磁性體粒子操作用元件及磁性體粒子的操作方法與流程

2023-07-24 23:19:26

本發明涉及一種用以使用磁性體粒子進行目標物質的分離、提取、精製、反應等化學操作的磁性體粒子操作用元件及磁性體粒子的操作方法。

背景技術：

在用於醫學檢査、食品安全衛生方面的管理、環境保護的監測等中，要求從含有多種多樣的夾雜物的試樣中提取目標物質以供於檢測或反應。例如，在醫學檢査中，需要對從動植物中分離取得的血液、血清、細胞、尿、糞便等中所含有的核酸、蛋白質、糖、脂質、細菌、病毒、放射性物質等進行檢測、鑑定、定量。在這些的檢査時，為了排除起因於夾雜物的本底(background)等的不良影響，有時需要對目標物質進行分離、精製。

為了對試樣中的目標物質進行分離、精製，而開發有一種使用磁性體粒子的方法，且已實用化，所述磁性體粒子於粒徑為0.5μm～十幾μm左右的磁性體的表面具有與目標物質的化學親和力或分子識別功能。在該方法中，重複進行如下的步驟：使目標物質固定在磁性體粒子的表面上後，通過磁場操作來從液相中分離、回收磁性體粒子，視需要使所回收的磁性體粒子分散在清洗液等液相中，然後從液相中分離、回收磁性體粒子。其後，通過使磁性體粒子分散在溶出液中，固定在磁性體粒子上的目標物質游離至溶出液中，然後回收溶出液中的目標物質。通過使用磁性體粒子，可利用磁鐵來進行目標物質的回收，因此具有有利於化學提取、精製的自動化的特徵。

可選擇性地固定目標物質的磁性體粒子作為分離、精製套組的一部分來市售。套組將多個試劑裝入至不同的容器中，使用者在使用時利用吸液管等分取、分注試劑。市面也售有用以使所述吸液管操作或磁場操作自動化的裝置(專利文獻1)。另一方面，提出有如下的方法：代替吸液管操作而使用將溶解/固定液、清洗液、溶出液等的液體層與凝膠狀介質層在毛細管等管狀容器內交替地層疊而成的管狀元件，並在該元件內使磁性體粒子沿著容器的長邊方向移動，由此對目標物質進行分離、精製(專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：wo97/44671號國際公開手冊

專利文獻2：wo2012/086243號國際公開手冊

技術實現要素：

[發明所要解決的問題]

當使用如專利文獻2中所記載的管狀元件時，磁性體粒子通過磁場的作用而集中在磁力源附近的容器內壁面上後，追隨磁場的變化而沿著容器的長邊方向移動，例如依次朝溶解/固定液的液體層、凝膠狀介質層、清洗液的液體層移動。當磁性體粒子穿過凝膠狀介質層時，凝膠狀介質因磁性體粒子而被穿孔。通過由凝膠的復原力所產生的自我修復作用而將凝膠狀介質層的孔堵塞，因此抑制由凝膠狀介質層隔開的2個液體層間的液體的流入。但是，當使用直徑大的管狀容器時，有時產生如下的問題：形成在凝膠狀介質層中的孔變大，在凝膠狀介質層的孔被堵塞之前，流入至所述孔中的溶解/固定液伴隨磁性體粒子穿過凝膠狀介質層，並混入至清洗液的液體層中。

鑑於所述情況，本發明的目的在於提供一種磁性體粒子操作用元件，其在管狀的容器內交替地層疊有凝膠狀介質層與液體層，且當使磁性體粒子移動來穿過凝膠狀介質層時，可防止穿過凝膠狀介質層之前的液體層的液體混入至穿過凝膠狀介質層之後的液體層中。

[解決問題的技術手段]

本發明者等人認為通過減小磁性體粒子穿過凝膠狀介質層時所形成的孔的直徑，可迅速地堵塞凝膠狀介質層的孔，並可抑制隔著凝膠狀介質層的2個液體層間的液體的混入。作為減小凝膠狀介質層的孔的直徑的方法，考慮使用直徑小的管狀容器來使磁性體粒子移動的方法。但是，朝容器內的凝膠狀介質及液體的裝填是通過插入針來進行，因此當使用直徑小的管狀容器時，針朝容器內的進出變得困難。尤其，當裝填凝膠狀介質時，若針前端的噴嘴接觸容器內壁，則存在凝膠狀介質附著在容器內壁上，並產生汙染之虞。另外，若使用直徑小的管狀容器，則容器內壁面的剖面面積變小，無法增加磁性體粒子的量。如此，當使用直徑小的管狀容器時，產生對目標物質進行分離、精製的效率下降等問題。

本發明者等人進行研究的結果，發現在裝填有凝膠狀介質層的部分，將容器內壁面的剖面形狀設為非圓形、且將剖面形狀為彎曲形狀或角形狀的部分設為磁性體粒子移動部，由此確保容器內壁面的剖面面積，而且可減小形成在凝膠狀介質層中的孔的直徑，從而完成了本發明。

本發明涉及一種磁性體粒子操作用元件，其在管狀的容器內，在容器的長邊方向上交替地層疊有凝膠狀介質層與液體層。在本發明的磁性體粒子操作用元件中，所述容器具有用以使磁性體粒子沿著內壁面在容器的長邊方向上移動的磁性體粒子移動部，所述磁性體粒子移動部在容器的長邊方向上延伸。在裝填有凝膠狀介質層的部分，與容器的長邊方向垂直的面中的容器內壁面的剖面形狀為非圓形、且所述剖面中的磁性體粒子移動部的形狀為彎曲形狀或角形狀。

優選當將所述剖面中的所述磁性體粒子移動部的曲率半徑設為r，將所述容器內壁面的剖面面積設為s時，滿足r＜(2s/π)1/2。

優選在所述剖面中，容器內壁面具有直線部。

在本發明的磁性體粒子操作用元件中，可將應在容器內移動的磁性體粒子裝填至所述容器內。

本發明涉及一種用以製作所述磁性體粒子操作用元件的套組。

本發明涉及一種磁性體粒子的操作方法，其用以使磁性體粒子在所述磁性體粒子操作用元件內移動。在本發明的方法中，以磁性體粒子沿著所述磁性體粒子移動部的延伸方向移動的方式，從容器的外部進行磁場操作。

發明的效果

根據本發明的磁性體粒子操作用元件，可防止由凝膠狀介質層隔開的液體層間的液體的混入。進而，在裝填凝膠狀介質時容易產生汙染這一問題、或磁性體粒子的量受到限制這一問題減少。

附圖說明

圖1是表示本發明的磁性體粒子操作用元件的一形態的示意剖面圖。

圖2是圖1c的a-a線剖面圖。

圖3是表示容器內壁面的剖面形狀為圓形的形態的示意剖面圖。

圖4是觀察在以與對應於容器內壁面的反曲點的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況下，磁性體粒子穿過凝膠狀介質層的樣子的照片。

圖5是觀察在以與對應於容器內壁面的直線部的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況下，磁性體粒子穿過凝膠狀介質層的樣子的照片。

圖6是表示容器內壁面的剖面形狀具有曲線部及直線部的形態的示意剖面圖。

圖7是表示容器內壁面的剖面形狀僅具有曲線部的形態的示意剖面圖。

圖8是表示容器內壁面的剖面形狀為橢圓形的形態的示意剖面圖。

圖9是表示容器內壁面的剖面形狀為半橢圓形的形態的示意剖面圖。

圖10是表示本發明的磁性體粒子操作用裝置的一形態的示意圖。

具體實施方式

[磁性體粒子操作用元件]

圖1a～圖1c是表示本發明的磁性體粒子操作用元件的一形態的示意剖面圖。如圖1a所示，該元件在管狀的容器10內，從容器底面側起交替地層疊有液體層32、液體層35、液體層31與凝膠狀介質層22、凝膠狀介質層21。凝膠狀介質與鄰接的液體層中的液體不具有混合性，不溶或難溶於這些液體中。

在圖1a中，在容器上部的液體層31中含有多個磁性體粒子70。磁性體粒子70是可將核酸或抗原等目標物質特異性地固定在其表面或內部的粒子。通過使磁性體粒子70分散在液體層31中，而將液體層31中所含有的目標物質選擇性地固定在粒子70上。

如圖1b所示，若使作為磁力源的磁鐵9靠近容器10的外壁面，則固定有目標物質的磁性體粒子因磁場的作用而集中在磁鐵9附近的容器10的內壁面上。如圖1c所示，若使磁鐵9沿著外壁面在容器10的長邊方向上移動，則追隨磁場的變化，磁性體粒子70也沿著容器10的長邊方向移動，並依次朝凝膠狀介質層21、液體層35、凝膠狀介質層22、液體層32移動。

在本說明書中，將用以使磁性體粒子沿著容器內壁面在容器的長邊方向上移動的部分稱為「磁性體粒子移動部」。本發明的磁性體粒子操作用元件的特徵在於：在裝填有凝膠狀介質層的部分，與容器的長邊方向垂直的面中的容器內壁面的剖面形狀為非圓形，所述剖面中的磁性體粒子移動部的形狀為彎曲形狀或角形狀。

圖2是圖1c的a-a線剖面圖，表示裝填有凝膠狀介質層21部分的與容器10的長邊方向垂直的剖面。在以下的說明中，有時將「與容器的長邊方向垂直的面中的剖面形狀」及「與容器的長邊方向垂直的面中的剖面面積」分別簡略記為「剖面形狀」及「剖面面積」。

圖2中所示的容器10的內壁面的剖面形狀為非圓形，具有點10b-點10c間的曲線部、及點10b-點10c間的直線部。所述曲線部包含朝容器外側凸出的曲線，且具有反曲點10a。在本說明書中，將曲線部的點中的曲率半徑變成最小的點稱為反曲點。

在本形態中，當將反曲點10a處的曲率半徑設為r(mm)，將容器10的內壁面的剖面面積設為s(mm2)時，πr2＜s，因此滿足r＜(s/π)1/2。

在本形態中，使磁鐵9以與對應於反曲點10a的容器外壁面對向的方式靠近。若如此，則固定有目標物質的磁性體粒子70以與內壁面的曲面形狀吻合的方式，呈球狀地集中在反曲點10a附近。其後，使磁鐵9沿著容器10的長邊方向移動，由此磁性體粒子70以呈球狀地集中在反曲點10a附近的狀態沿著長邊方向移動。因此，磁性體粒子70變成棒狀的塊而在容器10的長邊方向上移動，並穿過凝膠狀介質層21。

圖3是表示容器內壁面的剖面形狀為圓形的形態的示意剖面圖。圖3中所示的容器90的內壁面的剖面形狀為圓形，具有與圖2中所示的容器10的內壁面相同的剖面面積s(mm2)。若將容器90的內壁面的半徑設為r(mm)，則變成s＝πr2。如上所述，在本形態中，由於πr2＜s，因此變成πr2＜πr2，滿足r＜r。

若使磁鐵9以與容器90的外壁面對向的方式靠近，則固定有目標物質的磁性體粒子70以與容器90的內壁面的曲面形狀吻合的方式集中。由於r＜r，因此與圖2相比，磁性體粒子70的塊在圓周方向上擴大。因此，若使磁鐵9沿著容器10的長邊方向移動，則磁性體粒子70變成帶狀的塊而在容器10的長邊方向上移動，並穿過凝膠狀介質層21。

凝膠狀介質因磁性體粒子70朝凝膠狀介質層21內的進入及移動而被穿孔，但通過由凝膠的復原力所產生的自我修復作用而將凝膠狀介質層的孔堵塞。在本形態中，由於存在具有比半徑r小的曲率半徑r的磁性體粒子移動部，因此如圖2所示般使磁性體粒子70變成棒狀的塊並在容器10的長邊方向上移動，由此與如圖3所示的使磁性體粒子70變成帶狀的塊來移動的情況相比，可減小凝膠狀介質層21的孔的直徑。因此，可迅速地堵塞凝膠狀介質層21的孔，因此可防止液體層31的液體混入至液體層35中。

在本形態中，進而由於容器10的內壁面的剖面面積s大於πr2，因此與容器內壁面的剖面是半徑為r的圓形的情況相比，可確保容器的剖面面積。因此，在裝填凝膠狀介質時容易產生汙染等問題、或無法增加裝填至容器內的磁性體粒子的量等問題減少。

以下表示使用具有與圖2相同的剖面形狀的容器，以與對應於容器內壁面的反曲點的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況、與以與對應於容器內壁面的直線部的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況的比較。

圖4(a)～圖4(c)是觀察在以與對應於容器內壁面的反曲點的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況下，磁性體粒子穿過凝膠狀介質層的樣子的照片。如圖4(a)所示，在管狀的容器內，從容器底面側(紙面的下側)起配置有作為液體層的第二水層132、凝膠狀介質層121、作為液體層的第一水層131，且在第一水層131內裝填有磁性體粒子。第一水層131的水經著色，第二水層132的水為無色。若使磁鐵沿著容器的長邊方向移動，則如圖4(b)所示，第一水層131內所裝填的磁性體粒子以追隨磁鐵的移動的方式變成棒狀的塊並進入至凝膠狀介質層121中。此時，因磁性體粒子而在凝膠狀介質層121中形成棒狀的孔，且水的一部分從第一水層131流入至該孔中。但是，在凝膠狀介質層121中，磁性體粒子穿過後，孔被迅速地堵塞，因此從第一水層131流入至凝膠狀介質層121中的水的量極少。其後，如圖4(c)所示，即便磁性體粒子已穿越凝膠狀介質層121，也未確認到由第一水層131的流入所引起的第二水層132的著色。根據該結果，可知由於凝膠狀介質層121的孔被迅速地堵塞，因此防止了第一水層131的水混入至第二水層132中。

另一方面，圖5(a)～圖5(c)是觀察在以與對應於容器內壁面的直線部的容器外壁面對向的方式配置磁鐵的情況下，磁性體粒子穿過凝膠狀介質層的樣子的照片。在圖5(a)～圖5(c)中，除以與對應於構成容器內壁面的直線部的容器外壁面對向的方式配置磁鐵以外，與圖4(a)～圖4(c)相同。若使磁鐵沿著容器的長邊方向移動，則如圖5(b)所示，第一水層131內所裝填的磁性體粒子以追隨磁鐵的移動的方式變成帶狀的塊並進入至凝膠狀介質層121中。此時，因磁性體粒子而在凝膠狀介質層121中形成帶狀的孔，且水的一部分從第一水層131流入至該孔中。與圖4(b)不同，在凝膠狀介質層121中孔未立即被堵塞，水流入至凝膠狀介質層121中。其後，如圖5(c)所示，磁性體粒子已穿越凝膠狀介質層121後，確認到由第一水層131的流入所引起的第二水層132的著色。根據該結果，可知由於凝膠狀介質層121的孔難以堵塞，因此在凝膠狀介質層121的孔被堵塞之前，水的一部分從第一水層131混入至水層132中。

根據以上的結果，確認通過使磁性體粒子集中在彎曲形狀的磁性體粒子移動部中，並使磁性體粒子變成棒狀的塊而在容器的長邊方向上移動，可減小形成在凝膠狀介質層中的孔的直徑，並可防止由凝膠狀介質層隔開的液體層間的液體的混入。

在圖2中所示的形態中，對磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀的例子進行了說明，但磁性體粒子移動部的剖面形狀也可以是角形狀。例如，在圖2中，可將點10b或點10c設為磁性體粒子移動部。

但是，若如點10b或點10c般，磁性體粒子移動部的剖面形狀為角形狀，則與磁性體粒子的摩擦變大，並妨礙磁性體粒子的移動，因此磁性體粒子容易塞在磁性體粒子移動部中。因此，磁性體粒子移動部的剖面形狀優選彎曲形狀。

當磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀時，優選將如圖2中所示的反曲點10a般，曲率半徑最小的部分設為磁性體粒子移動部，但當將容器內壁面的曲率半徑設為r，將容器內壁面的剖面面積設為s時，可將滿足πr2＜s，即r＜(s/π)1/2的部分設為磁性體粒子移動部。

另外，當容器內壁面的剖面形狀具有曲線部及直線部時，曲線部可包含不存在反曲點的圓弧。當曲線部包含圓弧時，圓弧狀的任一個點均具有固定的曲率半徑r。在此情況下，只要滿足πr2＜s，即r＜(s/π)1/2，則也可以將曲線部的任意的部分設為磁性體粒子移動部。

當容器內壁面的剖面形狀具有曲線部及直線部時，其剖面形狀並不限定於圖2中所示的形狀。容器內壁面的剖面形狀可如圖6a中所示的容器110及圖6d中所示的容器113般，具有多個直線部，也可以如圖6b中所示的容器111般，具有多個曲線部。進而，如圖中6c所示的容器112般，容器內壁面的剖面形狀也可以是多角形的角部帶有圓弧的形狀。

在圖6a～圖6c中，作為彎曲形狀的磁性體粒子移動部，可將反曲點110a、反曲點111a、反曲點111b、反曲點112a～反曲點112d設為磁性體粒子移動部。另外，在如圖6d般反曲點113b的曲率半徑大的情況下，作為角形狀的磁性體粒子移動部，可將點113a設為磁性體粒子移動部。

作為容器內壁面的剖面形狀，並不限定於具有曲線部及直線部的形狀，可以是僅具有曲線部的形狀，也可以是僅具有直線部的形狀。

當容器內壁面的剖面形狀僅具有曲線部時，如圖7中所示的容器210般，其剖面形狀可以是將具有反曲點210a的曲線與圓弧組合而成的形狀。此外，可以是將具有曲率半徑不同的反曲點的曲線組合而成的形狀，也可以是將半徑不同的圓弧組合而成的形狀。

另外，當容器內壁面的剖面形狀僅具有曲線部時，如圖8中所示的容器310般，其剖面形狀可以是橢圓形。

如上所述，當磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀時，優選滿足r＜(s/π)1/2的部分為磁性體粒子移動部，更優選曲率半徑最小的部分為磁性體粒子移動部。例如，在圖7中，優選反曲點210a為磁性體粒子移動部。另外，當容器內壁面的剖面形狀為橢圓形時，由於與長徑相交的反曲點的曲率半徑最小，因此在圖8中，優選反曲點310a為磁性體粒子移動部。

當容器內壁面的剖面形狀僅具有直線部時，其剖面形狀可以是任意的形狀的多角形。

當容器內壁面的剖面形狀為多角形時，各個角部的曲率半徑為0。因此，可將各個角部設為角形狀的磁性體粒子移動部。角部的角度可相同，也可以不同。當角部的角度不同時，優選角度最小的部分為磁性體粒子移動部。

在圖2及圖6～圖8中所示的形態中，對容器內壁面的剖面形狀為線對稱的例子進行了說明，但只要具有磁性體粒子移動部，則容器內壁面的剖面形狀無需對稱。

如上所述，若磁性體粒子移動部的剖面形狀為角形狀，則與磁性體粒子的摩擦變大，妨礙磁性體粒子的移動，因此磁性體粒子容易塞在磁性體粒子移動部中。因此，磁性體粒子移動部的剖面形狀優選彎曲形狀。

另一方面，若在容器內壁面存在直線部，則當以相同的剖面面積比較時，可減小磁性體粒子移動部的曲率半徑。另外，當使用如後述般的磁性體粒子操作用裝置來使磁性體粒子移動時，使對應於直線部的容器外壁面與容器按壓部對向，由此容器的按壓變得容易。

若考慮以上情況，則容器內壁面的剖面形狀更優選如圖2中所示的具有直線部與彎曲形狀的磁性體粒子移動部的形態。

當磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀時，磁性體粒子移動部的曲率半徑r(mm)優選0.5mm～10mm，更優選1.5mm～5.5mm。

容器內壁面的剖面面積s(mm2)至少在裝填有所述凝膠狀介質層的部分，優選0.2mm2～80mm2，更優選1.5mm2～25mm2。

若將磁性體粒子移動部的曲率半徑設為r(mm)，將容器內壁面的剖面面積設為s(mm2)，則優選滿足r＜(s/π)1/2，也可以設為r＜0.5×(s/π)1/2。另外，r≧0。

根據容器內壁面的剖面形狀，也可以設為r＜(2s/π)1/2。例如，當如圖9中所示的容器410般容器內壁面的剖面形狀為半橢圓形時，若將短徑設為r1，將長徑設為nr1(n為大於1的係數)，則容器內壁面的剖面面積s由s＝πnr12/2表示。在此情況下，磁性體粒子移動部的曲率半徑r優選滿足r＜r1，即r＜(2s/πn)1/2。由於n大於1，因此優選滿足r＜(2s/π)1/2。再者，與長徑相交的反曲點410a處的曲率半徑r1由r1＝r1/n表示，由於n大於1，因此滿足r1＜r1。

在圖9中，對容器內壁面的剖面形狀為半橢圓形的情況進行了說明，但在也包括圖2的情況在內的容器內壁面的剖面形狀包含曲線部與1條直線部的情況(特別是包含具有1個反曲點的曲線部與1條直線部的情況)下，優選滿足r＜(2s/π)1/2。另外，在如圖6a般容器內壁面的剖面形狀包含曲線部與2條直線部的情況(特別是包含具有1個反曲點的曲線部與2條直線部的情況)下，優選磁性體粒子移動部的曲率半徑r小於直線部的長度l。

在本發明的磁性體粒子操作用元件中，只要至少在裝填有凝膠狀介質層的部分，容器內壁面的剖面形狀為非圓形、且磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀或角形狀即可。其中，優選在磁性體粒子移動的區域中，容器內壁面的剖面形狀為非圓形、且磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀或角形狀，更優選在容器的整個長邊方向上，容器內壁面的剖面形狀為非圓形、且磁性體粒子移動部的剖面形狀為彎曲形狀或角形狀。

只要容器內壁面的剖面形狀為所述形狀，則容器的壁厚並無特別限定。若在與磁鐵對向之側容器的壁厚固定，則可將磁鐵與容器內壁面的距離保持為固定，因此磁性體粒子可順利地移動。因此，在與磁鐵對向之側，容器的壁厚優選至少在裝填有凝膠狀介質層的部分固定，更優選在所有部分固定。進而，尤其優選壁厚在容器的整個長邊方向上固定。

容器未必需要是直管狀，當沿著管的長邊方向觀察時，可存在直徑大的部分或直徑小的部分。

容器的長度並無特別限定，作為一例，可為50mm～200mm左右。容器的內壁的剖面面積或長度只要對應於應處理的物質的量、磁性體粒子的量等而選擇適當的剖面面積或長度即可。

只要是可使磁性體粒子在容器內移動，並可保持液體及凝膠狀介質者，則容器的材質並無特別限定。為了通過從容器外的磁場操作來使容器內的磁性體粒子移動，優選塑料等導磁性材料，例如可列舉：聚丙烯或聚乙烯等聚烯烴、四氟乙烯等氟系樹脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環狀聚烯烴等樹脂材料。作為容器的材質，除所述原材料以外，也可以使用陶瓷、玻璃、矽酮、非磁性金屬等。為了提高容器內壁面的防水性，也可以利用氟系樹脂或矽酮等進行塗布。

當在粒子的操作過程中或操作後進行吸光度、螢光、化學發光、生物發光、折射率變化等光學測定時或進行光照射時，可優選地使用具有透光性的容器。另外，若容器為透光性，則可對容器內的粒子操作的狀況進行目視確認，因此也優選。另一方面，當需要對液體或磁性體粒子等進行遮光時，可優選地使用不具有透光性的遮光性的容器。也可以根據使用目的等，採用具有透光部分與遮光部分的容器。

本發明的磁性體粒子操作用元件只要在管狀的容器內交替地層疊有凝膠狀介質層與液體層、且容器為所述形狀，則其他構成並無特別限定。

朝磁性體粒子上的目標物質的固定方法並無特別限定，可應用物理吸附、化學吸附等各種公知的固定化手法。例如，通過範德瓦爾斯力(vanderwaalsforce)、氫鍵結、疏水相互作用、離子間相互作用、π-π堆積等各種分子間力來將目標物質固定在粒子的表面或內部。

磁性體粒子的粒徑優選1mm以下，更優選0.1μm～500μm。粒子的形狀理想的是粒徑一致的球形，但只要可進行粒子操作，則也可以是具有某種程度的粒徑分布的不規則的形狀。粒子的構成成分可以是單一物質，也可以是包含多種成分者。

磁性體粒子可以是僅包含磁性體者，但可優選地使用實施了用以將目標物質特異性地固定在磁性體的表面上的塗布者。作為磁性體，可列舉：鐵、鈷、鎳、以及這些的化合物、氧化物及合金等。具體而言，可列舉：磁鐵礦(fe3o4)、赤鐵礦(fe2o3、或αfe2o3)、磁赤鐵礦(γfe2o3)、鈦磁鐵礦(xfe2tio4·(1-x)fe3o4)、鈦赤鐵礦(xfetio3·(1-x)fe2o3)、磁黃鐵礦(fe1-xs(x＝0～0.13)··fe7s8(x～0.13))、硫復鐵礦(fe3s4)、針鐵礦(αfeooh)、氧化鉻(cro2)、坡莫合金、鋁鎳鈷磁鐵、不鏽鋼、釤磁鐵、釹磁鐵、鋇磁鐵。

作為選擇性地固定在磁性體粒子上的目標物質，例如可列舉：核酸、蛋白質、糖、脂質、抗體、受體、抗原、配體等源自生物體的物質或細胞本身。當目標物質為源自生物體的物質時，可通過分子識別等來將目標物質固定在粒子的內部或粒子表面上。例如，當目標物質為核酸時，作為磁性體粒子，可優選地使用對表面實施了二氧化矽塗布的磁性體粒子等。當目標物質為抗體(例如標記抗體)、受體、抗原及配體時，可通過粒子表面的氨基、羧基、環氧基、親和素(avidin)、生物素(biotin)、地谷新配基(digoxigenin)、a蛋白、g蛋白等來將目標物質選擇性固定粒子表面上。作為可選擇性地固定特定的目標物質的磁性體粒子，例如也可以使用由生命科技(lifetechnologies)銷售的免疫磁珠(dynabeads)(註冊商標)、或由東洋紡銷售的提取試劑盒(magextractor)(註冊商標)等市售品。

在圖1a～圖1c中，使磁性體粒子70分散在液體層35內及液體層31內，而使磁性體粒子與液體層內的液體接觸，由此進行目標物質朝磁性體粒子上的固定，用以去除附著在磁性體粒子表面上的夾雜物的清洗操作，固定在磁性體粒子上的目標物質的反應，固定在磁性體粒子上的目標物質朝液體中的溶出等操作。

例如，當使用實施了二氧化矽塗布的磁性體粒子來進行核酸的分離、提取時，使磁性體粒子70分散在含有核酸提取液與核酸的液體試樣31中，將核酸固定在磁性體粒子70的表面上後，使磁性體粒子70朝清洗液35中移動。使磁性體粒子70分散在清洗液35中並去除附著在表面上的夾雜蛋白質等後，使磁性體粒子70朝核酸溶出液32中移動。使磁性體粒子70分散在核酸溶出液32中，由此可將固定在粒子表面上的核酸回收至核酸溶出液32中。再者，在圖1a～圖1c中，在容器10內裝填有1層的液體層35作為清洗液，但清洗液可為2層，也可以使用3層以上。另外，在不產生分離的目的或用途中的不期望的阻礙的範圍內，也可以省略清洗液。

另外，當選擇性地固定在磁性體粒子上的物質為抗原時，將作為第一介質層的液體層31內中所含有的抗原固定在經可選擇性地固定g蛋白或a蛋白等抗原的分子塗布的磁性體粒子70的表面上，並使磁性體粒子分散在液體層35內，由此進行用以去除附著在粒子表面上的夾雜物的清洗，通過使磁性體粒子分散在作為第二介質層的液體層32內，可進行固定在粒子表面上的抗原與液體層32內的抗體的抗原抗體反應、或目標物質朝液體層32內的游離溶出等。

所述粒子操作方法由於無需通過吸液管等來產生液流，因此可在密閉系統中實施。只要在容器內密封裝填液體、凝膠狀介質及磁性體粒子，則可防止來自外部的汙染。因此，在將核糖核酸(ribonucleicacid，rna)等容易分解的目標物質固定在磁性體粒子上進行操作的情況、或使用容易與空氣中的氧等進行反應液體的情況等下特別有用。當將容器設為密閉系統時，可使用對容器的開口部進行熱熔接的方法或適宜的密封手段來進行密封。當需要將操作後的粒子或溶出目標物質後的液體取出至容器外時，優選使用樹脂塞等，可拆卸地對開口部進行密封。另外，也可以如圖1a～圖1c中所示的元件般，接觸液體來配置凝膠層等，由此密封裝填液體。

裝填至容器內的液體提供固定在磁性體粒子表面上的目標物質的提取、精製、反應、分離、檢測、分析等化學操作的場所。液體的種類並無特別限定，但優選不溶解凝膠狀介質者。因此，作為液體，可優選地使用水溶液、或水與有機溶媒的混合溶液等水系液體。液體除可僅作為用於這些化學操作的介質發揮功能以外，也可以直接參與化學操作、或含有參與該操作的化合物作為成分。作為液體中所含有的物質，可例示：與固定在磁性體粒子上的反應性物質進行反應的物質、通過該反應而進一步與固定在磁性體粒子上的物質進行反應的物質、反應試劑、螢光物質、各種緩衝劑、界面活性劑、鹽類、及其他各種助劑、以及醇等有機溶劑等。水系液體能夠以水、水溶液、水懸浮液等任意的形態提供。

當將液體試樣中所含有的目標物質固定在磁性體粒子的表面上時，在液體中，除應固定在磁性體粒子的表面上的目標物質以外，有時含有多種多樣的夾雜物。在液體試樣中，例如可含有：動植物組織、體液、排洩物等生物體試樣，細胞、原生動物、真菌、細菌、病毒等核酸包含體等。體液包括：血液、脊髓液、唾液、乳汁等，排洩物包括：糞便、尿、汗等。細胞包括：血液中的白血球、血小板，或口腔細胞等黏膜細胞的脫落細胞，唾液中白血球等。

含有核酸、抗原、抗體等目標物質的液體試樣例如能夠以與細胞懸浮液、勻漿、細胞溶解液的混合液等形態來製備。當將血液等源自生物體的試樣中所含有的目標物質固定在粒子表面上時，液體試樣為血液等源自生物體的試樣與用以從其中提取目標物質的細胞溶解液(核酸提取液)的混合物。細胞溶解液含有離液序列高的(chaotropic)物質或界面活性劑等可溶解細胞的成分。

作為用於進行核酸的提取的細胞溶解液(核酸提取液)，可列舉：含有離液序列高的物質、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraaceticacid，edta)等螯合劑、三羥甲基氨基甲烷鹽酸等的緩衝液。另外，在細胞溶解液中也可以含有曲拉通(triton)x-100等界面活性劑。作為離液序列高的物質，可列舉：鹽酸胍、異硫氰酸胍、碘化鉀、脲等。除所述以外，細胞溶解液也可以含有蛋白酶k等蛋白質分解酶或各種緩衝劑、鹽類、及其他各種助劑、以及醇等有機溶劑等。

作為清洗液，只要是保持核酸固定在粒子表面上的狀態，並可使試樣中所含有的核酸以外的成分(例如蛋白質、糖質等)、或用於核酸提取等處理的試劑等游離至清洗液中者即可。作為清洗液，例如可列舉：氯化鈉、氯化鉀、硫酸銨等的高鹽濃度水溶液，乙醇、異丙醇等醇水溶液等。

作為核酸溶出液，可使用水或含有低濃度的鹽的緩衝液。具體而言，可使用：三羥甲基氨基甲烷緩衝液(trisbuffer)、磷酸緩衝液、蒸餾水等，通常使用將ph調整成7～9的5mm～20mm的三羥甲基氨基甲烷緩衝液。通過使固定有核酸的磁性體粒子分散在溶出液中，可使核酸游離溶出至核酸溶出液中。所回收的核酸可視需要進行濃縮或乾燥固化等操作後，供於分析或反應等。

裝填至容器內的凝膠狀介質只要在粒子操作前為凝膠狀、或漿狀即可。凝膠狀介質優選對鄰接的液體層的液體有不溶性或難溶性、且為化學上惰性的物質。此處，所謂對液體有不溶性或難溶性，是指對於25℃的液體的溶解度大概為100ppm以下。所謂化學上惰性的物質，是指在與液體層的接觸或磁性體粒子的操作(即，使磁性體粒子在凝膠狀介質中移動的操作)中，不對液體層、磁性體粒子或固定在磁性體粒子上的物質造成化學影響的物質。

凝膠狀介質的材料或組成等並無特別限定，可以是物理凝膠，也可以是化學凝膠。例如，如wo2012/086243號中所記載般，對非水溶性或難水溶性的液體物質進行加熱，並向經加熱的該液體物質中添加膠化劑，使膠化劑完全地溶解後，冷卻至溶膠·凝膠轉變溫度以下，由此形成物理凝膠。

朝容器內的凝膠狀介質及液體的裝填可通過適宜的方法來進行。當使用管狀的容器時，優選在裝填之前將容器的一端的開口密封，並從另一端的開口部依次裝填凝膠狀介質及液體。如上所述，在本發明的磁性體粒子操作用元件中，與容器內壁面的剖面為圓形的情況相比，可確保容器內壁面的剖面面積，因此在裝填凝膠狀介質時容易產生汙染等問題減少。

裝填至容器內的凝膠狀介質及液體的容量可對應於成為操作對象的磁性體粒子的量、或操作的種類等而適宜地設定。當在容器內設置多個凝膠狀介質層或液體層時，各層的容量可相同，也可以不同。各層的厚度也可以適宜地設定。當考慮操作性等時，層厚例如優選2mm～20mm左右。

本發明的磁性體粒子操作用元件可通過將凝膠狀介質及液體裝填至具有所述形狀的管狀的容器內來製作。裝填至容器內的液體例如為核酸提取液等可溶解細胞的液體。該液體也可以是添加有醇等者。當使用元件時將磁性體粒子裝填至容器內。另外，也可以在事先使核酸提取液等液體與磁性體粒子共存的狀態下製作元件。

[磁性體粒子操作元件製作用套組]

也可以與容器分開，而獨立地提供凝膠狀介質及液體等。可在即將進行磁性體粒子的操作之前進行朝容器內的凝膠狀介質及液體的裝填，也可以在磁性體粒子的操作前空出足夠的時間來進行。當凝膠狀介質不溶或難溶於液體中時，即便裝填後經過長時間，也幾乎不產生兩者之間的反應或吸收。

磁性體粒子可作為用以製作元件的套組的一個構成構件來提供。也可以將磁性體粒子以共存於液體中的狀態，作為套組的構成構件來提供。

元件內或套組中所含有的磁性體粒子的量對應於成為對象的化學操作的種類、或各液體層的容量等而適宜地決定。例如，使用剖面面積為2mm2～15mm2左右的細長的毛細管作為容器時的磁性體粒子的量通常適宜的是10μg～200μg左右的範圍。

[磁性體粒子操作用裝置]

圖10(a)是表示可實施磁性體粒子的操作的自動化的磁性體粒子操作用裝置的一形態的示意圖。圖10(a)中所示的磁性體粒子操作用裝置100具備容器保持部170與磁場施加部190。

磁場施加部190以可使磁場變化的方式構成，具有固定在支撐板193上的直線導軌192、及可滑動地安裝在直線導軌192上的永久磁鐵191。使永久磁鐵191滑動的方法並無特別限定，可通過馬達等驅動手段來使其滑動，也可以通過手動來使其滑動。由於永久磁鐵191可在直線導軌192上滑動，因此可在單軸方向上使磁場變化。在磁性體粒子操作用裝置100中，使永久磁鐵191在單軸方向上移動，由此在容器510內可使磁性體粒子70在容器510的長邊方向上移動。

容器保持部170以可保持容器510的方式構成。在容器510內，交替地層疊有液體層531、液體層535、液體層532與凝膠狀介質層521、凝膠狀介質層522，進而裝填有磁性體粒子70。容器510可裝卸地保持在容器保持部170上。

圖10(b)是圖10(a)的b-b線剖面圖。如圖10(b)所示，容器510具有與圖2中所示的容器10相同的剖面形狀。具體而言，容器510的內壁面的剖面形狀為非圓形，具有點510b-點510c間的曲線部、及點510b-點510c間的直線部。所述曲線部包含朝容器外側凸出的曲線，且具有反曲點510a。

容器510是以對應於反曲點510a的外壁面與永久磁鐵191對向的方式，由容器保持部170保持。因此，磁性體粒子70以與內壁面的曲面形狀吻合的方式，呈球狀地集中在反曲點510a附近。即，在容器510中，將反曲點510a設為磁性體粒子移動部。

如圖10(a)所示，使永久磁鐵191沿著直線導軌192移動，由此被永久磁鐵191吸引的磁性體粒子70以呈球狀地集中在反曲點510a附近的狀態，沿著長邊方向移動。因此，磁性體粒子70沿著容器510的長邊方向變成棒狀的塊並移動，從液體層531穿過凝膠狀介質層521後朝液體層535移動。

通過使用如上所述的磁性體粒子操作用裝置，可在以上所說明的磁性體粒子操作用元件內，使磁性體粒子的操作自動化。

磁性體粒子操作用裝置並不限定於以上所說明的構成，可採用各種構成。

在圖10(a)中，使永久磁鐵191僅在一個方向(下方向)上移動，但也可以在兩個方向(上下方向)上往返移動。

作為磁場施加部所具有的磁力源，除使用永久磁鐵以外，也可以使用電磁鐵。另外，磁場施加部可具有多個磁力源。

保持容器的方向並無特別限定，除將容器的長邊方向設為鉛垂來保持容器以外，例如可將容器的長邊方向設為水平來保持容器，也可以將容器的長邊方向設為傾斜來保持容器。

作為沿著容器的長邊方向使磁場變化的方法，並不限定於如圖10(a)中所示的磁場施加部場具有直線導軌等移動機構、且使磁力源在單軸方向上移動的構成，也可以是容器保持部具有直線導軌等移動機構、且使容器保持部在單軸方向上移動的構成。即，只要容器保持部及磁場施加部的一者具有相對於容器保持部，可使磁力源相對地在單軸方向上移動的移動機構即可。另外，也可以容器保持部及磁場施加部兩者具有所述移動機構，以使磁力源及容器保持部兩者進行移動。

[符號的說明]

10、90、110、111、112、113、210、310、410、510：容器

10a、110a、111a、112a、113a、210a、310a、410a、510a：磁性體粒子移動部

70：磁性體粒子

9：磁鐵(磁力源)

21、22、121、521、522：凝膠狀介質(層)

31、32、35、131、132、531、532、535：液體(層)

100：磁性體粒子操作用裝置

170：容器保持部

190：磁場施加部