(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質を結合させる固相として微粒子を用い分析を行うに当たり、液体中に分散した固相としての微粒子をこの微粒子に結合した標的物質とともに液体中から分離回収する固相の回収方法において、
前記微粒子として磁性体微粒子または磁性体微粒子を含む微粒子を用い、液体中に分散した固相としての微粒子に標的物質を結合させた後、前記磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成せしめる第１手順と、
前記生成した磁性体微粒子の多数の凝集塊を磁気的に吸着することにより捕捉し液体から分離する第２手順と、
前記液体を除去する第３手順とを有することを特徴とする固相の回収方法。
【請求項２】
請求項１記載の固相の回収方法において、前記第１手順は時間的に変動する磁場を印加することにより前記磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与える手順であることを特徴とする固相の回収方法。
【請求項３】
請求項１記載の固相の回収方法において、前記磁性体微粒子に繰り返し与えられる磁気的な変位は磁性体微粒子の重心回りの回転運動および／または並進運動であることを特徴とする固相の回収方法
【請求項４】
請求項１記載の固相の回収装置において、前記第１手順は前記磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加した後、前記磁性体微粒子を凝集させる手順であることを特徴とする固相の回収方法。
【請求項５】
標的物質を結合させる固相として微粒子を用い分析を行うに当たり、液体中に分散した固相としての微粒子をこの微粒子に結合した標的物質とともに液体中から分離回収する固相の回収装置において、
前記微粒子として磁性体微粒子または磁性体微粒子を含む微粒子を用い、前記標的物質が結合されかつ液体中に分散した固相としての微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成せしめる第１手段と、
前記生成した磁性体微粒子の多数の凝集塊を磁気的に吸着することにより捕捉し液体から分離する第２手段と、
前記液体を除去する第３手段とを有することを特徴とする固相の回収装置。
【請求項６】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記第１手段は前記磁性体微粒子に対して時間的に変動する磁場を発生する磁石手段であることを特徴とする固相の回収装置。
【請求項７】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は前記反応容器の移動経路に近接して設置された電磁石と、前記電磁石に周期的に変動する電流を印加する電源制御手段とを有することを特徴とする固相の回収装置。
【請求項８】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は前記反応容器の移動経路に近接して設置された永久磁石と、前記永久磁石を回転し磁極位置を周期的に変化させる第１駆動手段とを有することを特徴とする固相の回収装置。
【請求項９】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は同極が向き合うよう前記反応容器の移動経路を挾んで交互に設置された少なくとも２個の永久磁石を有することを特徴とする固相の回収装置。
【請求項１０】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記第１手段は前記磁性体微粒子を含む液体を連続的に流す導管と、前記導管の周囲に設置され、前記導管内を流れる液体に対して時間的に変動する磁場を発生する磁石手段とを有することを特徴とする固相の回収装置。
【請求項１１】
請求項５記載の固相の回収装置において、前記第１手段は前記磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加する手段を更に有することを特徴とする固相の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は固相として微粒子を用いた分析処理における固相の回収方法及び装置に係わり、特に、血清および尿といった体液成分の、特に免疫学的な特異的結合によって検出される微量成分を測定するのに好適な固相の回収方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
免疫学的な特異的結合によって目的とする物質を高感度に測定する方法は、標識物質として放射性同位元素を用いたＲＩＡ（ラジオイミュノアッセイ）や標識物質として酵素を用いたＥＩＡ（エンザイムイミュノアッセイ）等がある。かかる分析方法では、１０−１４  といった極微量の生理活性物質を高感度に検出するため、抗原もしくは抗体といった特異的親和物質を固相化し、免疫学的な特異的結合でもって標的物質を固相に結合（Ｂｏｕｎｄ）  せしめ、しかる後に結合しない（Ｆｒｅｅ）物質を反応液、もしくは洗浄液中に溶離し前記標的物質のみを選択分離し検出する方法（Ｂｏｕｎｄ  ／  Ｆｒｅｅ  分離）  が一般的に採用されている。これらの方法は特公平１−４５５７９号公報（コーニング）等に詳しく説明されている。
【０００３】
Ｂ／Ｆ分離を用いる分析法においては、固相を液相から分離するにあたって遠心分離を行う方法や、固相として磁性体粒子もしくは磁性体を含むガラス、ないしは樹脂を固相として用いることによって磁気的に分離する方法が採用されてきた。そのうち、磁気的に分離する方法が例えば特開平２−１６１３５８号公報に記載されている。この特開平２−１６１３５８号公報では、標的物質を結合させる固相として磁性体微粒子を用い、複数の反応容器中に磁性体微粒子に結合した標的物質を含む液体を収容し、この複数の反応容器を処理ラインに移動しながら固相を液相から磁気的に分離するもので、移動速度を上げるため処理ラインに沿って複数の磁石を配置し、繰り返し磁場を与えるようにしている。
【０００４】
また、Ｂ／Ｆ分離を用いない分析法で磁性体微粒子を用いるものとして特開昭６３−２１０７７３号公報がある。この公報では、測定対象物質（標的物質）と特異的に結合する物質を固定化した微粒子とサンプルとの反応時間を短縮することを目的にして、微粒子として磁性体微粒子を用い、サンプルと磁性体微粒子との懸濁液に磁界を加えることを提案しており、この磁界の印加により磁性体微粒子を変位させ、この微粒子に固定化した物質と測定対象物質との反応を促進しようとしている。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
免疫学的分析において測定精度を高めることは極めて重要な課題であり、測定制度を高めるためにはいくつかの方法がある。第１の方法は標的物質を確実に固相に結合せしめることであり、かかる目的のためには、固相重量あたりの固相の表面積を大きくし免疫学的な反応が容易に進行し、かつ免疫学的な反応が十分に進行し得るだけの十分な時間、固相を反応液中に分散し続けるようにすることが重要である。このために現在では、固相として微粒子を用いる場合、樹脂に磁性体を化学的にメッキした比重の軽い磁性体微粒子が使用されている。また、このような固相には、粒子の液体中のブラウン運動による運動性を引き出し分散性を向上させるため、ミクロンからサブミクロンの微粒子が多く用いられている。
【０００６】
測定精度を高める第２の方法はＢ／Ｆ分離を行うときに固相を確実に分離回収することである。なぜならば、標的物質を吸着した固相を回収せず、液相とともに反応容器等から漏出することは事実上標的物質を吸着回収し損なうことに等しいからである。しかしながら、上記のように分散性が良いミクロンからサブミクロンの微粒子を用いることは、同時に磁気的な方法ないしは重量差による液相からの分離回収を難しくすることを意味するものである。例えば、磁性体微粒子を用いた分析法においては、容器の大きさ等により違いがあるが、希土類永久磁石を用いても少なくとも数十秒から数分の固相回収時間が必要である。これは遠心分離法を用いた方法から較べれば遙に簡便で高速な方法であるが、高速化のためには大きな妨げである。また、永久磁石による磁場を用いる方法では、更に磁場強度を上げて高速化する方法もあるが、永久磁石には素材に起因する技術的限界があり、この方法では解決することは困難であった。
【０００７】
測定精度を高める第３の方法は、非特異的に固相に吸着し、分析の妨げになる物質を反応液もしくは洗浄液中に十分に溶離することである。このためには、強力な磁場により回収されることによって磁気的に容易に凝集体を形成する磁性体粒子を、上記溶離のために再び分散させる必要がある。この分散が悪いと凝集体の内部に本来溶離されるべき物質が残留するおそれがある。このためにも外部の磁場が取り除かれた状態においては容易に再分離する粒子が望ましい。溶離のためには、磁性体粒子を洗浄液中で十分に撹拌分離させることが必要であるため、容器に振動を与える等の方法も採用されている。
【０００８】
上記いずれの従来技術も測定精度を高めるため第１の方法による分散性が良い微粒子を用いた分析法におけるＢ／Ｆ分離において、第２の方法、すなわち固相を確実に分離回収することについては検討されていない。
【０００９】
例えば、特開平２−１６１３５８号公報に記載の従来技術では、処理ラインに沿って複数の磁石を配置することにより単一の磁石を配置した場合に比べて反応容器の移動速度（ライン速度）を速くできるが、磁石の磁場の作用は従来と同じであり、磁性体微粒子の回収効率を向上することはできない。すなわち、測定精度を高めようとすると長時間磁場を作用させて吸着する必要があり、高速処理することができない。
【００１０】
また、特開昭６３−２１０７７３号公報に記載の従来技術は反応速度を高めるものであり、Ｂ／Ｆ分離において固相を確実に分離回収し測定精度を高めることはできない。
【００１１】
また、いずれの従来技術も非特異的に固相に吸着し、分析の妨げになる物質を反応液もしくは洗浄液中に十分に溶離することについては検討されていない。
【００１２】
本発明の第１の目的は、固相として微粒子を用いた分析法において、固相を確実かつ速やかに分離回収することにより測定精度を高めかつ高速処理を可能とする固相の回収方法及び装置を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、固相として微粒子を用いた分析法において、非特異的に固相に吸着し、分析の妨げになる物質を反応液もしくは洗浄液中に十分に溶離することにより測定精度を高めかつ高速処理を可能とする固相の回収方法及び装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、標的物質を結合させる固相として微粒子を用い分析を行うに当たり、液体中に分散した固相としての微粒子をこの微粒子に結合した標的物質とともに液体中から分離回収する固相の回収方法において、前記微粒子として磁性体微粒子または磁性体微粒子を含む微粒子を用い、液体中に分散した固相としての微粒子に標的物質を結合させた後、前記磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成せしめる第１手順と、前記生成した磁性体微粒子の多数の凝集塊を磁気的に吸着することにより捕捉し液体から分離する第２手順と、前記液体を除去する第３手順とを有するものとする。
【００１７】
上記本発明の固相の回収方法において、好ましくは、前記第１手順は時間的に変動する磁場を印加することにより前記磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与える手順である。また、好ましくは、前記磁性体微粒子に繰り返し与えられる磁気的な変位は磁性体微粒子の重心回りの回転運動および／または並進運動である。更に、好ましくは、前記第１手順は前記磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加した後、前記磁性体微粒子を凝集させる手順である。
【００１８】
また、上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、標的物質を結合させる固相として微粒子を用い分析を行うに当たり、液体中に分散した固相としての微粒子をこの微粒子に結合した標的物質とともに液体中から分離回収する固相の回収装置において、前記微粒子として磁性体微粒子または磁性体微粒子を含む微粒子を用い、前記標的物質が結合されかつ液体中に分散した固相としての微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成せしめる第１手段と、前記生成した磁性体微粒子の多数の凝集塊を磁気的に吸着することにより捕捉し液体から分離する第２手段と、前記液体を除去する第３手段とを有するものとする。
【００２０】
上記本発明の固相の回収装置において、好ましくは、前記第１手段は前記磁性体微粒子に対して時間的に変動する磁場を発生する磁石手段である。
【００２１】
また、好ましくは、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は前記反応容器の移動経路に近接して設置された電磁石と、前記電磁石に周期的に変動する電流を印加する電源制御手段とを有している。
【００２２】
また、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は前記反応容器の移動経路に近接して設置された永久磁石と、前記永久磁石を回転し磁極位置を周期的に変化させる第１駆動手段とを有していてもよい。
【００２３】
更に、前記磁性体微粒子を含む液体は反応容器に収容されており、前記第１手段は同極が向き合うよう前記反応容器の移動経路を挾んで交互に設置された少なくとも２個の永久磁石を有していてもよい。
【００２４】
また、前記第１手段は前記磁性体微粒子を含む液体を連続的に流す導管と、前記導管の周囲に設置され、前記導管内を流れる液体に対して時間的に変動する磁場を発生する磁石手段とを有していてもよい。
【００２５】
更に、好ましくは、前記第１手段は前記磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加する手段を更に有している。
【００２６】
【作用】
（１）  固相としての微粒子の多数の凝集塊を生成せしめ、その凝集塊を回収すると、微粒子をそのまま回収するよりも、磁気的な方法または重量差による方法のいずれの場合も微粒子が大きな凝集塊となることにより微粒子に作用する力が大きくなり、微粒子（固相）の分離回収速度が速くなる。また、微粒子単体では作用する力が弱くて回収できないような小径の微粒子をも回収可能となり、固相（微粒子）の回収効率が高まる。
【００２７】
（２）  また、微粒子として磁性体微粒子を用い、反応液に対して磁場を印加すると、磁性体微粒子は磁気的に変位する。すなわち、反応液に対して弱い磁場を印加すると、磁性体微粒子は磁場よりトルクを受けて重心まわりの回転運動を行い、更に強い磁場を印加すると、磁束密度と磁束密度の位置的勾配の積にしたがって磁性体微粒子が並進運動する。ここで、磁性体微粒子はその体積によって磁気的に作用する力が増大する。そのため、時間的に変動する磁場を印加することによってかかる磁気的な変位（回転運動および並進運動）を繰り返し起こし、相互に磁場中で磁性体微粒子が接触する機会を著しく増し、磁気的微粒子の多数の凝集塊を生成する。この凝集塊を磁気的に回収することによって、上記のように微粒子をそのまま回収するよりも微粒子に作用する磁気的な力を高め、高速に微粒子が回収されかつ微粒子の回収効率が高まる。
【００２８】
（３）  また、磁性体微粒子を磁気的に繰り返し変位させると、微粒子を液体中で撹拌分散するのとは異なった動きが微粒子に与えられ、非特異的に固相粒子に吸着した物質を払い落としその洗浄液への溶離を促すような効果が期待できる。
【００３０】
本発明は以上の（１）〜（３）の知見によるものであり、液体中に分散した固相としての微粒子を凝集させ微粒子の多数の凝集塊を生成し、この凝集した微粒子を液体から分離し液体を除去することにより、上記（１）で述べたように凝集塊としての微粒子に作用する力が大きくなり、微粒子（固相）の分離回収速度が速くなる。また、微粒子単体では作用する力が弱くて回収できないような小径の微粒子をも回収でき、微粒子の回収効率が高まり測定精度が向上する。
【００３１】
また、微粒子として磁性体微粒子または磁性体微粒子を含む微粒子を用い、この磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより、上記（２）で述べたように磁性体微粒子が凝集させ磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成し、この生成した磁性体粒子の多数の凝集塊を磁気的に吸着することにより微粒子の多数の凝集塊は磁気的に回収される。これにより、上記のように高速に微粒子を回収できかつ微粒子の回収効率が高まる。また、上記（３）で述べたように、磁性体微粒子を磁気的に繰り返し変位させることにより、磁性体微粒子に非特異的に吸着した物質を払い落とすような効果が期待でき、当該物質の洗浄液への溶離が促進される。これにより、非特異的に固相（微粒子）に吸着し、分析の妨げになる物質を反応液もしくは洗浄液中に十分に溶離し、測定精度の一層の向上が図れる。
【００３３】
また、時間的に変動する磁場を印加することにより、上記（２）で述べたように磁性体微粒子は重心回りの回転運動および／または並進運動を繰り返し行い凝集する。
【００３４】
更に、磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加した後、磁性体微粒子を凝集させることにより、磁性体微粒子の凝集が促進される。例えば、凝集促進剤として大粒子径の磁気反応性に優れた粒子を用いることにより、その後磁気的な変位を繰り返し与えるとその大粒子径の粒子を核として凝集が起こり、凝集速度が速くなりかつ凝集効率が向上する。
【００３５】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の好ましい実施例を説明する。
まず、本発明の第１の実施例による固相の処理方法及び装置を図１〜図４を用いて説明する。
【００３６】
一般に磁性体粒子を用いた酵素免疫法等の分析方法のうち、高感度な分析に用いられる非競合法は、サンドイッチ法とよばれ、以下のような工程を含む。先ず、標的物質と特異的に結合する第１の抗体もしくは抗原を固定化した磁性体微粒子と、試料中の標的物質と結合させ、さらに標的物質と前記固相にある第１の抗体もしくは抗原と異なる部位に結合する第２の抗体もしくは抗原を結合した標識酵素を結合せしめ、磁性体微粒子と標的物質と標識酵素の三者が一体となった複合体としての生成物（Ｂｏｕｎｄ）  を形成する。ここで、固相と標的物質を介して結合しない標識酵素（Ｆｒｅｅ）はＢ／Ｆ分離によって取り除かれ、この後の工程である標識酵素の反応を検出する工程では、前記生成物（Ｂｏｕｎｄ）  のみが検出されることとなる。
【００３７】
本発明はそのＢ／Ｆ分離を行う固相の回収方法と装置に係わるものである。
【００３８】
一般に、このようなＢ／Ｆ分離を含む酵素免疫法等の方法では、１回のＢ／Ｆ分離を達成するために、２回以上、好ましくは３回洗浄動作を行う。これは１回の洗浄動作では残留するＦｒｅｅの標識酵素や、後工程の反応を阻害する物質を十分に取り除くことができないためである。
【００３９】
図１及び図２はその洗浄動作の１回分を示し、ディスクリート方式の酵素免疫自動分析装置によって行った場合のものである。必要であれば、洗浄動作の回数分だけ図示の構成を連続して設置してもよい。また、１回の洗浄動作終了後、図示の構成を反応ラインに沿って移動することにより複数回使用して複数回の洗浄動作を行ってもよい。
【００４０】
図１において、１は上記磁性体微粒子２０との複合体としての生成物（Ｂｏｕｎｄ）  と磁性体微粒子と結合しない標識酵素（Ｆｒｅｅ）とを含む液体を収容した複数の反応容器である。反応容器１は、図２に示すようにホルダー２に支持されており、ホルダー２はその側縁に設けられたラッチ３を介して移送装置を構成するピニオン４によって間欠的に移送される。
【００４１】
移送装置のピニオン４は制御部５の信号により制御される。この場合、一定時間、反応容器１を停止させ、以下に説明する各工程を反応容器列に沿って配置された各機構で行い、しかる後に反応容器１を移送して異なる位置に位置づける動作を繰り返す。
【００４２】
先ず、第１のタイミングで反応容器１が位置Ａに位置づけられると、上昇機構１４によりノズル６が下降し、反応容器１にノズル６より洗浄液タンク１８に用意された洗浄液が添加される。もしもすでに反応液により反応容器１が満たされているのであれば、洗浄に不足する分を補ってもよい。洗浄液の量は制御部５によりシリンジ１６を介してその都度制御され得るものとする。上昇機構１４も制御部５の信号により制御される。図１には示していないが、洗浄液を洗浄の工程および洗浄される物質に応じてその都度適当に選択可能としてもよい。
【００４３】
次いで、反応容器１は第２タイミングで位置Ｂに位置づけられる。位置Ｂにおいて、反応容器１はホルダー２の下部に設置された撹拌機構８を上昇機構２６により撹拌を要するタイミングで反応容器１の底面に接触させることによって揺動され、洗浄液と前記固相としての磁性体微粒子２０を始めとする内容物とを十分に混和撹拌される。この撹拌動作は洗浄液と磁性体微粒子２０を十分に混和し、かつ反応液や洗浄液中で磁気的な作用等で凝集した粒子を分散さることにより、免疫学的な特異的結合でなしに固相である磁性体微粒子２０に非特異的に吸着した物質を洗浄液に十分に溶離せしめる。撹拌機構８及び上昇機構２６の動作も制御部５からの信号により制御される。図２では、撹拌機構８は回転体を反応容器１に接触させることにより反応容器を揺動する構成を採用しているが、超音波素子等を容器に接触させることにより上記効果を得る方法も有効である。
【００４４】
更に、第３、第４のタイミングの間、反応容器１は位置Ｃ及びＤで放置され十分に磁性体微粒子２０から非特異的結合物質を溶離した後、第５のタイミングで位置Ｅに位置づけられる。
【００４５】
位置Ｅには、反応容器１の液体に対して直交する磁場を発生する水平コイル９と垂直コイル１０が設置されている。これらのコイル９，１０は変動磁場発生用電源制御装置１２より各々独立に時間的に変化する電流、例えば図１の符号２１，２２で示すように周期的に変動するパルス状の電流が印加され、時間的に変化する磁場を発生する。変動磁場発生用電源制御装置１２は制御部５より発せられた信号にしたがい電源１９を制御し時間的に変動する電流２１，２２を発生する。コイル９，１０の発生磁場は電流に依存し、同時にコイルの発熱によりコイルの抵抗値は変化するので、ここでは電流制御の方が望ましい。パルス電流の周期（１パルスのピッチ）は例えば１秒程度である。
【００４６】
コイル９，１０により上記のように発生した時間的に変化する磁場を印加することにより磁性体微粒子は磁気的に繰り返し変位し、液体中に分散した固相としての磁性体微粒子は凝集し、磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成せしめる。
【００４７】
この後、次ぎなる第６のタイミングで反応容器１が位置Ｆに位置づけられると、上記のように凝集した磁性体微粒子塊は永久磁石１１で反応容器１の壁面もしくは底面に吸着される。磁性体微粒子塊が十分に吸着され液相と分離されると、排出ノズル７が昇降機構１３により下降し、ポンプ１５の動作により液相が排出される。昇降機構１３及びポンプ１５も制御部５の信号により制御される。この一連の動作によりＢ／Ｆ分離の１回の洗浄動作が終了する。
【００４８】
２回目以降の洗浄動作も上記と同様に位置Ａ〜Ｆに反応容器を位置付けて行い、第１回の洗浄動作で除去し切れなかった、非特異的に固相（磁性体微粒子）に吸着した物質を洗浄液中に溶離し除去する。
【００４９】
次に、位置Ｅにおける磁性体微粒子の凝集作用を図３および図４を用いて説明する。
【００５０】
図３（ａ）に示すように液体中に分散した磁性体微粒子に磁界をかけ励磁すると、図３（ｂ）に示すように個々の磁性体微粒子が磁場の極にしたがいヒモ状に会合して行く。また、このようにヒモ状に会合した細長い磁性体微粒子塊に対してその長さ方向と異なる方向に磁界を印加すると、図３（ｃ）に示すようにヒモ状の磁性体微粒子塊は磁界と同じ方向を向くよう回転する。この変位を起こさせるには極めて弱い磁場で十分である。更に強い磁界をかけると液体の粘性抵抗に逆らって並進移動する。この時の移動速度は磁界の強さと磁性体微粒子塊の大きさに比例する。すなわち、磁界が強いほど、また磁性体微粒子塊が大きいほど速く移動する。このため、磁石で吸着する場合、大きい粒子塊だけが吸着され、後からゆっくりと小さい粒子塊が移動する。
【００５１】
位置Ｅでは以上の原理に基づき水平コイル９および垂直コイル１０を用いて磁性体微粒子を凝集させる。すなわち、例えば水平コイル９に２１のようなパルス状の電流を印加し反応容器１内に時間的に変化する磁場を発生させると、磁性体微粒子は磁場の極にしたがいヒモ状に会合し、細長い磁性体微粒子塊を形成する。また、電流２１のパルスに対応して磁場の方向は１８０°変化し、この磁場の変化により細長い磁性体微粒子塊はトルクを受けて重心回りで１８０°回転するよう変位する。図４にその様子を示す。このように細長い磁性体微粒子塊が回転すると、その回転運動により細長い磁性体微粒子塊は回転範囲内の磁性体微粒子または小さい磁性体微粒子塊をからめとり吸着し、大きな粒子塊へと成長してゆく。粒子塊の大きさが大きくなると磁界の及ぼす力が強くなり、回転運動に加えて並進運動も生じ、この並進運動により回転範囲外の領域においても磁性体微粒子塊は磁性体微粒子または小さな磁性体微粒子塊と次々に接触し、これをからめとり凝集してゆく。
【００５２】
また、垂直コイル１０によっても時間的に変化する磁場を印加することにより水平コイル９による磁場の方向と異なる方向、この場合は図４の紙面に直交する方向にも同様の現象が生じ、磁性体微粒子の会合及び変位が三次元的に生じ、三次元的に凝集が生じる。
【００５３】
ここで、コイル９，１０の発生磁場の強さは液体の粘性や反応容器１の大きさ、また磁性体微粒子の性質等により調整されるべきものである。その強さは少なくとも一回のパルスで磁性体粒子を変位させ得るものでなくてはならない。また、図１では容器の片側の面にのみ水平コイル９を配置したが、水平コイル９を両側に配置し同期して磁場を発生させてもよい。
【００５４】
以上のようにコイル９，１０による時間的に変化する磁場を印加することにより、磁性体粒子は磁場中で互いに凝集し、凝集するにつれ体積の増大等により磁場により磁性粒子に発生する磁気モーメントが大きくなるため、弱い磁界に対しても鋭敏に反応するようになる。磁性体微粒子は印加される磁界が弱ければ重心回りの回転運動により変位し、さらに強ければ磁界を発するコイルの方向に並進運動する。磁性体粒子２０は凝集する塊が大きくなり洗浄液中の磁界に対する応答が鋭敏になると、その分、他の粒子及び凝集塊と接触する機会が増加するため、さらに凝集塊が大きく成長する。
【００５５】
このように位置Ｅにおいて磁性体微粒子を凝集し磁性体微粒子の多数の凝集塊を生成することにより、この凝集した磁性体微粒子を位置Ｆにおいて永久磁石１１で吸着し液体から分離するときは、凝集塊としての磁性体微粒子に作用する力は大きくなり、微粒子（固相）の分離回収速度が速くなる。また、微粒子単体では作用する力が弱くて回収できないような小径の微粒子をも凝集塊として回収でき、微粒子の回収効率が飛躍的に向上する。このため、ミクロンからサブミクロンの微粒子を用いた高感度分析法においても速やかに固相を回収し高速処理をすることが可能となり、さらには従来よりも固相の回収効率を上昇させ分析精度を高めることが可能である。
【００５６】
また、上記のように磁性体微粒子を磁気的に繰り返し変位させるとき、磁性体微粒子に非特異的に吸着した物質を払い落とすような効果が期待でき、当該物質の洗浄液への溶離が促進される。これにより、非特異的に固相（微粒子）に吸着し、分析の妨げになる物質を反応液もしくは洗浄液中に十分に溶離し、測定精度の一層の向上が図れる。
【００５７】
本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例では磁性体微粒子２０の磁性材の種類には言及しなかったが、通常、磁性体微粒子としては残留磁気を持ついわゆる記録用磁気材料として知られているγＦｅ２  Ｏ３  ，ＣｒＯ２  などの微粒子が用いられる。本発明の第２の実施例では磁性体微粒子２０の磁性材として残留磁気の小さい磁性体を用いる。残留磁気が小さい磁性材としてはＭｎ−Ｚｎフェライト，Ｎｉ−Ｚｎフェライトなどの組成を持ついわゆる軟磁性体材料や、超磁性を備えた微粒子がある。超磁性とは磁性体を磁区のレベル（１ｎｍ程度）まで微粒化したときに出てくる残留磁気が非常に小さくなる性質をいい、超磁性を備えた微粒子とは、このような粒子を組成の一部又は全部として含む微粒子のことである。その他は第１の実施例と同じである。
【００５８】
本実施例では、磁性体微粒子の磁性材として残留磁気の小さな磁性体を用いることにより、図１の位置Ｅにおいて磁場を印加したときには磁性体微粒子は磁化され、第１の実施例で述べたように磁性体微粒子の凝集塊を生成し、位置Ｆにおいて速やかに磁気的に回収することができる。一方、磁場を取り除くと磁性体微粒子の磁気が消失するので、容易に再分離可能となる。このため、２回目以降の洗浄動作において、位置Ａ〜Ｄの工程で磁性体微粒子の凝集塊は容易に再分離され、磁性体微粒子を洗浄液中に十分に分散させる。この磁性体微粒子の分散により、免疫学的な特異的結合でなしに磁性体微粒子２０に非特異的に吸着した物質を洗浄液に十分に溶離せしめることができ、測定精度の一層の向上が図れる。
【００５９】
本発明の第３の実施例を図５を用いて説明する。図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。
【００６０】
本実施例のＢ／Ｆ分離を行う装置では、図１に示す構成に加え、凝集促進剤添加ノズル２３、凝集促進剤添加用シリンジ２４及び凝集促進剤タンク２５が設けられている。第４のタイミングで反応容器１が位置Ｄに位置づけられると、制御部５によりシリンジ２４を介してタンク２５内の凝集促進剤がノズル２３より添加される。
【００６１】
ここで、添加する凝集促進剤としては磁気に応答の良い磁性体微粒子が挙げられる。例えばノズル６で添加される洗浄液中に特異的な結合を生じにくい処理を施した大粒子径の磁気反応性に優れる粒子を添加する。このように磁気反応性に優れた大径粒子を添加することにより、その後位置Ｅにおいて磁気的な変位を繰り返し与えるとその粒子を核として凝集が起こり、凝集速度が速まり凝集効率が向上する。
【００６２】
また、磁性体微粒子の凝集を促進する物質として多価カチオン（二価若しくはそれ以上の価数を持つプラスイオン若しくは一般に凝集促進剤と呼ばれる物質）があり、この薬剤を単独でまたは上記の磁気に応答の良い磁性体微粒子と併用して添加しても良い。
【００６３】
本実施例では、凝集促進剤を予め添加することにより、位置Ｅにおける凝集の促進及び及び位置Ｆにおける回収の高速化が期待でき、一層の測定精度の向上及び処理の高速化が可能となる。
【００６４】
本発明の第４の実施例を図６により説明する。先の実施例では磁性体微粒子を凝集するため時間的に変動する磁場を印加する手段として電磁石（コイル）を用いたが、電磁石でなく永久磁石を用い、永久磁石と反応容器を相対移動させることによって時間的に変動する磁場を印加してもよい。また、磁性体微粒子を凝集させる磁石と吸着回収する磁石を１つの磁石で兼ねてもよい。本実施例はこのような変形に係わるものである。
【００６５】
図６において、反応容器１を搬送する反応容器ホルダ２の両側に複数の永久磁石２７ａ〜２７ｈが反応容器１を挾んで位置をずらしかつ同極（例えばＮ極）を反応容器１に向けて配置され、反応容器１はこのような永久磁石の間を一方向に移動する。このように永久磁石２７ａ〜２７ｈの間で反応容器１を相対的に移動させると、反応容器１中の磁性体微粒子に時間的に方向が変化する磁場が与えられ、上記電磁石の場合と同様に磁性体微粒子は磁気的に繰り返し変位し凝集塊を形成する。すなわち、反応容器１が永久磁石２７ａに対面する位置から永久磁石２７ｂに対面する位置へと移動する間、磁場の方向は１８０°変化し、この磁場の変化により磁性体微粒子は重心回りで１８０°回転する。また、この構成では、磁性体微粒子が永久磁石に向けて移動する並進運動も加わり、この並進運動の方向も永久磁石２７ａと永久磁石２７ｂとでは逆方向となる。反応容器１が永久磁石２７ｂに対面する位置から永久磁石２７ｃに対面する位置へと移動する間も同様であり、このことが繰り返され磁性体微粒子は磁気的に揺動し、凝集塊を形成する。
【００６６】
この後、反応容器１は図１の位置Ｆに相当する位置に移動し、磁性体微粒子の凝集塊が磁気的に吸着分離される。
【００６７】
ここで、最下流の永久磁石２７ｈを吸着分離用の磁石として兼用しても良く、この場合、吸着に要する時間反応ラインを停止させることにより磁気吸着を達成できる。
【００６８】
また、図６の実施例では反応容器１を一方向に移動させたが、図７に示すようにホルダ２の両側に１個づつ永久磁石２７ａ，２７ｂを位置をずらしかつ同極（Ｎ極）を反応容器１に向けて配置し、ホルダ２を前後に移動させてもよい。この場合も、図６の場合と同様に磁性体微粒子には時間的に変動する磁場が印加され、磁性体微粒子は磁気的に揺動し、凝集塊を形成する。
【００６９】
なお、図６および図７に示す実施例において、反応容器ホルダ２が通過する経路が閉ループであり、反応容器１内の反応が時間を要しその間にループを２周以上する必要がある場合、反応中に反応容器１が図示の磁石部分を通過することになる。この場合、反応容器の移動経路に沿って永久磁石が並んでいることにより、反応が妨げられることが問題になるならば、パーマロイ等の磁性体からなるシールド板を反応容器ホルダ２と永久磁石２７ａ，２７ｃ，２７ｅ，２７ｇとの間および反応容器ホルダ２と永久磁石２７ｂ，２７ｄ，２７ｆ，２７ｈとの間に開閉可能に設置し、このシールド板を降下させることとにより永久磁石を磁気シールドしてもよい。
【００７０】
本発明の第５の実施例を図８により説明する。この実施例は磁気的な変位を繰り返し与える磁石と吸着回収する磁石を機械的に移動し得る１つの磁石で兼ねたものである。
【００７１】
図８において、永久磁石２８はモータ等の永久磁石回転機構２９により回転されるとともに、永久磁石回転機構２９は永久磁石移動機構３０により移動され、永久磁石２８を反応容器１に対して接近または離間移動させる。永久磁石２８を回転させることにより永久磁石２８の磁極が周期的に移動し、磁性体微粒子に時間的に変動する磁場が与えられ、磁性体微粒子の凝集塊が生成される。また、永久磁石２８の回転を一時的に停止し、移動機構３０により永久磁石２８を反応容器１に近付けることにより、磁性体微粒子の凝集塊は吸着分離される。
【００７２】
図８の実施例では、回転機構２９の回転軸を水平にして永久磁石２８を回転させたが、図９に示すように回転機構２９の回転軸を垂直にして永久磁石２８を回転させてもよい。この場合も、図８の場合と同様に磁性体微粒子には時間的に変動する磁場が印加され、磁性体微粒子は凝集塊を形成する。
【００７３】
本発明の第６の実施例を図１０により説明する。先の実施例はディスクリート方式の装置に本発明を適用した例であるが、本実施例はフロー方式に本発明を適用したものである。
【００７４】
図１０において、磁性体微粒子を含む液体が流れる導管３１にコイル部分３３を形成し、コイル部分３３を挾んで異極が向き合うように２個の凝集用の永久磁石３２ａ，３２ｂを配置する。また、コイル部分３３の下流側にセル３４を形成し、このセル３４に近接して永久磁石１１を設置する。
【００７５】
磁性体微粒子を含む液体がコイル部分３３内を螺旋状に流れると、磁性体微粒子には永久磁石３２ａ，３２ｂにより時間的に変動する磁場が与えられ、磁性体微粒子は磁気的に繰り返し変位し凝集する。この凝集した磁性体微粒子は更にセル３４へと流れ、永久磁石１１により吸着分離される。
【００７６】
図１０の実施例では、コイル部分３３を形成し磁性体微粒子を含む液体がコイル部分３３内を螺旋状に流れることにより時間的に変動する磁場を印加したが、その他の方法としては、導管中で磁性体微粒子を含む液体が停止する部分を形成し、この部分で図１に示す実施例と同様に電磁石により磁界の方向及び強度を変化させる方法もある。この場合は、図１０において、コイル部分３３を３４と同様なセルとし、永久磁石３２の代わりに図１の水平コイル９のような電磁石を配置すればよい。
【００７７】
なお、以上の実施例では、磁性体微粒子に磁気的な変位を繰り返し与えることにより凝集させたが、第３の実施例で述べた多価カチオンを凝集促進剤として用い、その作用のみで微粒子を凝集させてもよい。この場合、微粒子として磁性体を使用するならば凝集した微粒子を先の実施例と同様に磁気的に分離してもよいが、非磁性体を用いる場合は重量差で分離してもよく、このときも微粒子が凝集塊を形成していることから従来の重量差で分離する場合よりも高速に分離し回収することができる。
【００７８】
また、以上の実施例では本発明を酵素免疫法のＢ／Ｆ分離に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、単に磁性体微粒子により特定の物質を吸着回収し、残った液相の性質を測定する方法に用いてもよい。これは例えば、酵素免疫法の酵素反応の後に、液相にあらわれる酵素反応を測定する目的や、ＨＤＬ  コレステロールの測定に使用してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、液体中に分散した固相としての微粒子を相互に凝集させ微粒子の多数の凝集塊を生成せしめた後、その凝集した微粒子を捕捉し液体から分離するので、ミクロンからサブミクロンの微粒子を用いた高感度分析法においても速やかに固相を回収し高速処理をすることが可能となり、さらには従来よりも固相の回収効率を上昇させ分析精度を高めることが可能である。
【００８０】
また、微粒子として磁性体微粒子を使用し、磁性体微粒子を磁気的に繰り返し変位させるので、非特異的に固相粒子に吸着した物質の洗浄液への溶離が促され、一層の測定精度の向上が期待できる。
【００８２】
また、磁性体微粒子を含む液体中に凝集促進剤を添加するので、磁性体微粒子の凝集が促進され、一層の高速、高精度の分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図２】図１に示す処理工程を実施する処理装置の斜視図である。
【図３】磁性体微粒子の凝集作用を説明する図である。
【図４】磁性体微粒子の凝集作用を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施例による固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施例による固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例を変形した固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施例による固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例を変形した固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例による固相の回収方法の処理工程を示す図である。
【符号の説明】
１  反応容器
２  ホルダ
３  ラッチ
４  移送装置のピニオン
５  制御部
６  洗浄液吐出ノズル
７  排液ノズル
８  撹拌機構
９  水平コイル
１０  垂直コイル
１１  吸着回収用永久磁石
１２  コイル電源
１３  吸引ノズル昇降機構
１４  洗浄液吐出ノズル昇降機構
１５  吸引用ポンプ
１６  シリンジ
１７  排液タンク
１８  洗浄液タンク
２０  磁性体微粒子
２１  水平コイル印加パルス電流
２２  垂直コイル印加パルス電流
２３  凝集促進剤添加ノズル
２４  凝集促進剤添加用シリンジ
２５  凝集促進剤タンク
２６  撹拌機構昇降装置
２７ａ〜２７ｈ  凝集用永久磁石
２８  可動永久磁石
２９  永久磁石回転機構
３０  永久磁石移動機構
３１  導管
３２  凝集用磁石
３３  コイル状導管
３４  磁性体微粒子吸着用セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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