颗粒操作方法和颗粒操作用装置与流程

本发明涉及用于进行目标物质的分离、提取、纯化、反应等化学操作的颗粒的操作方法、和用于其的颗粒操作用装置。

背景技术：

在医学的检查、食品安全卫生上的管理、用于环境保护的监视等中，要求由含有各种各样的夹杂物的试样提取目标物质而供于检测、反应。例如医学的检查中，需要对于由动植物分离获得的血液、血清、细胞、尿、粪便等中含有的核酸、蛋白质、糖、脂质、细菌、病毒、放射性物质等进行检测、鉴定、定量。进行这些检查时，为了排除起因于夹杂物的底物等不良影响，有时需要将目标物质分离、纯化。

为了将试样中的目标物质分离·纯化，开发并实用化了利用使粒径为0.5μm～十几μm左右的磁性体的表面具有与目标物质的化学亲和力、分子识别功能的磁性体颗粒的方法。该方法中，重复进行如下工序：使目标物质固定于磁性体颗粒的表面后，利用磁场操作，将磁性体颗粒从液相中分离、回收，根据需要，使所回收磁性体颗粒分散于清洗液等液相，将磁性体颗粒从液相中分离、回收。之后，使磁性体颗粒分散于溶出液中，从而固定于磁性体颗粒的目标物质在溶出液中游离，回收溶出液中的目标物质。通过使用磁性体颗粒，从而可以利用磁体回收目标物质，因此，具有对化学提取、纯化的自动化有利的特征。

能够选择性固定目标物质的磁性体颗粒作为分离、纯化试剂盒的一部分被市售。对于试剂盒，多个试剂加入到不同的容器中，使用时使用者用吸移管等将试剂分级、分注。用于使这些吸移管操作、磁场操作自动化的装置也有市售(专利文献1)。另一方面，提出了如下方法：代替吸移管操作，在毛细管等管状容器内，使用交替重叠有溶解/固定液、清洗液、溶出液等液体层与凝胶状介质层的管状设备，在该设备内，使磁性体颗粒沿管的长度方向移动，从而将目标物质分离、纯化(专利文献2)。另外，提出了，使用交替重叠有液体层与凝胶状介质层的管状设备，在液体层内，进行固定于磁性体颗粒表面的物质的抗原抗体反应，进行elisa等测定(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：wo97/44671号国际公开小册子

专利文献2：wo2012/086243号国际公开小册子

专利文献3：wo2014/057907号国际公开小册子

技术实现要素：

发明要解决的问题

在使用磁性体颗粒的化学操作中，在目标物质对颗粒表面的固定、附着于颗粒表面的夹杂物等的清洗去除、固定于颗粒表面的目标物质的反应、目标物质的溶出等各阶段中，必须使颗粒分散于液体中，并使颗粒表面与液体充分接触。磁性体颗粒由于通过磁场操作而聚集，因此，在向液体中分散时，必须边解开磁性体颗粒的聚集边进行操作。

利用吸移管操作的液流中，有时难以解开聚集了的磁性体颗粒而使其分散于液体中。另外，吸移管操作必须在开放体系中进行，因此，容易产生污染。如专利文献2、专利文献3中公开的管状设备那样，将液体密闭封入至容器内时，无法应用吸移管操作。

专利文献2中，作为在凝胶状介质之间被密闭封入的液体中使磁性体颗粒分散的方法，记载有：通过阻断或减弱磁场，使磁性体颗粒分散于液体中的方法；通过磁场的振幅移动、旋转等揺动运动，使磁性体颗粒移动，在液体中进行混合搅拌的方法。专利文献3中，作为使磁性体颗粒分散在液体中的方法，公开了使用旋转器而使设备(容器)旋转的方法。

然而，这些方法中，有时无法使磁性体颗粒充分分散，产生目标物质的收率降低、检查精度的降低。另外，这些管状设备中，使磁性体颗粒通过凝胶状介质之后、附着于磁性体颗粒的表面的凝胶成为使磁性体颗粒彼此聚集的原因，磁性体颗粒向液体中的分散有时变得更困难。鉴于上述，本发明的目的在于，进行使用磁性体颗粒的化学操作时，用于提高液体中的颗粒的分散性的颗粒的操作方法。

用于解决问题的方案

本发明人等研究的结果认为，磁场的阻断、减弱、磁场的振幅移动、使容器旋转的方法中，磁性体颗粒仅在容器的内壁面附近移动，颗粒对液体整体的分散困难。本发明的方法中，通过重复进行沿着容器的内壁面的圆周方向的运动和容器的径向的运动，从而可以提高颗粒在液体中的分散性。

本发明涉及：用于使磁性体颗粒分散在装填于管状容器内的液体中的颗粒操作方法。本发明的方法中，重复进行如下步骤：使颗粒在沿着容器的内壁面的圆周方向移动的步骤(圆周方向移动步骤)；和，使颗粒以横截容器的径向的方式移动的步骤(径向移动步骤)。使磁性体颗粒在圆周方向移动时，优选的是，颗粒分散为沿着容器的内壁面的带状。例如，通过增大容器的转速，可以使颗粒分散为带状。

液体可以密封装填于容器内。颗粒为能够选择性固定特定的物质的磁性体颗粒。作为特定的物质，可以举出：核酸、蛋白质、糖、脂质、抗体、受体、抗原、配体、细胞等。

本发明的一个方案中，以使管状容器的长度方向成为水平的方式配置的状态，进行颗粒操作。该方案中，通过使容器旋转，颗粒在圆周方向上移动。如果将容器的旋转减速或停止，则颗粒利用重力以横截容器的径向的方式在径向上移动。之后，如果将旋转增速或再次开始，则颗粒再次在圆周方向上移动。通过使容器的旋转方向反转，可以重复进行颗粒的圆周方向移动和径向移动。

本发明的一个方案中，通过磁场操作进行颗粒操作。例如，如果沿着容器的圆周方向使磁场变化，则颗粒在圆周方向上移动。如果将沿着圆周方向的磁场的变化停止或减速，则颗粒随着磁场的变化而以横截容器的径向的方式在径向上移动。通过使来自容器的外壁面侧的磁场的强度变化，可以使颗粒在径向上移动。在使容器旋转的状态下，使来自容器的外壁面侧的磁场的大小连续地变化，从而也可以进行磁性体颗粒的圆周方向移动和径向移动。

进行上述颗粒操作前，沿着容器的长度方向进行磁场操作，从而可以使磁性体颗粒从其他介质(第一介质)移动至液体中。另外，进行上述颗粒操作后，沿着容器的长度方向进行磁场操作，从而可以使磁性体颗粒从液体中移动至其他介质(第二介质)中。这些“其他介质”例如为液体，优选液体层间由凝胶状介质等隔开。

进而，本发明涉及：用于进行上述颗粒操作的颗粒操作用装置。颗粒操作用装置具备容器保持部，其用于保持装填有液体和磁性体颗粒的容器。容器保持部可以与用于使容器旋转的旋转机构连动。颗粒操作用装置也可以具备磁场施加部，其构成为能够使磁场沿着容器的长度方向变化。利用来自该磁场施加部的磁场，可以进行使颗粒分散在液体中的颗粒操作。

发明的效果

根据本发明的方法，重复进行液体中的磁性体的圆周方向的移动和径向的移动，因此可以使颗粒遍及液体整体地分散，提高颗粒的分散效率。因此，可以期待化学操作的效率、收率、检查制度的提高等。另外，本发明的方法为简便的操作，因此也可以容易进行自动化。

附图说明

图1为示意性示出进行磁性体颗粒的操作的设备的构成的图。

图2为示出容器内的磁性体颗粒的动态的概念图。

图3的a～c为示出沿着圆周方向使磁场变化的形态的概念图。

图4的a1、b1和c1为示出容器内的磁性体颗粒的动态的概念图，图4的a2、b2和c2为各状态下的从容器正面的观察照片。

图5为示出颗粒操作用装置的一个方案的构成概念图。

具体实施方式

图1为示出本发明的颗粒操作所应用的设备的一例的示意剖视图。如图1的a所示那样，该设备中，在管状容器10内，从容器底面侧起，液体层32、35、31与凝胶状介质层22、21交替重叠。凝胶状介质与相邻的液体层中的液体不具有混和性，对这些液体为不溶或难溶。

图1的a中，容器上部的液体层31中包含大量磁性体颗粒70。磁性体颗粒70为在其表面或内部能够特异性固定核酸、抗原等目标物质的颗粒。通过使磁性体颗粒70分散在液体层31中，液体层31中所含的目标物质选择性固定于颗粒70。

目标物质对磁性体颗粒的固定方法没有特别限定，可以为物理吸附、化学吸附等应用各种公知的固定化机制。例如，通过范德华力、氢键、疏水相互作用、离子间相互作用、π-π堆积等各种分子间力，将目标物质固定于颗粒的表面或者内部。

磁性体颗粒的粒径优选1mm以下、更优选0.1μm～500μm。颗粒的形状期望为粒径一致的球形，只要能够进行颗粒操作，可以为不规则的形状、且具有一定程度的粒径分布。颗粒的构成成分可以为单一物质，也可以由多种成分构成。

磁性体颗粒可以仅由磁性体形成，优选使用的是，实施了用于将目标物质特异性固定在磁性体的表面的涂覆的物质。作为磁性体，可以举出：铁、钴、镍、以及它们的化合物、氧化物和合金等。具体而言，可列举出磁铁矿(fe3o4)、赤铁矿(fe2o3、或αfe2o3)、磁赤铁矿(γfe2o3)、钛磁铁矿(xfe2tio4·(1-x)fe3o4、钛铁赤铁矿(ilmenohematite)(xfetio3·(1-x)fe2o3、磁黄铁矿(fe1-xs(x＝0～0.13)‥fe7s8(x～0.13))、硫复铁矿(fe3s4)、针铁矿(αfeooh)、氧化铬(cro2)、坡莫合金、铝镍钴磁铁、不锈钢、钐磁铁、钕磁铁、钡磁铁。

作为选择性固定于磁性体颗粒的目标物质，可列举出例如核酸、蛋白质、糖、脂质、抗体、受体、抗原、配体等源自生物体的物质、细胞本身等。目标物质为源自生物体的物质的情况下，可以通过分子识别等来在颗粒内部或者颗粒表面固定目标物质。例如目标物质为核酸的情况下，作为磁性体颗粒70，优选使用的是，对表面实施了二氧化硅涂覆的磁性体颗粒等。目标物质为抗体(例如标记抗体)、受体、抗原和配体等的情况下，通过颗粒表面的氨基、羧基、环氧基、抗生物素蛋白(avidin)、生物素、地高辛、蛋白质a、蛋白质g等，可以将目标物质选择性地固定于颗粒表面。作为能够选择性地固定特定的目标物质的磁性体颗粒，例如也可以使用：由lifetechnologiesltd.销售的dynabeads(注册商标)、由东洋纺株式会社销售的magextractor(注册商标)等市售品。

如图1的b所示那样，使磁体9靠近容器10的外壁面时，固定有目标物质的磁性体颗粒由于磁场的作用在磁体9附近的容器内壁面聚集。如图1的c所示那样，使磁体9沿着外壁面在容器10的长度方向上移动时，追随磁场的变化，磁性体颗粒70也沿着容器的长度方向移动，依次向凝胶状介质层21、液体层35、凝胶状介质层22、液体层32移动。在颗粒进入至凝胶状介质的内部时，在颗粒70的周围以液滴的形式物理性地附着的液体的大部分从颗粒表面脱离。通过颗粒向凝胶状介质层21、22内的进入和移动，凝胶状介质被穿孔，但通过基于凝胶的复原力的自修复作用，凝胶状介质的孔立即关闭。因此，基本不发生液体借助基于颗粒的贯通孔向凝胶状介质的流入。

使磁性体颗粒70分散在液体层35内和液体层31内，使磁性体颗粒与液体层内的液体接触，从而进行目标物质对磁性体颗粒的固定、用于去除附着于磁性体颗粒表面的夹杂物的清洗操作、固定于磁性体颗粒的目标物质的反应、固定于磁性体颗粒的目标物质向液体中的溶出等操作。例如，选择性地固定于磁性体颗粒的物质为抗原时，作为第一介质层的液体层31内所含的抗原固定于用能够选择性地固定化蛋白质g、蛋白质a等抗原的分子涂覆过的磁性体颗粒70的表面，使磁性体颗粒在液体层35内分散，从而进行用于去除附着于颗粒表面的夹杂物的清洗，使磁性体颗粒分散在作为第二介质层的液体层32内，从而可以进行固定于颗粒表面的抗原与液体层32内的抗体的抗原抗体反应、目标物质向液体层32内的游离溶出等。

[液体中的颗粒的分散方法]

本发明的一个方案涉及用于使磁性体颗粒分散在液体层中的颗粒操作方法。本发明的颗粒操作中，重复进行沿着容器的内壁面的移动(圆周方向移动)和横截容器的径向的移动(径向移动)。沿着容器的内壁面的圆周方向的移动例如可以通过使容器旋转(以容器的长度方向的轴为中心的自转)的方法、使磁体沿着容器的圆周方向移动的方法等来实施。

图2的a～d为与容器10的长度方向正交的面(图1的iia-iib)的剖视图，在使管的长度方向呈水平配置的状态下使容器旋转，从而概念性示出实施本发明的颗粒操作时的颗粒的移动的状态。这些图中，纸面的下方为铅直下方。在容器10内封入液体35，液体中包含磁性体颗粒70。图2的a示出将容器的长度方向呈水平保持并静置的状态，为磁性体颗粒70利用重力堆积于容器10的铅直下方的内壁面上的状态。

使容器10旋转时，通过壁面内壁面附近的液体的壁面摩擦、容器内壁面与磁性体颗粒的摩擦力等作用，存在于容器的内壁面附近的磁性体颗粒沿着圆周方向在容器内壁面附近移动。图2的b中，利用重力的作用，维持一部分颗粒堆积于容器的铅直下方的内壁面上的状态。增大容器的转速时，堆积于容器的铅直下方的颗粒利用与容器的内壁面的摩擦力等而依次沿容器的圆周方向移动。继续容器的旋转时，图2的c所示那样，颗粒以遍及容器的内壁面的整个圆周地分散为带状的状态沿容器的内壁面在圆周方向上移动。

如此，在磁性体颗粒以沿圆周方向移动的状态下将容器的旋转减速或停止时，减弱使颗粒向圆周方向移动的外力(容器的内壁面与液体、颗粒之间的摩擦力等)。因此，颗粒因重力而向铅直下方移动。此时，如图2的d所示那样，颗粒朝向铅直下方以横截容器10的径向的方式在液体层35内移动。需要说明的是，“在径向上移动”是指，未必以通过圆的中心的方式移动，也包括：如沿圆弧的弦的移动那样，在比容器内壁面靠近内侧移动的情况。将旋转完全停止时，如图2的a所示那样，在容器内的径向上移动的颗粒在容器的内壁面上堆积。

将容器10的旋转再次开始(或者增速)时，如图2的c所示那样，颗粒再次进行圆周方向移动，成为沿着容器的内壁面的带状的雾，分散于液体中。将旋转停止或减速时，如图2的d所示那样，颗粒再次在径向上移动。

圆周方向的运动可以不受液体层的厚度、容量的限制而连续地进行，与沿着管的长度方向的往复运动相比，可以使颗粒有效地分散为带状。但是，颗粒仅在圆周方向上移动时，如图2的c所示那样，颗粒的分散停留在液体层的内壁面附近。本发明的颗粒操作中，在圆周方向移动后，实施向径向的移动，由此利用液体层35的整体使颗粒分散。另外，向径向移动时，来自液体的阻力大，因此，形成聚集块的颗粒的聚集容易被消除。进而，重复进行圆周方向的移动和径向的移动，因此，可以将颗粒的整体供至径向移动而分散，液体中的颗粒的分散效率进一步提高。

如此，通过提高液体中的磁性体颗粒的分散效率，颗粒与液体的接触机会增大。因此，通过应用本发明的颗粒操作，可以期待目标物质的收率提高、纯度提高、检查精度提高等。例如，将液体试样中的目标物质固定于颗粒表面时，如果应用上述颗粒操作，则固定于颗粒表面的目标物质的量增大，可以期待分离·提取操作中的收率提高、检查中的定量性提高。

将固定有目标物质的磁性体颗粒清洗时，如果应用上述颗粒操作，则清洗液与颗粒的接触机会增大，因此，附着于颗粒表面的夹杂物被有效地去除，可以提高目标物质的纯度、检查精度。另外，固定有目标物质的颗粒与液体中的物质反应时，如果应用上述颗粒操作，则可以提高反应效率。将固定有目标物质的颗粒在液体中溶出时，如果应用上述颗粒操作，则可以提高目标物质的收率。

图2的a～d中，对通过重复容器10的转速的变化、或者旋转与停止来重复实施颗粒的圆周方向移动和径向的移动的例子进行说明，但颗粒操作的方法不限定于此。例如，使容器在单向上旋转，从沿着容器的内壁面使颗粒在圆周方向上运动的状态，如果反转容器的旋转方向，则容器内壁面附近的液体的流动发生变化，存在于内壁面附近的颗粒向容器的中心部附近、对面的内壁面移动，因此，可以实施径向移动。即，使容器旋转规定时间后将旋转方向反转，将旋转继续规定时间后，再次将旋转方向反转，重复上述操作，从而可以重复实施圆周方向的移动和径向的移动。

如上述那样，通过改变容器的转速、旋转方向，可以重复颗粒的圆周方向移动和径向移动，使颗粒分散于液体中。该方法无需除旋转容器之外的操作，因此还具有能够容易进行颗粒操作的自动化的优点。颗粒操作的自动化可以通过使用如下装置进行，所述装置具备：容器保持部，其用于将装填有液体和颗粒的容器以长度方向成为水平的方式保持；和，旋转机构，其构成为能够旋转容器。旋转机构可以以使容器保持部旋转的方式构成。

可以利用除容器的旋转之外的外力，使颗粒在圆周方向上移动。作为这样的外力，可以举出：磁力、重力、如具有指向性那样调整了相位的超声波、使容器自转公转运动而产生的离心力。利用磁力时，可以举出：如图3的a所示那样，与容器的外壁相接触或者接近于容器的外壁而配置磁体，使容器旋转(自转)的方法；如图3的b所示那样，边沿容器的外壁或者接近于容器的外壁边使磁体在圆周方向上移动的方法(即，以容器的长度方向的轴为中心的公转)等。如图3的c所示那样，以磁体9为中心使容器10公转，也可以实现磁场沿容器的圆周方向的变化。

使用电磁体代替永久磁体也可以进行磁场操作。例如，如图3的d所示那样，在容器10的外周配置多个电磁体91～98，改变各电磁体的电流量，从而可以沿容器的圆周方向改变磁场。例如，从仅在电磁体91中通电的状态，与阻断向电磁体91的通电大致同时地在电磁体92中通电，可以在相邻的电磁体中依次进行通电。另外，通过边减少电磁体91的通电量边增加电磁体92的通电量，连续地改变向相邻的电磁体的通电量的方法，也可以沿圆周方向改变磁场。电磁体中通电的电流可以为交流。例如，如图3的d所示那样，沿容器的外周以等间隔配置8个电磁体时，使相邻的电磁体中通电的交流电流的相位各迟π/4，从而可以使磁场沿容器10的圆周方向连续地变化。

如此，利用磁场的变化进行磁性体颗粒的操作时，不限定容器的配置方向，容器的长度方向可以为水平方向、铅直方向、倾斜方向，均可。以在水平方向或者倾斜方向上配置容器的长度方向的状态改变磁场时，有时可以在磁力的基础上，利用重力而进行颗粒操作，可以提高颗粒的分散效率。

在通过磁场的变化而使磁性体颗粒在圆周方向上移动的状态下，将沿圆周方向的磁场的变化减速或者停止，从而减弱使磁性体颗粒向圆周方向移动的外力，磁性体颗粒以被磁体所吸引的方式，在容器的液体层内移动。因此，与图2的c和图2的d所示的情况同样地，可以使颗粒在径向上移动。

另外，在通过磁场的变化而使磁性体颗粒在圆周方向上移动的状态下，改变来自容器的外壁面侧的磁场的强度，也可以使磁性体颗粒在径向上移动。例如，在距离容器的外壁隔着规定距离地配置磁体的状态下，使容器旋转时，与磁场的影响相比，容器的内壁面上的摩擦等的影响更大地发挥作用，因此，磁性体颗粒以沿容器内壁面呈带状的状态在圆周方向上移动。将磁体接近于容器时，磁性体颗粒受到的磁场的强度增大，因此，磁性体颗粒以被磁体所吸引的方式，在容器的液体层内移动。

通过磁场的变化进行颗粒操作时，也可以以一系列的动作进行圆周方向的移动和径向的移动。例如，图4所示的方案中，在使容器旋转的状态下，连续地改变来自容器的外壁面侧的磁场的大小，从而重复进行圆周方向移动步骤和径向移动步骤。图4的a1、b1、c1为示出容器截面中的磁性体颗粒的移动的状态的示意图，图4的a2、b2、c2为各状态下的从容器正面的观察照片。

图4的a1中，在磁体9存在于距离容器10的外壁面为距离d1的位置的状态下，容器10旋转，施加于容器内的磁场小，因此，磁性体颗粒分散为沿容器的内壁面的带状，在圆周方向上移动。在使容器旋转的状态下，将磁体9接近于容器10时，施加于容器内的磁场变大，如图4的b1所示那样，磁性体颗粒以被磁体9所吸引的方式，在容器的液体层内移动。由图4的b2的照片可知，磁性体颗粒变为雾状而移动，在液体层内被分散。进而，将磁体9接近于容器10时，如图4的c1所示那样，磁性体颗粒在容器的内壁面附近聚集。将磁体9远离容器10时，如图4的a1所示那样，磁性体颗粒再次分散为沿容器内壁面的带状。

如此，边继续旋转容器而改变沿圆周方向的磁场，边改变容器与磁体的距离，从而来自容器外壁面侧的磁场的大小连续地变化，因此，重复进行磁性体颗粒的圆周方向移动和径向移动。另外，代替改变容器10与永久磁体9的距离，将电磁体配置于容器外壁面附近，通过对电磁体的通电的开·关、电流量的改变，也可以改变来自容器外壁面侧的磁场的大小。

[设备的构成]

作为应用上述颗粒操作的设备的例子，图1中示出在管状容器内交替重叠有凝胶状介质层与液体层的设备，但进行颗粒操作的设备只要在管状容器内包含液体和磁性体颗粒就对其构成没有特别限定。

＜容器＞

本发明中，在装填于管状容器10内的液体中，进行颗粒操作。只要使磁性体颗粒能够在容器内移动、且能够保持液体就对其材质没有特别限定。为了通过来自容器外的磁场操作而使容器内的磁性体颗粒移动，优选塑料等透磁性材料，例如可以举出：聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃、四氟乙烯等氟系树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、环状聚烯烃等树脂材料。除了这些原材料之外，也可以使用陶瓷、玻璃、有机硅、非磁性金属等。为了提高容器内壁面的拒水性，也可以利用氟系树脂、有机硅等进行涂覆。

作为容器的形状，例如可以举出：内径1～2mm左右、长度50mm～200mm左右的直管状结构体(毛细管)。管的内径、长度根据应处理的物质的量、磁性体颗粒的量等而选择适当的内径、长度即可。容器只要为管状即可，对其形状没有特别限定。为了顺利进行磁性体颗粒的圆周方向的移动，容器的截面形状优选为圆形，也可以为椭圆形、多边形等。另外，容器未必是直管状，沿管的长度方向观察时，也可以存在直径大的部分、直径小的部分。

在颗粒操作中或者操作后，进行吸光度、荧光、化学发光、生物发光、折射率变化等光学测定的情况、进行光照射的情况下，优选使用具有透光性的容器。另外，从可以目视确认容器内的颗粒操作的状况的观点考虑，也优选容器为透光性的。另一方面，需要将液体、磁性体颗粒等遮光的情况下，优选使用不具有透光性的遮光性的容器。也可以根据使用目的等采用具有透光部分和遮光部分的容器。

本发明的颗粒操作方法无需利用吸移管等产生液流，因此可以在密闭体系中实施。如果将液体和磁性体颗粒密封装填于容器内，则可以防止来自外部的污染。因此，将rna等容易分解的目标物质固定于磁性体颗粒并操作的情况下、使用容易与空气中的氧气等发生反应的液体的情况下等，特别有用。使容器为密闭体系时，可以使用将容器的开口部热熔接的方法、适当的密封手段密封。需要将操作后的颗粒、目标物质、溶出后的液体取出到容器外的情况下，优选使用树脂塞能够拆卸地密封开口部。另外，如图1所示的设备那样，与液体相接触地配置凝胶层等，从而也可以密封装填液体。

＜液体＞

装填于容器内的液体提供固定于磁性体颗粒表面的目标物质的提取、纯化、反应、分离、检测、分析等化学操作的场所。对液体的种类没有特别限定，但是液体层间由凝胶状介质层隔开的情况下，优选为不溶解凝胶状介质的液体。因此，作为液体，优选使用水溶液、水和有机溶剂的混合溶液等水系液体。液体除了能够作为用于这些化学操作的单纯的介质发挥功能之外，还可以直接参与化学操作或者含有参与该操作的化合物作为成分。作为液体中含有的物质，可例示出与固定于磁性体颗粒的反应性物质反应的物质、与通过该反应而固定于磁性体颗粒表面的物质进一步反应的物质、反应试剂、荧光物质、各种缓冲剂、表面活性剂、盐类、和其它各种辅助剂、以及醇等有机溶剂等。水系液体可以以水、水溶液、水悬浮液等任意方式提供。

将液体试样中所含的目标物质固定于磁性体颗粒的表面的情况下，液体中，除应固定于磁性体颗粒的表面的目标物质之外，有时包含多种多样的夹杂物。液体试样中，例如也可以包含：动植物组织、体液、排泄物等生物体试样、细胞、病原虫、真菌、细菌、病毒等核酸包含体等。体液中包括血液、髄液、唾液、乳汁等，排泄物中包括粪便、尿、汗等。细胞中包括血液中的白血球、血小板、口腔细胞等粘膜细胞的剥离细胞、唾液中白血球等。

包含核酸、抗原、抗体等目标物质的液体试样例如可以以与细胞悬浮液、匀浆、细胞溶解液的混合液等方式制备。将血液等源自生物体的试样中所包含的目标物质固定于颗粒表面的情况下，液体试样为血液等源自生物体的试样与用于从其中提取目标物质的细胞溶解液(核酸提取液)的混合物。细胞溶解液包含离液序列高的物质、表面活性剂等能够溶解细胞的成分。

＜凝胶状介质＞

液体层间由凝胶状介质隔开时，凝胶状介质只要在颗粒操作前为凝胶状、或糊剂状即可。凝胶状介质对相邻的液体层的液体为不溶性或难溶性，优选为化学上非活性的物质。凝胶状介质的材料、组成等没有特别限定。例如，如wo2012/086243号中记载那样，将非水溶性或难水溶性的液体物质加热，向加热后的该液体物质中添加凝胶化剂，使凝胶化剂完全溶解后，在溶胶·凝胶转移温度以下进行冷却，从而形成物理凝胶。

作为凝胶状介质，也可以使用化学凝胶。作为化学凝胶，可以使用：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、(甲基)丙烯酸类聚合物等烃系凝胶；聚硅氧烷、pdms、硅烷凝胶等硅氧烷系凝胶；ptfe、pfa、fep、etfe、pctfe等氟系凝胶；和以它们为主成分的凝胶状、或者糊剂状的混合物等。作为上述烃系凝胶的具体例，可以举出：以聚乙烯为主成分的plastibase(注册商标)等。

化学凝胶是通过化学反应使多个聚合物链借助共价键交联而成的，只要维持交联结构，就可以保持凝胶状态。因此，磁性体颗粒通过凝胶状介质后也保持凝胶状态。颗粒通过化学凝胶介质中时，凝胶暂时穿孔，但利用凝胶的复原力，穿孔立即被修复。因此，基本不会存在源自凝胶的成分附着于磁性体颗粒的表面、以夹杂物的形式被带出至凝胶外的情况。因此，通过使用化学凝胶作为凝胶状介质，可以提高利用颗粒操作的目标物质的纯化、检测的精度。另外，使用化学凝胶时，无需进行容器内的凝胶化，因此可以容易进行凝胶向容器内的装填操作。化学凝胶的稳定性高，因此，由于装填凝胶后的设备的搬运时、保存时的振动等物理作用、暴露于高温环境时的加热也不易产生溶胶化。因此，作为液体层和凝胶状介质层被预先装填于容器内的状态的设备而提供的情况下，也可以提高设备搬运·保存时的稳定性。

上述化学凝胶中，适合使用硅氧烷凝胶。作为构成硅氧烷凝胶的聚合物，可以举出：交联型有机聚硅氧烷、烷基改性部分交联型有机聚硅氧烷、硅氧烷支链型烷基改性部分交联型有机聚硅氧烷等交联型有机聚硅氧烷。作为有机聚硅氧烷，可以使用：二甲聚硅氧烷、乙烯基二甲聚硅氧烷、甲基聚三甲基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷、月桂基二甲聚硅氧烷、或者它们的共聚物等。聚合物的分子结构没有特别限定，可以为直链、支链状直链、环状、或网状。硅氧烷凝胶通过使上述交联型有机聚硅氧烷的聚合物(或低聚物)在油剂中溶胀而得到。作为油剂，适合使用使上述聚合物溶胀、且不与水系液体混和的物质。作为这样的油剂，可以举出：环五硅氧烷、环甲硅油、二甲聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷醇、甲基聚三甲基硅氧烷、苯基聚三甲基硅氧烷、环五硅氧烷、二苯基硅氧基苯基聚三甲基硅氧烷、矿物油、异十二烷、新戊酸异十二烷酯、三辛酸甘油酯、角鲨烷等。例如，通过将使交联型有机聚硅氧烷的聚合物微粒化而成的物质与油剂混合，从而可以得到凝胶状或者糊剂状的硅氧烷凝胶。

使交联型有机聚硅氧烷在油剂中溶胀而成的硅氧烷凝胶为具有交联结构的化学凝胶，且具有粘稠性。因此，硅氧烷凝胶可以使磁性体颗粒、磁性固体容易通过，而且即使凝胶暂时穿孔也可以立即修复，因此使用磁性体颗粒的操作中，适合作为用于隔开液体层间的凝胶状介质。

凝胶状介质和液体向容器内的装填可以通过适当的方法进行。使用管状的容器时，优选的是，在装填之前先将容器一端的开口密封，从另一个端的开口部依次装填凝胶状介质和液体。

装填于容器内的凝胶状介质和液体的容量可以根据成为操作对象的磁性体颗粒的量、操作的种类等适当设定。在容器内设置多层的凝胶状介质层、液体层的情况下，各层的容量可以相同或不同。各层的厚度也可以适当设定。考虑到操作性等的情况下，层厚例如优选为2mm～20mm左右。

[颗粒操作的例子]

如上述那样，使用磁性体颗粒的操作中，重复进行将磁性体颗粒在液体中分散与磁性体颗粒向其他液体中的移动，从而进行目标物质的分离、纯化、反应、检测等。例如进行elisa(酶联免疫吸附试验(enzyme-linkedimmuno-sorbentassay))时，使用固定有第一次抗体的磁性体颗粒，在包含被检抗原(被检物质)的第一液体中，进行固定于磁性体颗粒的第一次抗体与被检抗原的反应。由此，液体中的被检抗原选择性地固定于磁性体颗粒表面。在第二液体中进行磁性体颗粒的清洗后，在第三液体中进行酶标记第二次抗体与固定于磁性体颗粒表面的被检抗原的抗原抗体反应。由此，第二次抗体在磁性体颗粒表面上借助第一次抗体和被检抗体固定于磁性体颗粒表面。在第四液体中进行磁性体颗粒的清洗后，在第五液体中，在跟固定于颗粒表面的第二次抗体结合的酶与显色物质之间进行一定时间的显色反应。通过利用分光光度计的吸光度测定，监视该显色反应，从而可以进行定量评价。需要说明的是，如果为定性评价，则可以通过目视确认显色反应。

在第五液体中，进行一定时间的显色反应后，可以使磁性体颗粒从第五液体移动至第六液体。通过使磁性体颗粒向第五液体的外部移动，从而可以停止显色反应。因此，可以进行定量评价而不重新加入氢氧化钠等反应停止试剂以使显色反应停止，因此，第五液体被密封装填的情况下，也可以进行定量测定。

如上述那样，进行elisa时，为了重复反应与清洗，使磁性体颗粒依次移动，在各液体中，进行磁性体颗粒的分散。可以通过本发明的方法进行颗粒在这些各液体中的分散。作为使分散后的颗粒向其他液体移动的手段，可以举出如下方法：将磁体靠近容器，从而以使颗粒集合于容器内壁面的状态，去除容器中的液体，注入其他液体。另外，如图1所示那样，使用管状容器内交替重叠有凝胶状介质层与液体层的设备时，使磁体靠近容器的外壁面，以将颗粒聚集于容器内壁面的状态，使磁体沿外壁面在容器的长度方向上移动，从而颗粒通过凝胶状介质层向其他液体层中移动。

图5为示出能够实施颗粒操作的自动化的颗粒操作用装置的一个方案的构成概念图。装置100具备：能够旋转安装于支撑板133的容器保持部181。容器保持部181如下构成：能够保持交替装填有液体层134、135、136和凝胶状介质层124、125的管状容器110。容器的保持方法没有特别限定，优选能够离合地保持容器。

容器保持部181与电动机等适当的驱动手段连接，基于来自控制部105的信号，可以改变旋转方向、转速。利用容器保持部181的旋转，容器110以长度方向为轴进行旋转(自转)。重复保持于容器保持部的容器110的旋转的开始·停止、转速的大小的变化、旋转方向的反转等，从而液体层135内的磁性体颗粒70重复圆周方向的移动和径向的移动，分散于液体内。

装置100还具备磁场施加部190。磁场施加部如下构成：能够改变施加的磁场。图5所示的方案中，磁场施加部190具备：固定于支撑板133的导杆193、和能够滑动安装在导杆上的磁场控制机构195。在磁场控制机构195上安装有永久磁体191。磁场控制机构195具备步进电动机等适当的驱动手段，基于来自控制部105的信号，在与容器10的长度方向平行地设置的导杆193上滑动，可以改变其位置。因此，磁体191能够沿着容器的长度方向移动，能够沿着容器的长度方向改变磁场。另外，安装于磁场控制机构195的磁体191基于来自控制部105的信号，能够改变与容器110的距离。由此，可以改变来自容器的外壁面侧的磁场的大小。

利用容器保持部181的旋转来进行颗粒在液体层35内的分散时，如果事先增大磁体191与容器110的距离，则施加于液体层135的磁场的影响小，因此，可以顺利进行磁性体颗粒70的圆周方向移动。另外，进行颗粒在液体层内的分散时，使安装于磁场控制机构195的磁体191在图的上下方移动，从而连续地改变来自容器110的外壁面侧的磁场的大小，通过与图4所示的同样的机制，也可以使磁性体颗粒分散。

实施规定时间的磁性体颗粒在液体中的分散后，停止容器保持部181的旋转，使磁体191靠近容器110时，磁性体颗粒70被磁体191吸引，聚集于容器内壁面。在该状态下，通过使磁场控制机构195沿着导杆193移动，从而被磁体191吸引的磁性体颗粒70从液体层135通过凝胶状介质层125向液体层136移动。

将磁性体颗粒向液体层136移动后，使磁体191远离容器110，从而聚集于容器内壁面的磁性体颗粒70的基于磁体的拘束被解开，能够在液体层136内分散。在该状态下，再次使容器保持部181旋转，控制其转速、旋转方向，从而可以使磁性体颗粒分散在液体层136内。

如此，如果应用本发明的颗粒操作方法，则可以容易使颗粒在液体中的分散和颗粒在液体层间的移动自动化。需要说明的是，图5中，对使用永久磁体191的例子进行了说明，但如果使用电磁体代替永久磁体，则可以更容易且准确地进行施加磁场的控制。

图5所示的实施方式中，对使容器保持部181旋转从而使容器110自转的例子进行了说明，但利用沿容器110的圆周方向的磁场的变化而进行磁性体颗粒的圆周方向移动的情况下，颗粒操作用装置也可以如下构成：导杆在容器110的周围旋转(公转)，使磁体在容器周围旋转。另外，也可以以能够进行容器的自转和磁体的公转这两者的方式构成装置。

作为使用磁性体颗粒的操作，对elisa的例子进行了说明，但本发明可以用于使用磁性体颗粒的各种化学操作。例如，使用实施了二氧化硅涂覆的磁性体颗粒进行核酸的分离·提取时，在包含核酸的试样中，使磁性体颗粒分散，将核酸固定于磁性体颗粒的表面后，使磁性体颗粒向清洗液中移动。在清洗液中，使磁性体颗粒分散，去除附着于表面的夹杂蛋白质等后，使磁性体颗粒向核酸溶出液中移动。使磁性体颗粒向核酸溶出液中移动。在核酸提取液中使磁性体颗粒分散，从而可以将固定于颗粒表面的核酸在溶出液中回收。

作为用于进行核酸的提取的细胞溶解液(核酸提取液)，可以举出：离液序列高的物质、edta等螯合剂、含有tris盐酸等的缓冲液。另外，细胞溶解液中也可以包含tritonx-100等表面活性剂。作为离液序列高的物质，可以举出：胍盐酸盐、胍异硫氰酸盐、碘化钾、尿素等。细胞溶解液除上述之外，也可以包含蛋白酶k等蛋白质分解酶、各种缓冲剂、盐类、和其他各种辅助剂、以及醇等有机溶剂等。

使用包含表面活性剂、离液序列高的盐等的细胞溶解液使源自生物体的试样中的细胞溶解时，液体中，除作为目标物质的核酸之外，包含多种多样的夹杂物，因此，磁性体颗粒彼此容易聚集。如此，利用夹杂蛋白质等使磁性体颗粒聚集时，在使磁性体颗粒在液体中有效地分散的方面，有效的是，通过施加来自容器外部的磁场，进行磁性体颗粒的径向的移动。

作为清洗液，只要能够保持核酸固定于颗粒表面的状态不变地使试样中所含的除核酸之外的成分(例如蛋白质、糖类等)、核酸提取等处理中使用的试剂等在清洗液中游离即可。作为清洗液，例如可以举出：氯化钠、氯化钾、硫酸铵等高盐浓度水溶液、乙醇、异丙醇等醇水溶液等。

作为核酸溶出液，可以使用包含水或低浓度的盐的缓冲液。具体而言，可以使用tris缓冲液、磷酸盐缓冲液、蒸馏水等，一般使用调节为ph7～9的5～20mm的tris缓冲液。通过使固定有核酸的磁性体颗粒在溶出液中分散，从而可以使核酸在核酸溶出液中游离溶出。回收的核酸根据需要进行浓缩、干固等操作后，可以供于分析、反应等。

附图标记说明

10、110容器

70磁性体颗粒

9磁体

91～98电磁体

130液体层

31、32、35、134、135、136液体(层)

21、22、124、125凝胶状介质(层)

100颗粒操作用装置

105控制部

181容器保持部(旋转机构)

190磁场施加部

195磁场控制机构