互に配置されるように形成されている。磁性体粒子操作用デバイス１の最上部の液体層１１内には、磁性体粒子１３が導入されており、容器２０の膨出部２１の外面には、保持用磁石６０が当接している。そのため、デバイス１の保管中は、膨出部２１内の磁性体粒子１３は、保持用磁石６０の磁力によって、試料導入空間における保持用磁石６０と対向する位置で凝集されて保持される。その結果、デバイス１の保管中において、磁性体粒子１３がゲル状媒体層１２と接触することを防ぐことができる。また、デバイス１を使用する際は、保持用磁石６０を容器２０から遠ざけることにより、磁性体粒子１３を液体層１１内で分散させることができる。

Description

本発明は、ゲル状媒体層及び液体層が長手方向に交互に重層されるとともに磁性体粒子が充填される内部空間が形成された管状の容器を備える磁性体粒子操作用デバイス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。
このような目的物質を分離・精製する方法として、キャピラリー等の管状容器を用いる方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特許文献１に記載の方法では、キャピラリー等の管状容器（管状デバイス）内に、溶解／固定液、洗浄液、溶出液等の液体層と、ゲル状媒体層とを交互に重層させる。そして、この管状デバイス内に磁性体粒子及び試料を導入した後、管状デバイスに永久磁石などの磁場印加手段を近接させる。その後、この磁場印加手段を管状デバイスの長手方向に沿って移動させることにより、磁性体粒子を磁場印加手段に追随させるように移動させて、目的物質を分離・精製している。

国際公開第２０１２／０８６２４３号

上記したような試料中の目的物質を分離・精製する場合において、通常、作業者は、管状デバイスの外部で磁性体粒子及び試料を混合し、この混合物（混合液）を管状デバイス内に導入している。そのため、磁性体粒子と試料を混合するための容器を準備する必要や、混合作業を別途行う必要があり、作業が煩雑化するという不具合があった。

そこで、予め管状デバイス内の液体層内（最上部の液体層内）に磁性体粒子を入れておき、使用時において、その管状デバイス内に試料を導入する方法が考えられる。このようにすれば、混合用の容器の準備や、混合作業を省くことができる。このような方法を用いる場合には、管状デバイス内に磁性体粒子を導入した状態で、その管状デバイスを保管する必要がある。しかし、内部に磁性体粒子を導入した状態で管状デバイスを保管すると、液体層内の磁性体粒子の一部が、その自重によって、ゲル状媒体層の表面に吸着したり、ゲル状媒体層に埋没したりする。このようなゲル状媒体層に接触した磁性体粒子は、管状デバイスの使用時において、ゲル状媒体層に保持されたままで、その表面に目的物質を固定させることができなくなってしまう。すなわち、ゲル状媒体層に接触した磁性体粒子は、管状デバイスの使用時において、目的物質の分離・精製に寄与することができなくなってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、作業者の作業を簡易化でき、かつ、目的物質の分離・精製に寄与しない磁性体粒子の発生を抑制できる磁性体粒子操作用デバイス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デバイスは、ゲル状媒体層及び液体層が長手方向に交互に重層されるとともに磁性体粒子が充填される内部空間が形成された管状の容器を備える。前記容器内には、磁性体粒子を含む液体が装填され、試料が導入される試料導入空間と、ゲル状媒体層及び液体層が前記長手方向に交互に重層され、前記試料導入空間内の試料に含まれる目的成分を前記磁性体粒子に固定させて前記長手方向に移動させる試料移動空間とが形成される。前記容器における前記試料導入空間の外側には、磁石が接触又は接近している。

このような構成によれば、磁性体粒子操作用デバイスの保管中は、試料導入空間内の磁性体粒子は、磁石の磁力によって、試料導入空間における当該磁石と対向する位置で凝集されて保持される。
そのため、磁性体粒子操作用デバイスの保管中において、磁性体粒子がゲル状媒体層と接触することを防ぐことができる。

また、磁性体粒子操作用デバイスを使用する際は、磁石を容器から遠ざけることにより、磁性体粒子を液体層内で分散させることができる。そして、この状態の磁性体粒子操作用デバイス内に試料を導入すれば、試料導入空間における液体層内において試料と磁性体粒子とを円滑に混合できる。そして、磁性体粒子に目的物質を固定させることができる。

そのため、磁性体粒子操作用デバイスの外部において磁性体粒子と試料とを混合し、その混合物（混合液）を磁性体粒子操作用デバイス内に導入するという一連の作業を省くことができる。また、磁性体粒子は、保管中においてゲル状媒体層と接触しないため、磁性体粒子のほぼ全てを、目的物質の分離・精製に用いることができる。

このように、本発明に係る磁性体粒子操作用デバイスによれば、作業者の作業を簡易化でき、かつ、目的物質の分離・精製に寄与しない磁性体粒子の発生を抑制できる。

（２）また、前記容器における前記試料導入空間が形成されている部分の内面には、前記磁石に対向する位置に窪みが形成されていてもよい。

このような構成によれば、試料導入空間内の磁性体粒子は、磁石の磁力によって、容器の内面に形成された窪みの内方において凝集される。
そのため、磁性体粒子を容器の窪みで保持することができる。
その結果、磁性体粒子操作用デバイスの保管中において、磁性体粒子を液体層内で安定的に保持できる。

（３）また、前記容器には、磁場印加部を対向させて前記長手方向に移動させる対向面が形成されていてもよい。前記窪みは、前記容器の内面における前記対向面側とは異なる位置に形成されていてもよい。

このような構成によれば、容器に沿って磁場印加部を移動させる際に、容器の窪みが磁場印加部の移動の妨げになることを防止できる。
また、磁性体粒子が液体層内で分散された後においては、磁場印加部の磁力によって、磁性体粒子を容器の窪みから離間させることができる。
そのため、容器に沿って磁場印加部を移動させる際に、磁性体粒子が容器の窪み内に残留することを抑制できる。

（４）また、前記磁石は、前記試料導入空間内の液体の液面よりも低い位置において、前記容器に接触又は接近していてもよい。

このような構成によれば、磁性体粒子操作用デバイスの保管中において、磁性体粒子を液体層内に保持できる。
そのため、磁性体粒子操作用デバイスの保管中において、磁性体粒子が液体層の外部に露出して乾燥することを防止できる。

（５）また、前記磁石は、前記容器における前記試料導入空間の外側に、着脱可能に取り付けられていてもよい。

このような構成によれば、磁石を容器に装着することで、磁石の磁力によって、容器の液体層内において磁性体粒子を保持できる。そして、磁石を容器から離脱させることで、磁性体粒子を液体層内で分散させることができる。

（６）また、前記磁石は、前記容器に貼り付けられたシール部材により取り付けられていてもよい。

このような構成によれば、簡易な構成で、磁石を容器に対して着脱させることができる。

（７）また、前記容器は、本体と、キャップとを備えてもよい。前記本体には、前記試料導入空間及び前記試料移動空間が形成される。前記キャップは、前記本体に対して着脱可能であり、前記試料導入空間を開閉する。前記シール部材は、前記本体及び前記キャップに跨って貼り付けられていてもよい。

このような構成によれば、作業者が、キャップを容器から取り外すためにシール部材を剥がす動作を行うと、その動作に伴って、磁石が容器から離脱される。
そのため、磁石を容器から離脱させるための一連の動作を簡易なものにできる。

本発明によれば、試料導入空間内の磁性体粒子は、磁石の磁力によって、試料導入空間における当該磁石と対向する位置で凝集されて保持される。そのため、磁性体粒子操作用デバイスの保管中において、磁性体粒子がゲル状媒体層と接触することを防ぐことができ、磁性体粒子のほぼ全てを、目的物質の分離・精製に用いることができる。また、磁性体粒子操作用デバイスを使用する際は、磁石を容器から遠ざけることにより、磁性体粒子を液体層内で分散させることができる。このように、本発明に係る磁性体粒子操作用デバイスによれば、作業者の作業を簡易化でき、かつ、目的物質の分離・精製に寄与しない磁性体粒子の発生を抑制できる。

本発明の第１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。 磁性体粒子操作用装置の構成例を示した正面図である。 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って、磁性体粒子が容器内において凝集されてから、磁性体粒子が容器内で分散されるまでの状態が示されている。 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って、磁性体粒子が容器内で分散されてから、磁性体粒子が容器の下方に移動されるまでの状態が示されている。 本発明の第２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断面図である。

１．磁性体粒子操作用デバイスの構成
（１）磁性体粒子操作用デバイスの内部構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る磁性体粒子操作用デバイス１の構成例を示した正面図である。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（上下方向）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、後述するように、多数の磁性体粒子１３が装填されている。容器２０の最上部の液体層１１は、目的物質を磁性体粒子１３に固定させるための固定層１１Ａである。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層１１Ｃ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層１１Ｂ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、固定層１１Ａにおいて磁性体粒子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、その間に洗浄層１１Ｂによって洗浄された上で、最下部の溶出層１１Ｃに溶出される。

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（固定層１１Ａ）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。
なお、目的物質が生体試料の細胞中に含まれるものの場合には、固定層１１Ａには、細胞溶解のための液が封入される。例えば、血液試料中の核酸を目的物質とする場合には、固定層１１Ａに、カオトロピック剤が含まれることが好ましい。

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、ライフテクノロジーズから販売されているＤｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標）や、東洋紡から販売されているＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ（登録商標）等の市販品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（洗浄層１１Ｂ）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（洗浄層１１Ｂ）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（溶出層１１Ｃ）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又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。

（２）磁性体粒子操作用デバイスの容器の形状
デバイス１の容器２０は、直線状に形成される管状の容器である。詳しくは後述するが、容器２０は、通常、その長手方向が上下方向に沿う状態で使用される。容器２０は、膨出部２１と、直線部２２とを備えている。

膨出部２１は、容器２０の最上部に配置されている。膨出部２１は、他の部分よりも内径及び外径が大きい。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。膨出部２１の内部空間が、試料導入空間の一例である。すなわち、キャップ３０は、試料導入空間を開閉するためのものである。膨出部２１には、上記した液体層１１（固定層１１Ａ）が、装填される。膨出部２１の詳細な構成については、後述する。

直線部２２は、膨出部２１の下方に配置されている。直線部２２は、上下方向に延びる筒状に形成されており、上端から下端にわたって同一の形状のまま（直線状に）延びている。図示しないが、直線部２２の背面は、前後方向及び上下方向と直交する方向である幅方向に沿う平坦面状に形成されており、上下方向に延びている。すなわち、直線部２２の背面は、面一に形成されている。直線部２２には、上記した洗浄層１１Ｂ、溶出層１１Ｃ及びゲル状媒体層１２が装填されている。具体的には、直線部２２には、洗浄層１１Ｂとゲル状媒体層１２とが上下方向において交互に装填されており、それらの下方に、溶出層１１Ｃが装填されている。最上部のゲル状媒体層１２は、膨出部２１の固定層１１Ａの下方に配置されており、固定層１１Ａに隣接している。最下部のゲル状媒体層１２の下方には、溶出層１１Ｃが配置されており、ゲル状媒体層１２と溶出層１１Ｃとは隣接している。この例では、直線部２２において、２つの洗浄層１１Ｂと、１つの溶出層１１Ｃと、３つのゲル状媒体層１２とが配置されている。

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。直線部２２の最下部の液体層１１（溶出層１１Ｃ）である溶出液中に溶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。直線部２２の内部空間が、試料移動空間の一例である。

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における各部の容量、すなわち、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、各部（各層）の容量は同一でもよいし、異なっていてもよい。各部（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、各部（各層）の厚みは、例えば２ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。

容器２０の肉厚は特に限定されるものではないが、操作用磁石１３０（後述する）と対向する背面側において肉厚が一定であれば、操作用磁石１３０と容器２０の内周面との距離を一定に保つことができるため、磁性体粒子１３をスムーズに移動できる。そのため、容器２０の肉厚は、背面側において、少なくともゲル状媒体層１２が装填された部分で一定であることが好ましい。容器２０の長さは特に限定されず、一例として、５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度でよい。

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。

（３）膨出部及びその周辺の部材の詳細構成
図２は、磁性体粒子操作用デバイス１のＡ−Ａ断面図である。
デバイス１において、膨出部２１は、上下方向に延びる筒状に形成されている。膨出部２１の前面２１１には、鉛直面２１１Ａと、テーパ面２１１Ｂとが含まれている。膨出部２１の背面２１２は、幅方向に沿う平坦面状に形成されており、上下方向に延びている。すなわち、膨出部２１の背面２１２は、面一に形成されている。膨出部２１の背面２１２が、対向面の一例である。
鉛直面２１１Ａは、前面２１１における上部及び中央部の部分であって、上下方向に延びている。鉛直面２１１Ａには、突出部２１１Ｃが形成されている。

突出部２１１Ｃは、鉛直面２１１Ａから前方に向かって突出している。突出部２１１Ｃは、側面視台形状に形成されている。これにより、突出部２１１Ｃの内面（後方側の面）には、前方に向かって凹む窪み２１１Ｄが形成されている。このように、窪み２１１Ｄは、背面２１２と異なる位置であって、背面２１２と対向する位置に形成されている。窪み２１１Ｄの上端部は、下方に向かうにつれて前方に向かうように傾斜しており、窪み２１１Ｄの下端部は、下方に向かうにつれて後方に向かうように傾斜している。

テーパ面２１１Ｂは、前面２１１における下部の部分であって、鉛直面２１１Ａの下方に配置されている。テーパ面２１１Ｂは、鉛直面２１１Ａの下端に連続し、下方に向かうにつれて後方に向かうように傾斜している。

膨出部２１の鉛直面２１１Ａには、シール部材５０が貼付されている。シール部材５０は、鉛直面２１１Ａの突出部２１１Ｃの全面を覆っている。シール部材５０と突出部２１１Ｃとの間には、保持用磁石６０が介在している。すなわち、保持用磁石６０は、鉛直面２１１Ａに張り付けられたシール部材５０によって、膨出部２１（容器２０）の外側に取り付けられている。

保持用磁石６０は、永久磁石であって、平板状に形成されている。保持用磁石６０は、突出部２１１Ｃの前方側の面をほぼ覆うようにして、突出部２１１Ｃに当接している。すなわち、保持用磁石６０は、窪み２１１Ｄと対向している。

膨出部２１の内部には、上記したように液体層１１（固定層１１Ａ）が装填されており、さらに、多数の磁性体粒子１３が装填されている。保持用磁石６０は、膨出部２１内の液体層１１（固定層１１Ａ）の液面よりも低い位置に配置されている。磁性体粒子１３は、保持用磁石６０の磁力によって、液体層１１（固定層１１Ａ）内であって、膨出部２１の窪み２１１Ｄ内に凝集されている。

このように、デバイス１では、膨出部２１（突出部２１１Ｃ）の外側には、保持用磁石６０が配置されており、保持用磁石６０の磁力によって、膨出部２１内の磁性体粒子１３が、窪み２１１Ｄ内に凝集されている。デバイス１は、この状態を保って保管される。すなわち、デバイス１は、その内部に磁性体粒子１３が導入され、かつ、磁性体粒子１３が最上部の液体層１１（固定層１１Ａ）において一定位置（窪み２１１Ｄ）で保持される状態で、保管される。

２．磁性体粒子操作用装置
図３は、磁性体粒子操作用装置１００の構成例を示した正面図である。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の膨出部２１を収容する第１収容部１１１と、デバイス１の直線部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、容器２０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、デバイス１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、デバイス１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、上下方向Ｄ１に対して傾斜した絞り部１１３により接続されている。これにより、容器保持部１１０内にデバイス１を収容した状態では、デバイス１の膨出部２１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。

図示しないが、デバイス１は、その長手方向が上下方向に沿い、その前面（膨出部２１の前面２１１、及び、直線部の前面）が前方を向き、その背面（膨出部２１の背面２１２、及び、直線部２２の背面）が後方を向くようにして、容器保持部１１０内に収容される。
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、装置１００内においてデバイス１が固定される。

容器保持部１１０の背面側は開口しており、容器保持部１１０に対向するように操作用磁石１３０が配置されている。操作用磁石１３０は、永久磁石であって、上下方向Ｄ１に沿ってスライド可能に保持されている。操作用磁石１３０は、デバイス１内（容器２０内）に分散された磁性体粒子１３を磁力で引き付ける。これにより、容器２０内で分散された磁性体粒子１３が容器２０の背面側に集められる。このようにして磁性体粒子１３を操作用磁石１３０側に引き付けた状態で、操作用磁石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、操作用磁石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。操作用磁石１３０は、モータ等の駆動手段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。磁場印加部が有する磁力源としては、操作用磁石１３０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。

３．磁性体粒子の操作
図４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って、磁性体粒子１３が容器２０内において凝集されてから、磁性体粒子１３が容器２０内で分散されるまでの状態が示されている。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って、磁性体粒子１３が容器２０内で分散されてから、磁性体粒子１３が容器２０の下方に移動されるまでの状態が示されている。なお、図４及び図５では、説明を分かりやすくするために、デバイス１（容器２０）の形状を簡略化して示している。図４及び図５では、容器２０の前面側が左方を向き、容器２０の背面側が右方を向いた状態を示している。

図４Ａでは、上記したように、デバイス１において、容器２０のの最上部（膨出部２１）の液体層１１（固定層１１Ａ）に、多数の磁性体粒子１３が含まれた状態が示されている。図４Ａでは、上記したように、容器２０の突出部２１１Ｃの外面にシール部材５０が貼付されており、このシール部材５０によって保持用磁石６０が突出部２１１Ｃの外側で保持されている。また、容器２０内において、磁性体粒子１３は、保持用磁石６０の磁力によって、突出部２１１Ｃの窪み２１１Ｄ内に凝集されている。すなわち、図４Ａは、デバイス１が保管されている状態、又は、デバイス１が保管された状態から取り出された状態を示している。

図４Ａに示す状態から、作業者は、容器２０のキャップ３０（図１参照）を取り外し、図４Ｂに示すように、容器２０の上面の開口から、液体試料を内部に導入する。

さらに、作業者は、図４Ｃに示すように、シール部材５０を引っ張り、容器２０の突出部２１１Ｃからシール部材５０を剥がす。すると、シール部材５０とともに、保持用磁石６０から容器２０から離間する。このように、保持用磁石６０は、シール部材５０を容器２０に貼付することで、容器２０に装着され、シール部材５０を容器２０からを剥がすことで、容器２０から離脱（離間）される。

すると、保持用磁石６０の磁力が容器２０の膨出部２１内に作用しなくなり、突出部２１１Ｃの窪み２１１Ｄ内に凝集されていた磁性体粒子１３が、膨出部２１内に分散する。上記したように、窪み２１１Ｄの上端部及び下端部は、傾斜している。そのため、磁性体粒子１３は、窪み２１１Ｄ内に残留することなく、円滑に膨出部２１内に分散する。

そして、図５Ｄに示すように、膨出部２１内の全域に磁性体粒子１３が分散すると、固定層１１Ａ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。

なお、図４Ａ〜図４Ｃ、及び、図５Ｄまでのデバイス１に対する操作は、デバイス１が装置１００に固定される前に行われてもよいし、デバイス１が装置１００に固定された状態で行われてもよい。図５Ｅ及び図５Ｆに示す状態では、デバイス１は、装置１００内に固定されている。

その後、図５Ｅに示すように、膨出部２１の背面２１２に、磁力源である操作用磁石１３０が近付けられる。そして、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内の操作用磁石１３０側に集められる。これにより、磁性体粒子１３は、窪み２１１Ｄから完全に離間し、膨出部２１の背面２１２側に集められる。そして、図５Ｆに示すように、操作用磁石１３０が容器２０の外周面に沿って容器２０の長手方向（上下方向）に移動されると、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。

次いで、操作用磁石１３０が容器２０の先端部に対向する位置まで移動されると、磁性体粒子１３が溶出層１１Ｃに移動する。そして、溶出層１１Ｃにおいて、目的物質が溶出される。

このように、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液体中への溶出等の操作が行われる。

このとき、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。

また、磁性体粒子１３は、容器２０内を移動する際には、膨出部２１の背面２１２、及び、直線部２２の背面に沿って移動する。すなわち、磁性体粒子１３は、容器２０の面一の部分に沿って移動する。そのため、容器２０内部において磁性体粒子１３を円滑に移動させることができる。

４．作用効果
（１）本実施形態によれば、図２に示すように、デバイス１において、膨出部２１（試料導入空間）の外面には、保持用磁石６０が当接している。

そのため、デバイス１の保管中は、膨出部２１（試料導入空間）内の磁性体粒子１３は、保持用磁石６０の磁力によって、試料導入空間における保持用磁石６０と対向する位置で凝集されて保持される。
そのため、デバイス１の保管中において、磁性体粒子１３がゲル状媒体層１２と接触することを防ぐことができる。

また、デバイス１を使用する際は、保持用磁石６０を容器２０から遠ざけることにより、磁性体粒子１３を液体層１１（固定層１１Ａ）内で分散させることができる。そして、この状態の容器２０内に試料を導入すれば、液体層１１（固定層１１Ａ）内において試料と磁性体粒子１３とを円滑に混合できる。そして、磁性体粒子１３に目的物質を固定させることができる。

その結果、デバイス１の外部において磁性体粒子１３と試料とを混合し、その混合物（混合液）をデバイス１内に導入するという一連の作業を省くことができる。また、磁性体粒子１３は、保管中においてゲル状媒体層１２と接触しないため、磁性体粒子１３のほぼ全てを、目的物質の分離・精製に用いることができる。
このように、本実施形態によれば、作業者の作業を簡易化でき、かつ、目的物質の分離・精製に寄与しない磁性体粒子１３の発生を抑制できる。

（２）また、本実施形態によれば、図２に示すように、デバイス１において、膨出部２１（試料導入空間が形成されている部分）の内面には、保持用磁石６０の対向する位置に窪み２１１Ｄが形成されている。

そのため、膨出部２１内の磁性体粒子１３は、保持用磁石６０の磁力によって、膨出部２１の内面に形成された窪み２１１Ｄの内方において凝集される。
その結果、磁性体粒子１３を膨出部２１の窪み２１１Ｄで保持することができる。
よって、デバイス１の保管中において、磁性体粒子１３を液体層１１（固定層１１Ａ）内で安定的に保持できる。

（３）また、本実施形態によれば、図２に示すように、デバイス１において、膨出部２１の背面は、面一な形状の対向面として形成されている。デバイス１において、窪み２１１Ｄは、膨出部２１の背面２１２と異なる位置であって、背面２１２と対向する位置に形成されている。

そのため、図５に示すように、操作用磁石１３０を容器２０に沿って移動させる際に、窪み２１１Ｄが操作用磁石１３０の移動の妨げになることを防止できる。
また、磁性体粒子１３が液体層１１（固定層１１Ａ）内で分散された後においては、操作用磁石１３０の磁力によって、磁性体粒子１３を窪み２１１Ｄから離間させることができる。
そのため、容器２０に沿って操作用磁石１３０を移動させる際に、磁性体粒子１３が窪み２１１Ｄ内に残留することを抑制できる。

（４）また、本実施形態によれば、図２に示すように、デバイス１において、保持用磁石６０は、膨出部２１内の液体層１１（固定層１１Ａ）の液面よりも低い位置であって、突出部２１１Ｃと対向する位置に配置されている。

そのため、デバイス１の保管中において、磁性体粒子１３を液体層１１（固定層１１Ａ）内に保持できる。
その結果、デバイス１の保管中において、磁性体粒子１３が液体層１１（固定層１１Ａ）の外部に露出して乾燥することを防止できる。

（５）また、本実施形態によれば、図４に示すように、デバイス１において、保持用磁石６０は、容器２０に対して着脱可能に取り付けられている。

そのため、保持用磁石６０を容器２０に装着することで、保持用磁石６０の磁力によって、容器２０の液体層内において磁性体粒子１３を保持できる。そして、保持用磁石６０を容器２０から離脱させることで、磁性体粒子１３を液体層１１（固定層１１Ａ）内で分散させることができる。

（６）また、本実施形態によれば、図２に示すように、保持用磁石６０は、容器２０に貼り付けられたシール部材５０により、容器２０に取り付けられている。

そのため、簡易な構成で、保持用磁石６０を容器２０に対して着脱させることができる。

５．第２実施形態
以下では、図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る磁性体粒子操作用デバイス１の構成について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、上記と同様の符号を用いることにより説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る磁性体粒子操作用デバイス１の構成例を示した断面図である。

上記した第１実施形態では、シール部材５０は、容器２０（膨出部２１）の前面２１１（鉛直面２１１Ａ）に貼付される。対して、第２実施形態では、シール部材５０は、容器２０及びキャップ３０に貼付される。

具体的には、第２実施形態では、デバイス１において、シール部材５０は、未開封確認用のシールとしても用いられる。シール部材５０は、保持用磁石６０を介在させて容器２０の鉛直面２１１Ａに貼付されるとともに、容器２０及びキャップ３０に跨って貼付される。シール部材５０の一端部は、キャップ３０の上面に貼付されている。デバイス１は、この状態で保管される。

作業者は、シール部材５０が容器２０及びキャップ３０に跨って貼付されていることを確認することで、デバイス１が未開封であることを確認する。
そして、デバイス１を使用する際は、作業者は、キャップ３０を容器２０から取り外すために（磁性体粒子操作用デバイス１を使用するために）、まず、シール部材５０を容器２０から剥がす。
すると、シール部材５０とともに保持用磁石６０が容器２０から離間する。そして、容器２０内において、磁性体粒子１３が分散される。

このように、第２実施形態のデバイス１によれば、作業者が、キャップ３０を容器２０から取り外すために（磁性体粒子操作用デバイス１を使用するために）シール部材５０を剥がす動作を行うと、その動作に伴って、保持用磁石６０が容器２０から離脱（離間）される。換言すれば、作業者は、磁性体粒子操作用デバイス１を使用するための通常の作業である未開封確認用シールの取り外しの作業を行うことで、その作業によって、保持用磁石６０を容器２０から離間させることができる。
そのため、保持用磁石６０を容器２０から離脱させるための一連の動作を簡易なものにできる。

６．変形例
上記した実施形態では、容器２０において、直線部２２には、液体層１１として洗浄層１１Ｂ及び溶出層１１Ｃが装填されるとして説明した。しかし、容器２０において、直線部２２には、目的物に対して所定の反応を生じさせるための反応層が装填されていてもよい。また、膨出部２１及び直線部２２には、液体層１１及びゲル状媒体層１２が３層で重層されてもよい。さらには、直線部２２には、液体層１１及びゲル状媒体層１２が３層で重層されてもよい。例えば、容器２０において、膨出部２１に固定層１１Ａが充填され、直線部２２にゲル状媒体層１２及び溶出層１１Ｃが充填されてもよい。この場合、直線部２２では、上方側にゲル状媒体層１２が位置し、下方側に溶出層１１Ｃが位置する。

また、上記した実施形態では、保持用磁石６０は、永久磁石であるとして説明した。しかし、保持用磁石６０は、電磁石であってもよい。

また、上記した実施形態では、保持用磁石６０は、膨出部２１の外面に当接された状態で保持されるとして説明した。しかし、保持用磁石６０は、膨出部２１の外面に接近された状態で保持されてもよい。例えば、保持用磁石６０は、デバイス１を保管するための保管用容器に固定されており、デバイス１を保管用容器で保管する状態で、保持用磁石６０が膨出部２１に接近するものであってもよい。

また、上記した実施形態では、保持用磁石６０は、シール部材５０が容器２０に貼付されることで、容器２０に取付けられるとして説明した。しかし、保持用磁石６０は、シール部材５０以外の他の構成により、容器２０に取り付けられてもよい。例えば、保持用磁石６０又は保持用磁石６０を保持する部材に係合部を設け、膨出部２１の外面に被係合部を設け、係合部と被係合部とを係合させることにより、保持用磁石６０を容器２０に着脱可能に取り付けてもよい。

１ 磁性体粒子操作用デバイス
１１ 液体層
１１Ａ 固定層
１１Ｂ 洗浄層
１１Ｃ 溶出層
１２ ゲル状媒体層
１３ 磁性体粒子
２０ 容器
２１ 膨出部
２２ 直線部
３０ キャップ
５０ シール部材
６０ 保持用磁石
１３０ 操作用磁石
２１１Ｃ 突出部
２１１Ｄ 窪み
２１２ 背面

Claims (7)

1. ゲル状媒体層及び液体層が長手方向に交互に重層されるとともに磁性体粒子が充填される内部空間が形成された管状の容器を備える磁性体粒子操作用デバイスであって、
   前記容器内には、磁性体粒子を含む液体が装填され、試料が導入される試料導入空間と、ゲル状媒体層及び液体層が前記長手方向に交互に重層され、前記試料導入空間内の試料に含まれる目的成分を前記磁性体粒子に固定させて前記長手方向に移動させる試料移動空間とが形成されており、
   前記容器における前記試料導入空間の外側には、磁石が接触又は接近していることを特徴とする磁性体粒子操作用デバイス。
2. 前記容器における前記試料導入空間が形成されている部分の内面には、前記磁石に対向する位置に窪みが形成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デバイス。
3. 前記容器には、磁場印加部を対向させて前記長手方向に移動させる対向面が形成されており、
   前記窪みは、前記容器の内面における前記対向面側とは異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁性体粒子操作用デバイス。
4. 前記磁石は、前記試料導入空間内の液体の液面よりも低い位置において、前記容器に接触又は接近し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デバイス。
5. 前記磁石は、前記容器における前記試料導入空間の外側に、着脱可能に取り付けら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デバイス。
6. 前記磁石は、前記容器に貼り付けられたシール部材により取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の磁性体粒子操作用デバイス。
7. 前記容器は、前記試料導入空間及び前記試料移動空間が形成された本体と、前記本体に対して着脱可能であり、前記試料導入空間を開閉するためのキャップとを備えており、
   前記シール部材は、前記本体及び前記キャップに跨って貼り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の磁性体粒子操作用デバイス。

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