(57)【要約】【課題】  本発明は磁気感受性ポリマー成分およびその製造方法、更に反応において磁気感受性ポリマー成分を混合、分離又は局在化するための装置およびシステムを提供する。【解決手段】  磁気感受性ポリマー成分は、ポリマーと、所定のサイズの磁気感受性粒子とを含む。これは、磁気物質の質量％を増大することにより、大きく改良された磁気反応性を有する成分を提供するものとなる。本発明の装置およびシステムは、反応容器内の磁気感受性成分の配向、位置および相対的動きを正確に制御するため垂直方向に分布可能な制御可能な磁界を使用している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー先駆物質の重合を介して形成されるポリマーと；
1ミクロン未満の近似的直径を有する磁気感受性粒子であって、それがポリマー内に５質量％を超えて立体的に包含されたものと；
を具備してなることを特徴とする磁気感受性ポリマー成分。
【請求項２】
磁気感受性粒子の直径が１０ナノメータないし１ミクロンの範囲のものである請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項３】
磁気感受性粒子が、磁性金属元素、ランタニド系元素、磁性合金、磁性酸化物又は複合物質からなる群から選択されるものである請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項４】
磁気感受性粒子を４０質量％包含する請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５】
磁気感受性粒子を４９質量％包含する請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項６】
磁気感受性粒子を５ないし４９質量％包含する請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項７】
触媒、試薬、基材あるいは脱除剤として機能させるようにした請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項８】
所定の生物学的薬剤又は化学的薬剤を認識するように適応させた請求項１記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項９】
溶液中にて重合化するポリマー先駆物質を提供する工程と、
1ミクロン未満の近似的直径の磁気感受性粒子を上記溶液中に導入し、磁気感受性粒子の少なくとも一部をポリマーの少なくとも一部内に立体的に包含させ、該ポリマー内に５質量％を超える磁気感受性粒子が含まれるようにする工程と、
を具備してなることを特徴とする磁気感受性ポリマー成分の製造方法。
【請求項１０】
磁気感受性粒子の直径が１０ナノメータないし１ミクロンの範囲のものである請求項９記載の方法。
【請求項１１】
磁気感受性粒子が、磁性金属元素、ランタニド系元素、磁性合金、磁性酸化物又は複合物質からなる群から選択されるものである請求項９記載の方法。
【請求項１２】
磁気感受性ポリマー成分が磁気感受性粒子を４０質量％包含する請求項９記載の方法。
【請求項１３】
磁気感受性ポリマー成分が磁気感受性粒子を４９質量％包含する請求項９記載の方法。
【請求項１４】
磁気感受性ポリマー成分が磁気感受性粒子を５ないし４９質量％包含する請求項９記載の方法。
【請求項１５】
磁気感受性ポリマー成分を触媒、試薬、基材あるいは脱除剤として機能させるようにした請求項９記載の方法。
【請求項１６】
磁気感受性ポリマー成分を所定の生物学的薬剤又は化学的薬剤を認識するように適応させた請求項９記載の方法。
【請求項１７】
反応容器を受理すると共に長手方向軸を画成するコンテナーと、
該長手方向軸と実質的に平行に配置された第１のワイヤリングセグメントと、
該長手方向軸の周りを実質的に囲むように配置された第２のワイヤリングセグメントと、
該第１および第２のワイヤリングセグメントに接続された電源であって、この電源から第１のワイヤリングセグメントへ送られた第１の電流に応答して、前期第１の電流により前記長手方向軸に対し実質的に垂直な第１の磁界を生じさせると共に、この電源から第２のワイヤリングセグメントへ送られた第２の電流に応答して、前期第２の電流により前記長手方向軸に対し実質的に平行な第２の磁界を生じさせるようにしたものと、
を具備してなることを特徴とする磁気感受性成分を操作するための装置。
【請求項１８】
前記コンテナー、第１のワイヤリングセグメント又は第２のワイヤリングセグメントの1つに接続された温度制御手段を更に具備してなる請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記第２のワイヤリングセグメントが実質的に円筒状に配置された導電性ワイヤーを具備してなる請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記電源が、第１のワイヤリングセグメントおよび第２のワイヤリングセグメントに対し実質的に同時に電流を提供するようになっている請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
前記電源が、第１のワイヤリングセグメントおよび第２のワイヤリングセグメントに対し実質的に連続的に電流を提供するようになっている請求項１７記載の装置。
【請求項２２】
前記電源に接続されたコントローラを更に具備してなり、該コントローラが前記電源の複数の電流パラメータの１又はそれ以上を制御するようになっている請求項１７記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の電流パラメータが、電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向を含む請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
反応容器を受理すると共に長手方向軸を画成するコンテナーと、
該長手方向軸と実質的に平行に配置されたワイヤリングセグメントと、
このワイヤリングセグメントに接続された電源であって、この電源から該ワイヤリングセグメントへ送られた電流に応答して、前記長手方向軸に対し実質的に垂直な磁界を生じさせるようしたものと、
該長手方向軸に沿って前記コンテナーとの関連でのワイヤリングセグメントの相対的位置を調整するための調整手段と、
を具備してなることを特徴とする磁気感受性成分を操作するための装置。
【請求項２５】
前記調整手段が、前記コンテナーに接続されたアクチュエータを具備してなり、該アクチュエータが前記ワイヤリングセグメントとの関連で前記長手方向軸に沿って該コンテナーを移動させるようになっている請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記調整手段が、前記コンテナーに接続されたアクチュエータを具備してなり、該アクチュエータが該コンテナーとの関連で前記長手方向軸に沿って前記ワイヤリングセグメントを移動させるようになっている請求項２４記載の装置。
【請求項２７】
前記コンテナー又は前記ワイヤリングセグメントの1つに接続された温度制御手段を更に具備してなる請求項２４記載の装置。
【請求項２８】
前記電源に接続されたコントローラを更に具備してなり、該コントローラが前記電源の複数の電流パラメータの１又はそれ以上を制御するようになっている請求項２４記載の装置。
【請求項２９】
前記複数の電流パラメータが、電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向を含む請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
磁気感受性成分を付加物質と共に操作するためのキャビティであって、中心軸を画成するものと、
該中心軸の周りの第１の位置において該キャビティの周りを実質的に囲むように配置された第１のコイルと、
該中心軸の周りの第２の位置において該キャビティの周りを実質的に囲むように配置された第２のコイルと、
該第１のコイルに接続された第１の電源であって、該第１のコイルを介して該電源から通電される第１の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第１の磁界を生じさせるようにしたものと、
該第２のコイルに接続された第２の電源であって、この第２のコイルを介して該電源から通電される第２の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第２の磁界を生じさせるようにしたものと、
を具備してなることを特徴とする磁気感受性成分を操作するための装置。
【請求項３１】
前記キャビティが、実質的に円筒状容積を画成している請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記キャビティ内に配置可能な反応容器を更に具備してなる請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
液体を加圧下で前記反応容器を介して強制的注入可能になっている請求項３０記載の装置。
【請求項３４】
２以上の反応容器が直列又は並列に連結されていて、これらの間に液体が流通可能になっている請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
液体の流通を制御するため、前記反応容器にコックが取着されている請求項３３記載の装置。
【請求項３６】
前記キャビティが、実質的にドーナツ状容積を画成している請求項３０記載の装置。
【請求項３７】
前記キャビティに接続されたポンプを更に具備し、該キャビティ内に物質を流入させるようになってなる請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
前記キャビティに接続され、磁気感受性成分から前記物質を選択的に単離するための１又はそれ以上の弁を更に具備してなる請求項３７記載の装置。
【請求項３９】
前記キャビティ、前記第１のコイル又は前記第２のコイルの1つに接続された温度制御手段を更に具備してなる請求項３０記載の装置。
【請求項４０】
前記第１および第２の電源が第３の単一電源に一体化され、該第３の電源が該第１および第２の電源の少なくとも１つに電流を供給するスイッチを有する請求項３０記載の装置。
【請求項４１】
前記第１および第２の電源に接続されたコントローラを更に具備してなり、該コントローラが該第１および第２の電源の複数の電流パラメータの１又はそれ以上を制御するようになっている請求項３０記載の装置。
【請求項４２】
前記複数の電流パラメータが、電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向を含む請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
前記コントローラが前記第１および第２の電源を制御し、該装置内の磁気感受性成分の操作を最適化するために電流を所定のパターンで該第１および第２のコイルに供給するようになっている請求項４１記載の装置。
【請求項４４】
前記所定のパターンが、電流を実質的に同時に、又は実質的に連続的に供給するものである請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
反応において磁気感受性ポリマー成分の質量変化を判定するためのシステムであって：
磁気感受性ポリマー成分を操作するための装置を具備してなり；
該装置が：
該磁気感受性ポリマー成分を他の物質と混合可能にする反応容器と、
該反応容器内に磁界を生じさせるための手段であって、該反応容器の外側に配置された１又はそれ以上の電磁部材と、該１又はそれ以上の電磁部材に電流を選択的に供給するようにした電源とを具備してなるものと、
該装置近傍に配置された小界磁コイルであって、そのインダクタンスの変化に応答して磁気感受性ポリマー成分の質量変化を検出するようになっているものと、
を具備してなることを特徴とするシステム。
【請求項４６】
前記の小界磁コイルが、前記の１又はそれ以上の電磁部材の１つを有する請求項４５記載のシステム。
【請求項４７】
前記の磁界発生手段および前記の小界磁コイルに接続されたコントローラを更に具備してなり、該コントローラが、該磁界に関係する複数の電流パラメータの１つ又はそれ以上を制御すると共に、前記の小界磁コイルのインダクタンスを決定するようになっている請求項４５記載のシステム。
【請求項４８】
前記コントローラが、前記の小界磁コイルのインダクタンスを決定するため、所定の使用サイクルに従って磁界を発生させるための手段を活性化ないし脱活性化するようになっている請求項４７記載のシステム。
【請求項４９】
前記の所定の使用サイクルが、７５％活性化と９５％活性化との間、および２５％脱活性化と５％脱活性化との間のものである請求項４８記載のシステム。
【請求項５０】
ポリマー先駆物質の重合を介して形成されるポリマーと；
1ミクロン未満の近似的直径を有する磁気感受性粒子の２つの実質的に別々の種であって、５質量％を超える磁気感受性粒子がポリマー内に立体的に包含されたものと；
を具備してなることを特徴とする磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５１】
前記の２種の磁気感受性粒子が直径１０ナノメータないし１ミクロンの範囲のものである請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５２】
前記の２種の磁気感受性粒子の第１のものが、磁性金属元素、ランタニド系元素、磁性合金、磁性酸化物又は複合物質からなる群から選択されるものである請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５３】
前記の２種の磁気感受性粒子の第２のものが、磁性金属元素、ランタニド系元素、磁性合金、磁性酸化物又は複合物質からなる群から選択されるものである請求項５２記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５４】
磁気感受性粒子を４０質量％包含する請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５５】
磁気感受性粒子を４９質量％包含する請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５６】
磁気感受性粒子を５ないし４９質量％包含する請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５７】
触媒、試薬、基材あるいは脱除剤として機能させるようにした請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【請求項５８】
所定の生物学的薬剤又は化学的薬剤を認識するように適応させた請求項５０記載の磁気感受性ポリマー成分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大概的に合成および分析化学の分野に係わるものであり、より具体的には磁気感受性粒子についての化学反応およびその操作のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの生物学的反応、例えば、細胞分離および拡張、蛋白質およびペプチド試料分別、細胞小器官単離、ビオチニル化標的捕捉、たんぱく質分離、RNA単離、DNA精製、DNA分化、免疫化学、病原体検出、分子画像化、薬物送達などを生起させること及び/又は調節することを目的として、磁気粒子を使用することに関し、可なりの進歩がなされてきている。これら反応における磁気粒子の制御および使用も多くの化学者の関心の的になっている。残念ながら、新規な磁気粒子およびその最適な制御のための装置の開発に関し、現在の技術は、複雑性、経済性、効率、適合性および環境へのインパクトなどの点で多くの改良の余地がある。
【０００３】
図１に示すように、典型的な磁気感受性粒子は、ポリマー（Ｘ）と、ヒドロキシル基を有する磁気粒子との化学的反応を介して形成される。このヒドロキシル基はこれらポリマーと、磁鉄鉱との間の共有結合を可能にするものである。他の用途において、このポリマーは磁気コアに対し非共有結合的に結合させたり、あるいは共有結合的に結合させたりすることもできる。これらタイプの製品について多くの商業的バリエーションが入手可能であり、実験室用および工業的環境において或る程度の成功を以って使用されている。単一の磁気コアとの共有結合の利用なしに任意の成分を案出する場合は、磁気材料は一般的に５質量％以下に制限され、そのため、攪拌又は混合装置内で相互作用させるために非常に大きな磁界が必要となる。
【０００４】
磁気粒子を攪拌あるいはその動きを生じさせるための幾つかの装置が知られている。残念ながらこれらの磁気構造の夫々は希薄ないし弱い磁界を生じさせる結果になりがちである。更に、現行の装置において、マグネットが反応容器との関連で可動となっているので、そのような動きは希薄ないし弱い磁界を生じさせる結果になってしまう。これは反応容器内の磁気粒子の動きを更に複雑なものにさせる虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より効率的で原価効率の良い磁気感受性ポリマーであって、磁気質量の重量％に関して有意な改善がなされ、それにより磁気反応性をより向上させたものの開発が求められている。従って、磁気感受性粒子の混合のための新規な装置であって、より高密度で、より強力で、より予測可能な磁界を使用するもので、操作および製造においてコストをより低くすることが出来るものを開発が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は磁気感受性ポリマー成分およびその製造方法を提供するものである。磁気感受性ポリマーとしては、モノマー又はポリマー先駆物質の重合を介して形成されたポリマーが含まれ、磁気感受性粒子は1ミクロン未満の近似的直径を有するものである。このポリマー内には５質量％を超える磁気感受性粒子が立体的に包含される。磁気感受性ポリマー成分の製造方法は、溶液中にて重合化するモノマーを提供する工程と、1ミクロン未満の近似的直径の磁気感受性粒子を上記溶液中に導入し、磁気感受性粒子の少なくとも一部をポリマーの少なくとも一部内に立体的に包含させ、該ポリマー内に５質量％を超える磁気感受性粒子が含まれるようにする工程とを具備してなる。
【０００７】
本発明は更に、磁気感受性成分を操作するための多重装置を提供するものであって、限定的ではないが、その操作が物質を磁気感受性成分と混合し、該磁気感受性成分を非磁性又は弱磁性の他の粒子から分離ないし、反応容器の領域内で該磁気感受性成分を局在化することを含む。磁気感受性成分を、混合、分離又は局在化するための第１の装置は、反応容器を受理すると共に長手方向軸を画成するコンテナーと、該長手方向軸と実質的に平行に配置された1又はそれ以上のワイヤリングセグメントと具備している。この第１の装置は、更にこのワイヤリングセグメントに接続された電源を含み、この電源からこのワイヤリングセグメントへ送られた電流に応答して、前記長手方向軸に対し実質的に垂直な磁界を生じさせるようになっている。この第１の装置は、更に前記長手方向軸に沿って前記コンテナーとの関連でのワイヤリングセグメントの相対的位置を調整する手段を含み、それにより前記長手方向軸に沿う磁気感受性粒子の動きを促進するようになっている。
【０００８】
本発明は更に、磁気感受性成分を、混合、分離又は局在化するための第２の装置を提供する。この第２の装置は磁気感受性成分を付加物質と混合、分離又は局在化するためのキャビティと、該キャビティの中心軸の周りの第１の位置において上記コンテナーの周りを実質的に囲むように配置された第１のコイルとを具備してなる。この第２の装置は、更に前記中心軸の周りの第２の位置において上記コンテナーの周りを実質的に囲むように配置された第２のコイルを具備してなる。この第２の装置は、更に前記第１のコイルに接続された第１の電源を有し、それにより、この第１のコイルを介してこの電源から通電される第１の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第１の磁界を生じさせると同時に、更に、前記第２のコイルに接続された第２の電源を有し、それにより、この第２のコイルを介してこの電源から通電される第２の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第２の磁界を生じさせるようにしている。この第２の装置は、ここに記載した種々の寸法、形状に構築させることができる。
【０００９】
本発明は更に、磁気感受性成分を、混合、分離又は局在化するための第３の装置を提供する。この第３の装置は、反応容器を受理すると共に長手方向軸を画成するコンテナーと、該長手方向軸と実質的に平行に配置された第１のワイヤリングセグメントと具備している。この第３の装置は更に、前記長手方向軸の周りを実質的に囲むように配置された第２のワイヤリングセグメントと具備している。電源がこれら第１のワイヤリングセグメントおよび第２のワイヤリングセグメントに接続され、この電源から第１のワイヤリングセグメントへ通電される第１の電流に応答して、前記長手方向軸に対し実質的に垂直な第１の磁界を生じさせるようになっている。同様に、この電源から第２のワイヤリングセグメントへ通電される第２の電流に応答して、前記長手方向軸に対し実質的に垂直な第２の磁界を生じさせるようになっている。これら磁界は、長手方向および周方向の双方に、１又はそれ以上の磁気感受性成分の動きを生じさせるのに使用され、第１および第２のワイヤリングセグメントの選択的活性化又は非活性化を介して磁気感受性成分を三次元的に完全に制御することが可能となる。
【００１０】
本発明のその他の特徴および利点については以下に図面を参照して詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の磁気感受性ポリマー粒子を模式的に示す図。
【図２】本発明の１実施例に係わる磁気感受性ポリマー粒子を模式的に示す図。
【図３】本発明の他の実施例に係わるところの磁気感受性粒子を他の物質と混合、分離又は局在化するための装置の模式図。
【図４】実施例における１つの用途において使用される図３の装置の模式図。
【図５】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合するための装置の長手方向軸に沿う断面図。
【図６】図５に示す装置の長手方向軸に対し垂直な方向の断面図。
【図７】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合、分離又は局在化するための装置の断面図。
【図８Ａ】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合、分離又は局在化するための装置の断面図。
【図８Ｂ】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合、分離又は局在化するための装置の断面図。
【図９Ａ】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合、分離又は局在化するための装置の断面図。
【図９Ｂ】図９Ａの装置の他の断面図。
【図１０】本発明の他の実施例に従うところの磁気感受性粒子を他の物質と混合するための装置の模式図。
【図１１】本発明の他の実施例に従って磁気感受性粒子を他の物質と混合するための装置の断面図。
【図１２Ａ】図１０に示す装置の一つの適用例の模式図。
【図１２Ｂ】図１０に示す装置の一つの適用例の模式図。
【図１２Ｃ】図１０に示す装置の一つの適用例の模式図。
【図１２Ｄ】図１０に示す装置の一つの適用例の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明は、当業者が本発明を実施できるようにするための実施例を記載したものである。これらの実施例に対し種々の変形が可能であることは当業者にとって自明であり、ここに規定した一般的原理を、添付した特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施例に適用することも可能であろう。ここに記載した用語「磁気的反応性」は外部電磁界又は磁界により粒子の動きが誘起されたり、あるいは粒子に対し力が加えられるような粒子の特性を表すものである。更に、ここに記載した用語「混合、分離又は局在化」は、磁気感受性粒子を外部磁界により操作させる種々の方法の具体例を表しているものとして理解されるべきであり、これらの用語は限定的なものではなく、本質的に例示であると理解されるべきである。
【００１３】
本発明の１つの態様は、モノマー又はポリマー先駆物質の重合を介して形成されたポリマーからなる磁気感受性ポリマー成分であって、近似的直径が1ミクロン未満のものである。１実施例において、この磁気感受性粒子は、ポリマー内に立体的に包含され、この磁気感受性粒子の量は５質量％を超える。図２に示すように、ポリマー先駆物質（Ｒ）のグループが磁気感受性粒子（点で表されている）と結合している。重合反応を介して、このポリマー先駆物質（ジェネリックＲの官能価を含有する）はポリマーを形成し、その内部に磁気粒子が立体的に包含されており、これは、共有結合を介してのものとは全く異なる。この磁気粒子のサイズが十分に小さいので、このポリマー内に多量の磁気物質を立体的に含ませることが可能となる。その結果、磁気感受性ポリマー成分は任意の外部電磁界によって強く磁気的反応性を示すことになる。
【００１４】
一つの変形例において、この磁気感受性粒子の直径は１０ナノメータないし１ミクロンの範囲のものである。この磁気感受性粒子の好ましい直径は２０ナノメータないし５０ナノメータの範囲のものであり、その場合、ポリマー内での磁気感受性粒子のより高い度合いの立体的包含が可能となる。この磁気感受性粒子は、磁界ないし電磁界に対し反応性を示す任意のタイプの物質でよく、例えば、酸化鉄（II）、酸化鉄（III）、酸化鉄（II、III）、ニッケル、酸化ニッケル、サマリウムコバルト、その他任意の無機又は有機粒子、例えばマンガン、ランタニド系元素（ネオジミウム、エリビウム）、磁気合金（例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよび銅合金）、金属酸化物（例えば、二酸化クロム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン）、複合物質（例えば、フェライト又はセラミック材料）でもよい。その他、磁気感受性ポリマー成分は、１又はそれ以上の異なるタイプの磁気感受性粒子からなるものでもよい。例えば、酸化鉄（II）、酸化鉄（III）、酸化鉄（II、III）、ニッケル、酸化ニッケル、サマリウムコバルト、その他任意の無機又は有機粒子、例えばマンガン、ランタニド系元素（ネオジミウム、エリビウム）、磁気合金（例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよび銅合金）、金属酸化物（例えば、二酸化クロム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン）、複合物質（例えば、フェライト又はセラミック材料）から２又はそれ以上の異なる種類のものを組合わせたものでもよい。
【００１５】
他の変形例において、磁気感受性ポリマー成分は５ないし４９質量％の磁気感受性粒子を含むものでもよい。本発明者等により行われた実験においては、磁気感受性ポリマー成分をほぼ４０質量％の磁気感受性粒子を含むものとした。適当に小さいサイズ又は直径の磁気感受性粒子を選択することにより、ポリマーはより多くの磁気物質を包含し、それを立体的に包含させるように形成することができる。それにより、このような変形例における磁気感受性粒子は従来技術で現在使用されているものよりも磁気的反応性が実質的により大きいものとなる。その他、磁気感受性ポリマー成分はほぼ４９質量％の磁気感受性粒子を含むように設計することができ、磁気感受性ポリマー成分が関与する反応において更により高い効率を生じさせることができる。
【００１６】
他の変形例において、磁気感受性ポリマーは、それが使用される反応に応じて所定の様式で機能するようにすることができる。例えば、ポリマーは触媒として、試薬として、基材として、脱除剤として、あるいはそれらの適当な組合せとして機能させることができる。ここでポリマーは図２中に（Ｘ）として表されている。他の変形例において、磁気感受性ポリマーは、所定の生物学的薬剤又は化学的薬剤を認識するように適応させることができる。例えば、細胞分離および拡張のための所定の特徴、蛋白質およびペプチド試料分別のための所定のたんぱく質、細胞小器官単離のための所定の特徴、ビオチニル化標的捕捉のための所定のたんぱく質、たんぱく質分離を行うための所定のたんぱく質、RNA単離を行うためのRNA分子、DNA精製又はDNA分化のためのRNA分子、免疫化学で使用するための抗原又は抗体、病原体検出のための病原体、分子画像化における所定の分子、薬物送達に使用するための1又はそれ以上の薬学的化合物を認識するように適応させることができる。
【００１７】
その他、磁気感受性ポリマー成分は、異なる機能を有する２又はそれ以上の異なるタイプのポリマーからなるものでもよい。例えば、磁気感受性ポリマー成分は、２又はそれ以上の異なるタイプの触媒、試薬、基材あるいは脱除剤からなるものとすることができる。２又はそれ以上の種類の磁気粒子（上述のように同一又は異なるタイプ）を有する磁気感受性ポリマー成分は、希望する特定の機能に従って適応させたり構築させることを容易にする。特に、磁界において、分子又は成分は、特異且つ、所望の分子間又は分子内制御を示すと共に、種々の反応において立体的制御および領域的制御を示すことができる。
【００１８】
他の形態として、本発明は磁気感受性ポリマー成分の製造方法を提供するものである。この製造方法は、溶液内外にて重合化するモノマー又はポリマー前駆物質を提供する工程と、1ミクロン未満の近似的直径の磁気感受性粒子を上記溶液中に導入し、磁気感受性粒子の少なくとも一部をポリマーの少なくとも一部内に立体的に包含させ、該ポリマー内に５質量％を超える磁気感受性粒子が含まれるようにする工程とを具備してなる。上述のように、この磁気粒子のサイズが十分に小さいので、このポリマー内に多量の磁気物質を立体的に含ませることが可能となる。その結果、磁気感受性ポリマー成分は任意の外部電磁界のよって強く磁気的反応性を示すことになる。
【００１９】
この方法の一つの変形例において、この磁気感受性粒子の直径は１０ナノメータないし１ミクロンの範囲のものである。この磁気感受性粒子の好ましい直径は２０ナノメータないし５０ナノメータの範囲のものであり、その場合、ポリマー内での磁気感受性粒子のより高い度合いの立体的包含が可能となる。この磁気感受性粒子は、磁界ないし電磁界に対し反応性を示す任意のタイプの物質でよく、例えば、酸化鉄（II）、酸化鉄（III）、酸化鉄（II、III）、ニッケル、酸化ニッケル、サマリウムコバルト、その他任意の無機又は有機粒子、例えばマンガン、ランタニド系元素（ネオジミウム、エリビウム）、磁気合金（例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよび銅合金）、金属酸化物（例えば、二酸化クロム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン）、複合物質（例えば、フェライト又はセラミック材料）でもよい。その他、磁気感受性ポリマー成分は、２又はそれ以上の異なるタイプの磁気感受性粒子からなるものでもよい。例えば、酸化鉄（II）、酸化鉄（III）、酸化鉄（II、III）、ニッケル、酸化ニッケル、サマリウムコバルト、その他任意の無機又は有機粒子、例えばマンガン、ランタニド系元素（ネオジミウム、エリビウム）、磁気合金（例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよび銅合金）、金属酸化物（例えば、二酸化クロム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン）、複合物質（例えば、フェライト又はセラミック材料）から２又はそれ以上の異なる種類のものを組合わせたものでもよい。
【００２０】
この方法の他の変形例において、磁気感受性ポリマー成分は５ないし４９質量％の磁気感受性粒子を含むものでもよい。本発明者等によりここに記載された方法に従って製造された或るサンプルにおいては、磁気感受性ポリマー成分をほぼ４０質量％の磁気感受性粒子を含むものとした。適当に小さいサイズ又は直径の磁気感受性粒子を選択することにより、ポリマーはより多くの磁気物質を受理し、それを立体的に包含させるように形成することができる。それにより、このような方法の変形例における磁気感受性粒子は従来技術で現在使用されているものよりも磁気的反応性が実質的により大きいものとなる。その他、磁気感受性ポリマー成分はほぼ４９質量％の磁気感受性粒子を含むように設計することができ、磁気感受性ポリマー成分が関与する反応において更により高い効率を生じさせることができる。
【００２１】
この方法の他の変形例において、磁気感受性ポリマーは、それが使用される反応に応じて所定の様式で機能するようにすることができる。例えば、ポリマーは触媒として、試薬として、基材として、脱除剤として、あるいはそれらの適当な組合せとして機能させることができる。この方法の他の変形例において、磁気感受性ポリマーは、所定の生物学的薬剤又は化学的薬剤を認識するように適応させることができる。例えば、細胞分離および拡張のための所定の特徴、蛋白質およびペプチド試料分別のための所定のたんぱく質、細胞小器官単離のための所定の特徴、ビオチニル化標的捕捉のための所定のたんぱく質、たんぱく質分離を行うための所定のたんぱく質、RNA単離を行うためのRNA分子、DNA精製又はDNA分化のためのRNA分子、免疫化学で使用するための抗原又は抗体、病原体検出のための病原体、分子画像化における所定の分子、薬物送達に使用するための1又はそれ以上の薬学的化合物を認識するように適応させることができる。
【００２２】
その他、磁気感受性ポリマー成分は、異なる機能を有する２又はそれ以上の異なるタイプのポリマーからなるものでもよい。例えば、磁気感受性ポリマー成分は、２又はそれ以上の異なるタイプの触媒、試薬、基材あるいは脱除剤からなるものとすることができる。ここに記載したように、２又はそれ以上の種類の磁気粒子（上述のように同一又は異なるタイプ）を有する磁気感受性ポリマー成分は、希望する特定の機能に従って適応させたり構築させることを容易にする。特に、磁界において、分子又は成分は、特異且つ、所望の分子間又は分子内制御を示すと共に、種々の反応において立体的制御および領域的制御を示すことができる。
【００２３】
本発明は更に、溶液内で磁気感受性成分を混合、分離又は局在化するための装置を提供するものである。本発明のこの装置の１例が図３に示されている。図示のように、この装置１０は反応容器（図示しない）を受理するためのコンテナー１２を有し、これは混合、分離又は局在化のため溶液および磁気感受性成分を保持ないし収容するのに使用することができる。このコンテナー１２は長手方向軸Ｌを画成している。この長手方向軸Ｌは、適当な混合、分離又は局在化を生じさせるため、任意の有効な磁界、電磁界又は重力との関係で適当に配向させることができる。例えば、コンテナー１２を実質的に垂直に、実質的に水平に、所定の一定角度に、又は可変角度に配向させることができる。
【００２４】
この装置１０は更に長手方向軸Ｌに対し実質的に平行に配置されたワイヤリングセグメント１８を含むものでもよい。図３に示すように、このワイヤリングセグメント１８は長手方向軸Ｌの周りにバンド又はリング形成し、個々のワイヤーが長手方向軸Ｌに対し実質的に平行に配向されていて、ワイヤリングセグメント１８により発生した磁界が長手方向軸Ｌに対し実質的に垂直に囲むようになっている（例えば、円筒座標系において変数θの方向に沿って）。例えば、ワイヤリングセグメント１８はモータタイプワイヤリングからなるものでもよく、その場合、ワイヤーは長手方向軸Ｌに対し実質的に平行に巻回され、長手方向軸Ｌの周りに実質的に均等なリング又はバンドを形成し、長手方向軸Ｌの周りに円周方向の磁界を誘起させるようにしている。ワイヤリングセグメント１８はコンテナー１２に直接的に接続してもよいし、あるいはコンテナー１２から半径方向に遠位に配置させてもよく、これは使用者がコンテナー１２内に発生させようとしている磁界の特徴に応じて選択される。その他、ワイヤリングセグメント１８の位置をコンテナー１２との関連で半径方向に変化させることもできる。
【００２５】
ワイヤリングセグメント１８は、電源１６に直列又は並列で接続された２又はそれ以上の別々のワイヤーからなるものでもよい。それにより個々のワイヤーにより同期的又は非同期的磁界の双方を発生させることが可能となる。例えば、別々のワイヤーが互いに独立して電流を受理し、コンテナー１２内に連続的又は互い違いの磁界を発生させることもできる。ワイヤリングセグメント１８は、長手方向軸Ｌの周りに円周方向の磁界を誘起させるように、モータタイプに配向した導電性ワイヤリングであってもよい。その他、ワイヤリングセグメント１８は非永久磁性物質の周りに巻回したものでもよい。これには、例えば、モーターワイヤー・ステータ‐タイプ関係（motor wire stator-type relationship）のものが含まれ、それによりコンテナー１２に最も近いワイヤリングセグメント１８の全ての部分が実質的に均等に方向づけられる。
【００２６】
装置１０は更に、ワイヤリングセグメント１８に接続された電源１６を有するものでもよい。この電源１６は、１又はそれ以上の所定の電流特性に従ってワイヤリングセグメント１８に電流を提供するものである。上述のように、電源１６からワイヤリングセグメント１８へ通電される電気に応答して、電流が長手方向軸Ｌに対し実質的に垂直な磁界を発生させ、これが操作において、コンテナー１２内の磁気物質に対し磁力を印加させるものとなる。この装置１０は更に、コンテナーとの関連で長手方向軸に沿ってワイヤリングセグメントの相対的位置を調整するための手段を有する。
【００２７】
装置１０の１つの変形例において、この調整手段は、コネクター２２を介してコンテナー１２に接続されたアクチュエータ２４（仮想線で示されている）を具備している。このアクチュエータ２４はワイヤリングセグメント１８との関連で長手方向軸Ｌに沿ってコンテナーを移動させるものである。その他、この調整手段は、コネクター２０を介してワイヤリングセグメント１８に接続されたアクチュエータ２６（仮想線で示されている）を具備するものであってもよい。このアクチュエータ２６はコンテナー１２との関連で長手方向軸Ｌに沿ってワイヤリングセグメント１８を移動させるものである。これらアクチュエータ２４、２６の夫々は、長手方向軸Ｌに沿ってコンテナー１２およびワイヤリングセグメント１８の相対的長手方向位置を調整するよう機能するものであり、それによりコンテナー１２内でワイヤリングセグメント１８により発生させる磁界の長手方向位置を調整するようになっている。これらアクチュエータ２４、２６の夫々は、或る目的物を所定の軌道に沿って所定距離移動させることのできる任意の機械的又は電気機械的装置から構成させることができる。これらアクチュエータ２４、２６の夫々は、所望の反応結果を生じさせるため、手動で、自動で、あるいはそれらの組合せで制御するようにしてもよい。
【００２８】
装置１０の他の変形例において、この装置１０は、ワイヤリングセグメント１８およびコンテナー１２の一方又は双方に接続ないし配置された温度制御手段（図示しない）を有する。この温度制御手段は、電流がワイヤリングセグメント１８を通過する間において適当な反応温度を維持するよう機能する。ワイヤリングセグメント１８について述べると、この温度制御手段は、通電時にワイヤリングセグメント１８により発生した熱からコンテナー１２を絶縁する内部又は外部コア及び/又はラップ（包装材料）を具備してなるものである。その他、ワイヤリングセグメント１８のための温度制御手段は、適当な温度を維持するよう調整可能な熱源、ヒートシンクのような加熱および冷却部材の双方を具備してなるものでもよい。コンテナー１２のための温度制御手段は、コンテナー１２を沈めることのできる流体浴槽、コンテナー１２の周りに配置することのできる冷却又は加熱ジャケット、ヒートシンク又は熱源として操作可能な冷却又は熱交換器、あるいはワイヤリングセグメント１８により発生した熱をコンテナー１２内の反応から除去するための他の適当な手段又は機構からなるものでもよい。装置１０の他の変形例において、ワイヤリングセグメント１８およびコンテナー１２の双方のための温度制御手段は、コンテナー１２内の反応条件を最適化し、ワイヤリング１１８を以ってして、最適な磁界を生じさせつつ、ワイヤリング１８への損傷を防止することができるように実質的に均一な温度を維持するようになっている。
【００２９】
装置１０の他の変形例において、この装置１０は電源１６に接続されたコントローラ１４を有している。このコントローラ１４は、電源１６の複数の電流パラメータ、例えば電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向などの１つ又はそれ以上を制御するようになっている。そうすることにより、このコントローラ１４は、ワイヤリングセグメント１８により発生された磁界又は電磁界の大きさ、周波数、タイミングおよび方向を間接的に制御することができ、それによりコンテナー１２内の反応の様々な属性を間接的に制御するようにしている。
【００３０】
このコントローラ１４は、ワイヤリングセグメント１８との関連でのコンテナー１２の動作を制御するため、アクチュエータ２４、２６の１つ又はそれ以上に接続させることもできる。このコントローラ１４は、１セットの機械読取り可能な指示又は手動指示に応答して所定の出力を発生させるようにした任意の適当なプロセッサー、マイクロプロセッサー、コンピュータ、ＡＳＩＣ、集積回路又は装置からなるものでよい。このコントローラ１４は、電源１６又はアクチュエータ２４、２６の１つに合体させたり、電源１６又はアクチュエータ２４、２６の１つ、あるいはそれ以上内に分布させたり、あるいは装置１０の独立型モジュール部材として操作されるようにしてもよい。
【００３１】
図４は、装置１０の１つの適当な用途で使用される場合の装置１０を模式的に示したものである。図４に示すように、２以上の反応をコンテナー内で同時に行ったり、コンテナー１２との関係で長手方向軸Ｌに沿ってワイヤリングセグメント１８を位置決めすることにより磁気感受性ポリマー成分１００（反応ＸにおけるＭ、反応ＹにおけるＭ、又は反応ＺにおけるＭ）の１つ又はそれ以上を各別々の反応において活性化させてもよい。例えば、コンテナー１２は親器官反応３０、親蛍光反応３２および親水反応３４の発生を実質的に同時に行うことができる。これら反応３０、３２および３４は、別個の領域内の磁気感受性ポリマー成分１００の１つ又はそれ以上の混合、分離又は局在化によりそれらの反応速度を増大させることができる。磁気感受性ポリマー成分１００は、長手方向軸Ｌに沿ってのコンテナー１２との関連でのワイヤリングセグメント１８の相対的動きを生じさせることにより反応３０、３２および３４間を移動することができる。上述のように、ワイヤリングセグメント１８は、そこを通過する電流に応答して、長手方向軸Ｌに対し実質的に周方向に垂直な磁界を生じさせるよう構成することができる。この発生した磁界が磁気感受性ポリマー成分１００を長手方向軸Ｌの周りの実質的に周方向の又は螺旋状の通路を移動させるものとなり、それにより反応３０、３２および３４を所定の様式で攪拌させるものとなる。
【００３２】
本発明は更に、磁気感受性成分を、混合、分離又は局在化するための第２の装置を提供する。図５および６に示すように、この装置６０は、反応容器を受理すると共に長手方向軸を画成するコンテナー４６を具備している。この装置６０は更に、長手方向軸Ｌと実質的に平行に配置された第１のワイヤリングセグメント４２と、長手方向軸Ｌの周りを実質的に囲むように配置された第２のワイヤリングセグメント４４と具備している。この装置６０は更に、第１のワイヤリングセグメント４２および第２のワイヤリングセグメント４４に接続された電源（図示しない）を有している。第１のワイヤリングセグメント４２はこの電源から第１のワイヤリングセグメント４２へ通電される第１の電流に応答して、長手方向軸Ｌに対し実質的に周方向に垂直な第１の磁界を生じさせるようになっている。第１のワイヤリングセグメント４２は長手方向軸Ｌの周りに円周方向の磁界を誘起させるようにしたモータタイプに配向した導電性ワイヤリングであってもよい。同様に、第２のワイヤリングセグメント４４はこの電源から第２のワイヤリングセグメント４４へ通電される第２の電流に応答して、長手方向軸Ｌに対し実質的に平行な第２の磁界を生じさせるようになっている。第２のワイヤリングセグメント４４は、実質的に円筒状に配置され、長手方向軸Ｌに沿って長手方向の磁界を生じさせるようにした導電性ワイヤーからなるものでもよい。
【００３３】
操作において、第１のワイヤリングセグメント４２は実質的に周方向の磁界を生じさせるよう機能し、上述のように、長手方向軸Ｌの実施的周りで磁気感受性粒子を攪拌するのに利用され、それにより反応容器内での反応を促進することになる。第２のワイヤリングセグメント４４は長手方向軸Ｌに対し実質的に平行な磁界を生じさせるよう機能し、これは１又はそれ以上の磁気感受性粒子を長手方向軸Ｌに沿って移動させるのに利用される。従って、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４の同時操作又は計画的操作により、コンテナー４６内の実質的に任意の領域において１又はそれ以上の磁気感受性粒子の効果的攪拌を生じさせることができる。それにより、使用者は磁気感受性粒子の位置及び/又は軌道について完全な３次元的制御を行うことが可能となる。その結果、そこに行われる反応を最適化することができる。その他、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４は、得られる磁界の可変的、連続的、段階的又はその他の所望の発生を可能にするよう個々に制御された個々のワイヤーからなるようにすることができる。非永久磁気物質をこれら第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４の間、あるいは第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４の双方と、コンテナー４６との間に挿入するようにしてもよい。
【００３４】
装置６０の１つの変形例として、この装置６０は、コンテナー４６、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４の２つ又は全てに接続ないし配置された温度制御手段（図示しない）を有する。この温度制御手段は、電流が第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４を通過する間において適当な反応温度を維持するよう機能する。第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４について述べると、この温度制御手段は、これらワイヤリングセグメントの一方又は双方への通電時に第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４により発生した熱からコンテナー４６を絶縁する内部又は外部コア及び/又はラップ（包装材料）を具備してなるものである。その他、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４のための温度制御手段は、適当な温度を維持するよう調整可能な熱源、ヒートシンクのような加熱および冷却部材の双方を具備してなるものでもよい。コンテナー４６のための温度制御手段は、コンテナー４６を沈めることのできる流体浴槽、コンテナー４６の周りに配置することのできる冷却又は加熱ジャケット、ヒートシンク又は熱源として操作可能な冷却又は熱交換器、あるいは第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４により発生した熱をコンテナー４６内の反応から除去するための他の適当な手段又は機構からなるものでもよい。装置６０の他の変形例において、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４およびコンテナー４６の双方のための温度制御手段は、コンテナー４６内の反応条件を最適化し、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４を以ってして、最適な磁界を生じさせつつ、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４への損傷を防止することができるように実質的に均一な温度を維持するようになっている。
【００３５】
装置６０の他の変形例として、電源が、第１のワイヤリングセグメント４２および第２のワイヤリングセグメント４４に対し実質的に同時に電流を提供するようになっている。そうすることにより、電源がコンテナー４６内に長手方向および周方向の双方の磁界を誘起させ、１又はそれ以上の磁気感受性粒子に対し長手方向および周方向の双方の攪拌動作を生じさせることになる。その他、電流を第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４に対し実質的に連続的に提供するように電源を構築してもよい。比較して述べると、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４を連続的に駆動させると、コンテナー４６内に、長手方向および周方向の磁界を交互に、連続して、あるいは定量的に存在させることができる。例えば、第２のワイヤリングセグメント４４を連続的に活性化させている間において、第１のワイヤリングセグメント４２を散在的に活性化させるよう電源を構成して、重力の作用に抗するようにしてもよい。すなわち、重力の影響下でコンテナー４６内に落下しようとする磁気感受性粒子を上昇させるようにする。
【００３６】
装置６０の他の変形例として、この装置６０は電源に接続されたコントローラ（図示しない）を有するものでもよい。前述のように、このコントローラは、電源の複数の電流パラメータ、例えば電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向などの１つ又はそれ以上を制御するようになっている。そうすることにより、このコントローラは、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４により発生された磁界又は電磁界の大きさ、周波数、タイミングおよび方向を間接的に制御することができ、それによりコンテナー４６内の反応の様々な属性を間接的に制御するようにしている。このコントローラは、１セットの機械読取り可能な指示又は手動指示に応答して所定の出力を発生させるようにした任意の適当なプロセッサー、マイクロプロセッサー、コンピュータ、ＡＳＩＣ、集積回路又は装置からなるものでよい。このコントローラは、電源に合体させたり、あるいは装置６０の独立型モジュール部材として操作されるようにしてもよい。
【００３７】
装置６０の他の変形例として、この装置６０はその他の電源を有するものとし、第１および第２のワイヤリングセグメント４２、４４の夫々が特異な電源により独立して通電されるようにしてもよい。同様に、上述のコントローラを独立した電源の夫々に接続し、それぞれの電源についての上述の電流パラメータの１つ又はそれ以上を制御するようにしてもよい。
【００３８】
本発明は更に、磁気感受性成分を、混合、分離又は局在化するための他の装置を提供する。この第３の装置は磁気感受性成分を付加物質と混合、分離又は局在化するためのキャビティであって、中心軸を画成するものを有する。この装置は、更に前記中心軸の周りの第１の位置において上記コンテナーの周りを実質的に囲むように配置された第１のコイルと、前記中心軸の周りの第２の位置において上記コンテナーの周りを囲むように配置された第２のコイルとを具備してなる。この装置は、更に前記第１のコイルに接続された第１の電源を有し、それにより、この第１のコイルを介してこの電源から通電される第１の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第１の磁界を生じさせると同時に、更に、前記第２のコイルに接続された第２の電源を有し、それにより、この第２のコイルを介してこの電源から通電される第２の電流に応答して前記中心軸と実質的に平行な第２の磁界を生じさせるようにしている。この装置の変形例において、第１および第２のコイルを、単一の第３の電源に接続させてもよい。この第３の電源は、前記第１および第２の電源を介して第１および第２のコイルの少なくとも１つに電流を選択的に提供するようにしたスイッチ、コントローラ又はプロセッサーを有している。この第３の装置は特定のタイプの反応を生じさせるため、およびキャビティ内の反応条件に応じて種々の形態に構成することができる。
【００３９】
例えば、図１０は前記装置の１例を模式的に示している。図示のように、この例の装置８０のキャビティは中心軸Ｃを有する実質的に円筒状の容積を画成している。この中心軸Ｃの周りに一連のコイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅが実質的に周方向に配置されている。この実施例において、前記キャビティ内に配置可能な反応容器（図示しない）を含めることができる。この反応容器は所望の反応を実施するための適当な形状、サイズのものとすることができる。例えば、マイクロ毛管からビーカー、バット又はドラムの範囲のサイズのものとすることができる。この実施例において、コイル８６ａにより発生した磁界を対応する領域８４ａに実質的に集中させるための絶縁材、例えば銅ストリップを有するものとしてもよい。
【００４０】
この実施例は、一連のコイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの夫々に並列又は直列で通電させる電源８８を有するものとしてもよい。このコイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの夫々は、前記キャビティ内の対応する領域８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅ内に磁界を生じさせるよう構成されている。一連のコイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの夫々を１又はそれ以上の独立した電源に接続してもよい。これら電源は図１０に示す集積電源８８内に分布させることができる。この実施例は、コントローラ９０を備えていて、電源８８の複数の電流パラメータ、例えば電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向などの１つ又はそれ以上を制御するようになっている。他の実施例において、コントローラ９０は１つ又はそれ以上の電源に接続されていて、接続されている各電源についての複数の電流パラメータの１つ又はそれ以上を制御するようになっている。
【００４１】
液体は重力により、又はポンプにより加圧下で反応系に導入させ、容器の領域８４ａに送られ、容器の領域８４ｅから排出されるようになっている。その間、磁気粒子は反応容器内で混合、分離又は局在化されることにより保持され、操作される。多重反応容器（反応容器間の液体の流れを許容するために直列又は並列で連結されている）を多重電磁装置内に配置することにより一連の反応を同時に行うことができる。
【００４２】
領域８４ｅの反応容器は、重力又はガス又は付加的液体（領域８４ａ反応容器に導入されるもの）からの圧力下で反応容器から排出される液体を制御するためのコックを有するものでもよい。その間、磁気粒子は反応容器内で混合、分離又は局在化されることにより保持され、操作される。
【００４３】
図１１は本発明の装置の第３の例の他の構成を模式的に示している。この場合、キャビティ１１２は実質的にドーナツ状容積を画成しており、これは流動系内の反応を生じさせるのに非常に適している。この装置１１０はキャビティ１１２の中心軸Ｃの周りに周方向に配置された１又はそれ以上のコイル１１４を有する。図１１に示すように、４つのコイル１１４はキャビティ１１２を囲む４分円内に配置されている。なお、任意の適当な数のコイル１１４をこの装置で使用することも可能である。先の実施例のように、コイル１１４は電源１１８により活性化される。この電源１１８はコイル１１４の２以上に接続させたり、あるいはそれぞれが単一の夫々のコイル１１４に接続された多重独立電源としてもよい。
【００４４】
この装置１１０はキャビティに接続されたポンプ１１６を有し、該キャビティ内に物質を流入させるようになっている。この物質は例えば所望の反応物質の溶液あるいはここに記載した本発明の原理に従って反応を攪拌させるようにした磁気感受性成分であってもよい。この装置１１０は更に、キャビティに接続された１又はそれ以上の弁（図示しない）を有し、これはキャビティ内の物質の流れを制御するようになっている。これら弁は外部制御装置、例えばコントローラ１２０、に接続されていて、反応の過程において所定時間、弁を選択的に作動させるようになっている。これら弁（図示しない）及び/又はコイル１１４は磁気感受性粒子及び/又は他の個体物質を液体から分離するのに使用することができ、それによりポンプが固体物質で汚れることなく液体がポンプ１１６を通過するようにすると共に、磁気感受性粒子への損傷を回避することができる。
【００４５】
従来の流動化床反応装置は磁性固体をフローチャンネルの領域内で殆ど静止状態に維持するようになっている。液体の流れに対抗する磁性固体の局所的な有益な攪拌動作は終局的に磁性薬品を外部磁界の端部に位置させることになり、固体物質を反対（攪拌の少ない）方向（液体と同じ方向）に戻さなければならない。外部磁界の外側の磁性固体の動きは液体の流れの方向において活発ではない。幸運にも、ここに記載した装置１１０においては、使用者が磁気感受性成分および液体の動きを全方向において制御することができ（例えば、磁気感受性粒子を反時計方向に移動させ、液体をポンプにより時計方向に移動させる）、それにより、この流動用装置のための最適な混合、分離又は局在化が可能となるであろう。
【００４６】
他の変形例において、装置８０，１１０はキャビティ１１２およびコイル１１４の一方又は双方に配置ないし接続された温度制御手段（図示しない）を有していてもよい。上述のように、この温度制御手段は、電流がコイル１１４を通過する間において適当な反応温度を維持するよう機能すると共にコイル１１４が最適な磁界を発生させる間においてコイル１１４の損傷を防止するものである。コイル１１４について述べると、この温度制御手段は、コイル１１４の１つ又はそれ以上の通電時にコイル１１４により発生した熱からキャビティ１１２を絶縁する内部又は外部コア及び/又はラップ（包装材料）を具備してなるものである。その他、コイル１１４のための温度制御手段は、適当な温度を維持するよう調整可能な熱源、ヒートシンクのような加熱および冷却部材の双方を具備してなるものでもよい。キャビティ１１２について述べると、この温度制御手段は、キャビティ１１２を沈めることのできる流体浴槽、キャビティ１１２の周りに配置することのできる冷却又は加熱ジャケット、ヒートシンク又は熱源として操作可能な冷却又は熱交換器、あるいはコイル１１４により発生した熱をキャビティ及び/又は反応容器内の反応から除去するための他の適当な手段又は機構からなるものでもよい。
【００４７】
装置８０，１１０の他の変形例として、その装置は、第１および第２の電源８８、１１８の複数の電流パラメータ、例えば電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向などの１つ又はそれ以上を制御するようになっているコントローラ９０、１２０を有することもできる。先の実施例のように、このコントローラ９０、１２０は、１セットの機械読取り可能な指示又は手動指示に応答して所定の出力を発生させるようにした任意の適当なプロセッサー、マイクロプロセッサー、コンピュータ、ＡＳＩＣ、集積回路又は装置からなるものでよい。このコントローラ９０、１２０は、電源８８、１１８の１つに合体させたり、電源８８、１１８の１つ又はそれ以上の間に分布させたり、あるいは装置８０，１１０の独立型モジュール部材として操作されるようにしてもよい。このコントローラ９０、１２０は、装置８０，１１０無いでの混合、分離又は局在化を最適化するため、第１および第２のコイルに電流を所定のパターンで供給するよう電源８８、１１８を制御するものである。この所定のパターンには電流を実質的に同時に又は実質的に連続的に提供することが含まれる。
【００４８】
例えば、図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは上述の装置８０の１つの適用を示している。図１２Ａにおいて、第１の方向に流れる電流によりコイル８６ｄが活性化され、磁界により磁気感受性成分１００をコイル８６ｂに向けて移動させる。同時又は連続的に、第１の方向とは反対の第２の方向に流れる電流によりコイル８６ｂが活性化され、磁界により磁気感受性成分１００を反対方向にコイル８６ｄに向けて移動させる。その結果、コイル８６ｂ、８６ｄの同期的又は連続的活性化が対向する磁界を以ってして、磁気感受性成分１００をコイル８６ｃ近傍の領域に拘束させることになる。コイル８６ｂ、８６ｄにより発生した夫々の磁界の振動により、磁気感受性成分１００に振動を生じさせ、それによりキャビティ内に実質的に垂直方向、半径方向及び/又は周方向の攪拌動作が生じることになる。コイル８６ｃの活性化により、磁気感受性成分１００はコイル８６ｃ近傍の領域８４ｃに移動することになる。
【００４９】
その他、図１２Ｂは、少なくともコイル８６ｂ（その他可能性としてコイル８６ｃ、８６ｄ、８６ｅを含めて）の均一方向の同時的活性化により、磁気感受性成分１００がコイル８６ｂ近傍の領域に浮遊することになる。このコイルの活性化プログラムは例えば、反応後に磁性物質を除去するためキャビティの開口部に磁性物質を移動させるのに使用することもできる。すなわち、反応の完了時において、磁性物質を除去するため磁性物質を実質的に全て所望の方向に移動させるのに装置８０を使用することができる。
【００５０】
装置８０は異なる反応を分離するため、又は同じ反応の異なる工程を分離するのに使用することもできる。図１２Ｃに示すように、磁気感受性成分１００（Ｍ反応ＸおよびＭ反応Ｙ）は、コイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの系統的活性化を介してキャビティの異なる領域に維持される。例えば、使用者は２つの反応又は反応の段階を所定時間分離した状態に維持させ、その後、少なくともコイル８６ｃおよび８６ｅの系統的活性化により異種の物質および磁気感受性成分１００を図１２Ｄに示すようにコイル８６ｄの近傍のキャビティの領域に結合させることができる。その他、磁気感受性成分１００（Ｍ−Ｘ）を、コイル８６ｃの脱活性化により、並びにコイル８６ｂおよび８６ｄの同時の活性化により２つの部分に分割することも可能である。更に、コイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの系統的活性化を介して、磁気感受性成分１００が単一の反応の異なる段階（および異なる反応状態）を通過するようにさせることができる。当業者に自明のように、図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを参照するこれら実施例は単に説明のためのものであり、キャビティ内で磁気感受性成分の種々の所望の動きが実行されるように、コイルの活性化については種々、組合わせることが容易に可能である。
【００５１】
装置８０の１つの変形例において、この装置は２又はそれ以上の印刷回路基板を使用する小スケールの反応用として構築することができる。この場合、これらの回路基板は夫々キャビティを画成し、これらキャビティの夫々の中心軸が実施的に整合ないし同一線上にあるように配置される。これらの回路基板は夫々、更に此処に記載したようなコイル、あるいは適当な形状、寸法でプリントないしエッチングされた他の適当な導電性媒体を有するものでもよい。この場合の形状、寸法としては、電気的入力に応答して前記中心軸に対し実質的に平行な磁界を生じさせるための螺旋形のものを挙げることができる。各印刷回路基板は、所望の磁界を所望の方向に選択的に発生させるため、コイルに接続された、それ自身の独立した電源及び/又はコントローラを備えている。その他、各印刷回路基板は、所望の磁界を所望の方向に選択的に発生させるため、１又はそれ以上の外部の電源及び/又はコントローラに接続させてもよい。この装置８０のこの変形例の履行において、印刷回路基板に配置されたキャビティは直径が１ミクロンないし２センチの範囲でよく、あるいは従来公知のタイプの反応容器を受理することができる他の適当な直径のものでもよい。
【００５２】
此処に記載した装置は全て温度制御手段を有するものとすることができる。これは上述のように、任意の適当な様式で配置することができる。例えば、コンテナー又はキャビティに、あるいは電磁界を発生させるための上述のワイヤリング、コイル又はワイヤリングセグメントに配置することができる。図７、８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂは、異なるタイプの温度制御手段を有する装置７０を示している。図７は装置７０の断面図であって、これはワイヤリングセグメント、コイルなど種々の任意の構成のものからなる電気層５０を有している。この装置７０は更に、この電気層５０と反応領域５４との間に配置された絶縁層５２を有している。この反応領域５４は反応容器を配置させることのできる例えば円筒状のキャビティであってもよい。この装置７０は更に、反応領域５４の近傍で、かつ、電気層５０から離して配置された温度制御手段５６を有している。この温度制御手段５６は例えば、反応領域５４から熱を放出させる、あるいは反応領域５４に熱を供給し適当な反応温度を維持するための温度制御物質又は液体を配置することのできるキャビティ又はコンテナーであってもよい。
【００５３】
装置７０の他の構成が図８Ａ、８Ｂに示されている。図示のように、この装置７０は電気層５０を有していて、これは温度制御手段５６を画成するリング又は円筒として、あるいは温度制御手段５６の中心部に配置されたシリンダー状のものとして形成された永久磁石又は電磁石であってもよい。この電気層５０は、幾つかのワイヤリングセグメント、コイルなど此処に記載したものの変形又は組合せからなるものとして構成することもできる。反応領域５４は温度制御手段５６内に配置される。この反応領域５４は反応容器又は意図する反応物質を受理するためのコンテナー又はキャビティからなるものである。先の実施例のように、温度制御手段５６は反応領域５４から熱を放出させ、反応温度を維持するための温度制御物質又は液体を配置することのできるキャビティ又はコンテナーであってもよい。
【００５４】
装置７０の他の構成が図９Ａ、９Ｂに示されている。図示のように、この装置７０は電気層５０を有していて、これは幾つかのワイヤリングセグメント、コイルなど此処に記載したものの変形又は組合せからなるものとして構成することもできる。絶縁層５２が電気層５０と反応領域５４との間に配置されている。先の実施例と同様に、反応領域５４は反応容器又は意図する反応物質を受理するためのコンテナー又はキャビティからなるものである。図９Ａ、９Ｂに示す装置７０は更に、温度制御手段５６を内部に画成するベース部５８を有する。この温度制御手段５６は、温度制御物質又は液体が矢線の方向に通過し熱交換物質又は流体として機能し得るようなキャビティ、チューブ又はコンテナーを有するものであってもよい。上述のように、この温度制御手段５６は反応領域５４から余分の熱を放出させ、適当な反応温度を維持するよう機能する。
【００５５】
本発明は更に、反応において磁気感受性ポリマー成分の質量変化を判定するためのシステムを有する。このシステムは磁気感受性ポリマー成分を混合、分離又は局在化するための装置を具備している。この装置は、先に実施例として記載した任意のもの、又はその変形体、あるいは磁気感受性ポリマー成分を混合、分離又は局在化するための他の適当な装置であってもよい。特に、磁気感受性ポリマー成分が他の物質と混合し得る反応容器およびこの反応容器内で磁界を発生させる手段を具備している。磁界を発生させる手段は、反応容器の外部に配置された１又はそれ以上の電磁部材と、この１又はそれ以上の電磁部材に電流を選択的に供給するための電源とを備えている。このシステムは更に、上記装置の近傍に配置された小界磁コイルを備えている。この小界磁コイルは、そのインダクタンスの変化に応答して磁気感受性ポリマー成分の質量変化を検出するようになっている。
【００５６】
反応容器内で反応が行われるとき、磁気感受性ポリマー成分の幾つか又は全ての機能が変化し、それにより磁気感受性ポリマー成分の質量が潜在的に変化することになる。磁気感受性ポリマー成分により誘起された磁界の変化は小界磁コイルのインピーダンスの変化を生じさせ、それが小界磁コイル内での周波数又は電流として測定される。磁気感受性ポリマー成分の質量変化を矛盾無く明瞭に理解されるようにするため、このシステムに必要に応じて追加の小界磁コイルを組み込み、それにより平均のインピーダンスおよび質量変化を決定するようにしてもよい。その他、この小界磁コイルは、電流駆動装置からインピーダンス測定部材へ組織的に切り換えられる１又はそれ以上の電磁部材の１つであってもよい。
【００５７】
その目的のため、このシステムは、磁界を発生させるための手段および小界磁コイルに接続されたコントローラを有する。このコントローラは、磁界に関係する電流パラメータの１つ又はそれ以上を制御すると共に、小界磁コイル内のインダクタンスを判定するようにしてもよい。上述のように、電流パラメータには、電流の大きさ、電流の周波数、電流のタイミングおよび電流の方向が含まれる。このコントローラは、１セットの機械読取り可能な指示又は手動指示に応答して所定の出力を発生させるようにした任意の適当なプロセッサー、マイクロプロセッサー、コンピュータ、ＡＳＩＣ、集積回路又は装置からなるものでよい。このコントローラは、電源に合体させたり、このシステムの独立型モジュール部材として操作されるようにしてもよい。
【００５８】
反応の間において、磁界を発生させるための手段により使用される比較的大きな磁界は、この小界磁コイルのインピーダンスの変化を不明瞭にすることがある。そのため、操作の１つの適当なモードにおいて、このシステムのコントローラは、小界磁コイルのインダクタンスを判定するため所定の使用サイクルに従って磁界を発生させるための手段を活性化させたり、失活させたりするようになっている。この所定の使用サイクルは、７５％ないし９５％の活性化および２５％ないし５％の失活とすることができる。例えば、コントローラは、小界磁コイルを駆動、操作し、そこからインピーダンスの測定を受理するため、磁界発生手段を制御し、或る時間間隔の９０％、磁界を発生させ、ついで磁界発生手段を失活させるようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の装置及び/又はシステムは、マクロスケール並びにマイクロスケールの反応の双方、並びに化学工業で使用されている大規模又はバッチ混合物について、更に、医学的研究および薬品工業で従来処方されているマクロスケール“ラブ・オン・ア・チップ（lab on ａ chip）”に対し使用することができる。更に、本発明の装置及び/又はシステムは全て、非磁性体から磁性体を分離するのに、より弱い磁性体からより強い磁性体を分離するのに、及び/又は非磁性体から磁性体を単離又は局在化するのに、あるいはより弱い磁性体からより強い磁性体を単離又は局在化するのに使用することができる。
【００６０】
本発明の原理を明確にすることを目的として、当業者が本発明を実施又は利用し得るよう実施例を参照して説明したが、これらの実施例について例えば、反応のスケールに関する変形など種々の変形が可能であることは当業者に自明であろう。更に、此処に規定した一般的原理を、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施例に適用することも可能である。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【国際調査報告】
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