(57)【要約】【課題】検出対象に対する定量性を向上できる撹拌装置を提供する。【解決手段】撹拌装置は、抗原５２と特異的に結合する抗体５１が内底面に固定され、磁性材料５５を内包して抗原５２と特異的に結合する抗体５４が表面に固定されたビーズ５３を含む溶液Ｔを保持する容器１７の上方及び下方に位置するように配置された磁石３と、ビーズ５３に対して上方向に作用する磁力の力積が、ビーズ５３に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石３によりビーズ５３に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる制御部４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象と特異的に結合する第１物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して前記検出対象と特異的に結合する第２物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように配置される磁石と、
前記粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、前記粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、前記磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる制御部と
を備えることを特徴とする撹拌装置。
【請求項２】
前記磁石は、互いの間の距離を固定され、前記容器の上方及び下方に配置された一対の永久磁石であり、
前記制御部は、前記一対の永久磁石の垂直方向の位置を移動させることにより、前記粒子に磁力を作用させることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記容器の上方及び下方に配置された一対の電磁石であり、
前記制御部は、互いに異なる２つの信号により前記一対の電磁石をそれぞれ駆動させることにより、前記粒子に磁力を作用させることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記２つの信号を、互いに位相がずれる交流電流とすることを特徴とする請求項３に記載の撹拌装置。
【請求項５】
検出対象と特異的に結合する第１物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して前記検出対象と特異的に結合する第２物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように磁石の磁力を、前記粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、前記粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、前記磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させるステップ
を含むことを特徴とする攪拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抗体、抗原等の生体物質の分析に用いる攪拌装置及び攪拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疾病に関連付けられた特定の抗原または抗体をバイオマーカーとして検出することで、疾病の発見や治療の効果等を定量的に分析する免疫検定法（immunoassay）が知られている。免疫検定法の一つとして、容器の内壁面に固定された第１抗体と試料液中の抗原とを反応させ、反応しなかった物質を除去した後、反応した抗原と磁性材料を内包するビーズで標識された第２抗体との反応量を定量する方法が提案されている。反応量は、ビーズに含有させた蛍光物質が発する光を検出することやビーズの個数を計数することにより定量される。このようなビーズを用いた方法として、目的の反応後の溶液中のビーズを磁石により吸引して収集する方法、磁石を回転させて溶液中のビーズを攪拌する方法等が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、光ディスクに固定された抗体と試料中の抗原を結合させ、抗体を有するビーズにより抗原を標識し、光ヘッドで走査することにより、ディスク上に固定されたビーズを計数する技術が提案されている（特許文献２参照）。一般にこのような技術は、表面に抗体が固定されたビーズの一部が、バイオマーカーと反応しないまま基板に非特異吸着してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５１２５３１号公報
【特許文献２】特開平５−５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ビーズとバイオマーカーとの衝突及びバイオマーカーと基板の抗体との衝突は起こりにくく、一般に、投入したバイオマーカーが基板上に捕捉される確立は、０．１〜１％程度となる。すると、バイオマーカーの濃度によっては、検出信号に含まれる非特異吸着によるノイズも影響し、バイオマーカーの検出が困難になる。
【０００６】
磁石を回転させることによりビーズを含む溶液を攪拌したとしても、基板上に特異的に結合するビーズの顕著な増加は見込めない。また、特許文献１の技術を用いてビーズを基板表面に収集する場合、磁力によりビーズの基板への非特異吸着が増加し、検出精度が悪化するおそれがある。
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明は、検出対象を標識するビーズの検出精度を向上できる撹拌装置及び攪拌方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、検出対象（５２）と特異的に結合する第１物質（５１）が内底面に固定され、磁性材料（５５）を内包して検出対象（５２）と特異的に結合する第２物質（５４）が表面に固定された粒子（５３）を含む溶液を保持する容器（１７）の上方及び下方に位置するように配置される磁石（３１，３３）と、粒子（５３）に対して上方向に作用する磁力の力積が、粒子（５３）に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石（３１，３３）により粒子（５３）に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる制御部（４）とを備える撹拌装置であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、検出対象と特異的に結合する第１物質が内底面に固定され、磁性材料を内包して検出対象と特異的に結合する第２物質が表面に固定された粒子を含む溶液を保持する容器の上方及び下方に位置するように磁石の磁力を、粒子に対して上方向に作用する磁力の力積が、粒子に対して下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石により前記粒子に対して上方向及び下方向に交互に優先的に作用させるステップを含む攪拌方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出対象を標識するビーズの検出精度を向上できる撹拌装置及び攪拌方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置を説明する模式的なブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置の基板を説明する上面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置の基板の説明する部分斜視図ある。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る分析装置の基板に抗体、抗原及びビーズを固定する方法の一例を説明する基板の拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する模式的な部分正面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る撹拌装置の磁石の動作を説明する模式的な部分正面図である。
【図８】ビーズの非特異吸着と磁界との関係を示すために用いた容器及び磁石の配置を説明する模式的な部分正面図である。
【図９】磁界の印加時間とビーズの非特異吸着との関係を示す図である。
【図１０】磁石までの距離と磁束密度との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る撹拌装置を用いた分析におけるバイオマーカー濃度とビーズ計数結果との特性を、従来装置を用いた場合と比較する図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置を説明する模式的なブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置の駆動信号を説明する図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置のバイア電圧を説明する図である
【図１５】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置の駆動信号を説明する図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る撹拌装置におけるビーズの振る舞いを説明する模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に撹拌装置は、図１に示すように、基板１０と、基板１０を回転させるモータ２と、基板１０の上方及び下方に位置するように配置された磁石３と、モータ２及び磁石３を制御する制御部４とを備える。
【００１４】
基板１０は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）等の光ディスクと同等の寸法を有する円盤状である。基板１０は、例えば、一般の光ディスクに用いられるポリカーボネート樹脂やシクロオレフィンポリマー等の疎水性を有する樹脂材料からなる。また、基板１０表面には必要に応じて、薄膜形成やシランカップリング剤などによる表面処理を施すこともできる。
【００１５】
基板１０は、例えば図２に示すように、それぞれ上面から下面に貫通する複数の貫通孔１６を有するウェル１５が上面に配置される。ウェル１５は、例えばシリコーンゴム等からなる。貫通孔１６は、基板１０と同心円状に配列される。
【００１６】
基板１０は、図３に示すように、例えば、上面において内周側から外周側にスパイラル状に形成されることにより、半径方向に交互に形成された凹状のグルーブ１３及び凸状のランド１４を有する。基板１０及びウェル１５は、複数の貫通孔１６のそれぞれ下端が基板１０の上面に塞がれることにより、試料等を含む溶液Ｔを保持する容器１７を構成する。基板１０の上面及びウェル１５の内側面は、それぞれ容器１７の内底面及び内側面に相当する。なお、本発明の実施例では基板１０及びウェル１５により容器１７を構成しているが、容器はこのような形状に限らず、例えばウェル１５により一体的に構成されてもよい。
【００１７】
基板１０は、図４に示すように、検出対象の生体物質の表面に発現する抗原５２と特異的に結合する抗体（第１物質）５１が表面に固定される。抗原５２が、表面に抗原５２と特異的に結合する抗体（第２物質）５４が固定されたビーズ（粒子）５３に標識されることにより、抗原５２及びビーズ５３は、基板１０の表面に対して相対的に固定される。抗原５２は、抗体５１及び抗体５４と特異的に結合する。これにより標識のビーズ（粒子）５３を検出することで、疾病等の指標となるバイオマーカーの濃度を定量することが出来る。
【００１８】
ビーズ５３は、例えば、フェライト等の磁性材料５５を内包するポリスチレン等の合成樹脂により略球形に形成される。ビーズ５３の直径は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度であり、例えば直径２００ｎｍである。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、基板１０は、予め、表面に抗体５１が固定される。抗体５１は、疎水結合や共有結合により基板１０の上面に結合される。抗体５１は、アビジン等の物質を介して基板１０の上面に固定されてもよい。また、抗体５１は、グルーブ１３のみに固定されてもよく、ランド１４のみに固定されるようにしてもよい。
【００２０】
次に、図４（ｂ）に示すように、抗原５２を含む試料液が容器１７に注入される。抗原５２は、ブラウン運動により試料液中を移動することにより抗体５１と接触し、抗原抗体反応により、抗体５１と特異的に結合する。
【００２１】
次に、図４（ｃ）に示すように、ビーズ５３を含む緩衝液が容器１７に注入される。ビーズ５３の表面に固定された抗体５４は、試料液及び緩衝液を含む溶液Ｔ中において、抗原抗体反応により、抗原５２と特異的に結合する。ビーズ５３は、抗原５２と結合することにより、抗原５２を標識する。
【００２２】
ビーズ５３は、緩衝液が注入される際に容器１７の下方に磁石が配置されることにより、迅速に基板１０の上面に集合され、抗原５２との反応を促進することができるが、非特異吸着の発生が増加し、後の検出結果に悪影響を及ぼしてしまう。第１実施形態に係る撹拌装置は、磁石３が容器１７の上方及び下方に位置するように配置され、変位することにより、非特異吸着の発生を低減する。
【００２３】
なお、抗体５１及び抗体５４とは、抗原５２と特異的に結合する特異性生体物質であればよく、それぞれが別の部位と結合する組み合わせを選択する。また、複数種類の抗原５２が表面に発現しているエキソソーム等の膜小胞を検出対象とする場合は、抗体５１及び抗体５４は異なる種類とすることにより、２種類の抗原５２を有する生体試料を検出することができる。これに限らず、エキソソーム等は通常の抗原とは異なり、表面に同種のたんぱく質である抗原が複数存在していることから、抗体５１及び抗体５４は、同じ種類とされてもよい。
【００２４】
図４（ｄ）に示すように、容器１７に注入された溶液Ｔを、洗浄バッファー及び純水等を用いて洗浄することにより、抗体５１と結合しない余剰の抗原５２と、抗原５２と結合しない余剰のビーズ５３とを含む溶液が除去される。そして、ウェル１５を基板１０から分離した後、光ピックアップにより基板１０が光学的に走査され、ビーズ５３が検出されることにより、ビーズ５３に標識された抗原５２を分析することができる。
【００２５】
磁石３は、互いの間の距離を固定され、容器１７の上方及び下方に配置された一対の永久磁石３１ａ，３１ｂと、永久磁石３１ａ，３１ｂを保持する磁石保持部３２とを備える。永久磁石３１ａ，３１ｂは、容器１７に向く側の極性が互いに異なるように配置される。
【００２６】
磁石保持部３２は、基板１０の外周側から容器１７を挟み込むように、概略としてＣ字型に形成され、両端側において永久磁石３１ａ，３１ｂをそれぞれ保持する。永久磁石３１ａ，３１ｂは、制御部４の制御に応じて磁石保持部３２が駆動部４３により駆動されることにより、設定された範囲で垂直方向に移動する。
【００２７】
制御部４は、駆動部４３を制御することにより磁石３の駆動を制御する駆動制御部４１と、モータ２を制御することにより基板１０を回転させる回転制御部４２とを有する。
【００２８】
駆動制御部４１は、溶液Ｔ中のビーズ５３に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、永久磁石３１ａ，３１ｂによりビーズ５３に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させる。
【００２９】
回転制御部４２は、１つの容器１７において永久磁石３１ａ，３１ｂの磁力による攪拌が終了した後、隣接する容器１７において永久磁石３１ａ，３１ｂの磁力による攪拌を行うように、モータ２に基板１０を回転させる。
【００３０】
図５を用いて、駆動制御部４１が駆動部４３に磁石３を移動させることにより、容器１７に注入された溶液Ｔを攪拌する第１実施形態に係る撹拌装置の動作の一例を説明する。図５において、横軸は時間、縦軸は磁石３の上方への移動距離を示している。
【００３１】
時刻ｔ１において、図６に示すように、磁石３は、設定された移動範囲で容器１７に対して最低点に位置する。このとき、溶液Ｔ中のビーズ５３は、上方の永久磁石３１ａの磁力が優先的に作用し、上方に移動する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、駆動制御部４１は、駆動部４３により磁石３を上方に移動させる。
【００３２】
時刻ｔ２において、図７に示すように、磁石３は、設定された移動範囲で容器１７に対して最高点に位置する。時刻ｔ２において、溶液Ｔ中のビーズ５３は、下方の永久磁石３１ｂの磁力が最も優先的に作用することにより、下方に移動する。
【００３３】
ここで、ビーズ５３の移動終端速度Ｕは、式（１）のように表される。
Ｕ＝Ｆ／（３πμｄｐ）                                      …（１）
式（１）において、Ｆはビーズ５３に掛かる力、ｄｐはビーズ５３の直径、μは磁性材料５５の透磁率を示す。力Ｆは、式（２）のように表される。
Ｆ＝（１−Ｎｄ）μ０μｒＶｐ（Ｈ・∇Ｈ）                    …（２）
式（２）において、Ｈは永久磁石３１ａ，３１ｂによる磁界、Ｎｄは反磁界係数、Ｖｐは内包される磁性材料５５の体積、ｄｐはビーズ５３の直径、μは磁性体の透磁率である。
【００３４】
力Ｆは、磁界によりビーズ５３に掛かる引力と、溶液Ｔ中を移動する間に受ける溶液Ｔの粘性抵抗及びビーズ５３の速度の積に比例した反力との和となる。ビーズ５３は、力Ｆの引力と反力とが釣り合った時点で等速運動する。但し、上述のようにビーズ５３はナノサイズであり、低レイノルズ数条件を十分に満たす。また、ビーズ５３の密度が１に近いと考えると、ビーズ５３は、磁界印加と同時に溶液Ｔ中を等速運動すると考えることができる。
【００３５】
しかしながら、ビーズ５３と永久磁石３１ａ，３１ｂとの距離が短くなる程、それぞれ永久磁石３１ａ，３１ｂによる引力が大きくなるため、ビーズ５３は加速される。下方の永久磁石３１ｂの引力によってビーズ５３が加速され、基板１０とビーズ５３との衝突が増加すると、ビーズ５３の基板１０における非特異吸着が増加してしまう。
【００３６】
ビーズ５３の非特異吸着を低減するために、磁石３は、駆動制御部４１の制御により、時刻ｔ２において上方の永久磁石３１ａに最も近接した直後、時刻ｔ３までの間、下方に移動する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの磁石３の移動に関するプロファイルは、式（１）、式（２）、磁石の移動距離、容器１７のサイズ等により決定することができる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、ビーズ５３には、上方の永久磁石３１ａによる引力が優先的に作用する。
【００３７】
時刻ｔ３において、磁石３は、容器１７と上方の永久磁石３１ａ及び下方の永久磁石３１ｂとまでの距離がそれぞれ等しくなる中間位置に位置する。このとき、溶液Ｔ中のビーズ５３は、永久磁石３１ａによる引力と永久磁石３１ｂによる引力とが釣り合うことにより、磁力による移動をしない。
【００３８】
時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、磁石３は、駆動部４３により中間位置に保持される。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、溶液Ｔ中のビーズ５３は、式（３）に従ってブラウン運動による拡散が生じる。
Ｄ＝ＫＴ／（３πηｄｐ）                                    …（３）
【００３９】
式（３）において、Ｄはビーズ５３の移動距離、Ｔは温度、Ｋはボルツマン定数、ηは溶液Ｔの粘性定数、ｄｐはビーズ５３の直径である。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、ビーズ５３の拡散により、抗原５２と、抗体５１及び抗体５４との抗原抗体反応が促進される。溶液Ｔ中の抗原抗体反応は、例えば、容器１７が３７℃の状態で２分以上維持されることにより飽和する。時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、駆動制御部４１は、駆動部４３により磁石３を下降させる。磁石３は、時刻ｔ５において、設定された移動範囲で容器１７に対して最低点に位置する。
【００４０】
ここで、ビーズ５３は、溶液Ｔ中において分布して存在する。よって、一部のビーズ５３が基板１０に到達し、永久磁石３１ｂによる引力が作用し続けることが考えられる。すると、一部のビーズ５３は、バイオマーカーである抗原５２を有する生体物質を介さずに、ファンデルワース力等により基板１０の抗体５１と直接結合してしまう。
【００４１】
そこで、駆動制御部４１は、時刻ｔ５〜ｔ６において、上方の永久磁石３１ａを容器１７と最も近接させた状態で磁石３を保持する。永久磁石３１ａと溶液Ｔの液面との距離は、ビーズ５３の非特異吸着力より大きく、特異吸着力より小さな力Ｆが永久磁石３１ａにより印加される距離であることが望ましい。
【００４２】
−非特異吸着と磁界との関係−
発明者らは、図８に示すように、溶液Ｔが注入された容器１７の下方に、容器１７の底面をなす基板１０と磁石３１との間の距離Ｄとなるように磁石３１を配置し、磁石３１により溶液Ｔに磁界を印加した時間を変更し、抗体５１が固定された基板１０に非特異吸着したビーズ５３を検出した。図９に示すように、距離Ｄが１ｍｍの場合の検出量は、５ｍｍの場合の検出量よりも大きくなる。また、距離Ｄが１ｍｍ、５ｍｍの場合のビーズ５３の検出量は、共に、磁界の印加時間が長くなる程増加している。
【００４３】
また、図１０に示すように、磁石３１の種類に関係なく、磁石３１からの距離が短いほど磁束密度は大きくなる。図９の検出結果は、磁石３１が図１０のＮ４５ｔ６である場合の結果である。Ｎ４５ｔ６は、材料がＮ４５、厚さが６ｍｍのネオジウム磁石であることを意味する。図１０に示す例おいて用いたネオジウム磁石は、円柱形であり、直径が６ｍｍである。磁石３１がＮ４５ｔ６である場合、距離Ｄが１ｍｍのときの磁束密度は４０００Ｇ、距離Ｄが５ｍｍのときの磁束密度は７２０Ｇ程度であり、その差は５．５倍程度である。
【００４４】
以上から、強い磁力を掛ける程、短時間で、非特異吸着したビーズ５３の数が増加することが分かる。また、ビーズ５３の非特異吸着は、ビーズ５３に作用する磁力と、その作用時間との積算で増加することが分かる。基板１０に非特異吸着したビーズ５３は、バイオマーカーの検出においてノイズとして検出され、検出精度を悪化させる要因となる。
【００４５】
図５の時刻ｔ１から時刻ｔ６までの間、駆動部４３は、駆動制御部４１の制御に応じて、永久磁石３１ａ，３１ｂにより、ビーズ５３に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、磁石３を移動させる。駆動部４３は、時刻ｔ１から時刻ｔ６までを１周期として磁石３の移動を繰り返し、ビーズ５３に対して上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させることにより、溶液Ｔを攪拌する。
【００４６】
本発明の第１実施形態に係る撹拌装置は、以上のようにビーズ５３に磁力を作用させることにより、ビーズ５３の非特異吸着が低減する他、ビーズ５３の行程距離が長くなることによりバイオマーカーとの衝突確率を高くすることができる。よって、基板１０が光学的に走査さる際、検出信号において、基板１０上に非特異吸着されたビーズ５３によるノイズＮが低減され、バイオマーカーを標識したビーズ５３による信号Ｓが増加される。このように、第１実施形態に係る撹拌装置によれば、ＳＮ比を向上し、検出対象を標識するビーズ５３の検出精度を向上することができる。
【００４７】
−比較例−
図１１を用いて、第１実施形態に係る撹拌装置によりバイオマーカーを標識してビーズ５３を計数した結果Ｐ１と、従来方法によりバイオマーカーを標識してビーズ５３を計数した結果Ｐ２との比較例を説明する。横軸は、検出対象となるバイオマーカー（抗原５２）の濃度であり、縦軸はビーズ５３を検出の計数結果である。
【００４８】
結果Ｐ１，Ｐ２について、理想的にはバイオマーカー含有量が０であれば計数結果も０となるべきである。しかしながら、非特異吸着のため、バイオマーカーの濃度が０であっても、非特異吸着により基板１０の表面に固定されたビーズ５３がノイズとして計数されてしまう。
【００４９】
結果Ｐ１のノイズレベルＱ１は、結果Ｐ２のノイズレベルＱ２に対して減少していることが分かる。更に結果Ｐ１は、結果Ｐ２よりも同濃度のバイオマーカーの検出量が増加している。よって、第１実施形態に係る撹拌装置によれば、バイオマーカーを標識したビーズ５３の検出信号のＳＮ比を向上できることが分かる。
【００５０】
曲線Ｐ１，Ｐ２において、誤差下限と曲線Ｐ１，Ｐ２の各バックグラウンドノイズレベルＱ１，Ｑ２との接点（交点）をそれぞれ最小検出感度Ｒ１，Ｒ２という。最小検出感度Ｒ１は、最小検出感度Ｒ２に比べて向上しており、バイオマーカー検出の感度が向上していることが分かる。よって、第１実施形態に係る撹拌装置によれば、生体物質等の分析において疾病等の検出感度を向上できることが分かる。
【００５１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に撹拌装置は、図１２に示すように、永久磁石３１ａ，３１ｂの代わりに、容器１７の上方及び下方に配置された一対の電磁石３３ａ，３３ｂを備える点等で第１実施形態と異なる。第２実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１実施形態と実質的に同様であり、重複するため省略する。
【００５２】
電磁石３３ａ，３３ｂは、磁石保持部３２（図１参照）等によりそれぞれ保持され、容器１７に注入された溶液Ｔまでの距離が互いに等しくなるように空間的に固定される。電磁石３３ａ，３３ｂは、それぞれ、コア及びコアに巻回されたコイルから構成される。電磁石３３ａ，３３ｂは、互いに異なる駆動信号を各コイルの両端に入力されて各コアが磁化することにより、それぞれ磁力を発生する。
【００５３】
第２実施形態に係る撹拌装置は、駆動制御部４１の制御により、電磁石３３ａ，３３ｂを駆動する駆動部４５を備える。駆動部４５は、駆動制御部４１の制御に応じて、電磁石３３ａ，３３ｂの各コイルの両端に駆動信号Ｉ１，Ｉ２をそれぞれ入力する。
【００５４】
駆動信号Ｉ１，Ｉ２は、例えば図１３に示すように、互いに等しい周期を有する正弦波となる交流電流である。この場合、駆動信号Ｉ１，Ｉ２は、互いに位相が９０°または２７０°ずれている。このため、下方の電磁石３３ｂの磁力が最大となる時刻ｔ11において、上方の電磁石３３ａの磁力は０となる。すなわち、時刻ｔ11において溶液Ｔ中のビーズ５３は下方に移動する。また、上方の電磁石３３ａの磁力が最大となる時刻ｔ12において、下方の電磁石３３ｂの磁力は０となる。すなわち、時刻ｔ12において溶液Ｔ中のビーズ５３は上方に移動する。
【００５５】
このように、駆動信号Ｉ１，Ｉ２は、ビーズ５３が上下に振動に移動するよう設定される。よって、ビーズ５３は、行程距離が長くなり、バイオマーカーと衝突する確率を増加させることができる。
【００５６】
更に、電磁石３３ａ，３３ｂに入力される駆動信号Ｉ１，Ｉ２には、例えば図１４に示すように、駆動制御部４１の制御に応じて駆動部４５により、直流のバイアス電圧ｖB1，ｖB2がそれぞれ付加される。時刻ｔ21から時刻ｔ22までの間、駆動信号Ｉ２は、図１５に示すように、バイアス電圧ｖB2が付加されることにより正方向にシフトする。よって、時刻ｔ21から時刻ｔ22までの間、溶液Ｔ中のビーズ５３は、図１６に示すように、上下に振動しながら下方に移動していく。
【００５７】
図１４の時刻ｔ22から時刻ｔ23までの間、バイアス電圧ｖB1，ｖB2が０になり、溶液Ｔ中のビーズ５３は、定位置において上下に振動する。時刻ｔ23から時刻ｔ24までの間、駆動信号Ｉ１は、バイアス電圧ｖB2が付加されることにより正方向にシフトする。よって、時刻ｔ23から時刻ｔ24までの間、溶液Ｔ中のビーズ５３は、上下に振動しながら上方に移動していく。
【００５８】
このように、駆動信号Ｉ１，Ｉ２にバイアス電圧ｖB1，ｖB2が交互に繰り返し付加されることにより、上下に振動するビーズ５３に対して、上方向及び下方向に交互に優先的に磁力を作用させることができる。
【００５９】
なお、バイアス電圧ｖB1が付加される時刻ｔ23から時刻ｔ24までの時間は、バイアス電圧ｖB2が付加される時刻ｔ21から時刻ｔ22までの時間よりも長い。すなわち、駆動制御部４１は、電磁石３３ａ，３３ｂにより、ビーズ５３に対して上方向に作用する磁力の力積が、下方向に作用する磁力の力積より大きくなるように、電磁石３３ａ，３３ｂを駆動させている。
【００６０】
第２実施形態に係る撹拌装置は、以上のようにビーズ５３に磁力を作用させることにより、基板１０におけるビーズ５３の非特異吸着が低減する他、ビーズ５３の行程距離が長くなることによりバイオマーカーとの衝突確率を高くすることができる。よって、基板１０が光学的に走査さる際、検出信号において、基板１０上に非特異吸着されたビーズ５３によるノイズＮが低減され、バイオマーカーを標識したビーズ５３による信号Ｓが増加される。第１実施形態に係る撹拌装置によれば、ＳＮ比を向上し、検出対象を標識するビーズ５３の検出精度を向上することができる。
【００６１】
なお、例えば容器１７の下方にのみ配置された電磁石によりビーズ５３を吸引し、基板１０において非特異吸着を生じさせたとする。その後、電磁石の極性を反転すれば、非特異吸着したビーズ５３の磁性材料５５の磁化の向きに対して逆向きの磁界が加わることにより、電磁石に対してビーズ５３に斥力が生ずるかに思われる。ところが、免疫反応標識として使用されるビーズ５３は、上述のように、直径が数十〜２００ｎｍ程度であり、内包される磁性材料５５のサイズは数十ｎｍとなる。数十ｎｍサイズの磁性材料５５の室温における振る舞いは、一般的な強磁性体と異なり、スピン軌道相互作用に起因する、分子内での磁気モーメントの異方性を保つ交換エネルギーよりも熱擾乱による影響が上回る「超常磁性」状態となっている。そのため、ビーズ５３に異方性は無く、容易に磁化が回転してしまう。すなわち、非特異吸着しているビーズ５３に内包される磁性材料５５は磁界が反転された瞬間に内部で磁化反転が生じてしまい、結果的に斥力は働かず、引力のみが加わり続ける。
【００６２】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明を第１及び第２実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６３】
例えば、既に述べた第１実施形態において、磁石３は、永久磁石３１ａ，３１ｂが磁石保持部３２に保持される構成に限るものでない。磁石３は、両端が互いに異極性となるＣ字型の永久磁石であってもよい。
【００６４】
また、既に述べた第１及び第２実施形態において、検出対象である生体物質と、検出対象と特異的に結合する特異性生体物質との組み合わせは、抗原５２と、抗体５１及び抗体５４との組み合わせに限るものでない。特異的に結合する組み合わせは、例えば、リガンドと受容体（酵素タンパク質、レクチン、ホルモン等）との組み合わせ、互いに相補的な塩基配列を有する核酸の組み合わせ等であってもよい。
【００６５】
また、既に述べた第２実施形態において、電磁石３３ａ，３３ｂに入力する駆動信号Ｉ１，Ｉ２は、正弦波の交流電流に限るものでなく、例えば矩形波等の電流であってもよい。
【００６６】
その他、第１及び第２実施形態を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００６７】
２  モータ
３  磁石
４  制御部
１０  基板
１３  グルーブ
１４  ランド
１５  ウェル
１７  容器
３１ａ，３１ｂ  永久磁石
３２  磁石保持部
３３ａ，３３ｂ  電磁石
４１  駆動制御部
４２  回転制御部
４３，４５  駆動部
５１，５４  抗体（第１物質）
５２  抗原（第２物質）
５３  ビーズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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