(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の吸引及び吐出を行う吸引吐出手段（２０，１２，１１）と、該吸引及び吐出により内部を流体が通過するとともに、平面状に配列された複数のノズル（１３）と、各ノズル外部近傍において、その近傍領域を静止状態に保ったままで各ノズル内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能な磁力手段（１６）とを有するものであるとともに、
前記磁力手段（１６）は、各ノズルの外側面に接触若しくは近接して設置したノズル外部材を磁化および消磁可能とすることによって、各ノズル外部近傍において、その近傍領域を静止状態に保ったままで各ノズル内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能なものであり、前記ノズル外部材は分割された分割部分からなり、各分割部分は磁化によって相互に反対の極性をもつように離間され、
前記磁力手段（１６）は、電磁石若しくは永久磁石を有する磁場源（１９）と、該電磁石と磁気的に連結し若しくは永久磁石と磁気的に連結可能であって所定間隔で上下に対向して設けられ磁化及び消磁可能な磁性体で形成された２枚の磁性板（１８ａ，１８ｂ）と、２枚の該磁性板を上下に貫通して内部をノズルが挿通可能な前記平面状に配列された複数の挿通部（１７）と、
該各挿通部に設けられ、該各磁性板の対向面側に突出し磁性体で形成された一対の突出部（１７ａ，１７ｂ）とを有するとともに、
該突出部対は前記ノズル外部材に相当し、各突出部は前記分割部分に相当することを特徴とする磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２】
前記磁力手段は、各ノズルが挿通する前記平面状に配列された複数の挿通部を設けた磁性体で形成された磁性体部材を有し、前記ノズル外部材は、該挿通部の壁部であることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３】
前記挿通部は、前記磁性板及び突出部対を上下に貫通して、内部をノズルが挿通する挿通孔であり、相互に離間した挿通孔の各壁部は、磁化によって各々反対の極性をもつものであることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項４】
該磁力手段は、１又は複数の磁場源を有するとともに、該磁場源は、コイルと、該コイルが巻かれた磁性要素とを有し、該磁性要素の一端は、２枚の磁性板の一方の磁性板と連結し、該磁性要素の他端は、他方の磁性板と連結したものであることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項５】
前記磁性要素は、該磁性板に挟まれた空間の外に設けられたものであることを特徴とする請求項４に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項６】
前記磁性要素は、互いに別体に形成された第一の部分及び第二の部分を有し、該第一の部分の一端は２枚の磁性板の一方の磁性板と連結し、該第二の部分の他端は、他方の磁性板と連結するとともに、第一の部分及び第二の部分は重ね合わされてそれ自身にコイルが巻かれたもの、又は第一の部分の他端及び第二の部分の一端とその各端で接続され且つコイルが巻かれ磁性体で形成された第三の部分を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項７】
相互に離間した前記各分割部分は、離間部分に向かって、先細りの形状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項８】
前記突出部対は、一方の該磁性板の挿通部の開口縁から他方の磁性板に向けてノズルの挿通方向に沿って互いに逆向きに突出し、その各先端が対向面と各々第１の間隔を空けて離間するとともに、その先端同士は、該第１の間隔よりも短い第２の間隔を空けて、磁化によって反対の極性をもつように該ノズルを挟んで互いに離間して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項９】
前記磁力手段の各挿通部は、各ノズルが挿通した際にノズルの外側面に前記ノズル外部材が接触し又は近接する分離孔と、該分離孔に隣接して設けられ且つ該分離孔との間でのノズルの水平移動が可能であって該ノズルを挿入し又は抜き出すための前記分離孔よりも大きな開口をもつ挿抜孔とを有するものであることを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の磁性体処理集積化装置。
【請求項１０】
前記ノズルは細径部分と太径部分とを有し、前記分離孔は、各ノズルの細径部分のみが挿通可能な大きさの開口をもち、前記挿抜孔は、各ノズルの太径部分が挿通可能な大きさの開口をもつことを特徴とする請求項９に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１１】
前記磁力手段は、各ノズルの周囲を囲むように導線が巻かれたコイルによって、各ノズル外部近傍において、その近傍領域を静止状態に保ったままで各ノズル内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１２】
前記磁力手段には、磁化又は磁場発生によって生じた熱について、ノズルへの伝導を防止する断熱手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１３】
前記磁力手段内又はその周辺に空気を流す通風手段を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１４】
前記磁力手段は、複数の磁場源と、各磁場源に距離的に近い領域を含むように定めた境界で、複数の磁力セグメントに分割可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１５】
前記磁力手段は、電磁石若しくは永久磁石を有する磁場源と、該電磁石と磁気的に連結し若しくは該永久磁石と磁気的に連結可能な磁性体で形成された厚板状部材とを有し、前記挿通部は、該厚板状部材に穿設しノズルが挿通可能な挿通孔であることを特徴とする請求項２に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１６】
前記磁力手段の各挿通孔は、挿通方向に沿って分割した分割壁部を有するとともに、該各分割壁部は磁化によって相互に反対の極性をもつように離間したことを特徴とする請求項１５に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１７】
前記ノズルは太径部分と細径部分とからなり、前記磁力手段の前記厚板状部材は、前記各ノズルの太径部分が挿通可能な間隔をもって相互に離間するように分割して設けた複数の列状部材と、
該列状部材間に設けられ、各列状部材から互いに向き合って突出し、相互に反対の極性をもつように磁化されて各ノズルの細径部分を挿通可能とする間隔で離間し、且つ、列状部材に沿って該太径部分が挿通可能となる間隔で隣接するように配列された磁性体で形成された複数の凸部とを有するとともに、前記分割壁部は、対向する該凸部の各先端であることを特徴とする請求項１６に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１８】
前記磁力手段は、磁性体で形成された厚板状部材を有し、該厚板状部材を流体が通過する複数の通過孔を有し、該各通過孔の下方には、該通過孔と連通し容器に挿入可能な細管が設けられ、該通過孔及び細管によってノズルを形成したことを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項１９】
前記吸引吐出手段は、吸引した流体を貯溜するとともにノズルと連通する前記平面状に配列された貯溜部が設けられた貯溜体と、
該貯溜部内又は前記ノズル内の圧力を増減させて流体を吸引又は吐出する増減手段とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２０】
前記増減手段は、前記貯溜部内又は前記ノズル内を摺動する前記平面状に配列された摺動突起が下方に突出し、該貯溜体に対して上下動可能に設けられた摺動体を有し、該摺動体を上下動することによって、各貯溜部内又はノズル内の圧力を増減させることを特徴とする請求項１９に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２１】
前記摺動突起は、縦孔等の貯溜部を摺動する太径部と、該太径部に設けられ太径部の突出方向に対して伸長可能であって、貯溜部と連通するノズル内を摺動可能な細径部とを有する２段構造に形成されたことを特徴とする請求項２０に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２２】
前記ノズルは、前記吸引吐出手段に対して着脱可能に設けられたチップを有することを特徴とする請求項１９ないし請求項２１のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２３】
前記ノズルは、縦孔状の貯溜部の下側から該貯溜部に嵌挿して着脱可能に取り着けられ、該貯溜部内で該ノズルの上端と接し、該ノズルを貯溜部の外へ押し出し可能に貯溜部の上側から該貯溜部に嵌挿して取り着けられた押管が突出する押体を有するとともに、前記増減手段は、前記押管内を摺動する摺動突起が下方に突出し、該貯溜部に対して上下動可能に設けられた摺動体を有し、該摺動体を上下動することによって、各貯溜部又はノズル内の圧力を増減させることを特徴とする請求項２２に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２４】
前記ノズルは、縦孔状の貯溜部の下側から嵌挿して該貯溜部内に所定深さまで着脱自在に取り着けられ、前記摺動突起は、該ノズルの装着深さまでの深さの貯溜部内を摺動し、挿通した磁力手段より下方に露出したノズルの外側面には脱着用リップ部を突出して設けるとともに、前記磁力手段と脱着用リップ部との間に、該ノズルより大きく該脱着用リップ部より小さい孔部が穿設されたシゴキ板を、該孔部にノズルを挿通させた状態で設け、該シゴキ板を下げることによってノズルを脱着することを特徴とする請求項２２に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２５】
前記貯溜部の内壁は、その上部が円柱状に形成され、その下部は漏斗状に形成されてノズルと連通することを特徴とする請求項２０ないし請求項２４のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２６】
前記磁力手段と、前記吸引吐出手段又は前記ノズルとの間は磁力の直接的な供給または除去以外のために相互に移動可能に設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項２５のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２７】
前記貯溜体の上部に設けた通路若しくは側部に設けた通路から各貯溜部に洗浄液を注入可能としたことを特徴とする請求項１９ないし請求項２５のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２８】
前記平面状に配列された複数の液収容部を有する外部容器で生じた発光の状態を測定するために、容器全体若しくは複数の液収容部からの光を同時に又は共に受光して、光の強度を測定し又は画像として処理する光測定手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項２７のいずれかに記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項２９】
前記光測定手段は、各液収容部に対応する位置及び個数の前記平面状に配列された複数の受光素子と、隣接する該受光素子間には、対応する液収容部以外の光の入力を防止するための遮蔽フェンスが設けられたことを特徴とする請求項２８に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３０】
複数の前記ノズル、挿通部、貯溜部、摺動突起、孔部、押管、容器の液収容部、カラム群のカラム又は受光素子等は、マトリクス状、年輪状、環状、多角形状又は放射状その他の一定の周期性又は対称性をもって平面状に配列したことを特徴とする請求項１乃至請求項２９に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３１】
前記吸引吐出手段の吸引及び吐出を駆動する駆動機構と、該磁力手段の磁力を制御する磁力制御手段と、外部容器と該吸引吐出手段及び該磁力手段との間の移動又は該吸引吐出手段及び前記ノズルと磁力手段との間の移動を行う移動機構と、指示に従って、少なくとも、前記駆動機構、前記磁力制御手段及び前記移動機構を連関して制御することによって、磁性粒子の集積的な処理の制御を統一的に行う集積化処理制御部とを有することを特徴とする請求項１乃至３０に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３２】
前記制御部は、通風手段等の断熱手段、洗浄液注入、光測定手段について、又は、制御結果のデータ解析、データ処理、若しくはデータ出力についても制御を行うことを特徴とする請求項３１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３３】
前記制御部は、磁力制御手段による磁力の強度、向き、磁力制御時間若しくはこれらを組み合わせた磁力パターンを、対象とする制御工程の内容、条件若しくは目的、該工程で使用する流体、試薬等の物質若しくは磁性粒子の種類、形状、量、結合状態若しくは大きさ、吸引吐出の圧力、流速若しくは回数、移送、攪拌、洗浄、分離若しくは再懸濁等の処理、温度等の外部環境、該装置の構造、材料若しくは大きさ、磁力制御の経過若しくは予定、残留磁化の程度、又は、外部からの指示に応じて制御することを特徴とする請求項３１に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３４】
前記磁力制御手段によって制御される磁化の向きを、消磁によって区切られた磁化の度に交互に反転するように制御することを特徴とする請求項３３に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【請求項３５】
前記磁力制御手段によって制御される磁化の向きを、磁化状態から消磁状態に移行する際に、該磁化の強度若しくは磁化時間に応じた強度若しくは磁化時間で反転させることを特徴とする請求項３３に記載の磁性粒子処理集積化装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、液体、気体等の流体中に含まれる磁性粒子に関する処理を集積化する磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法に係り、特に、磁性体物質を含有する流体を用いて、医学、農学、工学、理学、薬学等のさまざまな分野で、例えば、抗体、抗原等の免疫物質、遺伝子物質（ＤＮＡ，ＲＮＡ，ｍＲＮＡ等）、細菌、その他の医療薬品等の有用物質又は目的物質の反応、分離、定量、分注、清澄、濃縮、攪拌、懸濁、希釈等の処理や、観察、抽出、回収、単離、標識作業等をマイクロプレート等の容器に対して、大量処理が可能な磁性粒子を用いた医療、検査、診断、治療、研究、定量定性測定等に適用する磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法に関する。
技術的背景
従来、図１３に示すピペット装置があった。同図に示すように、該ピペット装置は、磁場源Ｍと挟持体Ｖとを駆動制御する磁石駆動装置を設けたものである。該ピペット装置は、磁石部を有する磁場源Ｍと、挟持部を有する挟持体Ｖとを開閉自在に昇降機構Ｏに軸支し、該昇降機構Ｏを昇降させることで、昇降機構ＯのローラＲＡ，ＲＢ，が図１３に示すように閉じて、磁場源Ｍと挟持体ＶがチップＴの挟持方向に閉動作するものである。
その結果、ピペットチップＴに対して挟持体Ｖと磁場源Ｍとで同時に挟持することができるようにして磁場原ＭをチップＴに確実に近接させ、又は離間させるものである。
また、コンビナトリアル・ケミストリー、ＤＮＡ機能解析や免疫自動測定等の大量処理を行うために、該ピペットチップを多連にするには、上記ピペット装置を図１４のように、一列に配列した多連のピペット装置を用いるようにしていた。
このように、磁性粒子の処理が可能な行う従来例に係るピペット装置は、磁場をピペットチップの部分のみならず、各ピペットチップ毎に設けられた永久磁石を駆動させて、ピペット内に磁場を及ぼし又は除去するための機構（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）を含めて多連化する必要がある。
そのため、多連化を図る場合、従来のようにせいぜい一列にマルチ化することはできるが、何列も同時に磁場をノズル列毎に与えることは装置規模が拡大し、集積化された液収容部を用いて処理を集積化することができないという問題点を有していた。
特に、大量の検体を取り扱ったり、容器の各液収容部（マイクロプレートのプレートホール）が例えば、９６穴や３８４穴等以上の集積化が必要である場合には、前記ノズル及び磁性粒子に磁場を及ぼし又は解除する処理を行う部分を高度に集積化する必要があるが、前記磁石駆動部分が集積化の妨げになるために、磁性体の処理を集積化することができないという問題点を有していた。
そこで、本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、第１には、各ノズル、及び各ノズルに磁場を及ぼす部分を高度に集積化することによって、磁性粒子の処理を集積化して、高精度に、迅速に、及び効率的に一斉に処理を行うことができる磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
第２には、１個の部品のサイズや動作範囲が大きい磁石駆動装置を用いずに、磁性粒子の処理を集積化することによって、大量の処理を装置規模の小さいコンパクトな装置で可能な磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
第３には、多数の部品を集積化することによって、単位当たりの部品の構造を簡単化し、コストパフォーマンスの高い磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的としたものである。
第４には、多穴のプレートホールをもつマイクロプレートに適合し、コンビナトリアル・ケミストリー、ＤＮＡ機能解析、免疫自動測定器等の大量処理に応用可能な多様性、柔軟性のある磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
第５には、流体の処理を行うに際し、人間の操作を極力排除して、自動化を達成し易い磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
第６には、機械的駆動部分をできるだけ排除して、運用コストの低い、且つ寿命の長い、扱い易い磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
第７には、処理工程全体を１つの閉空間内で完了させることによって、外部環境との間の影響を極力排除した信頼性のある処理を行うことのできる磁性粒子処理集積化装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
発明の開示
以上の技術的課題を解決するために、第一の発明は、流体の吸引及び吐出を行う吸引吐出手段と、該吸引及び吐出により内部を流体が通過する複数のノズルと、各ノズル外部近傍において静止状態のままで各ノズル内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能な磁力手段とを有するものである。
ここで、「吸引吐出手段」は、例えば、複数の独立したシリンダ状の容器を束ねたものや、複数のシリンダ状の容器を形成したブロック等を有し、該容器に吸引吐出ラインを設けたり、該シリンダ状容器にプランジャを設けたものや、該容器に弾性体や蛇腹やダイヤフラム等を設けて流体の吸引及び吐出を行わせるものがある。「流体」には、液体及び気体を含む。また、磁性粒子若しくは物質のような固形物が含有若しくは懸濁している場合をも含む。
「複数のノズル」は、好ましくは、平面状、例えば、マトリクス状、環状等平面状又は二次元的に配列すれば、より扱いやすいが、これに限られるものではない。「ノズル」は、吸引吐出手段に固定されて設けられている場合、又は、吸引吐出手段に対し着脱可能に設けられているピペットチップを有する場合がある。ピペットチップは、吸引吐出手段に直接着脱可能に設けられる場合と、吸引吐出手段に固定されている部分に着脱可能に設けたような場合がある。ピペットチップは使い捨ての場合と洗浄再利用が可能なものがある。
「磁力手段」は、流体に懸濁若しくは含有する磁性物質又は磁性粒子をノズルの内壁に吸着させるための手段である。これによって、移送、攪拌、洗浄、分離若しくは再懸濁等の磁性粒子の処理が可能となる。「磁力手段」は、各ノズル外部近傍において静止状態のままで各ノズル内に磁力を一斉に及ぼし且つ除去することが可能なものである。この構成によって、ノズル外部近傍での動作が要求されないので、ノズル外部近傍に複雑な動作機構や動作を可能とするための空間を必要としない。従って、その分、多数のノズルを密に集積させることができる。これによって、磁性粒子の処理を集積化して行うことができて装置規模をコンパクト化し、省空間を図り、処理を効率化することができる。また、非常に多数の微少量の対象について、時間的又は空間的に均一で同一の条件を設定することができるので、各対象について高精度に処理を行う事が可能である。また、同時に多数の微少量の対象物を処理することができるので、処理の迅速化、高効率化をもたらすことになる。
尚、「各ノズル外部近傍において」静止状態のままであるから、各ノズル外部近傍以外の部分に、磁力を及ぼし且つ除去するための動作機構が存在する場合を排除するものではない。また、磁力手段は、磁力を各ノズル内に及ぼし又は除去する以外のために、例えば、装置全体の移動のため等に、移動することを排除するものでもない。
磁力手段の構成は、例えば、各ノズルの部分又はノズル外部材を常磁性体若しくは超常磁性体等の磁性体で形成するとともに、該磁性体にスイッチを設けた電磁石や、接離可能に設けた永久磁石若しくは電磁石等の磁場源と磁気的に接続したものがある。
ここで、「磁性粒子又は磁性物質」は、目的物質等の関連する物質群を結合させるためのものである。磁性粒子は、例えば、約０．１〜１００μｍ程度の大きさをもち、例えば、磁性粒子に多数の凹部が設けられた多孔性のものに関与物質を保持させる場合、又は関与物質を吸着し、又は関与物質と特異的に反応する物質をコーティング又は保持させることによって、関与物質を結合させるものである。例えば、超常磁性体を用いて形成される。また、磁力手段は、吸引吐出手段に固定されて設けても良いし、着脱自在に設けても良い。
第二の発明は、第一の発明において、前記磁力手段は、各ノズルの外側面に接触若しくは近接して設置したノズル外部材、若しくは少なくとも各ノズルの一部分を磁化及び消磁可能とすることによって、各ノズル外部近傍において静止状態のままで各ノズル内に磁力を及ぼし且つ除去することが可能なものである。
ここで、「磁化及び消磁」は、磁性体が磁場の影響を受けて磁気を帯び又は磁気が消えることをいう。
本発明によれば、磁力手段の構造を簡略化して従って、装置の構造を簡略化し、装置の製造コストを下げることができる。特に、「少なくともノズルの一部分を磁化及び消磁可能」とすることによって、さらに、磁化及び消磁のために必要な容積や底面積が小さくてすむので、より集積化が可能である。
第三の発明は、第二の発明において、前記磁力手段は、各ノズルが挿通する複数の挿通部を設けた磁性体で形成された磁性体部材を有し、前記ノズル外部材は、該挿通部の壁部である。本発明によれば、簡単な構成によって、容易に、複数のノズルを密に集積させることができる。したがって、製造コストを下げ、且つコンパクトに製造することができる。ここで、「磁性体部材」は、例えば、常磁性体または超常磁性体で形成される。
第四の発明は、第二の発明又は第三の発明において、前記ノズル外部材又は前記ノズルの一部分又は分割された分割部分からなり、各分割部分は磁化によって相互に反対の極性をもつように離間させたものである。
ここで、分割部分間の間隔は、ノズル内に適切な磁力を与える間隔であって、磁場源の磁場の強さ、磁性体材料の種類、挿通部の大きさ、各位置若しくは磁場源からの距離、磁力手段の大きさ、又は処理に必要な磁力等を考慮して設定される。該間隔が磁力手段中の最短距離である場合には、そうでない部分に比較して最大の磁力が得られる。
本発明では、各分割部分間を離間させることによって、磁力線を必要とする箇所に漏れ出させて、漏れ出た磁力線によって、ノズルに無駄なく、効率的に且つ適切な磁力を及ぼすことができる。
第五の発明は、第四の発明において、前記磁力手段は、電磁石若しくは永久磁石を有する磁場源と、該電磁石と磁気的に連結し若しくは永久磁石と磁気的に連結可能であって所定間隔で上下に対向して設けられ磁化及び消磁可能な磁性体で形成された２枚の磁性板と、２枚の該磁性板を上下に貫通して内部をノズルが挿通可能な複数の挿通部と、該各挿通部に設けられ、該各磁性板の対向面側に突出し磁性体で形成された一対の突出部とを有するとともに、該突出部対は前記ノズル外部材に相当し、各突出部は前記分割部分に相当し、磁化によって相互に反対の極性をもつように離間したものである。
ここで、「磁場源」が電磁石を用いる場合には、電流の導通及び切断によって磁場の発生又は消滅を行い、永久磁石の場合には、その装着及び脱着又は接触及び非接触によって磁性体を磁化及び消磁する。永久磁石の接触及び非接触には、例えば、永久磁石を回転軸の周りで回転させて磁極を磁性体部材に接触若しくは近接させ又は離間させることによって行う。
「磁化及び消磁」は、各ノズル毎に駆動機構や駆動空間を設けることなく、各ノズルの近傍に設置された磁性体で形成された壁部と磁気的に連結した磁性板に対する、永久磁石の装着及び脱着、又は、電磁石への電流の導通及び切断によって各ノズルとは離れた地点で行うことができるので、ノズルを集積化することができる。
本発明では、所定間隔で対向した各磁性板の対向面側に突出する突出部対を設けることによって、該板間で生ずる磁場よりも強い磁場を突出部間に生じさせることができるので、突出部間に漏れ出た強い磁場をノズル内に作用させることができる。ここで、「所定間隔」とは該間隔によっては、処理に不必要な磁場の影響を与えない距離であって、しかも、ノズルが該挿通部を挿通可能な距離である。
第六の発明は、第五の発明において、前記挿通部は、前記磁性板及び突出部対を上下に貫通して、内部をノズルが挿通する挿通孔であり、相互に離間した挿通孔の各壁部は、磁化によって各々反対の極性をもつものである。
これによって、磁場をノズル内に効率的に無駄なく及ぼすことができる。
第七の発明は、第五の発明において、該磁力手段は、１又は複数の磁場源を有するとともに、該磁場源は、コイルと、該コイルが巻かれた磁性要素とを有し、該磁性要素の一端は、２枚の磁性板の一方の磁性板と連結し、該磁性要素の他端は、他方の磁性板と連結したものである。
本発明によれば、各磁性板は、磁場源である磁性要素の一端又は他端とのみ結合するようにしているので、該磁性板間は直接接続されておらず、磁性板間よりも短い距離で離間した部分により強力な磁場を発生させることができる。
第八の発明は、第七の発明において、前記磁性要素は、該磁性板に挟まれた空間の外に設けられたものである。
本発明によれば、磁性板に挟まれた空間以外の場所に磁性要素を設けるようにしているので、コイルの巻数等が２枚の磁性板によって挟まれた間隔によって制限を受けないので、強い磁力を発生させることができる。
第九の発明は、第八の発明において、前記磁性要素は、互いに別体に形成された第一の部分及び第二の部分を有し、該第一の部分の一端は２枚の磁性板の一方の磁性板と連結し、該第二の部分の他端は、他方の磁性板と連結するとともに、第一の部分及び第二の部分は重ね合わされてそれ自身にコイルが巻かれたもの、又は第一の部分の他端及び第二の部分の一端とその各端で接続され且つコイルが巻かれ磁性体で形成された第三の部分を有するものである。
本発明によれば、磁性要素を２つ又は３つの単純な形状の部分に分けることによって、磁性要素及び磁性板の製造を容易に行うことができる。
第十の発明は、第四の発明において、相互に離間した前記各分割部分は、離間部分に向かって、先細りの形状に形成されたものである。これによって、離間箇所付近のノズル外側面側に磁力線を密にすることができるので、ノズルに強い磁場を及ぼすことができる。先細りの形状には、例えば円錐台状がある。
第十一の発明は、第五の発明において、前記突出部対は、一方の該磁性板の挿通部の開口縁から他方の磁性板に向けてノズルの挿通方向に沿って互いに逆向きに突出し、その各先端が対向面と各々第１の間隔を空けて離間するとともに、その先端同士は、該第１の間隔よりも短い第２の間隔を空けて、磁化によって反対の極性をもつように該ノズルを挟んで互いに離間して設けられたものである。
ここで、第１の間隔よりも第２の間隔を短くしたのは、磁力線が第２の間隔で離間する突出部間を密に通るようにするためである。
第十二の発明は、第三の発明において、前記磁力手段の各挿通部は、各ノズルが挿通した際にノズルの外側面に前記ノズル外部材が接触し又は近接する分離孔と、該分離孔に隣接して設けられ且つ該分離孔との間でのノズルの水平移動が可能であって該ノズルを挿入し又は抜き出すための前記分離孔よりも大きな開口をもつ挿抜孔とを有するものである。
本発明によれば、分離孔と挿抜孔との間でのノズルを水平移動させ、挿抜孔においてノズルを昇降移動させるためのノズルと磁力手段との間の移動機構の存在が前提となる。分離孔の他に挿通孔を設けたのは以下の理由からである。容器の収容液に直接接触するノズル先端の外周面には液が付着する。分離孔に設けたノズル外部材は、ノズルに近接又は接触しているために、ノズルがピペットチップを有する場合等のために、ノズルを挿通部から抜き出すような場合にノズルの先端の外周面に付着した液が該ノズル外部材に触れてノズル外部材を汚染するおそれがあるからである。一旦、ノズル外部材が汚染されると、新たに挿入されたノズルを汚染し、クロスコンタミネーションを引き起こす可能性があるからである。そこで、ノズルを挿通部に挿入したり抜き出す場合には、分離孔よりも開口の大きい挿抜孔を通るようにして、ノズルが他の部材に接触することなく挿入及び抜き出しを行うようにするためである。
第十三の発明は、第十二の発明において、前記ノズルは細径部分と太径部分とを有し、前記分離孔は、各ノズルの細径部分のみが挿通可能な大きさの径をもち、前記挿抜孔は、各ノズルの太径部分が挿通可能な大きさの開口をもつものである。
本発明によれば、ノズルが細径部分と太径部分を有する場合に、挿抜孔は、太径部分を挿通可能な開口をもつものである。これによって、ノズルの太径部分をも挿通させることができる。したがって、液と触れる先端に設けられた細径部分によって挿抜孔が汚染されることはなく、クロスコンタミネーションを防止することができる。また、太径部分をも挿抜することができるのでノズルの挿抜が容易である。
第十四の発明は、第一の発明において、前記磁力手段は、各ノズルの周囲を囲むように導線が巻かれたコイルによって、各ノズル外部近傍において静止状態のままで各ノズル内に磁力を及ぼし且つ除去することが可能なものである。本発明によると、各々、ノズル毎に至近距離で、強い均一磁場を及ぼすことができる。
尚、前記磁力手段は、１本の導線で少なくとも複数のコイルを形成するものであっても良い。これによって、各コイル毎に端子等を設ける必要がないので、回路構成を簡単化する。しかも、コイルはノズルに装着されているわけではないので、ノズルの使い捨てが可能である。
第十五の発明は、第一の発明において、前記磁力手段には、磁化又は磁場発生によって生じた熱について、ノズルへの伝導を防止する断熱手段を設けたものである。これによって、ノズルへの熱による悪影響を防止することができる。尚、断熱手段を設けないことにより、積極的に発熱を処理に利用することができる。
断熱手段には、例えば、第十五の発明によるもの、又はペルチェ素子を設けるもの、断熱材を磁場源との間に設ける等がある。
第十六の発明は、第十五の発明において、磁力手段内又はその周辺に空気を流す通風手段を設けたものである。これによって、効果的にノズルへの熱の伝導を防止することができる。
第十七の発明は、第二の発明において、前記磁力手段は、複数の磁場源と、各磁場源に距離的に近い領域を含むように定めた境界で、複数の磁力セグメントに分割可能であるものである。
例えば、平面状に配列された複数のノズルのうち、各ノズル列毎に挿通する挿通部を有する帯状の磁力セグメントを磁場方向に沿ってノズル列個分並置したような場合がある。
これによって、大量の個数の液収容部をもつ容器について流体の処理を行うことができる磁力手段を製造する際に、分割して磁力手段を製造することができるので、製造コストを削減することができる。また、磁場の分布を均一にして、磁場を強力に及ぼすことができる。
第十八の発明は、第三の発明において、前記磁力手段は、電磁石若しくは永久磁石を有する磁場源と、該電磁石と磁気的に連結し若しくは該永久磁石と磁気的に連結可能な磁性体で形成された厚板状部材とを有し、前記挿通部は、該厚板状部材に穿設されノズルが挿通可能な挿通孔である。本発明によれば、簡単な構造の磁力手段を提供することができる。ここで、「厚板状部材」は、例えば、磁性体からなる薄板を磁場方向に沿って張り合わせて形成したものであっても良い。
これによって、磁力線を薄板の方向に沿って発生させることができるので、磁化漏れを最小限に防止し、且つ均一な磁場を得ることができる。また、薄板の張り合わせは、薄板の法線方向を上下にして層状に張り合わせる場合と、薄板の法線方向を横向きにして層状に張り合わせる場合がある。
第十九の発明は、第十八の発明において、該磁力手段の各挿通孔は、挿通方向に沿って分割した分割壁部を有するとともに、該各分割壁部は磁化によって相互に反対の極性をもつように離間したものである。
第二十の発明は、第十九の発明において、前記ノズルは太径部分と細径部分とからなり、前記磁力手段の前記厚板状部材は、前記各ノズルの太径部分が挿通可能な間隔をもって相互に離間するように分割して設けた複数の列状部材と、該各列状部材間に設けられ、各列状部材から互いに向き合って突出し、相互に反対の極性をもつように磁化されて各ノズルの細径部分を挿通可能とする間隔で離間し、且つ、列状部材に沿って該太径部分が挿通可能となる間隔で隣接するように配列された磁性体で形成された複数の凸部とを有するとともに、前記分割壁部は、対向する該凸部の各先端である。
本発明によれば、各列状部材間は離間しているので、前記凸部の先端間の最も間隔の狭い箇所を通して磁力線が走ることになる。したがって、強力な磁力をノズルに供給することができる。
第二十一の発明は、第二の発明において、前記磁力手段は、磁性体で形成された厚板状部材を有し、該厚板状部材を流体が通過する複数の通過孔を有し、該各通過孔の下方には、該通過孔と連通し容器に挿入可能な細管が設けられ、該通過孔及び細管によってノズルを形成したものである。これによって、ノズル自体を磁力手段で形成するので、部品点数の削減になるとともに、装置をコンパクトに形成し、且つ強い磁場をノズル内に及ぼすことができる。
第二十二の発明は、第一の発明において、前記吸引吐出手段は、吸引した流体を貯溜するとともにノズルと連通する貯溜部が設けられた貯溜体と、該貯溜部内又は複数のノズル内の圧力を増減させて流体を吸引又は吐出する増減手段とを有するものである。
ここで、「貯溜部」は、流体を貯溜することができるものなので、液体のみならず、空気等の気体を貯溜する場合も含む。これによって、吸引又は吐出する液体と増減手段との間や洗浄液との間に空気層を設けて処理することができる。貯溜部の形状は、例えば、穿設された有底、無底、有蓋、無蓋の孔状のもの、管状、容器状等のものがある。また、ノズルと一体に形成しても良いし、ノズルと別体に形成しても良い。また、貯溜部は、必ずしも、複数のノズルの個数と同一の個数設けられる場合に限られない。
例えば、１つの貯溜部に複数のノズルが連通する場合でも良いし、ノズルの個数と同一の個数の貯溜部を設けて、各貯溜部が１つずつ各ノズルと連通する場合であっても良く、さらには、一部の複数のノズルが貯溜部を共有したり、複数の貯溜部がノズルを共有しても良い。
また、該貯溜部の集合体である貯溜体は、例えば、１枚の厚板状のものに、孔状の貯溜部を穿設するような場合のみならず、複数の管状又は容器状のものを集合させたものであっても良い。
本発明によれば、複数の貯溜部を、例えば、厚板に縦孔を穿設する等によって簡単に且つ集積して作成することができる。
尚、圧力を増減させるには、例えば、第十五の発明で示すように、摺動体を上下動させることによって圧力を増減させたものであるが、その他に、前記貯溜部が、その側面に伸縮可能の蛇腹が少なくとも部分的に形成され、下端にノズルと連通する開口部をもち、前記増減手段は、該貯溜部を押圧し、又は押圧を解除する押圧手段を有するものであっても良い。
また、前記増減手段が、少なくとも部分的に弾性体で形成され前記貯溜部内に変形して挿入可能な貯溜部の上側を覆う挿入体と、該挿入体を押圧して貯溜部内を圧縮し又は押圧を解除する押圧手段とを有するものであっても良い。または、前記貯溜部は、ダイヤフラムを有し、下端にノズルと連通する開口部をもち、前記増減手段は、該ダイヤフラムを押圧し、又は押圧を解除する押圧手段を有するものであっても良い。
第二十三の発明は、第二十二の発明において、前記増減手段は、前記貯溜部内又は前記ノズル内を摺動する摺動突起が下方に突出し、該貯溜体に対して上下動可能に設けられた摺動体を有し、該摺動体を上下動することによって、各貯溜部内又はノズル内の圧力を増減させるものである。
本発明によれば、簡単な構成によって、摺動突起が設けられた摺動体を貯溜体に対して上下動させることによって、同一時間、同一容量、同一タイミング等の同一条件で、容易に、一斉に、ノズルを通して前記貯溜部に対し、高精度で流体を吸引し又は吐出することができる。
第二十四の発明は、第二十三の発明において、前記摺動突起は、縦孔等の貯溜部を摺動する太径部と、該太径部に設けられ太径部の突出方向に対して伸長可能であって、貯溜部と連通するノズル内を摺動可能な細径部とを有する２段構造に形成されたものである。
本発明によれば、比較的大きな容量の流体を扱う場合には、前記細径部の先端を摺動突起の太径部の先端に固定した状態で摺動突起を上下動させることによって吸引又は吐出を行う。一方、比較的微量の流体を扱う場合には、例えば、最初は、該細径部の先端を太径部の先端に固定した状態で摺動突起を上下動させた後に、摺動突起の先端が貯溜部の下端に密着して貯溜部内の液体を全て吐出した段階で、細径部のみをさらに上下動させてノズル内を摺動させることによって、吸引及び吐出を行う。これによって、比較的大きな量の流体とともに、微量の流体を高精度に処理することが可能となり、多様性があり、且つ信頼性の高い装置を提供することができる。
本発明によれば、細径部がノズルの先端に達し又は先端を越えて貫通するとノズル内に残っている残液や磁性体物質又は粒子等の残留物質を確実且つ効果的に排出させることができる。従って、流体の処理の信頼性が高い。
また、ノズルを洗浄液で完全に洗浄して再利用することができるので、ノズルや貯溜部を使い捨てる場合に比較して、処理コストを低減させることができる。尚、本発明では、摺動突起が２段に構成されているが、必要とあればさらに多段に構成することも可能である。
第二十五の発明は、第二十二の発明において、前記ノズルは、前記吸引吐出手段に対して着脱可能に設けられたチップを有するものである。
本発明によれば、ノズルを洗浄することなく、クロスコンタミネーションを確実に防止することができる。したがって、貯溜部内に一定の空気層を介して液体の吸引及び吐出を行うことによって、洗浄なしで処理を行うことができるので、処理の効率化を図ることができる。
第二十六の発明は、第二十五の発明において、前記ノズルは、縦孔状の貯溜部の下側から該貯溜部に嵌挿して着脱可能に取り着けられ、該貯溜部内で該ノズルの上端と接し、該ノズルを貯溜部の外へ押し出し可能に貯溜部の上側から該貯溜部に嵌挿して取り着けられた押管が突出する押体を有するとともに、前記増減手段は、前記押管内を摺動する摺動突起が下方に突出し、該貯溜体に対して上下動可能に設けられた摺動体を有し、該摺動体を上下動することによって、各貯溜部又はノズル内の圧力を増減させるものである。
本発明によれば、吸引又は吐出される流体と、押体との間が空気層を介して断絶させて処理を行うことができるので、ノズルのみを換えることによって、クロスコンタミネーションを確実に防止することができる。また、ノズルを貯溜体に着脱自在に取り着け、且つ押体を下方に移動させることによって、ノズルを容易且つ同時に脱着させることができる。
第二十七の発明は、第二十五の発明において、前記ノズルは、縦孔状の貯溜部の下側から嵌挿して該貯溜部内に所定深さまで着脱自在に取り着けられ、前記摺動突起は、該ノズルの装着深さまでの深さを貯溜部内を摺動し、挿通した磁力手段より下方に露出したノズルの外側面には脱着用リップ部を突出して設けるとともに、前記磁力手段と脱着用リップ部との間に、該ノズルより大きく該脱着用リップ部より小さい孔部が穿設されたシゴキ板を、該孔部にノズルを挿通させた状態で設け、該シゴキ板を下げることによってノズルを脱着するものである。
本発明では、シゴキ板を下動させることによってノズルを容易に脱着することができる。また、貯溜部内で空気層を介して、液体等の吸引及び吐出を行うことによって、摺動突起が液体等に触れることがなく、且つノズルを換えることで、クロスコンタミネーションを確実に防止することができる。
第二十八の発明は、第二十三の発明において、前記貯溜部の内壁は、その上部が円柱状に形成され、その下部は漏斗状に形成されてノズルと連通するものである。本発明によれば、下部が漏斗状に形成されているので、摺動突起の先端を該貯溜部の下部に密接する形状に形成することによって液の残留の防止を確実に行って信頼性の高い処理を行うことができる。
第二十九の発明は、第一の発明において、前記磁力手段と、前記吸引吐出手段若しくは前記ノズルとの間は相互に移動可能に設けられたものである。本発明によれば、磁力手段を吸引吐出手段若しくはノズルに対し移動可能に設けることによって、磁力手段が磁力を及ぼし又は除去を確実に行うことができる。例えば、磁力手段の磁力を除去した後、吸引吐出手段を上動させ、ノズルから磁力手段を遠ざけて吐出処理等を行うことによって残留磁化の影響を小さくすることができる。また、ノズルが吸引吐出手段に対し着脱可能に設けられている場合には、該ノズルの着脱を可能にする。
第三十の発明は、第二十二の発明において、前記貯溜体の上方又は側方から各貯溜部に洗浄液を注入可能に設けたものである。
本発明のためには、例えば、貯溜体と増減手段とを連結するホースの途中で切換弁を設けて洗浄液が収容された容器と連結する場合や、貯溜部に洗浄液と連通する通路を側壁に設けるような場合がある。
前述した摺動突起を脱着して代わりに洗浄液管を挿入する場合や、摺動突起自体に洗浄液を注入する管を設けておく場合等がある。洗浄液用の容器にノズルを移動したり、洗浄液用の容器を搬送する必要がないので、処理が効率的である。
第三十一の発明は、第一の発明において、複数の液収容部を有する外部容器で生じた発光の状態を測定するために、容器全体若しくは複数の液収容部からの光を同時に又は共に受光して、光の強度を測定し又は画像として処理する光測定手段を有するものである。
これによって、発光測定を一々、１個のＰＭＴ装置を移動しながら測定する場合や、各液収容部に設けて測定する場合に比較して、容易に、効率良く且つ信頼性のある測定を行うことができる。
第三十二の発明は、第三十一の発明において、前記光測定手段は、各液収容部に対応する位置及び個数の複数の受光素子と、隣接する該受光素子間には、対応する液収容部以外の光の入力を防止するために遮蔽フェンスが設けられたものである。
第三十三の発明に係る磁力装置は、液体の吸引及び吐出を行う吸引吐出手段と、該吸引及び吐出により内部を流体が通過する複数のノズルとを有するピペット装置、複数の液収容部が配列された容器、又は複数のカラムを配列したカラム群に対し着脱自在に装着可能であって、該ピペット装置、該容器若しくは該カラム群に装着された際に、各ノズル、各液収容部若しくは各カラムの外側面に接触若しくは近接する外部部材を有し、該外部部材を磁化及び消磁可能とすることによって、又は、該ピペット装置、該容器若しくは該カラム群に装着された際に各ノズル、各液収容部若しくは各カラムの周囲を囲むように設けられた各コイルを有し、該各コイルによる磁場の発生及び消滅によって、各ノズル外部近傍、各液収容部外部近傍若しくは各カラム外部近傍において静止状態のままで各ノズル内、各液収容部内若しくは各カラム内に磁力を及ぼし且つ除去することが可能な磁力手段を有する磁力装置である。ここで、「カラム」とは、液を外部へ排出可能な弁等の機構と、液を内部に選択注入可能な弁等の機構を少なくとも有する液収容部をいう。
本発明によると、ピペット装置、容器又はカラム群に装着可能な磁力装置であるため、既存のピペット装置、容器又はカラム群を利用して、磁性粒子に結合した目的物質等の処理を集積化可能とするものであるため、低コストで処理を行うことができる。
第三十四の発明は、第三十三の発明において、前記磁力手段として、第三の発明乃至第二十一の発明に係る磁力手段を該ノズル、前記液収容部又は前記カラムに適用したものである。
本発明では、前記磁力手段を複数のノズルが配列されたピペット装置に適用するだけでなく、複数の液収容部が配列された容器又は複数のカラムを配列したカラム群に適用可能としたものである。この場合、磁力手段は、ノズルに代えて、液収容部又はカラムが適用されるので、その挿通部の径等は、これらのノズル、液収容部又はカラムに応じて変更されることになる。
第三十五の発明は、第一の発明乃至第三十四の発明において、複数の前記ノズル、挿通部、貯溜部、摺動突起、孔部、押管、容器の液収容部、カラム群のカラム又は受光素子等は、列状、マトリクス状、年輪状、環状、多角形状又は放射状その他の一定の周期性又は対称性をもって平面状に配列したものである。
ここで、「マトリクス状」とは、複数の要素が少なくとも平面上の２方向（行方向と列方向）に沿って若しくは平行に配列されている状態をいう。行方向に沿った配列を行、列方向に沿った配列を列という。行方向と列方向とは必ずしも、９０°で交差する必要はなく、斜交して配列される場合も含む。また、各隣接する列間で１つずつ互い違いとなるようにずらせて、最密状に配列する場合等も含まれる。
本発明によれば、集積化を容易にするとともに、一定の周期性又は対称性をもつように配列しているので、ピペット装置等を、その対称性に合うような回転移動、転置移動（行と列とを入れ換える移動）等を可能とし、移動制御や規格化が容易である。
第三十六の発明は、吸引した流体を貯溜する複数の縦孔状の貯溜部がマトリクス状に設けられた貯溜体と、各貯溜部内を摺動する複数の摺動突起が下方に突出し、該貯溜体に対して上下動可能に設けられた摺動体と、前記各貯溜部の下端で連通し内部を流体が通過する複数のノズルと、各ノズルが挿通して該ノズルの外側面に接触又は近接する壁部をもつ複数の挿通部が設けられた磁化及び消磁可能な磁力手段とを有し、前記各壁部は、磁化によって相互に反対の極性をもつように離間させた分割壁部を有するものである。
第三十七の発明は、第一の発明乃至第三十二の発明、第三十五の発明又は第三十六の発明において、前記吸引吐出手段の吸引及び吐出を駆動する駆動機構と、該磁力手段の磁力を制御する磁力制御手段と、外部容器と該吸引吐出手段及び該磁力手段との移動又は該吸引吐出手段及び前記ノズルと該磁力手段との間の移動を行う移動機構と、指示に従って、少なくとも、前記駆動機構、前記磁力制御手段及び前記移動機構を制御することによって、磁性粒子の集積的な処理の制御を行う集積化処理制御部とを有するものである。ここで、「移動」には、並進移動、昇降移動（上下動）又は回転移動を含む。回転移動には、例えば、マトリクス状に配列したノズルの行と列とを入れ換えて移動する転置移動を含む。
本発明によれば、駆動機構、磁力制御手段及び移動機構を１つの制御部によって連関させ且つ統一的に扱うことができるので、効率が良く、多様性があり、又信頼性のある制御を行うことができる。
第三十八の発明は、第三十七の発明において、前記制御部は、通風手段等の断熱手段、洗浄液注入、光測定手段について、又は、制御結果のデータ解析、データ処理若しくはデータ出力についても制御を行うものである。
第三十九の発明は、第三十七の発明において、前記制御部は、磁力制御手段による磁力の強度、向き、磁力制御時間若しくはこれらを組み合わせた磁力パターンを、対象とする制御工程の内容、条件若しくは目的、該工程で使用する流体、試薬等の物質若しくは磁性粒子の種類、形状、量、結合状態若しくは大きさ、吸引吐出の圧力、流速若しくは回数、移送、攪拌、洗浄、分離、除去、抽出、反応、清澄、濃縮、希釈、回収、単離若しくは再懸濁の処理、温度等の外部環境、該装置の構造、材料若しくは大きさ、磁力制御の経過若しくは予定、残留磁化の程度、又は、外部からの指示等に応じて制御するものである。
ここで、「残留磁化の程度」は、例えば、コイル等を用いた磁力検出手段を別個に該処理集積化装置又はノズル近傍に設けて、測定することによって得る。該測定結果はフィードバックして磁力手段の制御に用いることができる。
本発明によれば、工程の内容等に応じて、磁力の強度、向き、磁力制御時間若しくはこれらを組み合わせた磁力パターンを可変として、きめ細かい制御を行うことによって、高精度で、効率的で、信頼性の高い処理等を行うことができる。
第四十の発明は、第三十九の発明において、前記磁力制御手段によって制御される磁化の向きを、消磁によって区切られた磁化の度に交互に反転するように制御するものである。
これによって、磁力手段の壁部等の磁化方向が交互に反転するので、残留磁化が相殺されて、壁部等の材質が鉄等の常磁性体で形成されたものであっても、残留磁化による雑音磁場が生じにくい。
第四十一の発明は、第三十九の発明において、前記磁力制御手段によって制御される磁化の向きを、磁化状態から消磁状態に移行する際に、該磁化の強度若しくは駆動時間に応じた強度若しくは駆動時間で反転させるものである。
これによって、消磁の直前に、それまでの磁化の程度に合わせて、その磁化により生ずる残留磁化を相殺するような磁化を生じさせることによって、残留磁化の発生を防止し、又は残留磁化の影響を小さくするものである。
第四十二の発明は、第一の発明乃至第三十二の発明又は第三十五の発明乃至第四十一の発明に係る磁性粒子処理集積化装置に設けた吸引及び吐出を行う吸引吐出手段によって、複数の液収容部を有する容器について、流体を一斉に吸引又は吐出する工程と、各ノズルの外側面と接触若しくは近接して形成したノズル外部材、若しくは少なくとも各ノズルの一部分を磁化及び消磁することによって、又は、各ノズルの外側面の周囲に巻かれるように設けたコイルによって磁場を発生及び消滅することによって、各ノズル外部近傍において静止状態のままで各ノズル内に磁力を及ぼし又は除去する工程と、を有するものである。
第四十三の発明は、第四十二の発明において、前記磁性粒子処理集積化装置を用いて、容器に設けられた複数の各液収容部内に、目的物質と結合した磁性粒子の懸濁液を形成するように磁性粒子と目的物質とを、吸引吐出によって一斉に混合する工程と、液体吸引吐出の際に、前記各ノズル内の該目的物質と結合した磁性粒子に対し一定に磁力を及ぼしまたは除去することによって該目的物質と結合した磁性粒子について、ノズル内壁への吸着による分離、ノズル内壁からの除去、再懸濁、攪拌、解離、抽出、反応、清澄、濃縮、希釈、回収、単離又は洗浄の処理を行う工程とを有するものである。
ここで、「解離」とは、目的物質から磁性粒子を除去することであり、「抽出」とは、目的物質と結合した磁性粒子又は目的物質のみを取り出すことをいう。
第四十四の発明は、第四十二又は第四十三の発明において、前記磁性粒子処理集積化装置によって処理された各液収容部に収容された液の発光の測定が、各液収容部について一斉に行われる工程を含むものである。
第四十五の発明は、第四十三の発明において、複数のノズルがマトリクス状に配列された前記磁性粒子処理集積化装置を用いるとともに、前記移送する工程は、該磁性粒子処理集積化装置又は容器を行と列とを入れ換えて移動する転置移動又は行と列とを入れ換えずに移動する並進移動によって行うものである。本発明によれば、転置移動及び並進移動またはこれらの繰り返しを可能にすることによって、多様な物質の組み合わせを、一斉に効率よく且つ信頼性良く生成することができる。
第四十六の発明は、複数の物質要素を任意に組み合わせて結合させた結合物質を担体上に生成する方法において、前記物質要素を各々含有する液を、指定した結合物質の構造、又は使用する収容部の種類の別に応じて、予め定めた個数幅で列状又は行状に、少なくとも前記担体が配置される収容部群を含むマトリクス状に収容部が配列された１若しくは２以上の収容部群に分注する工程と、該担体が配置された前記収容部群に分注された前記物質要素と、予め定めた個数幅で列状又は行状に配置された前記物質要素とが相互に転置した転置した配置又は平行した配置の状態で混合する工程とを含むものである。
ここで、「物質要素」には、例えば、ＤＮＡやＲＮＡ等の遺伝物質、アミノ酸等があり、「結合物質」には、例えば、ＤＮＡやＲＮＡやペプチド等の多種類化合物群がある。
本発明は、担体に磁性粒子を用いた処理のみならず、高分子担体のような非磁性粒子の担体を用いた場合にも適用される。前記容器としては、フィルター等の捕獲機能をもたせたマトリクス状に配列された液収容部を有する容器又はマトリクス状に配列された捕獲機能付カラムを用いても良い。また、担体として、マトリクス状に配列された液収容部の表面に固相された固相担体であっても良い。さらに、容器には捕獲機能をもたせずに、液を吸引吐出するピペット装置に磁力手段のような捕獲機能を設けるようにしても良い。本発明によれば、転置配置及び平行配置で物質要素を含有する液を混合することによって種々の構造をもつ結合物質を集積して生成することができる。本発明は、コンビナトリアル合成に用いることができる。磁性粒子の捕獲機能は、例えば、第三十三の発明若しくは第三十四の発明に係る磁力装置を用いることができる。
第四十七の発明は、第四十六の発明において、前記収容部が、容器に設けられたマトリクス状に配列された液収容部である場合には、１若しくは２以上の該容器内の１つの容器の各液収容部に前記担体を配置するとともに、前記物質要素を各々含有する液を、指定した結合物質の構造に応じて、予め定めた個数幅で列状又は行状に、前記担体が配置された前記容器を含む１若しくは２以上の容器に分注する工程と、前記担体が配置された上に前記物質要素を各々含有する液が分注された前記容器に対して、１若しくは２以上の別容器に予め定めた個数幅で列状又は行状に配置された前記物質要素を含有する液を、前記要素の配置に対して転置した配置若しくは平行の配置の状態で混合する工程とを含むものである。
本発明は、担体に磁性粒子を使用する場合（容器に担体捕獲機能を設けた場合及びピペット装置に捕獲機能を設けた場合を含む）、担体が液収容部に固相された固相担体の場合、又は、担体に非磁性粒子を使用する場合で、容器に担体捕獲材を設けた場合がこれに相当する。磁性粒子の捕獲は、第三十三の発明若しくは第三十四の発明に係る磁力装置を用いることができる。
第四十八の発明は、第四十六の発明において、前記収容部が、マトリクス状に配列された、担体を捕獲する機能をもつ捕獲機能付カラム群である場合には、各捕獲機能付カラムに該担体を配置するとともに、前記物質要素を各々含有する液を、指定した結合物質の構造に応じて、予め定めた個数幅で列状及び行状に前記カラム群に分注する工程と、前記担体が配置された上に前記物質要素を各々含有する液が分注されたカラム群に対して、予め定めた個数幅で列状又は行状に配置された前記物質要素を含有する液を、前記要素の配置に対して転置した配置又は平行した配置の状態で分注して混合する工程を含むものである。
本発明でも、担体が磁性粒子又は非磁性粒子の場合、固相担体を用いる場合であっても良い。担体が磁性粒子の場合には、担体捕獲機能としては例えば磁場を用い、担体が非磁性粒子の場合には、例えばフィルタ等を用い、固相担体の場合には、固相そのものが捕獲機能を有する。磁性粒子の捕獲機能には、第三十三の発明若しくは第三十四の発明に係る磁力装置を用いることができる。
発明を実施するための最良の形態
第一の実施の形態
本発明の第一の実施の形態に係る磁性粒子処理集積化装置（以下、「集積化装置」という）について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示すように、集積化装置１０は、複数（本例では９６個）の円筒の縦孔状の貯溜部としてのシリンダ１１（１１１，１〜１１１２，８）が平面状（本例では１２行×８列のマトリクス状）に穿設されて配列された厚板状の貯溜体１２を有する。
該貯溜体１２の下側には、該各シリンダ１１と連通した複数のノズル１３が下方に突出するように貯溜体１２と一体に設けられている。該ノズル１３の長さ及び太さは、集積化装置１０の外部の下方に載置された容器１４に設けられた複数のホール状の液収容部（ホール）１５（１５１，１〜１５１２，８）内に挿入可能で、各液収容部１５の容量を確保する容量をもつように設定されている。
該貯溜体１２又は該容器１４を載置したステージのどちらか一方又は双方が、相互に、上下動、水平動及び回転動を可能とする図示しない移動機構が設けられている。該機構としては、例えば、リンク機構やカム機構、ボールネジ機構や、ステッピングモータ又はＤＣモータ等が用いられる。
該貯溜体１２の下方で容器１４の上方には、各前記ノズル１３の外部近傍において静止状態のままで各ノズル１３内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能な磁力手段１６が設けられている。
該磁力手段１６は、所定の間隔で上下に対向して設けられた磁化及び消磁可能な磁性体で形成された上板１８ａ及び下板１８ｂを有し、該２枚の板１８ａ，１８ｂは、該板１８ａ，１８ｂの両縁部１８ｄで挟持され磁性体で形成された支持柱１８ｃによって支持固定されている。該支持柱１８ｃの外側面の周囲に導線が巻かれたコイル１９が形成され、該コイル１９は図示しないスイッチ及び電源と接続されて磁場の発生及び消滅が可能な電磁石を構成する。上板１８ａと両縁部１８ｄとの間には段差を形成して該コイル１９の巻線の数を多くするのが好ましい。
上板１８ａ及び下板１８ｂの対向面側には磁性体で一体又は別体に形成された各々複数個の先細りの略円錐台状の突出部１７ａ，１７ｂが、前記ノズル１３の位置に対応する位置でマトリクス状に突出して設けられている。該突出部１７ａ及び突出部１７ｂの先端同士は、接触せずに相互に離間して対向して設けられている。
各突出部１７ａ，１７ｂの位置で、前記上板１８ａ及び下板１８ｂ並びに各突出部１７ａ，１７ｂを上下に貫通して、内部をノズル１３が挿通する挿通部１７が設けられている。挿通部１７の各壁部は、磁化及び消磁可能であって、挿通した各ノズル１３の外側面の上部又は中間部でノズル外側面に接触又は近接している。従って、このような磁力手段１６の構成によって、磁場源であるコイル１９を導通又は遮断することによって、各ノズル１３の外部近傍において静止状態のままで各ノズル１３内へ磁力を及ぼし且つ除去することが可能である。尚、該磁力手段１６は、貯溜体１２の移動機構によって、貯溜体１２とともに移動制御される。磁力手段１６は、貯溜体１２に対して着脱自在に設けるようにしても良い。
該貯溜体１２の上方には、基板２１と、該基板２１の下方に突出してマトリクス状に配列され、該シリンダ１１内を摺動する複数の摺動突起としてのプランジャ２３とを有し、該貯溜体１２に対して上下動可能な摺動体２０が設けられている。プランジャ２３の全長は、少なくともシリンダ１１の深さと同一又はそれより長く形成する。
該摺動体２０には前記貯溜体１２に対しては上下動を行う図示しない機構が設けられている。該機構としては、例えば、リンク機構やカム機構、ボールネジ機構や、ステッピングモータ又はＤＣモータ等を用いる。尚、前記容器１４に対しては、前述した貯溜体１２又は容器１４を載置したステージに関する図示しない移動機構によって移動駆動される。
このような該機構を含めた集積化装置１０は、図示しない枠体又は密閉した箱体に設けるようにしても良い。また、該枠体又は箱体には容器の搬送機構を設けるようにしても良い。又、前記ノズル１３は、貯溜体１２と一体に設けるのではなく、別体に形成して貯溜体１２の下側に取り着けられたものであっても良い。また、前記貯溜体１２、ノズル１３及び容器１４は、好ましくは透明体又は半透明体で形成して内部を透視可能又は半透視可能に設けるのが良い。尚、シリンダ１１には液漏れ防止のためにその上部の内周に沿ってＯリングを設けても良い。
図２（ａ）には、本実施の形態に係る集積化装置全体を側面から見た概略図を示す。
該磁力手段１６の上板１８ａ，下板１８ｂ等に用いられる磁性体は、例えば、鉄等の常磁性体（若しくはキュリー温度以上の強磁性体）で形成される。又は、強磁性体又は反強磁性体の微粒子の集合体（ＮｉＯ，Ｆｅ３Ｏ４，Ｃｒ２Ｏ３等）である超常磁性体によって形成すれば、残留磁化のない理想的な磁力手段を得ることができる。磁性体としては、例えば、鉄・コバルト合金（４９Ｃｏ−２Ｖ−Ｆｅ）等の高飽和磁束密度と高透磁率が得られるものが適当である。
図２（ｂ）に示すように、磁力手段１６のコイル１９を導通させて磁場を発生させると、上板１８ａはＮ極（又はＳ極）に帯磁し、下板１８ｂは、Ｓ極（又はＮ極）に帯磁する。従って、離間した挿通部の各壁部も、各々反対の極性をもたせることができる。また、上板１８ａと下板１８ｂとは、前記突出部１７ａ，１７ｂの先端間のギャップ１７ｃを介してのみ磁力手段１６全体の内で最も接近している。したがって、該突出部１７ａと突出部１７ｂの先端間に最も磁力線が集中して漏れ出て、図２（ｂ）に示すように、ノズル１３に強力な磁場を及ぼす。
また、他の磁力手段の例として、図２（ｃ）に示すように、上板と下板とに挟持された、例えば、１個以上の（この例では４個の）支柱を設け各支柱に巻線をしたコイル１９１〜１９４を形成し、図示しないスイッチ及び電源と接続することによって、１個以上の（この例では、４個の）電磁石を構成するようにしても良い。
しかも、本例では、コイル１９１〜１９４が各々１つずつ含まれるように、磁力手段を４つのセグメント１６１，１６２，１６３，１６４に分割可能としても良い。これによって、均一な磁場を広範囲に及ぼすことができるので、より多数の液体処理部を有する容器を処理することができる。
図３は、図１のＡＡ線視断面図を示すものである。同図に示すように、摺動体２０に突出して設けられたプランジャ２３の下端部は、下方に向かう円錐面状に形成されている。該プランジャ２３が摺動するシリンダ１１の下端部は、該プランジャ２３と隙間なく接触するように漏斗状に形成された漏斗部２７が設けられている。
容器１４の各液収容部１５に得られた処理液について、発光を測定する場合には、受光素子が容器の各液収容部位置に対応するように平面状に配列され、ＣＣＤ素子等の受光素子間が格子で仕切られた光測定手段（図示せず）を用いる。
該光測定手段によって、各液収容部の発光を、容器１４全体として、平面画像として、一括して一斉に発光を捕らえて解析すれば、解析を時間差なく行うことができるので、時間的に同一条件での高精度の結果を得ることができるとともに、処理を迅速に且つ効率良く行うことができる。
図４には、本実施の形態に係る集積化装置１０を組み立てて実際に使用する状態を示す。
本実施の形態に係る集積化装置１０を使用するには、操作者は、図示しない制御部に対して指示を行うことによって、該集積化装置１０又はステージが水平移動及び上下動して、磁性粒子が懸濁した液が収容されている容器（図示しない）に移動し、該容器から、該懸濁液を一斉に吸引し、検査又は処理対象となっている該当する容器１４の各液収容部１５上に各ノズル１３を対向して位置させる。
各液収容部１５内に収容された標本に該懸濁液を吐出して一斉に混合させる。これによって、各磁性粒子に該標本に含有されている目的物質を結合させて、再び吸引する際に、前記コイル１９に電流を導通させて電磁石を駆動させて上板１８ａをＮ極（又はＳ極）に、下板１８ｂをＳ極（又はＮ極）に帯磁させる。すると、磁力線が上板１８ａ、下板１８ｂ及び突出部対１７ａ，１７ｂに沿って発生し、ギャップ１７ｃから漏れ出る。
該ギャップ１７ｃに近接して位置するノズル１３内に磁場が及ぼされ、該磁場によって、コーティングした物質との吸着や反応又は表面への直接の吸着によって目的物質と結合した磁性粒子がノズル１３の内壁に吸着され又は保持される。磁場をかけた状態で、残液を前記摺動体２０を下動させることによって吐出する。こうして目的物質と結合した磁性粒子のみを、ノズル１３内に分離して、集積化装置１０自体又はステージ上の容器を移動し、必要な試薬等が収容されている液収容器群に各ノズル１３を位置させ、磁場を解除して、吸引及び吐出を繰り返すことによって、攪拌して試薬と混合させて別の処理を行う。
以上のような動作、又はこのような動作を繰り返すことによって、目的物質を処理し、必要な場合には、光測定理装置（図示せず）等で発光を観測し、その光の強度を測定し又は画像として処理し、その結果を前記制御部がデータ処理して、表示部等にその測定結果を表示し、又は記憶手段に記録させる。
第二の実施の形態
続いて、第二の実施の形態に係る集積化装置を図５に示す。
図５において、第一の実施の形態と同一の符号は同一のものを指している。摺動体２００は、基板２１０と、該基板２１０の下方に突出してマトリクス状に配列され該シリンダ１１内を摺動する複数の摺動突起の太径部としてのプランジャ２３０とを有し、該貯溜体１２に対して上下動可能である。該基板２１０及びプランジャ２３０内には上下方向に細孔２２が貫通する。該摺動体２００の上方には、該細孔２２内及びノズル１３内を摺動する複数の細部としての細棒２５が下方に突出し且つ該摺動体２００に対して上下動可能に設けられた微細摺動体２４が設けられている。
細棒２５の全長は少なくとも、前記細孔２２の全長及びノズル１３の全長を加えた長さ以上もつように形成する。
該微細摺動体２４を上下動させることによって、前記摺動体２００のみの上下動によっては取扱いにくい微量な液を高精度で取り扱い、処理することができる。微細摺動体２４をその下げることによって、前記ノズル１３内に残っている残液や残留物質を完全に排出することができる。
前記摺動体２００及び微細摺動体２４には上下動又は水平動を行う図示しない機構が各々設けられている。該機構としては、例えば、リンク機構やカム機構、ボールネジ機構や、ステッピングモータ、ＤＣモータ等を用いる。該機構及び集積化装置は、図示しない枠体又は密閉した箱体に設けるようにしても良い。また、該枠体又は箱体には容器の搬送機構を設けるようにしても良い。又、前記ノズル１３は、貯溜体１２と一体に設けるのではなく、別体に形成して貯溜体１２の下側に取り着けられたものであっても良い。尚、シリンダ１１には液漏れ防止のためにその上部の内周に沿ってＯリングを設けても良い。
図６は、図５に示した実施の形態に係る集積化装置１１０を組み立てた場合のＢＢ線視断面図を示す。本装置１１０によって、比較的大容量の流体を処理する場合には、摺動体２００のプランジャ２３０の先端と、微細摺動体２４の細棒２５の先端とを一致させて、上下方向に摺動させて吸引及び吐出を行う。
一方、微少容量の流体について、高精度に吸引及び吐出を行う場合には、該プランジャ２３０をシリンダ１１の最下端にまで降ろした段階で、該プランジャ２３０と動作を共にしていた微細摺動体２４の細棒２５をさらにノズル１３内で摺動させて、吸引又は吐出を行う。また、残液や残留物を完全に吐出する場合には、細棒２５の先端はノズル１３の先端までまたはノズル１３を貫いて外部にまで達するように動作させる。
第三の実施の形態
続いて、第三の実施の形態に係る集積化装置３０について図７に基づいて説明する。
本実施の形態に係る集積化装置３０は、微量の流体についての処理を行う場合に使用するものであって、図７に示すように、複数の貯溜部としての円管の縦孔状のシリンダ３１がマトリクス状に配列された厚板状の貯溜体３２を有する。
該貯溜体３２の下側には、該各シリンダ３１と連通した複数のノズル３３が下方に突出するように貯溜体３２と一体に形成されている。該ノズル３３の長さ及び太さは、集積化装置３０の下方に載置された容器３４に設けられた複数の液収容部３５内に挿入可能で該各液収容部３５の容量を確保することができる容量をもつように設定されている。
本実施の形態に係る集積化装置３０では、前記シリンダ３１及びノズル３３の内径は同一に設定され、シリンダ３１とノズル３３とは連通している。
ここで、シリンダ３１及びノズル３３の径は、例えば、数ｍｍ程度（本例では６ｍｍ程度）である。
該貯溜体３２には、該容器３４に対して、上下動及び水平移動可能となるように、図示していない移動機構が設けられている。該貯溜体３２の下方で、容器３４の上方には、挿通した該ノズル３３の外側面に接触又は近接する磁化及び消磁可能な壁部をもち、前記貯溜体３２のノズル３３の位置に対応するようなマトリクス状に配列された挿通部３７が設けられた磁力手段３６が設けられている。該磁力手段３６の構造については、挿通部の径等を除き、第一の実施の形態で説明したものと同様のものである。
該貯溜体３２の上方には、該シリンダ３１内を摺動する摺動突起としてのプランジャ４３が下方に突出するとともに該貯溜体３２に対して上下動可能な摺動体４０が設けられている。該プランジャ４３の全長は、少なくともシリンダ３１の深さ及びノズル３３の長さを加えた長さと同一又はこれより長く設定する。
また、該摺動体４０には、貯溜体３２に対して上下動を行う図示しない機構が設けられている。尚、図７中、符号３８は磁性粒子であり、符号３９は処理の対象となっている液体である。又、符号４１はシリンダ３１の内周面に沿って刻設された環状の溝であり、符号４２は該溝に嵌合して設けられたＯリングである。
本実施の形態では、取り扱う液量が比較的少なく、従って貯溜部であるシリンダの容量が小さいキャピラリ状のノズルの場合に用いるのが適当である。前記シリンダ３２、ノズル３３及び容器３４は、好ましくは透明体で形成して内部を透視可能に設けるのが良い。
第四の実施の形態
次に、第四の実施の形態に係る集積化装置５０について、図８に基づいて説明する。
本実施の形態に係る集積化装置５０は、複数の貯溜部としての円管の縦孔状のシリンダ５１がマトリクス状に配列された厚板状の貯溜体５２を有する。該貯溜体５２の下側には、該各シリンダ５１と連通した複数のノズル５３が下方に突出するように貯溜体５２に熔接等によって密閉固着されている。
該ノズル５３の長さ及び太さは、集積化装置５０の下方に載置された容器５４に設けられた複数の液収容部５５内に挿入可能で該各液収容部５５の容量を確保することができる容量をもつように設定されている。本実施の形態に係る集積化装置５０では、前記シリンダ５１及びノズル５３の内径は異なるように設定され、第三の実施の形態に係る集積化装置３０よりも、大きな容量に対応するものである。
該貯溜体５２及び該容器５４は、相互に上下動又は水平移動可能となるように、図示していない移動機構が設けられている。
該貯溜体５２の下方で、容器５４の上方には、挿通した該ノズル５３の外側面に接触又は近接する磁化及び消磁可能な壁部をもち、前記貯溜体５２のノズル５３の位置に対応するようなマトリクス状に配列された挿通部５７が設けられた磁力手段５６が設けられている。該磁力手段５６については第一の実施の形態で説明したものと挿通部の径等を除き同様である。
該貯溜体５２の上方には、該シリンダ５１内を摺動する摺動突起としてのプランジャ６３が下方に突出するとともに該貯溜体５２に対して上下動可能な摺動体６０が設けられている。該プランジャ６３の全長は、少なくともシリンダ５１の全長の途中まで達する程度の長さに設定して、吸引吐出する液体等との間に空気層を設定する。
また、該摺動体５０には、上下動を行う図示しない機構が設けられている。尚、符号６１はシリンダ５１の内周面に沿って刻設された環状の溝であり、符号６２は、該溝６１に嵌合して設けられたＯリングであり、液漏れを防止するものである。
第五の実施の形態
次に、第五の実施の形態に係る集積化装置７０について、図９に基づいて説明する。本実施の形態に係る集積化装置７０は、図９に示すように、複数の貯溜部である円管縦孔状のシリンダ７１がマトリクス状に配列された厚板状の貯溜体７２を有する。
該貯溜体７２の下側には、前記シリンダ７１と連通した複数のノズル７３が下方に突出するように貯溜体７２に設けられている。各該ノズル７３は、各該シリンダ７１の下側から嵌挿して着脱自在に取り着けられている。
該シリンダ７１内で該ノズル７３の上端と接し、該ノズル７３をシリンダ７１の外へ押し出し可能にシリンダ７１の上側から嵌挿して取り着けられた複数の押管７９が突出する押体７８が貯溜体７２の上方に設けられている。該押体７８の基板８１及び押管７９には、上下方向に貫通する細孔８２が穿設されている。細孔８２には、その内周面に沿って環状の溝８７が刻設され、該環状の溝８７には、Ｏリング８８が嵌合して設けられ、細孔８２からの液漏れを防止している。
また、該貯溜体７２の各シリンダ７１の内周面に沿って環状の溝８５ａ，８５ｂが刻設され、該環状の溝８５ａ，８５ｂには、Ｏリング８４ａ，８４ｂが嵌合して設けられ、該ノズル７３を確実に保持するとともに、Ｏリング８４ａは、ノズル７３とシリンダ７１との間で、Ｏリング８４ｂは、押管７９とシリンダ７１との間での液漏れを防止するためのものである。該貯溜体７２には、各液収容部７５を有する該容器７４に対して、上下動及び水平移動可能となるように、図示していない移動機構が設けられている。
該貯溜体７２の下方で、容器７４の上方には、挿通した該ノズル７３の外側面に接触又は近接する磁化及び消磁可能な壁部をもち、前記貯溜体７２のノズル７３の位置に対応するようなマトリクス状に配列された挿通部７７が設けられた磁力手段７６が設けられている。
該貯溜体７２の上方には、細孔８２及びノズル７３内を摺動する複数の摺動突起としてのプランジャ８３が下方に突出するとともに該貯溜体７２に対して上下動可能な摺動体８０が設けられている。プランジャ８３の全長は、少なくとも細孔８２の深さにノズル７３の全長を加えた長さと同一又は長く形成する。
本実施の形態によれば、摺動体８０を上下動させることによって容器７４の各収納部７５に対して液体を吸引し又は吐出することができる。また、集積化装置７０には、押体７８が設けられ、該押体７８を下動させると、シリンダ７１内で、押管７９がノズル７３と接して設けられているので、該ノズル７３を脱着させることができる。尚、前記摺動体８０及び押体７８には上下動を行う図示しない機構が各々設けられている。また、押体７８は手動でのみ下動させるようにしても良い。
第六の実施の形態
続いて、第六の実施の形態に係る集積化装置９０を図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、本実施の形態に係る集積化装置９０は、複数の円管状のシリンダ９１がマトリクス状に配列された厚板状の貯溜体９２を有する。該貯溜体９２の各シリンダ９１には、ノズル９３が下方に突出するように、嵌挿されて装着されている。該ノズル９３の長さ及び太さは、集積化装置９０の下方に載置された容器９４に設けられた複数の液収容部９５内に先端１０９が挿入可能で、各液収容部９５の容量を確保する程度の容量をもつように設定されている。
該貯溜体９２には該容器９４に対して、上下動及び水平移動可能となるように、図示していない移動機構が設けられている。該貯溜体９２の下方で、容器９４の上方には、挿通した該ノズル９３の外側面に接触又は近接する磁化及び消磁可能な壁部をもち、前記貯溜体９２のノズル９３の位置に対応するようなマトリクス状に配列された挿通部９７が設けられた磁力手段９６が設けられている。該磁力手段９６については、挿通部の径等を除き第一の実施の形態で説明したものと同様である。
該磁力手段９６の挿通部９７に挿通して、磁力手段９６より下方に露出した該ノズル９３の外側面には例えば、図１１に示すような環状の脱着用リップ部９８が突出して設けられている。
また、図１０に示すように、脱着用リップ部９８と磁力手段９６の下面との間に、該ノズル９３の外径よりも大きく該脱着用リップ部９８の外径よりも小さい径をもつ孔部１０１が穿設されたシゴキ板９９が、該孔部１０１にノズル９３を挿通させた状態で設けられている。
該貯溜体９２の上方には、該シリンダ９１内に装着されたノズル９３内を摺動する摺動突起としてのプランジャ１０３が可能に突出するとともに該貯溜体９２に対して上下動可能な摺動体１００が設けられている。該プランジャ１０３の全長は、少なくとも前記ノズル９３の全長と同一又はこれより長く設定する。
図１０に示すように、貯溜体９２の各シリンダ９１の内周面には、環状の溝１０５を刻設し、該溝１０５にＯリング１０４を嵌合して、該ノズル９３を確実に保持するとともに液漏れを防止する。同様に、溝１１５を刻設し、該溝１１５にＯリング１１４を嵌合して、前記プランジャ１０３との間の液漏れを防止する。
図１０及び図１１に示すように、ノズル９３の上端の開口部近傍１０６には、面取りをして、シリンダ９１に挿入し易くするのが好ましい。同じ理由から、シリンダ９１の下端の開口部近傍１０７及び磁力手段９６の挿通部９７の下端の開口部近傍１０８にも面取りをするのが好ましい。
また、該摺動体１００には、上下動を行う図示しない機構が設けられている。該ノズル９３を貯溜体９２から脱着するには、該シゴキ板９９を下動させることによって、該孔部１０１に該脱着用リップ部９８を引っかけて下方に脱着させる。
第七の実施の形態
続いて、第七の実施の形態に係る集積化装置の制御方法について、図１２に基づいて説明する。
本実施の形態では、物質要素として、ＤＮＡを構成する塩基である、Ａ（アデニン），Ｇ（グアニン），Ｔ（チミン），Ｃ（シトシン）の４塩基、又はＲＮＡを構成する塩基、Ａ（アデニン），Ｇ（グアニン），Ｒ（ウラシル），Ｃ（シトシン）を、７個の塩基を任意に組み合わせた７塩基配列の構造をもつ結合物質の生成を集積化した過程について図１２に基づいて説明する。用いる装置は、例えば、６４行×６４列にノズルを配列した前記集積化装置と、例えば、６４連ノズルを有するマルチノズル１３１、１３２、１３３、１３４と、例えば、６４行×６４列の液収容部が配列された７種類の容器１４１〜１４７である。
図１２に示すように、ステップＳ１で、前記マルチノズル１３１、１３２、１３３、１３４を用いて、容器（反応プレート）１４１〜１４７の各液収容部に図示するように予め定めた個数幅（１個、４個、１６個）で列状及び行状に各塩基を含有する液を分注しておく。尚、容器１４１には、前記集積化装置によって、前記塩基を含有する液を分注する前に予め担体である磁性粒子を分注して配置しておいても良い。
ステップＳ２で、前記集積化装置又は容器が載置されているステージを移動させて、磁性粒子の懸濁液が収容された図示しない容器上に、該集積化装置の各ノズルが対向するように位置させる。次に、前記磁力手段を一斉に駆動して、各ノズルに磁場を及ぼすとともに、前記懸濁液を吸引して、ノズルの内壁に該磁性粒子を吸着して保持し、磁性粒子が捕獲分離された後の残液を一斉に吐出して容器に排出する。該集積化装置は、磁性粒子を保持したまま、該集積化装置又は前記ステージを移動させて、Ａ塩基を含有する液が各液収容部に収容された容器１４１上に、各液収容部毎に、各ノズルが対向するように該集積化装置を位置させる。該集積化装置のノズルを各液収容部に挿入した後、前記磁力手段を一斉に消磁させる。
その際、それまでの磁化の強度、駆動時間等に応じた強度又は駆動時間で磁化の向きを逆転させてから消磁することによって残留磁化を防止するようにしても良い。その後、該集積化装置の吸引吐出手段によって、前記容器１４１に収容されているＡ塩基の懸濁液を一斉に吸引吐出することによって、磁性粒子を液体中に再懸濁する。該集積化装置は、該懸濁液について吸引吐出を繰り返すことによって両者を攪拌混合する。該磁性粒子３８の表面には、予め該塩基Ａを磁性粒子に結合させる物質がコーティングされている。該攪拌混合によって、磁性粒子３８の表面に塩基Ａが結合される。磁性粒子３８の表面に１個の塩基Ａのみができるだけ結合するようにさせるためには、例えば、吸引吐出の速度、時間、回数又は所定薬品等によって制御するようにしても良い。
その後、前記集積化装置は、吸引吐出手段によって前記容器１４１から全懸濁液を吸引する際、前記磁力手段を一斉に駆動させて各ノズル内に再び磁場を及ぼし、Ａ塩基が結合した磁性粒子を各ノズル内壁に吸着させて捕獲し分離する。その際、磁化の向きを直前の磁化の向きと逆転させて残留磁化と相殺させることによって残留磁化の蓄積を防止するようにしても良い。該磁性粒子が分離された残液は、ノズルに磁場を及ぼしたまま集積化装置のノズルから吐出される。
ステップＳ３で、該磁性粒子をノズル内壁に吸着したまま、該集積化装置又は容器が載置されているステージを並進移動させることによって、該集積化装置の各ノズルが容器１４２の各液収容部に対向するように位置させる。該容器１４２には、図に示すように、予めＡ，Ｇ，Ｔ，Ｃの各塩基が各々１６列の液収容部群毎に分注されている。前記集積化装置のノズルを一斉に下動させることによって、該各液収容部に挿入した後、前記磁力手段を一斉に消磁させる。
その際、前述したように磁化の向きを逆転させてから消磁するようにしても良い。その後、該集積化装置の吸引吐出手段によって、前記容器１４２に収容されているＡ，Ｇ，Ｔ，Ｃの各塩基の懸濁液を一斉に吸引吐出することによって、磁性粒子を液体中に再懸濁する。吸引吐出を繰り返すことによって攪拌混合すると、磁性粒子３８の表面に結合している塩基Ａに、さらに、各塩基が結合するので、図１２のステップＳ３に示すように、得られる塩基配列は、●−Ａ−Ａ，●−Ａ−Ｇ，●−Ａ−Ｔ，●−Ａ−Ｃである。
その後、前記集積化装置は、吸引吐出手段によって前記容器１４２から全懸濁液を吸引する際、前記磁力手段を駆動させて各ノズル内に磁場を及ぼし、該磁性粒子を各ノズル内壁に吸着させて捕獲分離する。その際、磁化の向きを直前のステップＳ２の磁化の向きと逆転させて残留磁化を防止するようにしても良い。該磁性粒子が分離された残液は、ノズルに磁場を及ぼしたまま集積化装置のノズルから吐出される。
以下、ステップＳ４及びステップＳ５では、容器１４３及び容器１４４に示すように予め分注されている塩基の配置が異なる点を除いてステップＳ３の処理と同様である。その際、磁化の向きは残留磁化を防止するために、直前の磁化の向きと逆転するようにしても良い。こうして、ステップＳ４によって、図１２のＳ４に示すような塩基配列●−Ａ−Ａ−Ａ，●−Ａ−Ａ−Ｇ等が得られ、ステップＳ５によって、同Ｓ５に示すような塩基配列●−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ，●−Ａ−Ａ−Ａ−Ｇ等が得られる。
ステップＳ６では、該磁性粒子をノズル内壁に吸着したまま、該集積化装置又は容器が載置されているステージを並進移動及び９０°の回転移動（転置移動）を行うことによって、該集積化装置のノズルを容器１４５上に設置する。したがって、図１２のＳ６に示すように、Ｓ３〜Ｓ５の物質要素の配置に対して転置した配置で分注され混合されることになる。
以下の処理は、ステップＳ３と同様であり、その結果、磁性粒子には、図１２のＳ６に示すような、●−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ等の塩基配列が得られる。同様にして、ステップＳ７及びＳ８を経ることによって、図１２のＳ８に示すような、塩基配列、●−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ−Ａ等が得られる。
以上のＳ１〜Ｓ８の処理によって、４６＝４０８６種類の７塩基配列が得られる。このＳ１〜Ｓ８の処理を、容器１４１にＡの代わりに、Ｇ，Ｔ，Ｃについて行うことによって、全部で４７＝１６３８４種類の全７塩基配列の複合体が得られることになる。
該実施の形態例では、ＤＮＡについてのみ示したが、ＲＮＡや、アミノ酸の３種、５種、１０種等の物質要素等、種々の組み合わせの結合物質の集積した生成が可能である。また、各反応プレート途中に洗浄作業又は反応活性化処理等も自在に組み合わせることができる。さらに、以上の結合物質の生成は、担体として磁性粒子を用い且つ集積化装置を用いて行ったが、該場合に限られず、集積化装置の代わりに、容器又はカラム群自体に磁性粒子を捕獲する機能をもたせて生成を行っても良い。この場合には、ノズルの外部近傍の代わりに直接容器の各液収容部又はカラムの外部近傍を静止状態のままで磁力を及ぼし且つ除去することが可能な磁力手段を設けるようにして行うことができる。さらに、磁性粒子の代わりに高分子粒子等の非磁性粒子を用い、容器又はカラム群に該非磁性粒子を捕獲する機能を持たせることによって行うようにしても良い。
また、以上の例では、ノズル及び容器、慴動突起等を所定個数のマトリクス状に配列した場合のみを説明したが、これらの場合に限られることなく、たとえば、さらに大量に３８４個（１６行×２４列）等をマトリクス上に配列した場合や、１個ずつ互い違いに並べることによって最密状態に配列した場合や、１列又は１行のカートリッジ容器状、又は、環状、年輪状、放射状、多角形状等に配列したものであっても良い。
貯溜体、容器等の形状も四角形状に限られず、正方形状、円形状であっても良い。貯溜体、ノズルは透明体又は半透明体で形成すれば、内部を透視可能で便利である。各ノズルまたはシリンダ等の形状も円柱状に限られるものではなく、角柱状又は円錐状等であっても良い。
尚、各実施の形態に係る集積化装置には、図示しない制御部がもうけられ、該制御部は、指示を入力するキーボード、マウス、ＣＤ駆動装置，フロッピーディスク駆動装置、ＩＣカードによるプロトコル制御方式、タッチパネル又は通信装置と、指示に応じた動作を行うためのプログラムやデータが格納されたメモリ、ＣＤ，フロッピーディスク等と、指示やプログラム、データに基づいて各種の指示を行うＣＰＵと、種々の内容を表示する表示装置と、処理結果や測定結果、実験結果等を出力するプリンタ、画像装置、通信装置、ＣＤ、フロッピーディスク等の出力装置と、該ＣＰＵの指示によって各種の機構の駆動制御を行う駆動制御部とを有するものである。要するに、本発明に係る集積化装置は、制御に必要な種々の装置を備えている。
磁力手段の他の構成例を図１３に示す。
第八の実施の形態
図１３（ａ）に示す第八の実施の形態に係る磁力手段１６５は、所定間隔を空けて上下に対向して設けた２枚の樹脂等の非磁性体で形成された上板１８５ａ及び下板１８５ｂと、該２枚の板１８５ａ，ｂの間に挟まれて、該板間を連結する複数の磁性体又は非磁性体で形成された柱部１７５ａとを有する。該各柱部１７５ａ位置で、前記板１８５ａ，１８５ｂを上下に貫通して、内部をノズル１３が挿通する挿通部１７５が設けられ、該各柱部１７５ａの外側面には、外挿通部１７５を囲むように導線１９５が巻かれたコイルである。該導線１９５は、図示しないスイッチ及び電源と接続され磁場の発生及び消滅可能な電磁石を構成する。
本構成によると、各ノズル１３毎に至近距離に磁場を発生することができるので、強い磁場を形成することができる。しかも、コイルはノズルに装着さているわけではないので、ノズル自体の使い捨てが可能である。
また、前記導線１９５は、各挿通部１７５毎に独立した導線を用いても良いし、複数の又は全体の挿通部１７５を１本の導線によってコイルを形成するようにしても良い。
尚、前記各柱部１７５ａは、上板１８５ａ及び下板１８５ｂとは別個に設けても良いし、上板１８５ａとのみ又は下板１８５ｂとのみ一体に設けても良い。これらの場合には、コイル装填後に下板１８５ｂ又は上板１８５ａで固定する。
第九の実施の形態
さらに、図１３（ｂ）に示す第九の実施の形態に係る磁力手段１６６は、磁性体で形成された厚板であり、前記挿通部は、該厚板に穿設しノズルが挿通可能な挿通孔１７６である。この場合には、磁場は、上下方向ではなく、水平方向に磁場源１９６によって及ぼす。図１３（ｃ）は、該磁力手段の断面図である。
これによって、簡単な構成の磁力手段を形成することができる。
この場合、図１３（ｄ）に示すように、磁力手段は薄い磁性体の板を積層したもの（面の法線方向が上下でも良いし水平方向でも良い）を用いれば、磁場を不必要に漏らすことなく、且つ均一な磁場を及ぼすことができる。
第十の実施の形態
また、図１３（ｅ）に示す第十の実施の形態に係る磁力手段１６７は、上述した実施の形態と異なり、左右方向に磁場を及ぼすとともに、各挿通孔１７７間を結ぶように上下方向に沿ったギャップ１７７ａを形成することによって、挿通孔１７７の壁部を左右に分割し、該ギャップ１７７ａに該磁力手段中最短距離の間隔をもたせるとともに、各々反対の極性を持たせたものである。
第十一の実施の形態
図１３（ｆ）に示す第十一の実施の形態に係る磁力手段１６８は、左右方向に磁場を及ぼすとともに、各挿通孔１７８毎に、挿通孔１７８の壁部を上下方向に沿ったギャップ１７８ａを形成することによって、挿通部１７８の壁部を左右に分割し、該ギャップ１７８ａに該磁力手段中最短距離の間隔をもたせるとともに、各々反対の極性をもたせたものである。又、磁場源１９８は両サイドに設けられている。
これによって、簡単な構造で、各挿通部において強い磁場をノズルに加えることができる。尚、図１３（ｅ）及び図１３（ｆ）で、左右の分割とともに、上下方向にも磁場を及ぼして、上下の分割を組み合わせても良い。
第十二の実施の形態
さらに、図１３（ｇ）に示す第十二の形態に係る磁力手段１６９ように、各電磁石の強さが維持可能な大きさ毎（例えば、平面状に配列された複数のノズルのうち、各ノズル列毎）に磁力セグメントに分割するように構成するようにしても良い。
第十三の実施の形態
図１４（ａ）には、第十三の実施の形態に係る磁力手段３０６等を示すものである。
該磁力手段３０６は、磁場源である電磁石（又は永久磁石）３０９と、該電磁石と連結し所定間隔で上下に対向して設けられ磁化及び消磁可能な磁性体で形成された２枚の磁性板３０８ａ，３０８ｂと、２枚の該磁性板３０８ａ，３０８ｂを上下に貫通してノズル３０３が挿通可能に設けられた複数の挿通部３０７とを有する。また、該各挿通部３０７は、該挿通部３０７の開口縁近傍にある各磁性板３０８ａ，３０８ｂから対向面側に互いに逆方向に突出し、その各先端が対向面と各々第１の間隔Ａを空けて離間するとともに、その各先端同士は前記ノズル３０３を隔てて、該第１の間隔Ａよりも短い第２の間隔Ｂを空けて、磁化によって相互に反対の極性をもつように離間して設けられた磁性体で形成された突出部対３０４，３０５とを有するものである。ここで、符号３０２は貯溜体であり、３０１は貯溜部である。ここで、該突出部対３０４、３０５は、前記ノズル外部材の分割部分に相当する。
本実施の形態に係る磁力手段３０６によれば、第１の間隔Ａよりも第２の間隔Ｂを短く形成している。従って、突出部３０４、３０５の各先端と、各磁性板３０８ａ，３０８ｂとの間よりも、突出部３０４、３０５との間の方がより密に磁力線又は磁束が形成される。従って、ノズル３０３内に強力な磁場を水平方向に及ぼすことができる。
図１４（ｂ）（ｃ）には、各磁性板３０８ａ，３０８ｂの内、該突出部３０４、３０５の先端に近い対向面部分を除去するために、該挿通部の開口を広げた該挿通孔３１０ａ，３１０ｂを設けたものである。この場合には、各突出部３０４、３０５と対向面との間の前記第１の間隔Ａを第２の間隔Ｂよりも一層伸ばし、より多くの磁力線又は高い密度の磁束が該第２の間隔Ｂを通るようにしたものである。この例では、各挿通孔３１０ａ，３１０ｂの各開口は同じ大きさをもつように形成するが、その中心点の位置は、ノズルの先端が挿通できる距離だけ互いにずらす。
第十四の実施の形態
続いて、第十四の実施の形態に係る磁力手段３１６について、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）に基づいて説明する。図１５（ａ）に示すように、本実施の形態に係る磁力手段３１６は、１個の磁場源３１７と、所定間隔で上下に対向して設けられ磁化及び消磁可能な磁性体で形成された２枚の磁性板３１８ａ，３１８ｂと、該２枚の磁性板３１８ａ，３１８ｂを上下に貫通して、ノズルが挿通するマトリクス状に配列された複数の挿通部３２０とを有する。
該磁場源３１７は磁性板３１８ａ，３１８ｂに挟まれた空間の外に設けられている。該磁場源３１７は、磁性要素３１７ａ，３１７ｂ、３１７ｄと、コイル３１７ｃと、を有するものである。該磁性要素３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｄは、互いに別体に形成された第１の部分３１７ａ、第２の部分３１７ｂ及びコイル３１７ｃが巻かれた鉄心３１７ｄからなる。該第１の部分３１７ａの一端は、前記磁性板３１８ａと連結し、該第２の部分３１７ｂの他端は、前記磁性板３１８ｂと連結し、第１の部分３１７ａの他端及び第２の部分３１７ｂの一端は、前記コイル３１７ｃが巻かれた鉄心３１７ｄの各端部と接続され、ネジ止め等によって固定されている。
該磁性要素３１７ａ，３１７ｂ，３１７ｄと、相互に重なりあわない磁性板３１８ａ，ｂの両縁部分とは全体として略馬蹄形状を形成する。符号３１９は、該磁性板３１８ａと磁性板３１８ｂとの間に設けた非磁性体で形成されたスペーサ３１９である。
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示した磁力手段３１６を側面から示したものである。該磁力手段３１６は、同図に示すように、各挿通部３２０においては、各磁性板３１８ａ，３１８ｂの対向面側に突出し、その先端同士が相互に離間して設けられ磁性体で形成された１対の突出部３２２ａ，３２２ｂを有し、各突出部対位置で、前記磁性板３１８ａ，３１８ｂ及び該突出部対３２２ａ，３２２ｂを上下に孔が貫通して、図１５（ｃ）の上半分にその断面を拡大して示すように内部をノズルが挿通する。
図１５（ｃ）の下半分は、他の例に係る突出部対３２３ａ，３２３ｂを拡大してその断面を示したものである。該突出部対３２３ａ，３２３ｂは、挿通部の開口縁にある各磁性板から対向面側に互いに逆方向に突出し、その先端が対向面と各々第１の間隔Ａを空けて離間するとともに、その各先端同志は前記ノズル３２１を隔てて、該第１の間隔Ａよりも短い第２の間隔Ｂを空けて、磁化によって反対の極性を持つように相互に離間して設けられている。
本実施の形態によれば、磁性板３１８ａ，３１８ｂによって挟まれた空間の外に磁場源３１７を設けているので、コイル３１７ｃの巻量は、２枚の磁性板３１８ａ，３１８ｂの間隔によっては制限されずに、磁性板３１８ａ，ｂの幅及び磁性要素３１７ａ，３１７ｂの長さに応じた量のコイル３１７ｃを巻くことができる。さらに、複数のコイルを並列に設けることも可能である。従って、２枚の磁性板の間の狭い間隔を広げることなく強力な磁場を供給することができる。
本実施の形態例では、第１の部分３１７ａと、第２の部分３１７ｂと、鉄心３１７ｄとを別体に形成した場合を説明したが、該磁性要素３１７ａ，３１７ｂ、３１７ｄを一体に形成したものでも良く、また磁性板３１８ａ，３１８ｂを含めて一体に形成したものでも良い。別体に形成した場合は、一体に形成した場合に比較して単純な形状に分割できるので製造が容易である。さらに、別体に形成した第１の部分と第２の部分の端部を重ね合わせ、そこにコイルを巻くようにしても良い。
また、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した本実施の形態に係る磁力手段では、磁場源を１個設けた場合について説明したが、他の変形例に係る磁力手段３２６として、図１６に示すように２個の磁場源３２５、３２７を磁性板３２８ａ，３２８ｂに挟まれた空間の外であって該磁性板３２８ａ，３２８ｂの両脇に磁性板３２８ａ，ｂの平面方向に沿って向かい合うようにして設けるようにしても良い。各磁場源３２５、３２７は、既に図１５で説明したように、コイル３２５ｃ，３２７ｃと、磁性要素３２５ａ，３２５ｂ，３２５ｄ，３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｄとを有するものである。該磁性要素は、互いに別体に形成された第１の部分３２５ａ，３２７ａ，第２の部分３２５ｂ，３２７ｂ、及び、コイル３２５ｃ、３２７ｃが巻かれた鉄心３２５ｄ，３２７ｄからなる。該第１の部分３２５ａ，３２７ａの各一端は、磁性板３２８ａを挟んで互いに対角的位置となるように磁性板３２８ａと連結し、該第２の部分３２５ｂ，３２７ｂの各他端は、磁性板３２８ｂを挟んで互いに対角的位置となるように該磁性板３２８ｂと連結し、第１の部分３２５ａ，３２７ａの他端及び第２の部分３２５ｂ，３２７ｂの一端は、前記コイル３２５ｃ，３２７ｃが巻かれた鉄心３２５ｄ，３２７ｄの各端と接続され、ネジ止め等によって固定される。
尚、磁性板３２８ａ，３２８ｂは、磁性板３１８ａ，３１８ｂと同様に、所定間隔で上下に対向して設けられた磁化及び消磁可能な磁性体で形成され、該２枚の磁性板３２８ａ，３２８ｂを上下に貫通して、ノズルが挿通する複数の挿通部３２９が設けられている。尚、各挿通部３２９の構造は、図１５（ｃ）に示したものと同様である。磁場源が１個だけの場合に比較して本例ではより強力な磁場を供給することができる。
尚、本例では、磁場源が２個の場合であったが、同様のやり方で、３個又は４個等の多数個の磁場源を用いるようにすることは、本発明の範囲に含まれている。
第十五の実施の形態
第十五の実施の形態に係る磁力手段３３０を図１７に示す。本実施の形態に係る磁力手段３３０は、ノズルが着脱自在のピペットチップを有するような場合に、磁力手段３３０の挿通部３３１に対して、ピペットチップをクロスコンタミネーションを起こすことなく挿抜可能にするものである。
図１７（ａ）に示すように、該磁力手段３３０は、磁場源（図示せず）である電磁石（又は永久磁石）と、該電磁石と磁気的に連結し所定間隔で上下に対向して設けられ磁化及び消磁可能な磁性体で形成された２枚の磁性板３３１ａ，３３１ｂと、２枚の磁性板３３１ａ，３３１ｂを上下に貫通してノズルであるピペットチップが挿通可能に設けられた複数の挿通部３３２とを有するものである。該挿通部３３２の個数は、集積化装置のピペットチップの個数と同数またはそれ以上に形成されている。尚、磁場源（図示せず）と各磁性板３３１ａ，３３１ｂとの連結関係が、例えば、図１５のようなものである場合には、磁性板３３１ａは、例えばＮ極に磁化し、磁性板３３１ｂはＳ極に磁化する。
図１７（ｃ）は該挿通部３３２の平面図であり、そのＸＸ’線視断面図を図１７（ｂ）に示す。該挿通部３３２は、各ノズルであるピペットチップが挿通した際に該ピペットチップの外側面に前記ノズル外部材が接触し又は近接する分離孔３３３と、該分離孔３３３に隣接して設けられ且つ該分離孔３３３との間でピペットチップの水平移動が可能であって該ピペットチップを挿入し又は抜き出すための前記分離孔３３３よりも大きな開口をもつ挿抜孔３３４とを有する。
該分離孔３３３のノズル外部材は、該分離孔３３３の開口縁の近傍にある各磁性板３３１ａ，３３１ｂの対向面側に向かって突出し、その先端同士が相互に離間して設けられた磁性体で形成された内部を該チップが挿通可能な断面略Ｃ状の筒状の一対の突出部３３３ａ，３３３ｂである。該突出部３３３ａ，３３３ｂは、該チップを側面で完全に囲むことなく、該チップが通過可能な空隙を設けて挿抜孔３３４と空間的に連通する。この場合、突出部３３３ａ、３３３ｂは、磁性板３３１ａ，３３１ｂと一体に設けても良いが、図１７（ｃ）に示すように、別体に形成して、磁性板３３１ａ，３３１ｂに開けた孔に嵌めて取り着けるようにしても良い。
ここで、分離孔３３３の他に挿抜孔３３４を設けたのは次の理由による。該収容液に直接接触するピペットチップ先端の外周面に付着した収容液が、該チップを挿通部３３１から引き抜く際に、分離孔３３３や突出部３３３ａ，３３３ｂに触れて磁力手段３３０を汚染したり、また、装着された新しいピペットチップを挿通部３３１に挿入する際に、汚染された分離孔３３３等にチップが触れて該チップが汚染しクロスコンタミネーションが発生することを防止するために、該チップの外周面よりも十分に大きな径をもつ孔によって挿抜を行うようにしたためである。
図１７（ｄ）（ｅ）には、該磁力手段の挿通部について、他の例を示すものである。該例では、各挿通部３３６は、該挿通部３３６の開口縁にある各磁性板３３５ａ，３３５ｂから対向面側に相互に逆方向に突出し、その各先端が対向面と各々第１の間隔Ａを開けて離間するとともに、その各先端同士は前記ノズル（又は分離孔３３６）を隔てて、第１の間隔Ａよりも短い第２の間隔Ｂを開けて、磁化によって反対の極性をもつように離間して設けられた磁性体で形成された突出部対３３７ａ，３３７ｂを有する。尚、第１の間隔Ａをさらに延ばすために磁性板３３５ａ，３３５ｂの対向面部分を除去するようにしても良い。
第十六の実施の形態
続いて、第十六の実施の形態に係る磁力手段３５３について、図１８に基づいて説明する。本実施の形態に係る集積化装置では、多数のノズルが吸引吐出手段がもつ貯溜体３５０に設けられ、該ノズルは、チップ装着部分３５１と該チップ装着部分３５１の先端に着脱可能に設けられたピペットチップ３６０とからなる。該チップ３６０は、細径部分と太径部分の２段形状を少なくとも有する。該貯溜体３５０の下方に磁力手段３５３が設けられている。図１８（ａ）（ｂ）においては、該磁力手段３５３の下方に、チップラック３５７、３５８が配置されてピペットチップを装着又は脱着する場合を示し、図１８（ｃ）（ｄ）においては、９６穴（８行×１２列）のマイクロプレート３６１が配置されて吸引又は吐出を行う場合を示す。
該磁力手段３５３については、各チップ３６０が挿通する多数の挿通部３５４が２枚の磁性板３５３ａ，３５３ｂを貫いて設けられている。該磁性板３５３ａ，３５３ｂは、磁場源（図示せず）である電磁石と磁気的に連結し若しくは永久磁石と磁気的に連結可能であって、各磁性板３５３ａ，３５３ｂは相互に反対の磁極をもつように磁化されるものとする。
該各挿通部３５４は、該チップ３６０の細径部分のみが挿通可能な径をもつ分離孔３５５と、該分離孔３５５に隣接し、該分離孔３５５との間でチップの水平移動可能に設けられるとともにチップの太径部分が挿通可能な径をもつ挿抜孔３５６とを対にして有するものである。該分離孔３５５は、図１８（ｅ）に示すように、各磁性板３５３ａ，３５３ｂの対向面側に向かって突出し、その先端同士が相互に離間して設けられた磁性体で形成された一対の突出部３６４ａ，３６４ｂを有し、該磁性板３５３ａ，３５３ｂ及び突出部対を上下に貫通して、内部を該チップ３６０の細径部分が挿通するように形成されている。該突出部３６４ａ，３６４ｂの各壁部は、磁化によって各々反対の極性をもつものであって各々ノズル外部材の分割部分に相当する。
本実施の形態に係る挿通部３５４は、太径部分の挿通を可能としているため、細径部分の挿通のみ可能とする通常の挿通部１７、３７、５７、７７、９７又は第十五の実施の形態に係る挿通部３３１に比較して大きく形成され、通常の挿通部の２つ分を占める。そのため、通常の挿通部、ノズルが対象とする、通常使用される標準の９６穴のマイクロプレート３６１についても、各液収容部の全てを利用することができず、図１８（ｃ）の黒丸で示す半分の４８個の液収容部３６３をのみ利用することになる。そのために使用される磁力手段３５３の範囲及びノズル３５１の使用領域３５２ａが示されている。本実施の形態では、前述した９６穴のマイクロプレート３６１の残りの半分の４８個の液収容部（図１８（ｃ）の白丸）をも利用可能とするために、挿通部数を全部で５４個、ノズル数も全部で５４個として、１８（ｄ）に示すような磁力手段３５３の挿通部３５４の範囲、及び、ノズルの使用領域３５２ｂを使用することにより９６穴のマイクロプレート３６１の全ての液収容部を利用可能としたものである。
このような５４個のノズル及び挿通部３５４を使用するために、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、ノズルの使用領域３５２ａ，３５２ｂに応じて異なる保持位置にチップを保持させたチップラック３５７、３５８を用意する。この場合、ノズルの使用領域３５２ａ，３５２ｂに含まれないこととなったノズルを逃がすための逃げ穴３５９を４８個のチップ保持用の穴の両側に設けている。
尚、各挿通部の突出部の構造として、図１８（ｅ）に示したもののみならず、例えば、図１７（ｄ）（ｅ）に示した構造（該挿抜孔の径はより大きいが）であっても良い。
本実施の形態によれば、細径部分及び太径部分をもつチップを完全に磁力手段３５３の挿通部から上方又は下方に抜き出すことができるので、着脱可能なチップの装着又は脱着を容易に行うことができる。
本実施の形態によれば、容器に挿入して使用したチップの脱着を行い、また、新たなチップの装着を行うために、磁力手段の挿通部に対して、チップの外面に付着した液が磁力手段を汚染することによるクロスコンタミネーションを確実に避けることができる。
また、本実施の形態によれば、９６穴のマイクロプレート３６１に設けられた液収容部の全部を利用することが可能であり容器の使用効率が高い。
第十七の実施の形態
続いて、図１９に基づいて、第十七の実施の形態に係る磁力手段について説明する。
本実施の形態に係る磁力手段３７０は、ノズルが着脱可能な細径部分３７５及び太径部分３７６からなるピペットチップを有する場合に特に有効であるのでこの場合について説明する。
該磁力手段３７０は、磁性体で形成された馬蹄形の磁性要素３７８の中央付近にコイル３７１が巻き付けられた電磁石（又は永久磁石）を磁場源とし、該磁場源と磁気的に連結した磁性体で形成された厚板状部材３７７を有し、該厚板状部材３７７は、各ノズルの太径部分３７６が挿通可能な間隔をもって相互に分割して設けた複数の列状部材３７２、３７３を有する。該各列状部材３７２、３７３間には、各列状部材３７２、３７３から横方向に一定の間隔、一定の長さで互いに向き合って突出するように設けられ磁性体で形成された複数の凸部３７４を有する。向き合った該凸部３７４同士は、相互に反対の極性をもつように磁化されるとともに、各ノズルの細径部分３７５のみを挿通可能とする間隔で離間している。また、各列状部材３７２、３７３の隣接する凸部３７４間は、該ノズルの太径部分３７６が挿通可能となるように配置されている。前記分割壁部は、対向する該凸部３７４の各先端である。
本実施の形態によれば、該チップの外面に付着した液により磁力手段を汚染したり、磁力手段に付着した液によりチップの外面を汚染することなく、チップの挿抜が可能である。従って、本実施の形態によって、簡単な構成によってクロスコンタミネーションを完全に避けることができる。
第十八の実施の形態
図２０において、第十八の実施の形態に係る集積化装置３８０について説明する。本実施の形態に係る集積化装置３８０は、磁場源３１７を有する前記磁力手段３１６を使用したものである。
該集積化装置３８０は、該装置の下方に載置した多数の液収容部（ウェル）をもつ容器３８１（この例では、例えば、８行×１２列の９６穴のマイクロプレート）に対して液体の吸引及び吐出を行うものである。
該集積化装置３８０は、複数個（この例では９６個を８行×１２列のマトリクス状に配列したもの）のプランジャが下方に突出した摺動体３８４及び内部をプランジャが上下動且つ摺動可能に設けられた複数個（９６個を８行×１２列のマトリクス状に配列したもの）のシリンダ状の貯溜部３８２が設けられた貯溜体３８３と、該貯溜部３８２の先端に装着された複数（９６個）のマトリクス状（８行×１２列）に配置された着脱可能のピペットチップ３２１とを有する。また、本実施の形態では、該ピペットチップ３２１は、前記磁力手段３１６の前述した各挿通部に挿入され、そのピペットチップ３２１の先端は下側の磁性板の外にまで貫通している。
該摺動体３８４の上部はボールネジ３８５の下端と連結されている。また、該ボールネジ３８５は、ナット部３８６と螺合する。該ナット部３８６は、ステッピングモータ３８８の回転によってベルト３８７を介して、回転駆動される。該ナット部３８６の回転によって、前記ボールネジ３８５が昇降移動する。該貯溜体３８３、磁力手段３１６、ステッピングモータ３８８は上下移動体３８９に固定される。前記摺動体３８４は、直動ベアリング３９０及び該直動ベアリング３９０を案内する上下方向に敷設されたレール３９１を介して該上下移動体３８９に支持される。前記ナット部３８６は軸受３８６ａを介して該上下移動体３８９に支持されている。ここで、前記貯溜部３８２、貯溜体３８３、摺動体３８４、ボールネジ３８５等の機構、ステッピングモータ３８８等は、前記吸引吐出手段を構成する。
該上下移動体３８９は、直動ベアリング３９３及び該直動ベアリングを案内する上下方向に敷設されたレール３９４を介して前後移動体３９２に対し昇降可能に支持される。該前後移動体３９２は、ボールネジ３９６、及び、連結器３９７を介して該ボールネジ３９６を回転駆動するステッピングモータ３９８を有する。該ボールネジ３９６は、ナット部３９５と螺合し、該ボールネジ３９６の回転によってナット部３９５及び該ナット部３９５と連結した前記上下移動体３８９を昇降移動させる。
さらに、該前後移動体３９２は、直動ベアリング４０２及び該直動ベアリング４０２を案内する前後方向に敷設されたレール４００によって前後方向に移動可能である。該前後移動体３９２は、該レール４００が設けられた支持台３９９及び脚部４０１によって支持される。
該集積化装置３８０を用いて、容器３８１に対し液体の吸引及び吐出を行う場合には、前記前後移動体３９２を駆動させて、該容器３８１の上側に位置させる。次に、該上下移動体３８９を昇降移動させてピペットチップ３２１の先端を該容器３８１に挿入する。次に、前記摺動体３８４を昇降移動させることにより、該容器３８１から液体を吸引し又は吐出する。その際、前記貯溜部３８２には、気体である空気のみが吸引し吐出され、ピペットチップ３２１には、液体が吸引し吐出される。従って、貯溜部３８２は液体と接触しないので、液体によって汚染されることはない。液体中に懸濁する磁性粒子は、該磁力手段３１６を制御することによって、該ピペットチップ３２１の内壁に吸着し分離し、又は分離して吸着した磁性粒子を液体中に再懸濁することができる。
これらの実施の形態の内容は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、例示であり限定と解釈すべきでない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、以上説明した集積化装置の磁力手段、ノズル、吸引吐出手段等の構成要素は、必要な変更を加えて、任意に組み合わせて集積化装置を構成することが可能である。また、以上の説明では、磁力手段に磁場を発生する方法として電磁石を用いたものを主として説明したが、永久磁石を用いても良い。この場合には、永久磁石自体を９０度又は２７０度、回転軸の周りに回転可能となるようにモータ様の構造を設けること等によって、各磁極が磁性体部材の各板又は端部と接触又は近接させることによって磁性体部材を磁化させ、該磁性体部材から磁極を遠ざけることによって消磁させる。
また、上記実施の形態では、ノズルと磁力手段とは別体として説明したが、ノズル自体を磁力手段で形成して、磁化及び消磁するようにしても良い。
このようにして、以上に示した実施の形態では、磁化平面化方式、吸引吐出一括方式及び平面一括光検出方式を採用することによって、上述した目的を達成することができる。
さらに、各貯溜部はブロック状の貯溜体に形成した場合について説明したが、該場合に限られることなく、貯溜体が、シリンダ状の貯溜部を束ねた集合体であっても良い。また、以上の説明では、Ｏリングによって液漏れを防止する場合のみを説明したが、ゴムパッキンをプランジャやシリンダの内壁に設けた場合や、ゴムパッキンとＯリングとを組み合わせたものであっても良い。
また、上記例では、磁力手段はノズル内に磁力を及ぼし又は除去するものとして説明したが、前述したように、容器の各液収容部内又はカラム群の各カラム内に磁力を及ぼし又は除去するようなものであっても良い。磁力手段は、各ノズル、液収容部又はカラムの径に基づいて、その挿通部の内径が定められる。さらに、各実施の形態において、磁力手段は、磁力装置として各集積化装置に対して着脱自在に設けるようにしても良い。
さらに、ノズル、挿通部、マイクロプレートの液収容部の個数や配列等は、例示であって限定と解釈すべきでないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る集積化装置の分解斜視図である。
図２は、本発明の第一の実施の形態に係る集積化装置の磁力手段を示す図である。
図３は、本発明の第一の実施の形態に係る集積化装置の、図１のＡＡ線視断面図である。
図４は、本発明の第一の実施の形態に係る集積化装置を組み立てた場合の断面図である。
図５は、本発明の第二の実施の形態に係る集積化装置の分解斜視図である。
図６は、本発明の第二の実施の形態に係る集積化装置の、図５の組み立てＢＢ線視断面図である。
図７は、本発明の第三の実施の形態に係る集積化装置の断面図である。
図８は、本発明の第四の実施の形態に係る集積化装置の断面図である。
図９は、本発明の第五の実施の形態に係る集積化装置の断面図である。
図１０は、本発明の第六の実施の形態に係る集積化装置の断面図である。
図１１は、本発明の第六の実施の形態に係るノズルを示す斜視図である。
図１２は、本発明の第七の実施の形態に係る処理を示す概念図である。
図１３は、本発明の第八乃至第十二の実施の形態に係る磁力手段を示す図である。
図１４は、本発明の第十三の実施の形態磁力手段等を示す図である。
図１５は、本発明の第十四の実施の形態に係る磁力手段を示す図である。
図１６は、本発明の第十四の実施の形態に係る他の磁力手段を示す図である。
図１７は、本発明の第十五の実施の形態に係る他の磁力手段を示す図である。
図１８は、本発明の第十六の実施の形態に係る磁力手段等を示す図である。
図１９は、本発明の第十七の実施の形態に係る磁力手段を示す図である。
図２０は、本発明の第十八の実施の形態に係る集積化装置を示す図である。
図２１は、第一の従来例に係る装置を示す正面図である。
図２２は、第二の従来例に係る装置を示す斜視図である。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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