(57)【要約】磁化可能ビーズを使用するイムノアッセイにおいて検出される抗原の固定化のための分析機器。その機器は、磁化可能粒子を含むプローブおよび磁場勾配をプローブリザーバ中の粒子に印加するための複数の磁性デバイスを備える。このプローブは、この複数の磁性デバイスの間で移動可能であり、プローブ位置のうちの少なくとも１つは、流体媒体中の磁性粒子を固定化するために使用され得、少なくとも１つの別の位置は、流体媒体中の粒子を再懸濁するために使用され得る。
2005522679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液中の磁化可能粒子を操作するためのデバイスであって、該デバイスは、以下：
該磁化可能粒子を保持および輸送するためのプローブであって、該プローブは、複数の位置に輸送可能である、プローブ；
第１磁場を生成するための第１磁石；および
第２磁場を生成するための第２磁石であって、ここで該複数のプローブ位置は、該第１磁石と第２磁石との間の位置を含む、第２磁石、
を備える、デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記プローブ位置のうちの少なくとも１つは、前記磁化可能粒子を該溶液中に固定化し、該位置のうちの少なくとも別の１つは、該溶液中の該粒子を懸濁する、デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記プローブは、内壁を備え、該磁化可能粒子は、該プローブの該内壁に対して固定化される、デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のデバイスであって、前記内壁は、平坦な表面を備える、デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１磁場の大きさは、前記第２磁場の大きさとは異なる、デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスであって、前記複数のプローブ位置は、３つの位置を含む、デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスであって、前記プローブ位置のうちの１つは、再懸濁位置を含む、デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のデバイスであって、該デバイスは、前記プローブを輸送するための輸送ステージをさらに備える、デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載のデバイスであって、該デバイスは、希釈器アセンブリをさらに備え、ここで該希釈器アセンブリは、前記プローブの頂部端に流体を導入し、該プローブの該頂部端は、サンプルを受容するための該プローブの端部に対向する、デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載のデバイスであって、前記プローブは、温度制御要素をさらに備える、デバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載のデバイスであって、前記プローブは、液体レベル感知要素をさらに備える、デバイス。
【請求項１２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１磁石は、第２磁石の強さの約１．０〜５．０倍の範囲である、デバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１磁石および前記第２磁石は、約１．５〜２．５インチの範囲の間隙だけ離れている、デバイス。
【請求項１４】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１磁石の強さは、前記第２磁石の強さの約１．０〜２．０倍の範囲である、デバイス。
【請求項１５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１磁石および前記第２磁石は、約１．９５インチの間隙だけ離れている、デバイス。
【請求項１６】
請求項９に記載のデバイスであって、前記希釈器アセンブリは、前記プローブの受容端部に流体を導入する、デバイス。
【請求項１７】
磁化可能粒子を洗浄するための方法であって、該方法は、以下の工程：
磁化可能粒子を含む流体サンプルをプローブへと吸引する工程であって、ここで該プローブは、複数の位置に輸送可能であり、輸送ステージに連結される、工程；
該輸送ステージに連結された該プローブを、磁性洗浄ステーションに輸送する工程であって、  該磁性洗浄ステーションは、第１磁場を生成するための第１磁石および第２磁場を生成するための第２磁石を備える、工程；ならびに
該磁化可能粒子を洗浄する工程、
を包含する、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：
前記プローブを捕捉位置に移動する工程；
該プローブを、該捕捉位置から再懸濁位置へと移動する工程；および
前記磁化可能粒子を該プローブから排出する工程、
を包含する、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：
前記プローブを再懸濁位置から中立位置へと移動する工程；および
該プローブを前記磁性洗浄ステーションから離して輸送する工程、
を包含する、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：
前記捕捉位置における前記プローブの管腔を、希釈器アセンブリからの希釈液で洗い流す工程、
を包含する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記洗い流すための希釈液は、前記プローブの第２端部に導入され、該プローブの第１端部に排出される、方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の方法であって、前記磁化可能粒子は、容器から吸引される、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記容器は、マイクロタイターウェルである、方法。
【請求項２４】
請求項１８に記載の方法であって、前記磁化可能粒子は、容器へと排出される、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記容器は、マイクロタイターウェルである、方法。
【請求項２６】
請求項１７に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：
前記磁化可能粒子を体液とともにインキュベートする工程、
を包含する、方法。
【請求項２７】
請求項１７に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：イムノアッセイを行う工程、
を包含する、方法。
【請求項２８】
請求項１８に記載の方法であって、前記再懸濁位置は、前記中立位置より前記第２磁石に近い、方法。
【請求項２９】
溶液中の磁化可能粒子を操作するための方法であって、該方法は、以下の工程：
該粒子をプローブに導入する工程；
該プローブ中の該粒子を、第１磁場によって固定化する工程；および
該プローブ中の該粒子を、第２磁場によって再懸濁する工程、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、臨床診断アッセイ、特に、磁化可能粒子を利用するイムノアッセイ、およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
イムノアッセイ（例えば、化学発光イムノアッセイ）は、一般に、２つの抗体調製物（標的抗原分子を捕捉および固定化するために使用される第１の抗体、ならびに検出標識をこの抗原に結合するために使用される第２の抗体）を要する。
【０００３】
イムノアッセイにおいて検出される抗原の固定化は、磁化可能ビーズを使用して達成され得る。検出は、適切な可視化剤（ｖｉｓｕａｌａｎｔ）（例えば、イソルミノール化学発光）を使用することによって達成され得る。このアッセイは、以下の主要な工程を包含する。例えば、抗原を含むサンプルは、抗原に対する第１の抗体と混合され、この第１の抗体は、磁化可能ラテックスビーズに連結され、この混合物が反応される。代表的には、イソルミノールに連結された、抗原上の異なるエピトープに対する第２の抗体は、工程１においてサンプルに添加され、この混合物が反応される。磁場は、（抗原結合した、標識抗体で）容器の内壁に対して磁化可能ビーズを保持するように印加される。洗浄流体は、非結合標識抗体を除去するように導入される。この磁化可能ビーズの洗浄は、代表的には、このビーズを磁場に固定化し、洗浄流体を導入し、この磁場を外し、そして繰り返し、均一な混合物になるまで、ビーズを容器へと排出し、このビーズを、容器から吸引してビーズの全てを回収する工程、ならびにこのビーズを洗浄流体中に再懸濁する工程によって起こる。この抗原結合した標識抗体を有する磁化可能ビーズを、適切な光学キュベット中に再懸濁する。イソルミノールを活性化する、過酸化水素のような活性化試薬がこのキュベット中にビーズとともに添加され、光が化学発光反応において発せられる。化学発光反応から発せられた光は、適切な光検出器を用いて検出される。いくつかの適用について、試薬添加および／または洗浄のさらなる工程が、必要であり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の要旨）
本明細書中に記載される本発明は、リザーバを備えるプローブ、プローブリザーバに磁化可能粒子を含む流体を導入するための希釈器アセンブリ、および磁場勾配をプローブリザーバ中の粒子に印加するための複数の磁性デバイスを備える分析機器を特徴とする。本発明に従う一実施形態において、この分析機器は、磁性洗浄ステーションおよびサンプリングステーションを有する。プローブリザーバ中の磁性粒子を含むプローブは、磁石を備える磁性洗浄ステーションに動かされる。この磁石は、例えば、少なくとも第１磁石および第２磁石を備え、この第２磁石は、第１磁石とは異なる大きさの磁場を有する。他の磁性デバイス（例えば、１つ以上のソレノイドコイル）が、本発明によって企図され、本明細書中に記載される磁性デバイスに限定されない。
【０００５】
一局面において、本発明は、流体媒体中の磁化可能粒子を操作するためのデバイスを包含する。一実施形態において、本発明に従って、このデバイスは、体液中の分析物の存在を決定し、その量を測定するための分析機器において使用され得る。このデバイスは、磁化可能粒子を保持および輸送するためのプローブを備え、プローブは、複数の位置に輸送可能である。このデバイスは、第１磁場を生成するための第１磁石、および第２磁場を生成するための第２磁石をさらに備える。このプローブは、第１磁石と第２磁石との間の複数のプローブ位置に移動可能である。プローブ位置のうちの少なくとも１つは、流体媒体中の磁性粒子を固定化し、少なくとも別の位置は、流体媒体中で粒子を再懸濁する。一実施形態において、この磁化可能ビーズは、プローブの内壁に対して固定化される。プローブの内壁は、曲がっていてもよいし、平坦であってもよい。
【０００６】
一実施形態において、第１磁場の大きさは、第２磁場の大きさとは異なる。特定の実施形態において、この第１磁石は、第２磁石の強さの約１〜約５倍の範囲である。特定の実施形態において、この第１磁石は、第２磁石の強さの約１〜２倍の範囲である。本発明のなお別の実施形態において、この第１磁石は、約１／１６インチ〜４０インチ、好ましくは、１．５〜２．５インチ、より好ましくは、１．９５インチの範囲の間隙だけ、第２磁石から離れている。
【０００７】
一実施形態において、３つのプローブ位置がある。これらのプローブ位置は、中立位置、固定化位置、および再懸濁位置を含む。一実施形態において、このデバイスは、複数のプローブ位置の間にプローブを移動するための輸送ステージを有する。この輸送ステージはまた、サンプルステーションと磁性洗浄ステーションとの間にプローブを移動し得る。特定の実施形態において、このプローブは、温度制御要素および／または液体感知要素を有する。
【０００８】
本発明に従う一実施形態において、このデバイスは、流体リザーバからプローブリザーバへと、プローブの頂部端を通って流体を導入するための希釈器アセンブリを有する。このプローブの頂部端は、サンプルを受容するために使用されるプローブの端部に対向している。別の実施形態において、この希釈器アセンブリは、プローブのサンプル端に流体を導入する。
【０００９】
別の局面において、本発明は、磁化可能粒子を洗浄するための方法であり、この方法は、磁化可能粒子を含む流体サンプルをプローブへと吸引する工程を包含する。このプローブは、サンプルを受容するためのそのプローブの端部に対向している頂部端を有する。このプローブは、輸送ステージによって、磁性洗浄ステーションへと輸送される。この磁性洗浄ステーションは、第１磁場を生成するための第１磁石および第２磁場を生成するための第２磁石を有する。このプローブは、磁性洗浄ステーションにおいて、捕捉位置へと、次いで、再懸濁位置へと移動される。その磁化可能粒子は、プローブから排出される。本発明のなお別の実施形態において、その再懸濁位置は、中立位置より第２磁石に近い。
【００１０】
本発明に従う一実施形態において、プローブの管腔は、捕捉位置において、希釈器アセンブリからの希釈液で洗い流される。洗い流すための希釈液は、プローブの第２端部に導入され得、プローブの第１端部で排出され得る。
【００１１】
本発明に従う一実施形態において、その磁化可能粒子は、マイクロタイターウェルであり得る容器へと排出される。
【００１２】
別の局面において、その磁化可能粒子は、体液とともにインキュベートされ、そして／またはイムノアッセイが行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（発明の説明）
本明細書において記載される本発明は、磁性粒子を用いるアッセイにおいて、流体（例えば、血液）を分析するにおいて使用するための洗浄ブローブを含む臨床分析機器のようなデバイスである。以下に記載する本発明の実施形態は、以下の共通の特徴を有する：複数の磁性粒子（少なくとも２つの磁石）を含む流体媒体を保持するためのリザーバを有する輸送可能なプローブ、およびプローブ輸送ステージ。このプローブは、少なくとも１つの磁石に関して複数の位置における輸送ステージによって移動可能である。少なくとも１つの磁石に対する複数のプローブ位置は、少なくとも捕捉位置と再懸濁位置との間のプローブリザーバにおいて磁性粒子を再配置する。
【００１４】
一般に、本発明は、懸濁液または溶液のような流体媒体において、磁性粒子（例えば、ビーズ）を洗浄、リンスまたはそうでなければ操作するためのリザーバとして役に立つプローブを有するデバイスである。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の一つの実施形態において、デバイス６は、プローブアセンブリ３０と、サンプリングステーション２０と、磁性洗浄ステーション４０とを備える。このプローブアセンブリ３０は、プローブ１０と、希釈器（ｄｉｌｕｔｏｒ）アセンブリ１５、可撓性チューブ２５および輸送ステージ３５とを組み合わせて有する。このプローブ１０は、図１に記載されており、一般的に、上部端１２と、この上部端１２と反対側にあるサンプル端１４と、リザーバ１６と、少なくとも１つのプローブ壁１８とを有する中空チューブである。このリザーバ１６は、上部端１２からサンプル端１４までプローブ１０の長さの少なくとも一部に沿ってのびる。１つの実施形態では、プローブ１０は、実質的に直線であり、剛性であり、そして丸い断面を有する。本発明の別の実施形態では、例えば、図２Ａに示されるように、プローブ１０の断面は、多角形であり、そしてプローブ１０の少なくとも１つの壁は平坦である。図２Ｂ−２Ｄに示される本発明のさらに別の実施形態では、プローブ１０の断面は、丸いか、楕円形かまたはＤ型をしている。
【００１６】
本発明によるプローブ１０の特定の実施形態において、プローブのサンプル端１４は、図１に示されるようにノズル１７において終わっていてもよい。ノズル１７は、プローブ１０のリザーバ１６よりも短い断面直径を有する。ノズル１７は、プローブ１０のサンプル端１４から排出される流体の速度を増大させる。プローブ１０の形状は、例示されるものに限定されず、他の形状を含み得る。プローブ１０は、例えば、ガラス、プラスチック、セラミックス、複合材料、金属、金属合金または他の当該分野において公知の材料のような非磁性材料から製造され得る。プローブ１０は、１つの材料から製造され、別の材料で覆われてもよく、あるいは同じ材料の多数の層から作製されても良い。
【００１７】
図１をなおも参照すると、希釈器アセンブリ１５は、プローブ１０の上部端１２と作動可能にチューブ２５（例えば、可撓性チューブ）により連結されている。１つの実施形態において、希釈器アセンブリ１５は、例えば、回転方向弁を有するシリンジポンプである。希釈器アセンブリ１５は、希釈剤または洗浄液などの流体を容器（示していない）から、チューブ２５へ、プローブ１０の上端部１２を通って、プローブ１０のリザーバ１６へとポンピングし、そしてサンプル端１４を通ってプローブ１０の外へとその流体を分配する。シリンジポンプは、必要に応じて、可撓性チューブ２５を介してプローブ１０へと、またはそのプローブ１０の上流の流体（示さず）の容器へと向けられ（ｐｏｒｔ）得る。希釈器アセンブリ１５もまた、流体（例えば、体液などのサンプル流体）を、プローブ１０のサンプル端１４を通じてプローブ１０のリザーバ１６へと吸引するためのアスピレータであり得る。
【００１８】
プローブ１０に希釈器アセンブリ１５を接続するチューブ２５は、ポリテトラフルオロエチレン、ゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、またはその他の当該分野で公知の材料から製造される。
【００１９】
図１を続けて参照すると、プローブアセンブリ３０は、輸送ステージ３５をさらに備える。この輸送ステージ３５は、プローブ１０に連結される。三軸輸送ステージ３５は、少なくとも二方向の水平移動および二方向の垂直移動を含む複数の方向でプローブ１０を移動させる。
【００２０】
あるいは、輸送ステージ３５は、プローブ１０を垂直に移動させる垂直移動、プローブ１０を水平に移動させる水平移動、および／または弧状にプローブ１０をスイングさせる回転移動を有し得る。
【００２１】
今度は図３を参照すると、磁性洗浄ステーション４０は、互いに相対的な位置において固定される複数の磁石を有する。特定の実施形態において、磁性洗浄ステーション４０は、２つの長四角形の永久磁石５０および５１、すなわち、第一磁場を生成する第一磁石５０および第二磁場を生成する第二磁石５１を有する。本発明の特定の実施形態において、第一磁石５０および第二磁石５１は、異なる強さを有し、不均一な大きさの磁場を生成する。本発明の１つの実施形態において、第一磁石５０は、第二磁石５１よりも強く、すなわち、第一磁石５０によって生成される磁場は、第二磁石５１によって生成される磁場よりも大きさが強い。例えば、第一磁石５０は、第二磁石５１の１〜５倍の強さであり得、好ましくは、１〜２倍の強さであり得る。特定の実施形態において、図３をなおも参照すると、磁石５０および５１は、互いに垂直および並行に装着されており、互いに向かい合う磁石５０および５１には類似の極があり、そして空気間隙５３によって分離される。第一磁石５０を磁石５１から分離する間隙５３は、１／１６インチから４０インチの範囲にあり、特に１．５インチ〜２．５インチである。別の実施形態において、間隙５３は、プローブ１０の直径の２．５〜１０００倍であると決定される。
【００２２】
本発明の１つの実施形態において、磁石５０および５１は、ＮｅＦｅＢ磁石であり、これは、２．８インチの高さでかつ０．５インチの幅に面する磁石を有する。より強いほうまたは第一磁石５０は、捕捉磁石または固定磁石であり、そして磁化方向にそって、約１インチの厚さであり、そして残留磁気Ｂｒ＝１３．１ｋＧである。より弱い方の磁石または第二磁石５１は、リサスペンド（ｒｅｓｕｓｐｅｎｄ）磁石であり、磁化方向に沿って約０．２インチの厚さであり、そして残留磁気Ｂｒ＝１１．４ｋＧである。この実施形態において、強い磁石５０の面と弱い磁石５１の面との間で矢印５３によって示される空気間隙は、１．９５インチである。
【００２３】
磁束密度Ｂｘ、残留磁気Ｂｒの長四角形磁石の面から距離Ｘ、磁化方向の長さＬおよび面寸法Ａ×Ｂは、以下により与えられる：
【００２４】
【数１】
2005522679.tif 000003
【００２５】
２つの磁石からの磁力の方向が逆になるように互いに面する類似の極とともに上記のように配置される磁石５０および磁石５１について、磁石同士の間の中心軸における任意の点において得られる磁束密度は、個々の磁石の各々からの磁束密度の算術上の合計として計算される。
【００２６】
図４Ａに例示される本発明の１つの実施形態によれば、輸送ステージ３５は、プローブ１０をサンプルステーション（示さず）から磁性洗浄ステーション４０の上の位置まで移動させる。今度は図４Ｂを参照すると、プローブ１０は、第一磁石５０と第二磁石５１との間の中立位置８０にまで輸送ステージ３５によって下げられる。中立位置８０は、第一磁石５０と第二磁石５１とによって生成される、得られた磁場Ｂにおける磁化可能な粒子１００において得られた磁場がゼロである、第一磁石の面と第二磁石の面とに対して垂直に引かれた線に沿った位置である。図４Ｂにおいて例示されるように、中立位置８０は、プローブ１０が、より強い第一磁石５０に対してよりもより弱い磁石５１（すなわち、より弱い磁場を生成する磁石、例えば、図４Ｂに示される）に対して、より近い、磁性洗浄ステーションにおけるプローブ１０の位置である。
【００２７】
図４Ｃに例示される本発明の１つの実施形態において、輸送ステージ３５は、プローブ１０を、中立位置８０から捕捉位置６０にまで移動させる。捕捉位置６０は、第二磁石５１に対する第一磁石５０の磁場の強度が最も大きな磁場であるより強い磁石５０の近傍にある。図４Ｄに例示される本発明の別の実施形態では、輸送ステージ３５は、捕捉位置６０からリサスペンド位置７０へとプローブ１０を移動させる。リサスペンド位置７０にあるプローブ１０は、捕捉位置６０または中立位置８０におけるプローブ１０よりも、第二磁石５１により近い。このリサスペンド位置７０において、第二磁石５１によって生成された磁場の力は、第一磁石５０によって生成されたプローブ１０における磁化可能な粒子１００上の磁場の力よりも大きい。磁場の全体の力は、捕捉位置６０におけるよりもリサスペンド７０においてよりゼロに近い。
【００２８】
本発明の特定の実施形態において、捕捉位置６０は、第一磁石５０から４．２ｍｍであり、中立位置８０は、第二磁石５１から２２ｍｍにあり、そしてリサスペンド位置７０は、第二次磁石５１から１４ｍｍにある。
【００２９】
別の局面において、本発明は、磁化ビーズ１００を、例えば、イムノアッセイを実施するための自動装置において固定および洗浄する方法である。本発明のこの局面の１つの実施形態において、プローブ１０は、図６Ａに例示されるサンプリングステーション２０、磁化洗浄ステーション４０の外側の位置に配置され、そしてそのプローブ１０のサンプル端１４は、プローブ１０のサンプル端１４が磁化可能な粒子１００を含む流体サンプルに出合うまで、マイクロタイタープレートにおけるウェルのような容器へと下げられる。今度は図６Ｂを参照すると、本発明のこの局面の１つの実施形態において、希釈器アセンブリ１５によって生成される陰圧は、磁化可能な粒子１００を含む流体のアリコートがプローブ１０のサンプル端１４を通ってプローブ１０のリザーバ１６にまで吸引されることを引き起こす。磁化可能な粒子１００は、磁石に付着され得る材料から作製される。そのような材料としては、例えば、鉄、酸化鉄および当業者に公知の他のそのような材料が挙げられる。特定の実施形態において、粒子１００は、抗体またはその改変体が付着され得る官能基を有するポリマーでコーティングされるポリスチレンシェルによって囲まれた酸化鉄コアを有する磁化可能なラテックス粒子（例えば、２８０ナノメートルＤｙｎａｂｅａｄｓＴＭＭ−２８０ヒツジ抗マウスＩｇＧ（ＤＹＮＡＬ、Ｉｎｃ．，Ｌａｋｅ  Ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ））である。あるいは、磁化可能な粒子１００は、常磁性粒子（代表的には１−２０μｍのサイズで、酸化鉄および種々の他の材料（例えば、アガロースまたはセルロース（これはまた、抗体付着のための官能基（例えば、アミノシラン）を有していても良い（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ））を含む組成物を有する粒子）であり得る。磁化可能な粒子１００が懸濁される流体は、体液（たとえば、目的の分析物を含む血液）、洗浄流体、希釈剤、またはフルオレセイン、ローダミン、金粒子などの可視化剤を含む流体、西洋ワサビペルオキシダーゼ、イソルミノール、標識分子（例えば、標識した抗体）、非標識抗体、それらの改変体、あるいは目的の分析物に対して指向される他の化合物であり得る。
【００３０】
（磁化可能な粒子におけるプローブ位置および相対力ＢｄｅｌＢ）
図７Ａを参照する本発明の１つの実施形態において、磁化可能な粒子１００およびプローブリザーバ１６におけるサンプル流体を保持するプローブ１０は、矢印（ａ）によって示されるように、サンプリングステーション２０から輸送ステージ３５によって、図７Ｂに例示される磁性洗浄ステーション４０の上の位置にまで移動される。図７Ｂを参照すると、輸送ステージ３５は、プローブ１０を、矢印（ａ）で示されるように、図７Ｃに示されるように磁性洗浄ステーション４０の中立位置８０へと移動させ、その結果、そのプローブリザーバ１６は、第一磁石５０と第二磁石５１との間の領域に配置され、そしてプローブ１０のサンプル端１４は、第一磁石５０と第二磁石５１とによって生成される磁場の実質的に外側にある。
【００３１】
磁石５０と磁石５１との間の磁場Ｂにおける磁化可能な粒子において計算される相対力は、磁場の力に磁場の勾配を乗じた積であるＢｄｅｌＢに比例する。図５を参照すると、磁化可能な粒子１００における算出された相対力は、磁性洗浄ステーション４０におけるプローブ１０の中立位置８０の関数としてグラフで示される。中立位置８０における磁化可能な粒子１００の相対力ＢｄｅｌＢがゼロである、すなわち、中立位置８０において第一磁石５０と第二磁石５１とで生成される、得られた磁場の相対力は、第一磁石５０または第二磁石５１に向けてその磁化可能な粒子１００の移動を後押ししない。
【００３２】
図７Ｃを参照すると、プローブリザーバ１６において磁化可能な粒子１００を保持するプローブ１０に連結される輸送ステージ３５は、プローブ１０を、中立位置８０から捕捉位置６０へと矢印（ａ）で示されるように水平面において移動させる。図７Ｄを参照すると、捕捉位置６０は、磁化可能な粒子１００が捕捉位置６０にあるとき第一磁石５０に隣接し、そしてそれらは、第一磁石５０によって生成される最大限の大きさの磁場に配置される。
【００３３】
再度、図５を参照すると、捕捉位置６０において、磁化可能な粒子１００における計算上の相対力は、磁性洗浄ステーション４０におけるプローブ１０の捕捉位置６０の関数である。中立位置８０と捕捉位置６０との間の位置の磁化可能な粒子に対して、第一磁石５０および第二磁石５１によって生成される相対力ＢｄｅｌＢは、第一磁石５０の方向において、磁化可能な粒子１００の移動を後押しする。図５は、捕捉位置６０において第一磁石５０の（正の）方向において相対力ＢｄｅｌＢが最大になることを例示する。
【００３４】
今度は図７Ｅを参照すると、本発明の１つの実施形態において、プローブリザーバ１６において磁化可能な粒子１００を保持するプローブ１０に連結される輸送ステージ３５は、プローブ１０を、捕捉位置８０からリサスペンド位置７０へと水平面において移動させる。リサスペンド位置７０は、中立位置８０よりも捕捉位置６０よりも第二磁石５１に近い。
【００３５】
図５を再び参照すると、捕捉位置６０において、磁化可能な粒子１００において算出された相対力は、磁石洗浄ステーション４０においてプローブ１０のリサスペンド位置７０の関数としてグラフで例示される。中立位置８０と第二磁石５１との間の位置において、第一磁石５０および第二磁石５１によって、磁化可能な粒子１００上で生成される相対力ＢｄｅｌＢは、第二磁石５１の方向において、磁化可能な粒子１００の移動を後押しする。図７Ｅは、リサスペンド位置７０が中立位置８０と第二磁石５１との間で、相対力ＢｄｅｌＢが第二磁石５１の方向にある任意の位置であることを例示する。
【００３６】
図７Ｆを参照すると、本発明の一つの実施形態において、プローブ１０がリサスペンド位置７０にある一方で、希釈器アセンブリ１５が、プローブ１０のサンプル端１４を通ってプローブリザーバ１６から容器に磁化可能な粒子１００を排出する。
【００３７】
（プローブリザーバにおいて、磁化可能な粒子の分布におけるプローブの位置におけるＢｄｅｌＢの効果）
図８Ａ−図８Ｃは、プローブ１０がプローブ中立位置８０、プローブ捕捉位置６０およびプローブリサスペンド位置７０にある場合のプローブリザーバ１６において磁化可能な粒子１００の分布を例示する。図８Ａに例示され、プローブ１０の上部から見られるように、中立位置８０において、磁化可能な粒子１００は、プローブリザーバ１６の流体媒体においてランダムに分布される。今度は図８Ｂを参照すると、捕捉位置６０において、磁化可能な粒子１００が、プローブ中立位置における自由ランダム分布から、第一磁石５０に最も近いプローブ１０の側面において壁１８の内側の固定された位置へと移動する。今度は図８Ｃを参照すると、リサスペンド位置７０において、磁化可能な粒子１００は、プローブ１０の側面におけるその固定された位置からプローブ１０と離れて移動する。リサスペンド位置７０において滞留する時間が増えると、磁化可能な粒子１００は、粒子１００が捕捉位置６０において固定された壁１８から離れて、そしてプローブリザーバ１６の流体媒体中で懸濁されそして分散されるようになる。滞留時間は、プローブ壁１８の反対側において粒子が捕捉されることを防止するに十分短い。従って、固定された磁化可能な粒子１００をプローブ１０の壁１８から離して能動的に移動させるために磁力を適用することによって、本明細書において記載される本発明は、流体媒体において磁化可能な粒子１００を混合および再懸濁するために、プローブサンプル端１４を通ってプローブ１０の内および外で磁化可能な粒子混合物を反復して排出および吸引する工程に頼る公知のデバイスに対して、いくつかの利点を有する。例えば、本明細書において記載される本発明は、磁化可能な粒子１００を洗浄するに必要な流体の容量を最小化する。なぜなら、その粒子１００は、プローブ内腔から粒子１００を流すために、連続容量の洗浄流体をステップバイステップで加えることを必要とせず、洗浄流体中で再懸濁されるからである。本明細書において記載される洗浄工程は、プローブの内および外で磁化可能な粒子混合物を反復して排出および吸引する洗浄工程よりも迅速である。洗浄流体をエアゾール化することもまた、本発明の方法に従って最小化される。なぜなら、粒子を再懸濁するために、プローブから洗浄流体中の粒子を強制的に排出することが必要ではないからである。エアゾールを最小化することは、病原体を有し得る体液がプローブによってサンプリングされるときに特に重要である。
【００３８】
本発明のさらに別の実施形態において、プローブリザーバ１６内に保持される磁化可能な粒子１００の固定は、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）捕捉方法によって達成される。この実施形態において、図９に例示されるプローブ１０におけるリザーバ１６の長さは、第一磁石５０の高さｈに対応するプローブリザーバ１６の第一部分１１の長さと、第一部分１１の長さを超えるプローブリザーバ１６の長さに対応するプローブリザーバ１６の第二の部分の長さ９との合計である。
【００３９】
タンデム捕捉方法において、磁化可能なビーズ１００は、プローブリザーバ１６に吸引されそしてその長さを充填する。プローブリザーバは、捕捉位置６０中に第一磁石５０の付近に移動する。第一部分１１内の磁化可能なビーズ１００は、第一磁石５０の磁場中に存在する。プローブリザーバ１６の第一部分１１内の磁化可能なビーズ１００は、プローブリザーバ１６の第一部分１１の内壁において第一磁石５０の磁場によって固定される。プローブリザーバ１６の第二部分９内の磁化可能なビーズ１００は、希釈器アセンブリ１５によって、第二部分９から第一部分１１へと導入される。一旦、第二部分９からのビーズ１００が第一磁石５０の磁場に存在すると、そのビーズ１００は、プローブリザーバ１６の第一部分１１の内壁１８に固定される。
【００４０】
（捕捉位置での磁化可能な粒子の分布におけるプローブ形状の効果）
断面におけるプローブ１０の形状は、丸から多角形へと変動し得る。本発明の１つの実施形態において、プローブ１０は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示されるように丸い断面を有する。磁化可能な粒子１００は、図１０Ａに例示されるその丸いプローブ１０が中立位置８０に存在する場合、プローブリザーバ１６にランダムに分配される。丸いプローブ１０が中立位置８０から捕捉位置６０へと移動されるとき、磁化可能な粒子１００は、図１０Ａに示される矢印によって示されるように、長方形の磁石５０に向けて移動する傾向がある。従って、磁化可能な粒子１００は、図１０Ｂに例示されるように、第一磁石５０に最も近い壁１８の内側周囲の部分に蓄積する。捕捉位置６０における滞留時間が増加すると、磁化可能な粒子１００は、図１０Ｃに例示されるように、第一磁石５０に最も近い、プローブ１０の内壁１８の点に移動しそして凝集する傾向がある。
【００４１】
本発明の別の実施形態において、プローブ１０は、図１１Ａ〜図１１Ｃに示されるような「Ｄ」形状の断面を有する。例えば、図１１Ａに示されるような特定の実施形態において、長方形の磁石５０に最も近いプローブリザーバ１６の壁１８は、実質的に平坦であり、すなわち、プローブリザーバ１６を通る断面は、第一磁石５０に最も近い「Ｄ」の平坦側面を伴い「Ｄ」形状である。「Ｄ」形状のプローブ１０を備えることで、磁化可能な粒子１００は、図１０Ａに例示されるプローブ１０が中立位置８０に存在するとき、プローブリザーバ１６にランダムに分配される。「Ｄ」形状のプローブ１０が中立位置８０から捕捉位置６０に移動されるとき、磁化可能な粒子１００は、図１１Ｂに例示されるプローブの壁１８の内側の平坦表面を均一に横切って分布する傾向がある。捕捉位置６０における滞留時間が増大すると、磁化可能な粒子１００は、図１１Ｃに例示される、長方形磁石５０に最も近い、プローブ１０の内側壁１８において、上記されるように、比較的均一に分布したままである傾向がある。
【００４２】
（捕捉位置での洗浄工程）
１つの局面において、本発明は、イムノアッセイのような分析物を検出するためのアッセイにおいて使用される磁化可能な粒子１００を洗浄するための方法である。１つの実施形態において、目的の分析物に対して指向される抗体は、磁化可能な粒子１００（例えば、磁化可能なビーズ）に結合され、そしてサンプル（例えば、血液）のアリコートと混合される。サンプルステーション２０において、サンプルと磁化可能なビーズ１００は、プローブ１０のサンプル端１４を通ってプローブ１６へと吸引される。サンプルおよび磁化可能なビーズ１００を保持するプローブ１０は、輸送ステージ３５によって上昇され、そして２つの磁石５０および５１を越えて磁性洗浄ステーション４０へと移動する。プローブ１０は、輸送ステージ５０によって、２つの磁石５０および５１の間で、中立位置８０へと下降される。次いで、プローブ１０は、輸送ステージ３５によって水平に捕捉位置６０へと移動される。血液サンプル中の目的の分析物に対して指向される抗体に結合された磁化可能なビーズ１００は、第一磁石５０の磁場によってプローブリザーバ１６中に固定される。洗浄流体は、希釈器アセンブリ１５により、チューブ２５を通って、プローブ１０の上部１２へと導入され、そしてサンプル端１４を通って排出される。プローブは、リサスペンド位置７０へ水平に移動され、そこで、磁化可能なビーズ１００が流体中に再懸濁され、そして混合される。その後、磁化可能な粒子１００を含む混合物は、プローブ１００のサンプル端１４を通って排出される。プローブ１００は、輸送ステージ３５によって、サンプルステーション２０へと移動されて戻り別のサンプルを取り出す。
【００４３】
この方法の各工程におけるプローブの移動の方向は、例示であることが意図され、具体的に記載されるもののみに限定されない。
【００４４】
本発明に対しては、本発明の範囲および趣旨から逸脱しない限り、変更および改変を行うことができる。従って、本明細書において記載されそして例示される部分の特定の組み合わせは、本発明の例示的な実施形態を代表するのみであることが意図され、そして代替の実施形態の限定としての役割はないことが意図される。
【００４５】
本明細書中に開示される本発明の利点および特徴とともに、これらおよび他の目的は、以下の説明、添付の図面および特許請求の範囲を参照することによって明らかになる。さらに、本明細書中に記載される種々の実施形態の特徴は、相互に相容れないのではなく、種々の組み合わせおよび置換において存在し得ることが理解されるべきである。
【００４６】
本明細書中に開示される本発明の前述および他の目的、特徴および利点、ならびに本発明自体は、添付の図面と読まれる場合、以下の好ましい実施形態の説明および特許請求の範囲のから十分に理解される。これらの図面は、縮尺を一致させて描かれておらず、代わりに、本発明の原理を例示する際に概して強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明に従うデバイスの一実施形態を示す。
【図２】図２Ａ〜２Ｄは、本発明に従うプローブの種々の実施形態を断面において示す。
【図３】図３は、本発明に従う磁性洗浄ステーションにおける第１磁石の第２磁石に対する相対位置の一実施形態を示す。
【図４】図４Ａ〜４Ｄは、プローブが、輸送ステージによって動かされる場合の、プローブの種々の位置を示す。
【図５】図５は、磁化可能ビーズ上の相対的な力を、２つの磁石の間のビーズの位置の関数として、グラフで示す。
【図６】図６Ａ〜６Ｂは、磁化可能ビーズを有するサンプルをプローブへと吸引するための、本発明の一実施形態に従う工程を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、サンプリングステーションに位置づけられたプローブに接続された輸送ステージの一実施形態を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、磁性洗浄ステーションの上に位置づけられたプローブに接続された輸送ステージを示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、磁性洗浄ステーションの中立位置におけるプローブの一実施形態を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、磁性洗浄ステーションの捕捉位置におけるプローブの一実施形態を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、磁性洗浄ステーションの再懸濁位置におけるプローブの一実施形態を示す。
【図７Ｆ】図７Ｆは、プローブリザーバからプローブサンプル端を通って容器へと磁化可能粒子を分配するための一実施形態を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、プローブが、磁性洗浄ステーションの頂部から見られるように、磁性洗浄ステーションにおいて中立位置にある場合、プローブリザーバ中の磁化可能粒子の分布を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、プローブが、磁性洗浄ステーションの頂部から見られるように、磁性洗浄ステーションにおいて捕捉位置にある場合、磁化可能粒子の分布を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、プローブが、磁性洗浄ステーションの頂部から見られるように、磁性洗浄ステーションにおいて再懸濁位置にある場合、磁化可能粒子の分布を示す。
【図９】図９は、本発明に従うプローブの一実施形態を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、プローブが磁性洗浄ステーションにおいて中立位置から捕捉位置へと動く場合に、プローブの断面の一実施形態およびプローブリザーバ中の磁化可能粒子の分布を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、磁性洗浄ステーションの捕捉位置における短い滞留時間の後のプローブおよび磁化可能粒子の位置を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、捕捉位置におけるプローブの滞留時間が、図１０Ｂに示される捕捉位置におけるプローブの滞留時間より長い場合の、プローブおよび磁化可能粒子の位置を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、プローブが、磁性洗浄プローブにおいて中立位置から捕捉位置へと動く場合、プローブの断面およびプローブリザーバにおける磁化可能粒子の分布の別の実施形態を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、磁性洗浄ステーションの捕捉位置における短い滞留時間の後のプローブおよび磁化可能粒子の位置を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、捕捉位置におけるプローブの滞留時間が、図１１Ｂに示される捕捉位置におけるプローブの滞留時間より長い場合の、プローブおよび磁化可能粒子の位置を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【国際調査報告】
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