(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）第１および第２のＮ極磁石、ここに各N極磁石は磁気装置の内部に向けて方向付けられたそれぞれのＮ磁極を含み；
ｂ）第１および第２のＳ極磁石、ここに各Ｓ極磁石は磁気装置の内部に向けて方向付けられたそれぞれのＳ磁極を含み；および
ｃ）第１、第２、第３および第４の極間磁石（interpolar magnet）、ここに各極間磁石について、
極間磁石のＮ極は、磁気装置の外部の第１および第２のＮ極磁石のうちの１つのＳ極に接し、および
極間磁石のＳ極は、磁気装置の外部の第１および第２のＳ極磁石のうちの１つのＮ極に接し；
ここに、該第１のＮ極磁石は該第１の極間磁石に近接し、ここに該第１の極間磁石は該第１のＳ極磁石に近接し、ここに該第１のＳ極磁石は該第２の極間磁石に近接し、ここに該第２の極間磁石は該第２のＮ極磁石に近接し、ここに該第２のＮ極磁石は該第３の極間磁石に近接し、ここに該第３の極間磁石は該第２のＳ極磁石に近接し、ここに該第２のＳ極磁石は該第４の極間磁石に近接し、および、ここに該第４の極間磁石は該第１のＮ極磁石に近接することを特徴とする、容器に含まれる溶液に懸濁した非−磁化物質から磁化物質を分離するための磁気装置。
【請求項２】
該磁石がサマリウム−コバルトおよびネオジム−鉄−ボロンよりなる群から選択される材料から構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
【請求項３】
２個の第１の極間磁石、２個の第２の極間磁石、２個の第３の極間磁石および２個の第４の極間磁石が存在することを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
【請求項４】
該磁気装置が内部を囲むシリンダーを画定することを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
【請求項５】
磁石が実質的に台形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
【請求項６】
さらに、該シリンダーの中央に位置する棒−形磁石を含むことを特徴とする請求項４記載の磁気装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
生物学の分野においては、複合的な細胞懸濁液から１のタイプまたはクラスの細胞を効率よく分離する技術は広範な適用を有するであろう。例えば、特定の疾病状態の暗示である臨床血液試料からある種の細胞を取出す能力はその疾病の診断として有用となり得る。
制限された成功ではあるが、ミクロンサイズ化された（０．１μｍ）磁性または磁化粒子で標識（tag）した細胞を、該標識細胞を反発するかまたは引き寄せる磁気装置を用いて、混合物から取出しまたは分離し得ることが示されている。目的細胞、すなわち貴重な情報を供する細胞、を取出すためには、該目的細胞集団を磁化し、複合的な液体混合物から取出す（積極的分離）。別法においては、望ましくない細胞、すなわち、特定の手法の結果を妨害するかまたは変え得る細胞、を磁化し、つづいて磁気装置でこれを取出す（消極的分離）。
懸濁液からミクロンサイズ化された（＞０．１μｍ）磁性粒子を分離することができる幾つかの磁気装置が存在する。このサイズの粒子は安定なコロイドを形成せず、懸濁液から沈降するであろう。より大きな表面積−対−体積比を有するより小さなコロイド粒子（＜０．１μｍ）はランダムな熱運動（ブラウン運動）に支配され、単位かさ当たりに遥かに多数で存在する。これらの特性は、コロイド粒子が、遥かに大きな集団の望ましくない細胞の中のまばらな細胞集団を見出し、積極的選抜を許容するであろうことをより見込みのあるものとしている。また、より大きなパーセンテージの特定の細胞集団を標識し、つづいてこれらの膨大な運動粒子によって消耗されて、消極的選抜を許容する見込みもある。
しかしながら、より小さな磁性粒子はユニークな問題を示す。これらのより小さな粒子と分離する磁石との間の引き寄せる磁力は、該粒子のサイズ（体積および表面積）に直接関係する。小さな磁性粒子は弱い磁石である。分離磁気装置の磁気勾配を増大して、該装置に向けて標識細胞を引き寄せるために十分な磁力を供しなければならない。
液体から小さな磁性粒子を効率よく分離し得る磁気装置の開発に対して要望が存在する。
発明の概要
本発明の磁極（magnetic pole）装置は４個の極磁石（polar magnet）と該極磁石に近接しかつその間に存在する多数の極間磁石（interpolar magnet）とを有する。該極間磁石は４個の極磁石の配置方向に向けて漸進的に回転するように位置する。かかる磁気装置は液体試料内に高磁束密度勾配を生じさせ、取囲む磁石の内壁に向けての磁化粒子の半径方向の運動を引起す。
もう１つの態様において、本発明は、本発明の磁気装置を用いて磁化細胞から非−磁化細胞を分離する方法に関する。
図面の間単な説明
図１は、４個の極磁石と４個の極間磁石とを有する８個の近接磁石セグメントを示す本発明の磁気装置の１つのバージョンの上面（断面）図である。
図２は、本発明の磁気装置によって画定されたシリンダー状空間の中央に位置する棒−形磁石の上面を示す本発明のもう１つの具体例を示す図である。
発明の詳細な説明
本発明の磁極装置は、４個の極磁石と該極磁石に近接しかつその間に存在する多数の極間磁石とを有する。該極間磁石は、４個の極磁石の配置方向に向けて漸進的に回転するように位置してシリンダーを形成する。かかる磁気装置は液体試料内に均一な磁束を生成し、取囲む磁石の内壁に向けての磁化粒子の有効な半径方向の運動を引起すであろう。
“Ｎ極磁石”なる語句は、そのＮ極が当該磁気装置の内部に向けて位置するように位置する磁石をいう。“Ｓ極磁石”とは、そのＳ極が当該装置の内部に面するように方向付けられた磁石をいう。
“極間磁石”なる語句は、Ｎ極磁石とＳ極磁石との間に位置し、当該極間磁石のＮ極とＳ極との間の仮想線（imagined line）が当該装置の中心に対してほぼ垂直となる、すなわち極間磁石ベクトルが極磁石の異符合の内部極の間に存在するように方向付けられた磁石をいう。したがって、極間磁石の極性は、同符合の極が当該装置の内部に向けて接するものである。全磁石からの磁界の重ね合わせにより、高勾配内部磁界が生じる。当該装置の外部で異符合の極が接すると、最小の外部磁束漏れを有する低磁気抵抗外部帰路を生じる。本発明者らは、磁気ベクトルの漸進的な回転を有する無数の極間磁石が、等方性磁性材料および特別の磁化固定物（magnetizing fixture）で達成され得るごとく、最適であろうと考える。しかしながら、単一の、適当にサイズ化された極間磁石によって、コスト単位当たりの最良の性能で高エネルギー異方性磁石の使用が許容される。
本明細書中で用いる“シリンダー”なる語は、シリンダー、チューブ、リング、パイプまたはロールを意味すると都合よく理解されるものを含むことを意図し、（図１に示す装置で見出されるごとき）八角形と円形との間のいずれかの形状を画定するシリンダーを含むことを意図する。画定シリンダーの寸法（すなわち、長さおよび直径）は、液体試料を含むいずれの試験管の挿入にも適合するのに十分に大きいことが必要である。
本発明の磁石は、鉄、ニッケル、コバルトおよび一般的に、セリウム、プラセオジム、ネオジムおよびサマリウムのごとき希土類金属より構成することができる。利用可能な磁石は、サマリウム−コバルトまたはネオジム−鉄−ボロンのごとき、上記に掲げた金属の混合物（すなわち、合金）より構成することができる。セラミック、または同符合の磁極が材料に接する重ね合わせによって生成する磁束密度よりも大きな固有保磁力を有するいずれかの他の高保磁力材料を同様に用いてもよい。
本発明の１つの具体例において、磁気装置は４５°間隔で配された８個の磁石を含む。これらの磁石の内向きの極性を図１に示す。２つの符合（すなわち、Ｎ−Ｓ、Ｓ−Ｎ）を有する磁石は、極が中心試料容積に対して垂直となるように配される。磁束は最も近い反対の極の間に向けられる。
本発明のもう１つの具体例において、磁気装置は、さらに、当該磁気装置によって画定されるシリンダー状空間の中心に位置する棒−形磁石も含む（図２を参照されたし）。かかる棒−形磁石は本発明の磁気装置の内壁に向けての磁化物質の移動を引起すことに寄与するであろうと考えられる。該棒−形磁石は試験管のキャップまたはストッパーの内側に付着し得る。該棒−形磁石は試験管に挿入され、付着した試験管キャップは該試験の上面を密閉するであろう。ついで、該試験管は、インキュベーション工程の間に本発明の磁気装置中を囲み（pale into）、非−磁化物質から磁化物質を分離するであろう。
典型的な具体例
１）細分化（debulking）工程
２１ｍｌのPercoll（Pharmacia社製，Piscataway，NJ）を、セルトラップ（celltrap）を有する１個の５０ｍｌ試験管（Activated Cell Therapies社製，Mountain View，CA）に添加した。そのPercollを放置して室温まで温めた。室温に達した後に、その試験管を８５０×ｇ（Sorvall 6000B上にて2200RPM）にて１分間遠心し、気泡を除去した。
３０ｍｌにのぼる全血のオーバレイをその試験管に添加し、その試験管を室温、８５０×ｇ（Sorvall 6000B上にて2200RPM）にて３０分間遠心した。他の細胞と共に末梢血液単核球（ＰＢＭＣ）を含有する層は、セルトラップ上方の上清に現れた。上清を別の５０ｍｌポリプロピレン製試験管に迅速にあけることによって、その層を収集した。収集した容積は約２５ｍｌであった。
ついで、その試験管を室温、２００×ｇ（Sorvall 6000B上にて900−1000RPM）にて１０分間遠心した。上清を吸引し、ペレットをリン酸緩衝化生理食塩水（PBS）中に０．５％牛血清アルブミン（BSA）（Sigma社製，St．Louis，MO）を含有する１ｍｌの希釈緩衝液（BSA／PBS希釈緩衝液）を用いて分散させた。
ついで、細分化した試料を、胎児肝臓単核細胞（ＦＬＭＣ）でスパイクを付けた。ＦＬＭＣは、Hoechst社製DNAステイン（stain）を用い、当該細胞をフィルター上に適用し、紫外光を備えた顕微鏡を用いて染色細胞をカウントして計数した。
２）磁気標識
マウス抗−ＣＤ４５（白血球共通抗原）（１００μｇ／ｍｌ）を、２μｌの当該抗体を１９８μｌのBSA／PBS希釈緩衝液に添加することによって、１μｇ／ｍｌに希釈した。Immunicon社によって提供される９７０μｌの希釈緩衝液（強磁性流体希釈緩衝液）に３０μｌの標識抗体（強磁性流体）を添加することによって、Immunicon社（Huntington Valley，PA）から購入した磁性粒子で標識したヤギ抗−マウス抗体を５００μｇ／ｍｌの濃度から１５μｇ／ｍｌに希釈した。
上記の方法によって細分化した、細分化スパイク形成細胞を、２ｍｌの試験管中の７５０μｌのBSA／PBS希釈緩衝液に再懸濁した。２００μｌの希釈マウス抗−ＣＤ４５抗体を、再懸濁した細胞に添加した。その細胞および抗体を室温にて１５分間インキュベートした。
１５分間インキュベートした後に、１ｍｌのヤギ抗−マウス強磁性流体を該細胞に添加し、室温にてさらに５分間インキュベートさせた。
３）消耗
各試料についての２ｍｌの試験管を２の磁気装置、そのうちの１つは図２に示す８極化磁気装置であり、もう１つはImmunicon社から購入したもの（４極化磁気装置）に入れ、室温にて５分間分離させた。
５分後に、パスツールピペットを用いて該試験管の上面中央から試料を取出した。その試料を新たな２ｍｌの試験管に移した。ついで、その移した細胞を3500RPMにて３分間遠心し、表１に示す容量でBSA／PBS希釈緩衝液に再懸濁した。
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より多い極間磁石を有する磁気細胞分離装置は、上記実験で用いた装置（すなわち、図１に示すごとき４個の極間磁石を用いる装置）よりも良好に機能するであろうと考えられる。
同等物
当業者であれば、本明細書中に記載した本発明の特異的な具体例に対する多くの同等物を日常的な実験しか用いずに認識し、あるいは確かめることができるであろう。かかる等価物は以下の請求の範囲によって包含されることを意図する。
【図１】
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【図２】
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