JP6782971B2 - 磁場生成装置、測定セル、分析装置、及び粒子分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁場生成装置、測定セル、分析装置、及び粒子分離装置に関する。

本発明者等は、過去に、粒子ｐの体積磁化率を測定する磁化率測定装置を開発した（特許文献１参照）。この磁化率測定装置は、磁気泳動発生部を備える。磁気泳動発生部は、２つの磁石と、２つの磁石を収容する筐体とを備える。筐体は、２つの収容部と、２つの連結部とからなる。２つの収容部は磁石を１つずつ収容する。２つの連結部は、２つの収容部間に空隙が形成されるように、２つの収容部を連結する。

粒子ｐを磁気泳動させるには、磁束密度が数Ｔ（テスラ）の強い磁場を発生させる必要がある。また、２つの収容部間の空隙の幅を０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下の短い幅に設定して、大きな磁場勾配（磁束密度の勾配）を発生させる必要がある。２つの連結部は、２つの収容部間の空隙の幅（２つの磁石間の距離）が維持されるように、２つの収容部を堅固に固定する。

特開２０１３−２５３８８２号公報

粒子ｐの体積磁化率を算出するには、粒子ｐを磁気泳動させて、磁気泳動速度を取得する必要がある。磁気泳動速度は、粒子ｐの粒子径に依存する。具体的には、磁気泳動速度は、粒子ｐの半径に依存する。したがって、粒子ｐの磁気泳動速度を検出するには、粒子ｐの粒子径に応じて、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を調整する必要がある。例えば、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が同じ値であっても、粒子径が数百μｍ程度の大きな粒子ｐは、粒子径が１ｎｍ以上１μｍ未満のナノスケールの粒子ｐと比べて磁気泳動速度が顕著に速くなる。この結果、大きな粒子ｐの磁気泳動速度は、検出が困難になる可能性がある。よって、大きな粒子の分析時には、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を小さくする必要がある。

特許文献１に記載の磁化率測定装置において、２つの連結部は、２つの磁石間の距離を固定する磁石間距離固定治具である。２つの収容部は２つの連結部によって堅固に固定されている。したがって、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値は調整できない。このため、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が異なる複数種類の磁気泳動発生部を予め用意しておき、磁気泳動速度を検出することが可能な磁気泳動発生部を探し当てる必要がある。換言すると、磁石を変更して、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を調整する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、磁石を変更することなく磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を制御することができる新規な磁場生成装置を提供することを目的とする。更に、本発明は、新規な磁場生成装置に用いられる測定セル、及び新規な磁場生成装置を備えた分析装置を提供することを目的とする。更に、本発明は、新規な磁場生成装置を用いて構成される粒子分離装置を提供することを目的とする。

本発明に係る磁場生成装置は、第１磁石と、第２磁石と、位置調整機構とを備える。前記第２磁石は、前記第１磁石と共に磁場を発生させる。前記位置調整機構は、前記第１磁石の位置を調整する。前記磁場生成装置は、前記位置調整機構による前記第１磁石の位置の調整を介して、前記磁場における磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を制御する。

ある実施形態では、前記第１磁石と前記第２磁石との間の空間が、その外部の空間に、前記第１磁石と前記第２磁石とが並ぶ方向を除いて開放されている。

ある実施形態において、前記位置調整機構は、万力と、移動ステージとを含む。前記万力は、前記移動ステージの一部、又は前記第１磁石を把持する。

ある実施形態において、前記磁場生成装置は、第１突出片と、第２突出片とを更に備える。前記第１突出片は、前記第１磁石の前記第２磁石に近い側の面から突出する。前記第２突出片は、前記第２磁石の前記第１磁石に近い側の面から突出する。

ある実施形態において、前記第１突出片及び前記第２突出片は、ポールピースである。

本発明に係る測定セルは、第１係合部と、第２係合部とを備える。前記第１係合部は、上記した磁場生成装置が備える前記第１突出片に係合する。前記第２係合部は、上記した磁場生成装置が備える前記第２突出片に係合する。前記測定セルは、前記第１突出片に前記第１係合部が係合し、且つ前記第２突出片に前記第２係合部が係合することによって、前記第１突出片及び前記第２突出片に支持される。

本発明に係る分析装置は、泳動部と、検出部と、演算部とを備える。前記泳動部は、流路内で測定対象を泳動させる。前記検出部は、前記流路内での前記測定対象の動きを検出する。前記演算部は、前記検出部が検出した前記測定対象の動きから、前記測定対象の移動速度を取得する。前記泳動部は、上記した磁場生成装置を含む。前記検出部は、前記磁場生成装置が生成する前記磁場によって磁気泳動している前記測定対象の動きを検出する。前記演算部は、前記検出部が検出した磁気泳動中の前記測定対象の動きから、前記測定対象の磁気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記測定対象の半径と前記磁気泳動速度とから前記測定対象の体積磁化率を取得する。

ある実施形態において、前記磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離す。

ある実施形態において、前記泳動部は、電場生成装置を更に含む。前記電場生成部は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する。

ある実施形態において、前記検出部は、磁気泳動中の前記測定対象の動きを検出する領域と同じ領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出する。前記演算部は、前記検出部が検出した電気泳動中の前記測定対象の動きから、前記測定対象の電気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する。

ある実施形態において、前記検出部は、前記測定対象が磁気泳動する領域に含まれる２カ所の領域において前記測定対象の動きを検出する。

ある実施形態において、前記演算部は、前記２カ所の領域のうちの一方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第１移動速度を取得するとともに、前記２カ所の領域のうちの他方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第２移動速度を取得する。

ある実施形態において、前記演算部は、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差、並びに、前記一方の領域と前記他方の領域との間の前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の差に基づいて、前記測定対象の体積磁化率を取得する。

ある実施形態では、前記流路が鉛直方向に沿って延びている。前記演算部は、前記測定対象の半径と前記体積磁化率とに基づいて、前記一方の領域又は前記他方の領域における前記測定対象の磁気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記第１移動速度又は前記第２移動速度と、前記一方の領域又は前記他方の領域における前記測定対象の磁気泳動速度とに基づいて、前記測定対象の重力沈降速度を取得する。前記重力沈降速度は、前記測定対象が重力場由来の力を受けて沈降する速度を示す。

ある実施形態において、前記演算部は、前記重力沈降速度から前記測定対象の比重又は質量を取得する。

ある実施形態において、前記磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離す。

ある実施形態において、前記泳動部は、電場生成装置を更に含む。前記電場生成装置は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する。

ある実施形態において、前記検出部は、前記２カ所の領域と同じ領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出する。前記演算部は、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差から、前記測定対象の電気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する。

ある実施形態において、前記泳動部は、前記磁場生成装置を２つ含む。

ある実施形態において、前記２つ磁場生成装置は、前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が互いに異なる２つの磁場を生成する。

ある実施形態において、前記検出部は、前記磁場が生成された２カ所の領域において、磁気泳動中の前記測定対象の動きを検出する。

ある実施形態において、前記演算部は、前記２カ所の領域のうちの一方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第１移動速度を取得するとともに、前記２カ所の領域のうちの他方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第２移動速度を取得する。

ある実施形態において、前記演算部は、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差、及び、前記２カ所の領域の間の前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の差に基づいて、前記測定対象の体積磁化率を取得する。

ある実施形態では、前記流路が鉛直方向に沿って延びている。前記演算部は、前記測定対象の半径と前記体積磁化率とに基づいて、前記２つの磁場のうちの一方の磁場に応じた前記測定対象の磁気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記第１移動速度又は前記第２移動速度と、前記２つの磁場のうちの一方の磁場に応じた前記測定対象の磁気泳動速度とに基づいて、前記測定対象の重力沈降速度を取得する。前記重力沈降速度は、前記測定対象が重力場由来の力を受けて沈降する速度を示す。

ある実施形態において、前記演算部は、前記重力沈降速度から前記測定対象の比重又は質量を取得する。

ある実施形態において、前記２つの磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離す。

ある実施形態において、前記泳動部は、電場生成装置を更に含む。前記電場生成装置は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する。

ある実施形態において、前記検出部は、前記磁場が生成される領域と同じ２カ所の領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出する。前記演算部は、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差から、前記測定対象の電気泳動速度を取得する。前記演算部は、前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する。

本発明に係る粒子分離装置は、第１磁石と、第２磁石と、位置調整機構とを備える。前記第２磁石は、前記第１磁石と共に磁場を発生させる。前記位置調整機構は、前記第１磁石の位置を調整する。前記位置調整機構は３軸ステージを含む。前記粒子分離装置は、前記位置調整機構による前記第１磁石の位置の調整を介して、前記磁場にゆがみを発生させる。

本発明によれば、磁石を変更することなく磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を調整することができる。

本発明の実施形態１に係る磁場生成装置を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す磁場生成装置の平面図であり、（ｂ）は図１に示す磁場生成装置の正面図である。 図１に示す磁場生成装置の他の状態を示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は粒子の磁気泳動の挙動を示す図である。 本発明の実施形態１に係る分析装置の構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態２に係る磁場生成装置の一部を示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る分析装置の構成の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る磁場生成装置の正面図である。 本発明の実施形態４に係る磁場生成装置の一部を示す正面図である。 本発明の実施形態４に係る分析装置の構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態５に係る分析装置が備える２つの磁場生成装置を示す平面図である。 本発明の実施形態５に係る分析装置の構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態６に係る分析装置が備える２つの磁場生成装置を示す正面図である。 本発明の実施形態６に係る分析装置の構成の一部を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態７に係る測定セルを示す平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態７に係る測定セルを示す断面図である。 本発明の実施形態８に係る粒子分離装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態８に係る測定セルを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る分析装置の構成の一部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［実施形態１］
まず、図１〜図５を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る実施形態（実施形態１）について説明する。図１は、実施形態１に係る磁場生成装置１００を示す斜視図である。磁場生成装置１００は、第１磁石１と、第２磁石２と、第１突出片３と、第２突出片４と、位置調整機構５と、固定部材６とを備える。本実施形態では、磁場生成装置１００は固定台座７に設置される。

第１磁石１及び第２磁石２は永久磁石であり、互いに異なる極性を有する。例えば、第１磁石１はＮ極磁石であり、第２磁石２はＳ極磁石である。したがって、第１磁石１と第２磁石２とによって磁場が発生する。

第１突出片３は、第１磁石１の第２磁石２に近い側の面から突出する。第２突出片４は、第２磁石２の第１磁石１に近い側の面から突出する。第１突出片３と第２突出片４とは互いに対向する。

本実施形態において、第１突出片３及び第２突出片４はいずれも磁性体から形成されている。したがって、第１突出片３及び第２突出片４はいずれもポールピースである。以下、第１突出片３を第１ポールピース３ａと記載するとともに、第２突出片４を第２ポールピース４ａと記載する場合がある。

第１ポールピース３ａは、第１磁石１の周囲に巻かれた鉄板（図示せず）と接続し、第２ポールピース４ａは、第２磁石２の周囲に巻かれた鉄板（図示せず）と接続している。第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａを使用することにより、強い磁場及び大きな磁場勾配（磁束密度の勾配）を容易に生成することができる。

位置調整機構５は第１磁石１を保持し、固定部材６は第２磁石２を保持する。固定部材６は、例えば、第２磁石２を把持する万力を含み得る。位置調整機構５及び固定部材６はいずれも固定台座７上に配置（固定）される。第１磁石１及び第１ポールピース３ａは、位置調整機構５を介して固定台座７に固定され、第２磁石２及び第２ポールピース４ａは、固定部材６を介して固定台座７に固定される。本実施形態では、ｙ方向に沿って第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）とが対向するように位置調整機構５及び固定部材６が配置されており、第１磁石１と第２磁石２との間の空間は、その外部の空間に、第１磁石１と第２磁石２とが並ぶ方向（ｙ方向）を除いて開放されている。

位置調整機構５は、第２ポールピース４ａ（第２磁石２）に対する第１ポールピース３ａ（第１磁石１）の位置を調整する。具体的には、位置調整機構５は、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間の距離を調整する。位置調整機構５による第１ポールピース３ａ（第１磁石１）の位置の調整を介して、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の制御が可能となる。

位置調整機構５は、万力８と、移動ステージ９とを含む。万力８は第１磁石１を把持する。万力８は移動ステージ９に固定される。万力８を使用することにより、磁束密度が数Ｔ（テスラ）の磁場を発生させた状態であっても、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）の位置の調整を容易に行うことができる。

好ましくは、万力８は、マイクロメーター付きの万力である。換言すると、第１磁石１を保持する治具は、微動距離可変治具であることが好ましい。第１磁石１を保持する治具に微動距離可変治具を使用することで、第１磁石１を治具に保持させる作業が容易になる。なお、第１磁石１を保持する治具は万力８に限定されるものではない。第１磁石１を保持する治具は、磁束密度が数Ｔの磁場を発生させた状態において第１磁石１を保持できる治具であれば、特に限定されない。

移動ステージ９は２軸ステージ（所謂ＸＹステージ）であり、第１ステージ９ａと第２ステージ９ｂとを含む。万力８は第２ステージ９ｂに固定される。第１ステージ９ａはｙ方向に移動する。この結果、第２ステージ９ｂ（万力８）がｙ方向に移動する。換言すると、第１磁石１及び第１ポールピース３ａがｙ方向に移動する。第２ステージ９ｂはｘ方向に移動する。この結果、万力８がｘ方向に移動する。換言すると、第１磁石１及び第１ポールピース３ａがｘ方向に移動する。

第１ステージ９ａは、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間の距離を調整する。第２ステージ９ｂは、第２ポールピース４ａ（第２磁石２）に対する第１ポールピース３ａ（第１磁石１）のｘ方向の位置を調整する。第１ポールピース３ａ（第１磁石１）のｘ方向の位置を調整することにより、磁気泳動に適した磁力線を発生させることができる。本実施形態によれば、磁気泳動に適した磁力線の発生に移動ステージ９を用いることができる。したがって、磁気泳動に適した磁力線を容易に発生させることができる。

好ましくは、移動ステージ９（第１ステージ９ａ及び第２ステージ９ｂ）は、マイクロメーター付きのマイクロステージ（精密ステージ又は微動ステージ）である。換言すると、第１ステージ９ａ及び第２ステージ９ｂは、マイクロメートル単位（マイクロメートルオーダー）で移動することが好ましい。移動ステージ９にマイクロメーター付きのマイクロステージを用いることにより、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を、測定対象に応じて、より精度よく制御することができる。また、磁力線をより高い精度で制御することが可能となる。

図２（ａ）は、図１に示す磁場生成装置１００の平面図である。図２（ａ）に示すように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間に測定セル１０が配置される。図２（ｂ）は、図１に示す磁場生成装置１００の正面図である。図２（ｂ）は、測定セル１０の断面を示している。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、粒子ｐの体積磁化率の測定時における磁場生成装置１００の状態を示している。

測定セル１０は、流路１０ａを有する。測定セル１０の流路１０ａに、溶媒ｍに粒子ｐが分散された溶液ｓが導入される。磁場生成装置１００は、磁場（磁束密度の勾配）により、粒子ｐを所定の方向に移動させる。

本実施形態において、測定セル１０は管状部材である。具体的には、測定セル１０の流路１０ａはキャピラリである。例えば、測定セル１０は、その長手方向（軸方向）に直交する断面が略０．３ｍｍ角の略正方形状に構成される。測定セル１０の流路１０ａは、その長手方向（軸方向）に直交する断面が略０．１ｍｍ角の略正方形状に構成される。測定セル１０の材料は、例えば、石英ガラスのようなガラス素材、又は、アクリル樹脂のような樹脂である。

測定セル１０は、その長軸がｘ方向に沿うように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間に配置される。換言すると、測定セル１０は、水平に配置される。

図示しないが、測定セル１０は溶液ｓの流入口及び排出口を有する。流入口及び排出口は流路１０ａに連通する。測定セル１０は、毛細管現象により、溶液ｓを流路１０ａ内に導入することができる。

測定セル１０の流入口及び排出口は、溶液ｓが毛細管現象によって流路１０ａ内に吸い込まれた後に、例えば接着剤又はワセリンによって塞がれる。詳しくは、測定セル１０に溶液ｓを導入して、流路１０ａ内の気泡が抜けた後に、測定セル１０の流入口及び排出口が封止される。

測定セル１０は、溶液ｓが平衡状態に達した後に、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間に配置される。測定セル１０は、測定セル１０の流入口及び排出口が封止された後に、測定セル１０の流路１０ａ内において粒子ｐが分散するように、揺する等されてもよい。

なお、測定セル１０（キャピラリ）は、粒子ｐを観測する領域を除いて、曲がった形状を有してもよい。また、測定セル１０及び流路１０ａの断面形状は矩形状に限定されない。例えば、測定セル１０及び流路１０ａの断面形状は円形状であり得る。また、測定セル１０は、管状部材（キャピラリ）に限定されない。測定セル１０は、例えば、溶液ｓが導入される流路が形成されたガラス製の板状部材であり得る。

粒子ｐの体積磁化率の測定時には、粒子ｐの磁気泳動速度を検出できるように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）の位置が調整される。詳しくは、粒子ｐの磁気泳動速度を検出できるように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間の距離が調整される。粒子ｐは、生成された磁場（磁束密度のｘ方向の勾配）によって、ｘ方向に沿って移動する。

図３は、図１に示す磁場生成装置１００の他の状態を示す正面図である。詳しくは、図３は、粒子ｐのゼータ電位の測定時における磁場生成装置１００の状態を示している。図３に示すように、粒子ｐのゼータ電位の測定時には、位置調整機構５によって、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）が第２ポールピース４ａ（第２磁石２）から離される。具体的には、粒子ｐが磁場（磁束密度の勾配）によって磁気泳動しない位置まで、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）が第２ポールピース４ａ（第２磁石２）から遠ざかるように、第１ステージ９ａがｙ方向に沿って移動する。

続いて、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、粒子ｐの磁気泳動の挙動を説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、粒子の磁気泳動の挙動を示す図である。

図４（ａ）に示すように、粒子ｐの体積磁化率が溶媒ｍの体積磁化率よりも小さい場合、粒子ｐは磁場から遠ざかる方向（−ｘ方向）に移動する。一方、図４（ｂ）に示すように、粒子ｐの体積磁化率が溶媒ｍの体積磁化率よりも大きい場合、粒子ｐは磁場に近づく方向（＋ｘ方向）に移動する。粒子ｐの磁気泳動速度は、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値によって変化する。なお、粒子ｐは磁石（ポールピース）の端部の近傍において力を受ける。例えば、粒子ｐは磁石（ポールピース）の端部から±２００μｍ程度の範囲で力を受ける。

続いて図５を参照して、実施形態１に係る分析装置１０１について説明する。図５は、実施形態１に係る分析装置１０１の構成の一部を示す図である。分析装置１０１は、図１〜図４を参照して説明した磁場生成装置１００を備える。分析装置１０１は、更に、レーザー光源１１、検出部１２、演算部１３、第１電極１４、第２電極１５、電源１６、及び光源１７を備える。

分析装置１０１において、第１電極１４、第２電極１５、及び電源１６は、電場生成装置を構成する。電場生成装置は、測定対象である粒子ｐを電気泳動させる電場を生成する。また、磁場生成装置１００、及び電場生成装置（第１電極１４、第２電極１５、及び電源１６）は、泳動部を構成する。泳動部は、測定対象である粒子ｐを泳動させる。具体的には、泳動部は、粒子ｐを磁気泳動させる。また、泳動部は、粒子ｐを電気泳動させる。

レーザー光源１１は、粒子径が１０ｎｍ以上１μｍ未満の粒子ｐを分析する際にレーザー光Ｌを出射する。レーザー光Ｌは、測定セル１０（流路１０ａ）に導入された溶液ｓに照射される。この結果、溶液ｓに含まれる粒子ｐによって、レーザー光Ｌが散乱される。換言すると、散乱光が発生する。なお、測定セル１０の表面のうち、レーザー光Ｌが入射する面は、鏡面仕上げされていることが好ましい。鏡面仕上げにより、測定セル１０によるレーザー光の散乱を抑制することができる。

レーザー光源１１は、ほぼ均一な波長のレーザー光Ｌを出射する。レーザー光Ｌは、連続波であってもよく、パルス波であってもよい。なお、レーザー光Ｌの波長は任意であり、特に限定されない。ただし、レーザー光Ｌの波長が短い程、粒子ｐによる散乱の程度が大きいため、レーザー光Ｌの波長は短いことが好ましい。

レーザー光Ｌのスポットは、磁束密度の勾配が発生している領域を少なくとも含む。例えば、レーザー光Ｌのスポット径は、数μｍ〜数百μｍ程度である。なお、レーザー光源１１を配置する位置は、磁束密度の勾配が発生している領域をレーザー光Ｌによって照射することが可能な限り、特に限定されない。例えば、レーザー光源１１は、図１を参照して説明した固定台座７の下側に配置されてもよい。固定台座７の下側にレーザー光源１１を配置する場合、固定台座７はレーザー光Ｌが通過する開口を有する。

検出部１２は、粒子ｐの位置を検出する。具体的には、検出部１２は、粒子ｐによって散乱された散乱光を検出する。散乱光の検出結果は、粒子ｐの位置を示す。したがって、散乱光の検出結果を解析することにより、粒子ｐの位置を特定することができる。また、粒子ｐが移動している場合、検出部１２が異なる時刻の散乱光を検出することにより、粒子ｐの動きを検出することができる。なお、検出部１２を配置する位置は、散乱光の検出が可能な限り、特に限定されない。例えば、検出部１２は、図１を参照して説明した固定台座７の下側に配置されてもよい。固定台座７の下側に検出部１２を配置する場合、固定台座７は散乱光が通過する開口を有する。

検出部１２は、拡大部１２１と撮像部１２２とを含む。例えば、拡大部１２１は対物レンズを含む。例えば、撮像部１２２は電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を含む。撮像部１２２の各画素は、フォトダイオード又は光電子増倍管で構成されてもよい。撮像部１２２は、粒子ｐによって散乱された散乱光を、拡大部１２１を介して撮像する。散乱光の撮像結果から、粒子ｐの位置を特定できる。

演算部１３は、散乱光の検出結果に基づいて、粒子ｐの磁気泳動速度、電気泳動速度、体積磁化率及びゼータ電子を測定する。例えば、演算部１３として、パーソナルコンピューターのような汎用コンピューターが用いられる。

電源１６は、第１電極１４及び第２電極１５に接続される。電源１６は、直流電圧を生成する。電源１６が直流電圧を生成することにより、第１電極１４はプラス極となり、第２電極１５はマイナス極となる。この結果、測定セル１０の流路１０ａに、均一電場が発生する。

電源１６は、測定セル１０の流路１０ａに導入された粒子ｐを電気泳動させる際に、直流電圧を生成する。換言すると、電源１６は、粒子ｐのゼータ電位の測定時に、直流電圧を生成する。詳しくは、図３を参照して説明したように、粒子ｐが磁場（磁束密度の勾配）によって磁気泳動しない位置まで、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）が第２ポールピース４ａ（第２磁石２）から離された後に、電源１６は直流電圧を生成する。

粒子ｐの体積磁化率を測定する際には、粒子ｐの磁気泳動速度を測定できるように、位置調整機構５によって、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間の距離が調整される。検出部１２は、磁気泳動中の粒子ｐの動きを検出する。演算部１３は、磁気泳動中の粒子ｐの動きから、粒子ｐの磁気泳動速度及び体積磁化率を測定する。

具体的には、演算部１３は、撮像部１２２によって撮像された粒子ｐの動きから磁気泳動速度を取得する。より詳細には、演算部１３は、撮像部１２２によって検出された粒子ｐのｘ方向に沿った位置の時間的な変化から、粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度を取得する。例えば、撮像部１２２が所定の時間間隔ごとに粒子ｐを撮像するとともに、演算部１３が、それらの撮像結果から粒子ｐの磁気泳動速度を取得してもよい。その後、演算部１３は、粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度から粒子ｐの体積磁化率を測定する。

例えば、演算部１３は、以下の式１に基づいて、粒子ｐの体積磁化率を算出する。
［式１］
ｖ_x＝｛２（χ_p−χ_m）ｒ²／９ημｏ｝×Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）

式１において、ｖ_xは粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度を示し、χ_pは粒子ｐの体積磁化率を示し、χ_mは溶媒ｍの体積磁化率を示し、ｒは粒子ｐの半径を示し、ηは溶媒ｍの粘性率を示し、μｏは真空の透磁率を示し、Ｂは磁束密度を示し、ｄＢ／ｄｘは磁場勾配（磁束密度のｘ方向の勾配）を示す。詳しくは、ｄＢ／ｄｘは、磁束密度のｘ方向における変化率を示す。式１は、測定セル１０（キャピラリ）の軸方向に受ける粒子ｐ及び溶媒ｍの磁気力の差と、粘性抵抗力とがほぼ等しいことから導かれる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明したように、粒子ｐの磁気泳動方向は、粒子ｐの体積磁化率と溶媒ｍの体積磁化率との大きさの関係に応じて決定される。また、上記の式１から理解されるように、粒子ｐの磁気泳動速度は、磁束密度及び磁束密度の勾配に依存して変化する。

なお、磁束密度の勾配は、磁石（ポールピース）の端部からの距離に応じて変化する。上記の式１を用いて体積磁化率を算出する場合、磁束密度のｘ方向の勾配の平均値を用いる。この場合、磁気泳動速度は、磁気泳動している粒子ｐのｘ方向における平均速度を示す。

粒子ｐの半径ｒは、例えば、粒子ｐの粒子径の文献値を利用して取得し得る。あるいは、粒子ｐの直径を測定してもよい。粒子ｐの直径は検出部１２を用いて測定することができる。具体的には、磁気泳動している粒子ｐの撮像結果から、粒子ｐの粒子径を直接的に求めることができる。したがって、磁気泳動している粒子ｐの撮像結果から、粒子ｐの磁気泳動速度及び粒子径を同時に測定できる。例えば、演算部１３が、撮像部１２２によって撮像された溶液ｓの画像をモノクロ化し、その輝度を数値化する。次に、演算部１３が、輝度値の微分値をしきい値と比較して粒子ｐの境界を設定する。その後、演算部１３が、粒子ｐの面積を検出し、その面積に対応する円の半径から粒子径を求める。あるいは、粒子ｐの中心を規定し、粒子ｐの中心を通過する複数の直線を引き、各直線において粒子ｐの境界と交わる２つの点の間の距離の平均を求める。

粒子ｐのゼータ電位を測定する際には、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）が第２ポールピース４ａ（第２磁石２）から離された後に、電源１６が直流電圧を生成する。この結果、測定セル１０の流路１０ａに電場が発生して、粒子ｐが電気泳動する。検出部１２は、電気泳動中の粒子ｐの動きを検出する。演算部１３は、電気泳動中の粒子ｐの動きから、粒子ｐの電気泳動速度及びゼータ電位を測定する。

具体的には、演算部１３は、磁気泳動速度と同様に、撮像部１２２によって撮像された粒子ｐのｘ方向の動きから、粒子ｐのｘ方向の電気泳動速度を取得する。その後、演算部１３は、粒子ｐのｘ方向の電気泳動速度から粒子ｐのゼータ電位を測定する。例えば、演算部１３は、ヘルムホルツ・スモルコフスキーの式に基づいてゼータ電位を算出する。

光源１７は、粒子径が１μｍ以上の粒子ｐを分析する際に光Ｌａを発生する。具体的には、光源１７は、粒子径がマイクロメートルサイズ（１μｍ以上１ｍｍ未満）及びミリメートルサイズ（１ｍｍ以上１ｃｍ未満）の粒子ｐの分析に用いられる。なお、光源１７が光Ｌａを出射する際には、レーザー光源１１はレーザー光Ｌを出射しない。同様に、レーザー光源１１がレーザー光Ｌを出射する際には、光源１７は光Ｌａを出射しない。

光源１７は、可視光成分を含む比較的高い強度の光Ｌａを出射する。光Ｌａの波長スペクトルは比較的ブロードであってもよい。光源１７として、例えば、ハロゲンランプが好適に用いられる。

光源１７は検出部１２と同軸上に配置する。光源１７によって光Ｌａが照射される領域は、磁場生成装置１００によって磁場が生成される領域を少なくとも含む。検出部１２は、光源１７から出射されて溶液ｓを透過した光Ｌａによって粒子ｐの位置を検出する。具体的には、撮像部１２２が、光源１７から出射されて溶液ｓを透過した光Ｌａを、拡大部１２１を介して撮像する。この結果、粒子ｐの位置が検出される。

なお、光源１７を配置する位置は、検出部１２と同軸上である限り、特に限定されない。例えば、光源１７は、図１を参照して説明した固定台座７の下側に配置されてもよい。固定台座７の下側に光源１７を配置する場合、固定台座７は光Ｌａが通過する開口を有する。

以上、実施形態１について説明した。実施形態１によれば、位置調整機構５による第１ポールピース３ａ（第１磁石１）の位置の調整を介して、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の制御が可能となる。したがって、磁石を変更することなく、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を制御することができる。この結果、ナノスケールの粒子ｐからミリスケールの粒子ｐまで分析が可能になる。

具体的には、測定対象の粒子ｐの粒子径が比較的大きい場合、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が小さくなるように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）を第２ポールピース４ａから遠ざける。逆に、測定対象の粒子ｐの粒子径が比較的小さい場合、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が大きくなるように、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）を第２ポールピース４ａに近づける。

また、磁石間距離固定治具によって２つの磁石間の距離を固定する構成では、磁石周りが閉鎖的になり、光学系の設計が難しい。これに対して、実施形態１によれば、第１磁石１と第２磁石２との間の空間が、その外部の空間に、ｙ方向を除いて開放される。この結果、レーザー光源１１、検出部１２、及び光源１７の配置の制約が緩和され、光学系の設計が容易になる。更に、レーザー光源１１、検出部１２、及び光源１７の配置の制約が緩和されることにより、測定セルの形状、及び、測定セルに形成する流路の形状の制約も緩和される。

また、実施形態１によれば、第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間の距離を大きくして、粒子ｐが磁気泳動しないようにすることができる。したがって、磁気泳動中の粒子ｐの動きを検出する領域と同じ領域において、電気泳動中の粒子ｐの動きを検出することができる。よって、ゼータ電位の測定時に、体積磁化率の測定時と同じ位置で粒子ｐを観測することができる。換言すると、同じ位置で、磁気泳動及び電気泳動の観測が可能となる。

なお、実施形態１では、位置調整機構５が２軸ステージを含む形態について説明したが、位置調整機構５は、ｙ方向にのみ移動する１軸ステージを含んでもよい。

また、実施形態１では、移動ステージ９に万力８を固定したが、万力が移動ステージを把持する形態であってもよい。

また、実施形態１では、磁場生成装置１００が第１突出片３（第１ポールピース３ａ）及び第２突出片４（第２ポールピース４ａ）を備えたが、第１突出片３（第１ポールピース３ａ）及び第２突出片４（第２ポールピース４ａ）は省略され得る。

また、実施形態１では、測定セル１０がｘ方向に沿って配置されたが、測定セル１０は、ｘ方向以外の方向に沿って配置され得る。例えば、測定セル１０は、ｚ方向に沿って配置され得る。換言すると、測定セル１０は、垂直に配置され得る。あるいは、測定セル１０は、ｚ方向に直交する平面に斜めに交差する方向に沿って配置され得る。

また、実施形態１では、粒子ｐの泳動速度（磁気泳動速度及び電気泳動速度）と粒子径とを同時に取得する形態について説明したが、粒子ｐの粒子径は、粒子ｐを泳動（磁気泳動及び電気泳動）させていない状態で取得してもよい。

また、実施形態１では、画像を解析して粒子ｐの粒子径を取得する形態について説明したが、粒子径が比較的大きい場合、光源１７から光Ｌａを出射して、粒子ｐの画像を表示することにより、表示された粒子ｐの画像から粒子径を求めてもよい。あるいは、動的光散乱法によって粒子ｐの粒子径を測定してもよい。具体的には、粒子径が３μｍ以下の粒子ｐはブラウン運動を行う。したがって、粒子径が３μｍ以下の場合、粒子ｐを泳動（磁気泳動及び電気泳動）させていない状態で、レーザー光源１１からレーザー光Ｌを照射して散乱光の揺らぎを取得することにより、粒子ｐの粒子径を求めることができる。詳しくは、散乱光の揺らぎの解析結果から、粒子ｐの粒子径を求めることができる。

また、実施形態１では、粒子径が比較的小さい粒子ｐの分析時にレーザー光源１１からのレーザー光Ｌを利用し、粒子径が比較的大きい粒子ｐの分析時に光源１７からの光Ｌａを利用したが、粒子ｐが蛍光粒子である場合は、レーザー光Ｌを利用することなく、粒子ｐを分析することができる。即ち、光源１７からの光Ｌａのみを利用して、粒子ｐを分析することができる。

また、実施形態１では、分析装置１０１が粒子ｐの体積磁化率とゼータ電位とを測定する構成について説明したが、分析装置１０１は粒子ｐのゼータ電位を測定しない構成であってもよい。換言すると、分析装置１０１は、第１電極１４、第２電極１５、及び電源１６を含まない構成であってもよい。

［実施形態２］
続いて図１〜６を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る他の実施形態（実施形態２）について説明する。実施形態２は、溶液ｓが測定セル１０（流路１０ａ）内を流れている状態で粒子ｐの体積磁化率及びゼータ電位を取得する点において実施形態１と異なる。

図６は、実施形態２に係る磁場生成装置１００の一部を示す平面図である。図６は、測定セル１０（流路１０ａ）内を流れる粒子ｐの挙動を示している。具体的には、図６は、時刻とともに移動する粒子ｐの位置の変化を示している。本実施形態では、測定セル１０の流入口にポンプが接続されており、ポンプを駆動源として、測定セル１０（流路１０ａ）内を溶液ｓが流れている。好ましくは、ポンプは、バルブを介して測定セル１０の流入口に接続される。

粒子ｐは、磁束密度の勾配が発生していない領域では、溶媒ｍから受ける流体駆動力Ｆ_fにより、ｘ方向に沿って測定セル１０（流路１０ａ）内を流れる。一方、粒子ｐは、磁束密度の勾配が発生している領域において、溶媒ｍから受ける流体駆動力Ｆ_fと、磁束密度のｘ方向の勾配に由来する磁気力とを受けて、ｘ方向に沿って測定セル１０（流路１０ａ）内を流れる。

図６には、説明のために、磁束密度のｘ方向の勾配ｄＢ／ｄｘの分布を示している。図６に示すように、磁束密度のｘ方向の勾配ｄＢ／ｄｘは、ポールピース（第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａ）の端部からの距離に応じて変化する。この結果、磁気泳動速度は、磁束密度のｘ方向の勾配ｄＢ／ｄｘの分布により、ｘ方向の沿った位置に応じて変化する。したがって、領域Ａを通過する粒子ｐのｘ方向の移動速度は、領域Ｂを通過する粒子ｐのｘ方向の移動速度と異なる。

本実施形態に係る分析装置１０１が備える演算部１３は、２カ所で粒子ｐの移動速度を測定する。例えば、演算部１３は、図６に示す領域Ａ及び領域Ｂにおいて粒子ｐの移動速度を測定する。具体的には、演算部１３は、領域Ａを通過する粒子ｐのｘ方向に沿った動きから、第１移動速度を取得する。また、演算部１３は、領域Ｂを通過する粒子ｐのｘ方向に沿った動きから、第２移動速度を取得する。領域Ａ及び領域Ｂはいずれも、磁束密度の勾配が発生している領域に含まれる。第１移動速度及び第２移動速度はいずれも、粒子ｐのｘ方向に沿った移動速度を示す。

演算部１３は、第１移動速度及び第２移動速度を取得すると、以下の式２に基づいて、粒子ｐの体積磁化率を算出する。
［式２］
Δｖ_x＝｛２（χ_p−χ_m）ｒ²／９ημｏ｝×ΔＢ（ｄＢ／ｄｘ）

式２において、Δｖ_xは、領域Ａを通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度と、領域Ｂを通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度との速度差を示す。また、ΔＢ（ｄＢ／ｄｘ）は、領域Ａにおける磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値と、領域Ｂにおける磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値との差を示す。

Δｖ_xは、第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、求めることができる。詳しくは、第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、溶媒ｍから受ける流体駆動力Ｆ_fに由来するｘ方向の速度成分が相殺されて、領域Ａを通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度と、領域Ｂを通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度との速度差を求めることができる。

なお、粒子ｐのゼータ電位を取得する際にも、領域Ａを通過する粒子ｐの移動速度（第１移動速度）と、領域Ｂを通過する粒子ｐの移動速度（第２移動速度）との差の値を算出する。第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、電気泳動速度を求めることができる。

以上、実施形態２について説明した。実施形態２によれば、流路１０ａを流れている粒子ｐの体積磁化率及びゼータ電位を取得することができる。また、毛細管現象を利用して溶液ｓ（粒子ｐ）をキャピラリ内に導入する場合、キャピラリ内に溶液ｓが導入された後、キャピラリの両端を封止する。しかし、キャピラリ内に溶液ｓを導入する際に、キャピラリ内に気泡が入って、キャピラリ内に気泡が残存することがある。キャピラリ内に気泡が存在する場合、溶媒ｍの体積磁化率と気泡（気体）の体積磁化率との差に起因して、磁気泳動中の粒子ｐが不規則な挙動を示すことがある。粒子ｐが不規則に移動すると、体積磁化率を正確に求めることが困難になる。これに対し、実施形態２によれば、溶液ｓが流路１０ａを流れるため、流路１０ａ内には気泡が存在しない。したがって、体積磁化率の測定精度が向上する。

［実施形態３］
続いて図７を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る他の実施形態（実施形態３）について説明する。実施形態３は、サイフォンの原理を利用して、測定セル１０の流路１０ａに溶液ｓを導入する点が、実施形態２と異なる。

図７は、実施形態３に係る分析装置１０１の一部を示す断面図である。図７に示すように、実施形態３に係る分析装置１０１は、供給部４１と、回収部４２と、バルブ４３とを備える。また、測定セル１０の流路１０ａは、導入部５１と、本体部５２と、流出部５３とを含む。

導入部５１、本体部５２、及び流出部５３はこの順に連接する。具体的には、本体部５２の長手方向の一方の端部に導入部５１が連接し、本体部５２の長手方向の他方の端部に流出部５３が連接する。導入部５１及び流出部５３は下方向に延在し、流出部５３は導入部５１よりも長い。換言すると、流出部５３の出口が、導入部５１の入口よりも下方に位置する。

供給部４１は導入部５１の下方に位置し、回収部４２は流出部５３の下方に位置する。バルブ４３は流出部５３に設けられる。また、バルブ４３は、導入部５１の入口よりも下方に位置する。

測定セル１０の本体部５２に溶液ｓ（粒子ｐ）を流入させる際には、バルブ４３を閉じた状態で、供給部４１に溶液ｓを供給する。その後、バルブ４３を開くことにより、サイフォンの原理に従って、供給部４１から測定セル１０に溶液ｓが流入する。測定セル１０に流入した溶液ｓは、導入部５１、本体部５２、及び流出部５３をこの順に流れて、回収部４２で回収される。その結果、溶液ｓに含まれる粒子ｐが、導入部５１、本体部５２、及び流出部５３をこの順に流れる。

以上、実施形態３について説明した。実施形態３によれば、実施形態２と同様に、流路１０ａを流れている粒子ｐの体積磁化率及びゼータ電位を取得することができる。また、体積磁化率の測定精度を向上させることができる。

［実施形態４］
続いて図８〜図１０を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る他の実施形態（実施形態４）について説明する。実施形態４は、粒子ｐの体積磁化率と同時に粒子ｐの比重を測定する点において実施形態１と異なる。

図８は、実施形態４に係る磁場生成装置１００の正面図である。図８に示すように、測定セル１０はｚ方向に沿って配置される。換言すると、測定セル１０は、鉛直方向に沿って配置される。実施形態３において、固定台座７は、測定セルが貫通する開口７ａを有する。粒子ｐの比重が溶媒ｍの比重よりも大きい場合、測定セル１０を鉛直方向に沿って配置することにより、粒子ｐは、重力場由来の力を受けて、比重に応じた速度でｚ方向に沈降（重力落下）する。

図９は、実施形態４に係る磁場生成装置１００の一部を示す正面図である。図９は、測定セル１０（流路１０ａ）内を流れる粒子ｐの挙動を示している。具体的には、図９は、時刻とともに移動する粒子ｐの位置の変化を示している。

本実施形態では、粒子ｐは、磁束密度の勾配が発生している領域において、重力場由来の力と共に、磁束密度のｚ方向の勾配に由来する磁気力を受けて、ｚ方向に移動する。したがって、磁束密度の勾配が発生している領域において、粒子ｐのｚ方向の移動速度は、重力沈降速度（重力落下速度）に磁気泳動速度を加えた速度となる。

図９には、説明のために、磁束密度のｚ方向の勾配ｄＢ／ｄｚの分布を示している。ｄＢ／ｄｚは、磁束密度のｚ方向における変化率を示す。図９に示すように、磁束密度のｚ方向の勾配ｄＢ／ｄｚは、ポールピース（第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａ）の端部からの距離に応じて変化する。この結果、磁気泳動速度は、磁束密度のｚ方向の勾配ｄＢ／ｄｚの分布により、ｚ方向の沿った位置に応じて変化する。したがって、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の移動速度は、領域Ｂを通過する粒子ｐのｚ方向の移動速度と異なる。

図１０は、実施形態４に係る分析装置１０１の構成の一部を示す図である。演算部１３は、２カ所で粒子ｐの移動速度を測定する。例えば、演算部１３は、図９に示す領域Ａ及び領域Ｂにおいて粒子ｐの移動速度を測定する。具体的には、演算部１３は、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向に沿った動きから、第１移動速度を取得する。また、演算部１３は、領域Ｂを通過する粒子ｐのｚ方向に沿った動きから、第２移動速度を取得する。領域Ａ及び領域Ｂはいずれも、磁束密度の勾配が発生している領域に含まれる。第１移動速度及び第２移動速度はいずれも、粒子ｐのｚ方向に沿った移動速度を示す。

演算部１３は、第１移動速度及び第２移動速度を取得すると、以下の式３に基づいて、粒子ｐの体積磁化率を算出する。
［式３］
Δｖ_z＝｛２（χ_p−χ_m）ｒ²／９ημｏ｝×ΔＢ（ｄＢ／ｄｚ）

式３において、Δｖ_zは、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度と、領域Ｂを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度との速度差を示す。また、ΔＢ（ｄＢ／ｄｚ）は、領域Ａにおける磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値と、領域Ｂにおける磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値との差を示す。

Δｖ_zは、第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、求めることができる。詳しくは、第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、重力場に由来するｘ方向の速度成分が相殺されて、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度と、領域Ｂを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度との速度差を求めることができる。

演算部１３は、粒子ｐの体積磁化率を取得すると、例えば以下の式４に基づいて、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を算出する。
［式４］
ｖ_z＝｛２（χ_p−χ_m）ｒ²／９ημｏ｝×Ｂ（ｄＢ／ｄｚ）

式４において、ｖ_zは、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を示す。また、Ｂ（ｄＢ／ｄｚ）は、領域Ａにおける磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積を示す。更に、演算部１３は、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度と、第１移動速度との差の値を算出する。この値は、重力沈降速度（重力落下速度）を示す。演算部１３は、重力沈降速度から粒子ｐの比重を測定する。

なお、粒子ｐのゼータ電位を取得する際にも、領域Ａを通過する粒子ｐの移動速度（第１移動速度）と、領域Ｂを通過する粒子ｐの移動速度（第２移動速度）との差の値を算出する。第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、電気泳動速度を求めることができる。

以上、実施形態４について説明した。実施形態４によれば、粒子ｐの体積磁化率と比重とを同時に取得することができる。

なお、演算部１３は、粒子ｐの質量を測定してもよい。具体的には、演算部１３は、粒子ｐの粒子径を用いて粒子ｐの体積を算出する。その後、演算部１３は、粒子ｐの比重と体積とを用いて、粒子ｐの質量を算出する。演算部１３に粒子ｐの体積が予め設定されている場合には、演算部１３は、予め設定されている粒子ｐの体積を用いて、粒子ｐの質量を算出する。

また、実施形態４では、粒子ｐの比重又は質量を取得する際に、演算部１３が、領域Ａを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を取得したが、演算部１３は、領域Ｂを通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を取得してもよい。

［実施形態５］
続いて図１１及び図１２を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る他の実施形態（実施形態５）について説明する。実施形態５は、分析装置１０１の泳動部が２つの磁場生成装置１００を含む点において実施形態２と異なる。詳しくは、実施形態２では、一対のポールピース（一対の磁石）によって磁束密度の勾配が発生している領域内で、２点間の移動速度の差の値を取得したが、実施形態５では、２つの磁場生成装置１００を用いて、２点間の移動速度の差の値を取得する。

図１１は、実施形態５に係る分析装置１０１が備える２つの磁場生成装置１００（第１磁場生成装置１００ａ及び第２磁場生成装置１００ｂ）を示す平面図である。図１１に示すように、第１磁場生成装置１００ａ及び第２磁場生成装置１００ｂは、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置される。

測定セル１０は、第１磁場生成装置１００ａが備える第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間、及び、第２磁場生成装置１００ｂが備える第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間を粒子ｐが流れるように配置される。本実施形態では、測定セル１０の流入口にポンプが接続されており、ポンプを駆動源として、測定セル１０（流路１０ａ）内を溶液ｓが流れる。

第１磁場生成装置１００ａは、第２磁場生成装置１００ｂが生成する磁場とは強度（磁束密度）が異なる磁場を生成する。この結果、第１磁場生成装置１００ａと第２磁場生成装置１００ｂとの間で、磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値に差ΔＢ（ｄＢ／ｄｘ）が生じる。以下、第１磁場生成装置１００ａによって磁束密度の勾配が発生している領域を「第１領域」と記載するとともに、第２磁場生成装置１００ｂによって磁束密度の勾配が発生している領域を「第２領域」と記載する場合がある。

第１領域と第２領域との間で、磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値に差が生じる結果、第１領域を通過する粒子ｐのｘ方向の移動速度（泳動速度）と、第２領域を通過する粒子ｐのｘ方向の移動速度（泳動速度）との間に差が生じる。

図１２は、実施形態５に係る分析装置１０１の構成の一部を示す図である。実施形態５に係る分析装置１０１は、２つのレーザー光源１１（第１レーザー光源１１ａ及び第２レーザー光源１１ｂ）と、２つの検出部１２（第１検出部１２ａ及び第２検出部１２ｂ）と、２つの光源１７（第１光源１７ａ及び第２光源１７ｂ）とを備える。第１レーザー光源１１ａ、第１検出部１２ａ、及び第１光源１７ａは、図１１を参照して説明した第１磁場生成装置１００ａに対応して配置される。第２レーザー光源１１ｂ、第２検出部１２ｂ、及び第２光源１７ｂは、図１１を参照して説明した第２磁場生成装置１００ｂに対応して配置される。

演算部１３は、第１磁場生成装置１００ａによって磁束密度の勾配が発生している領域（第１領域）を通過する粒子ｐのｘ方向に沿った動きから、第１移動速度を取得する。また、演算部１３は、第２磁場生成装置１００ｂによって磁束密度の勾配が発生している領域（第２領域）を通過する粒子ｐのｘ方向に沿った動きから、第２移動速度を取得する。

演算部１３は、第１移動速度及び第２移動速度を取得すると、実施形態２において説明した式２に基づいて、粒子ｐの体積磁化率を算出する。実施形態５において、Δｖ_xは、第１領域を通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度と、第２領域を通過する粒子ｐのｘ方向の磁気泳動速度との速度差を示す。また、ΔＢ（ｄＢ／ｄｘ）は、第１領域における磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値（平均値）と、第２領域における磁束密度と磁束密度のｘ方向の勾配との積の値（平均値）との差を示す。

なお、粒子ｐのゼータ電位を取得する際にも、第１領域を通過する粒子ｐの移動速度（第１移動速度）と、第２領域を通過する粒子ｐの移動速度（第２移動速度）との差の値を算出する。第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、電気泳動速度を求めることができる。

以上、実施形態５について説明した。実施形態５によれば、実施形態２と同様に、流路１０ａを流れている粒子ｐの体積磁化率及びゼータ電位を取得することができる。また、実施形態５によれば、磁束密度の勾配の分布を測定することなく、流路１０ａを流れている粒子ｐの体積磁化率を取得することができる。

なお、実施形態５では、ポンプを用いて溶液ｓを流す形態について説明したが、溶液ｓは、実施形態３において説明したサイフォンの原理によって測定セル１０（流路１０ａ）内を流されてもよい。

［実施形態６］
続いて図１３及び図１４を参照して、本発明の磁場生成装置及び分析装置に係る他の実施形態（実施形態６）について説明する。実施形態６は、分析装置１０１の泳動部が２つの磁場生成装置１００を含む点において実施形態４と異なる。詳しくは、実施形態４では、一対のポールピース（一対の磁石）によって磁束密度の勾配が発生している領域内で、２点間の移動速度の差の値を取得したが、実施形態６では、２つの磁場生成装置１００を用いて、２点間の移動速度の差の値を取得する。

図１３は、実施形態６に係る分析装置１０１が備える２つの磁場生成装置１００（第１磁場生成装置１００ａ及び第２磁場生成装置１００ｂ）を示す正面図である。図１３に示すように、第１磁場生成装置１００ａ及び第２磁場生成装置１００ｂは、ｚ方向に沿って間隔を空けて設置される。

測定セル１０は、第１磁場生成装置１００ａが備える第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間、及び、第２磁場生成装置１００ｂが備える第１ポールピース３ａ（第１磁石１）と第２ポールピース４ａ（第２磁石２）との間を粒子ｐが流れるように配置される。本実施形態では、粒子ｐは、磁束密度の勾配が発生している領域において、重力場由来の力と共に、磁束密度のｚ方向の勾配に由来する磁気力を受けて、ｚ方向に移動する。したがって、磁束密度の勾配が発生している領域において、粒子ｐのｚ方向の移動速度は、重力沈降速度（重力落下速度）に磁気泳動速度を加えた速度となる。

第１磁場生成装置１００ａは、第２磁場生成装置１００ｂが生成する磁場とは強度（磁束密度）が異なる磁場を生成する。この結果、第１磁場生成装置１００ａと第２磁場生成装置１００ｂとの間で、磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値に差ΔＢ（ｄＢ／ｄｚ）が生じる。以下、第５実施形態と同様に、第１磁場生成装置１００ａによって磁束密度の勾配が発生している領域を「第１領域」と記載するとともに、第２磁場生成装置１００ｂによって磁束密度の勾配が発生している領域を「第２領域」と記載する場合がある。

第１領域と第２領域との間で、磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値に差が生じる結果、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の移動速度（泳動速度）と、第２領域を通過する粒子ｐのｚ方向の移動速度（泳動速度）との間に差が生じる。

図１４は、実施形態６に係る分析装置１０１の構成の一部を示す図である。実施形態６に係る分析装置１０１は、２つのレーザー光源１１（第１レーザー光源１１ａ及び第２レーザー光源１１ｂ）と、２つの検出部１２（第１検出部１２ａ及び第２検出部１２ｂ）と、２つの光源１７（第１光源１７ａ及び第２光源１７ｂ）とを備える。第１レーザー光源１１ａ、第１検出部１２ａ、及び第１光源１７ａは、図１３を参照して説明した第１磁場生成装置１００ａに対応して配置される。第２レーザー光源１１ｂ、第２検出部１２ｂ、及び第２光源１７ｂは、図１３を参照して説明した第２磁場生成装置１００ｂに対応して配置される。

演算部１３は、第１磁場生成装置１００ａによって磁束密度の勾配が発生している領域（第１領域）を通過する粒子ｐのｚ方向に沿った動きから、第１移動速度を取得する。また、演算部１３は、第２磁場生成装置１００ｂによって磁束密度の勾配が発生している領域（第２領域）を通過する粒子ｐのｚ方向に沿った動きから、第２移動速度を取得する。

演算部１３は、第１移動速度及び第２移動速度を取得すると、実施形態４において説明した式３に基づいて、粒子ｐの体積磁化率を算出する。実施形態６において、Δｖ_zは、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度と、第２領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度との速度差を示す。また、ΔＢ（ｄＢ／ｄｚ）は、第１領域における磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値（平均値）と、第２領域における磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積の値（平均値）との差を示す。

更に、演算部１３は、粒子ｐの体積磁化率を取得すると、実施形態４において説明した式４に基づいて、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を算出する。実施形態６において、ｖ_zは、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度（平均速度）を示す。また、Ｂ（ｄＢ／ｄｚ）は、第１領域における磁束密度と磁束密度のｚ方向の勾配との積を示す。

演算部１３は、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度と、第１移動速度との差の値を算出する。この値は、重力沈降速度（重力落下速度）を示す。演算部１３は、重力沈降速度から粒子ｐの比重を測定する。

なお、粒子ｐのゼータ電位を取得する際にも、第１領域を通過する粒子ｐの移動速度（第１移動速度）と、第２領域を通過する粒子ｐの移動速度（第２移動速度）との差の値を算出する。第１移動速度と第２移動速度との差を取ることにより、電気泳動速度を求めることができる。

以上、実施形態６について説明した。実施形態６によれば、実施形態４と同様に、粒子ｐの体積磁化率と比重とを同時に取得することができる。また、実施形態６によれば、磁束密度の勾配の分布を測定することなく、流路１０ａを流れている粒子ｐの体積磁化率を取得することができる。

なお、実施形態４において説明したように、演算部１３は、粒子ｐの質量を算出してもよい。また、実施形態６では、粒子ｐの比重又は質量を取得する際に、演算部１３が、第１領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を取得したが、演算部１３は、第２領域を通過する粒子ｐのｚ方向の磁気泳動速度を取得してもよい。

［実施形態７］
続いて図１５（ａ）、及び図１５（ｂ）を参照して、本発明の測定セルに係る実施形態（実施形態７）について説明する。図１５（ａ）は、実施形態７に係る測定セル１０を示す平面図である。図１５（ｂ）は、実施形態７に係る測定セル１０を示す断面図である。詳しくは、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、磁場生成装置１００に設置された測定セル１０を示している。また、図１５（ｂ）は、磁場生成装置１００の正面を示している。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、粒子ｐの体積磁化率の測定時における磁場生成装置１００の状態を示している。実施形態７に係る磁場生成装置１００は、実施形態１において説明した磁場生成装置１００と同じ構成を有している。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、測定セル１０は長軸を有し、その長手方向（軸方向）に直交する断面はＴ字形状である。詳しくは、測定セル１０は、本体部２１と天板部２２とを備える。本体部２１は、その長手方向に沿って延びる流路１０ａを有する。本体部２１に形成された流路１０ａは上面が開放されている。換言すると、本体部２１に形成された流路１０ａは溝である。流路１０ａは、例えば、切削加工によって形成し得る。天板部２２は、例えば接着剤によって、本体部２１の側壁部の上面に密着している。この結果、流路１０ａの上面が天板部２２によって覆われて、流路１０ａはキャピラリとなる。したがって、毛細管現象により、溶液ｓを流路１０ａ内に導入することができる。

天板部２２は、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂを含む。第１係合部２２ａは、測定セル１０の長軸方向に直交する方向の一方側へ向けて、本体部２１から突出する。第２係合部２２ｂは、測定セル１０の長軸方向に直交する方向の他方側へ向けて、本体部２１から突出する。本実施形態では、第１係合部２２ａは−ｙ方向へ向けて突出し、第２係合部２２ｂは＋ｙ方向へ向けて突出する。

測定セル１０は、水平に配置される。具体的には、測定セル１０は、本体部２１が第１ポールピース３ａと第２ポールピース４ａとの間に位置するように、ｘ方向に沿って配置される。より詳しくは、測定セル１０は、第１係合部２２ａが第１ポールピース３ａに係合するとともに、第２係合部２２ｂが第２ポールピース４ａに係合するように配置される。この結果、第１係合部２２ａが第１ポールピース３ａによって支持されるとともに、第２係合部２２ｂが第２ポールピース４ａによって支持される。換言すると、測定セル１０が、第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａによって支持される。

本体部２１及び天板部２２の材料は、例えば、石英ガラスのようなガラス素材、又は、アクリル樹脂のような樹脂である。天板部２２の材料にガラス素材を選択する場合、天板部２２は、例えばガラス板であり得る。なお、図５を参照して説明したレーザー光源１１は、天板部２２を介して本体部２１の流路１０ａにレーザー光Ｌが入射するように配置することが好ましい。天板部２２を介して流路１０ａにレーザー光Ｌが入射する場合、天板部２２の本体部２１とは反対側の面を鏡面仕上げることにより、測定セル１０によるレーザー光Ｌの散乱を抑制することができる。したがって、鏡面仕上げの作業が容易となる。

第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂの突出量は、第１ポールピース３ａの＋ｙ方向への移動を妨げず、かつ、測定セル１０が落下しない限り、特に限定されない。具体的には、第１ポールピース３ａは、ナノスケールの粒子ｐの磁気泳動速度（体積磁化率）を取得する際に、第２ポールピース４ａに最も近づく。よって、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂの突出量は、ナノスケールの粒子ｐの磁気泳動速度を取得可能な位置まで第１ポールピース３ａが第２ポールピース４ａに近づくことができるように設計する。また、第１ポールピース３ａは、ゼータ電位の取得時に、第２ポールピース４ａから最も離れる。具体的には、第１ポールピース３ａは、測定対象の粒子ｐが磁気泳動しない位置まで第２ポールピース４ａから離れる。よって、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂの突出量は、測定対象の粒子ｐが磁気泳動しない位置まで第１ポールピース３ａが移動した際に、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂが第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａから脱落しないように設計する。

以上、実施形態７について説明した。実施形態７によれば、測定セル１０の設置が容易になる。

なお、実施形態７では、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂが、本体部２１に沿って延びているが、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂは、本体部２１に沿って延びていなくてもよい。第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａによって支持されることが可能な形状であればよい。例えば、第１係合部２２ａ及び第２係合部２２ｂは、天板部２２の第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａに対応する箇所にのみ設けられてもよい。

また、実施形態７では、第１突出片３及び第２突出片４がポールピース（第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａ）であったが、第１突出片３及び第２突出片４はポールピースでなくてもよい。換言すると、第１突出片３及び第２突出片４は磁性体とは異なる材料によって形成されてもよい。

また、測定セル１０（本体部２１）は、粒子ｐを観測する領域を除いて、曲がった形状を有してもよい。また、本体部２１及び流路１０ａの断面形状は矩形状に限定されない。例えば、本体部２１及び流路１０ａの断面形状は半円形状であり得る。

また、実施形態７では、毛細管現象により、溶液ｓを流路１０ａ内に導入する形態について説明したが、溶液ｓは、例えばポンプを用いて流路１０ａ内に導入され得る。あるいは、溶液ｓは、例えばサイフォンの原理によって流路１０ａ内に導入され得る。

［実施形態８］
続いて図１６及び図１７を参照して、本発明の粒子分離装置に係る実施形態（実施形態８）ついて説明する。図１６は、実施形態８に係る粒子分離装置１０２を示す斜視図である。粒子分離装置１０２は、移動ステージ９が３軸ステージ（所謂ＸＹＺステージ）である点で、図１を参照して説明した磁場生成装置１００と異なる。具体的には、移動ステージ９は、第１ステージ９ａ及び第２ステージ９ｂに加えて、第３ステージ９ｃを更に含む。

第３ステージ９ｃは、第１ステージ９ａに固定される。第２ステージ９ｂは、ｘ方向に移動可能に第３ステージ９ｃに支持される。第３ステージ９ｃは、第２ステージ９ｂをｚ方向に移動させる。第３ステージ９ｃが第２ステージ９ｂをｚ方向に移動させることで、第１磁石１及び第１ポールピース３ａがｚ方向に移動する。

第３ステージ９ｃは、第２ポールピース４ａ（第２磁石２）に対する第１ポールピース３ａ（第１磁石１）のｚ方向の位置を調整する。第１ポールピース３ａ（第１磁石１）のｚ方向の位置を調整することで、磁場にゆがみを生じさせることができる。したがって、磁場のゆがみを利用して、磁気泳動による粒子ｐの分離が可能になる。

図１７は、実施形態８に係る測定セル１０を示す図である。詳しくは、図１７は、粒子ｐの体積磁化率が溶媒ｍの体積磁化率よりも小さい場合における測定セル１０の配置を示している。

実施形態８に係る測定セル１０の流路１０ａは、溶媒導入部１０ｂ、粒子導入部１０ｃ、粒子分離部１０ｄ、第１粒子排出部１０ｅ、及び第２粒子排出部１０ｆを含む。測定セル１０は、磁場勾配（磁束密度の勾配）が発生している領域に粒子分離部１０ｄが位置するように配置される。

図１６を参照して説明した粒子分離装置１０２は、ｚ方向（測定セル１０の幅方向）に沿った位置に応じて強度が異なる磁場を生成する。したがって、ｚ方向に沿った位置に応じて、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が異なる。実施形態８では、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）がｚ方向に沿ってほぼ単調に変化するように、第１ポールピース３ａのｚ方向の位置が調整される。

溶媒導入部１０ｂは、ｚ方向において、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が比較的小さい領域と対応するように配置される。粒子導入部１０ｃは、ｚ方向において、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が比較的大きい領域と対応するように配置される。

第１粒子排出部１０ｅは、ｚ方向において、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が比較的小さい領域と対応するように配置される。第２粒子排出部１０ｆ、ｚ方向において、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が比較的大きい領域と対応するように配置される。

溶媒導入部１０ｂの入口側にはポンプが接続される。溶媒導入部１０ｂから粒子分離部１０ｄに、ポンプを駆動源として溶媒ｍが導入される。したがって、溶媒ｍは、測定セル１０の流路１０ａ（キャピラリ）の長手方向（ｘ方向）に沿って、＋ｘ方向に流れる。粒子導入部１０ｃは、毛細管現象を駆動力として、溶液ｓ（粒子ｐが分散された溶媒ｍ）を粒子分離部１０ｄに導入する。粒子ｐは、溶媒導入部１０ｂから導入された溶媒ｍと合流した後、磁場が発生している領域の近傍に到達する。

粒子ｐは、溶媒導入部１０ｂから導入された溶媒ｍからの流体駆動力Ｆ_fを受けて、測定セル１０の流路１０ａの長手方向に沿って＋ｘ方向に流れる。この結果、粒子ｐは流速Ｖ_fで移動し、磁場が発生している領域の近傍まで移動する。

粒子ｐは、第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａ（第１磁石１及び第２磁石２）の近傍に達すると、磁気力を受ける。実施形態８では、粒子ｐの体積磁化率が溶媒ｍの体積磁化率よりも小さいため、磁気力は、溶媒ｍの流れに対して粒子ｐを押し戻す方向に作用する。粒子ｐが受ける磁気力は、ｚ方向の位置に応じて異なる。具体的には、磁束密度と磁束密度の勾配との積の値Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）が小さい程、粒子ｐが受ける磁気力のｘ方向の成分Ｆｍｘが小さくなる。

粒子ｐは、第１ポールピース３ａ及び第２ポールピース４ａ（第１磁石１及び第２磁石２）の近傍に到達すると、流体駆動力Ｆ_fよりも大きい磁気力を受ける。この結果、粒子ｐは、流体駆動力Ｆ_fと磁気力とのベクトルの和で表される方向に進む。典型的には、粒子ｐは、ｚ方向に対して斜め方向に移動する。粒子ｐが斜めに移動していくほど、粒子ｐが受ける磁気力Ｆｍｘは減少する。粒子ｐが受ける磁気力Ｆｍｘが、溶媒ｍから受ける流体駆動力Ｆ_fとほぼ等しくなると、粒子ｐは、磁場勾配が発生している領域を通過する。

粒子ｐの体積磁化率が比較的小さい場合、すなわち、溶媒ｍの体積磁化率と粒子ｐの体積磁化率との差が比較的大きい場合、磁気力Ｆｍｘは比較的大きくなる。その結果、粒子ｐはｚ方向（測定セル１０の幅方向）に比較的長い距離移動しないと、磁場勾配が発生している領域を通過できない。したがって、粒子ｐは、磁場勾配が発生している領域を通過した後、第１粒子排出部１０ｅに流入する。

反対に、粒子ｐの体積磁化率が比較的大きい場合、すなわち、溶媒ｍの体積磁化率と粒子ｐの体積磁化率との差が比較的小さい場合、磁気力Ｆｍｘは比較的小さくなる。その結果、粒子ｐは、ｚ方向に移動する距離が比較的短くても、磁場勾配が発生している領域を通過できる。したがって、粒子ｐは、磁場勾配が発生している領域を通過した後、第２粒子排出部１０ｆに流入する。

以上、実施形態８について説明した。実施形態８によれば、粒子ｐの体積磁化率に応じて粒子ｐをｚ方向に移動させて粒子ｐを分別することができる。したがって、正常細胞と癌細胞との選別等が可能となる。

なお、実施形態８では、測定セル１０の流路１０ａは、溶媒ｍが流れる方向の下流側において２つの流路（第１粒子排出部１０ｅ及び第２粒子排出部１０ｆ）に分かれているが、測定セル１０の流路１０ａは、溶媒ｍが流れる方向の下流側において３つ以上の流路に分かれてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

例えば、本発明による実施形態では、画像を解析して粒子ｐの移動速度を取得したが、粒子ｐの移動速度の取得方法は画像を解析する方法に限定されない。例えば、図１８に示す構成によって粒子ｐの移動速度を取得してもよい。以下、図１８を参照して、本発明の分析装置の他の実施形態について説明する。

図１８は、本発明の他の実施形態に係る分析装置１０１の構成の一部を示す図である。図１８に示す分析装置１０１は、散乱光の周波数変化をヘテロダイン法によって解析して粒子ｐの移動速度を測定する。具体的には、図１８に示す分析装置１０１は、回折格子３１を更に備える。また、図１８に示す分析装置１０１は、ミラー３２を更に備える。なお、回折格子３１に替えて、ハーフミラーが使用されてもよい。また、ミラー３２は、光学系の設計によっては省略することができる。

回折格子３１は、レーザー光源１１と測定セル１０との間に配置される。レーザー光源１１から出射されたレーザー光Ｌは回折格子３１に入射する。回折格子３１によって回折されたレーザー光Ｌの一部は、測定セル１０に入射する。

測定セル１０に入射したレーザー光Ｌは粒子ｐに照射される。詳しくは、測定セル１０に入射したレーザー光Ｌは、磁場生成装置１００が磁束密度の勾配を発生させる領域に入射する。検出部１２は、粒子ｐによって散乱されたレーザー光Ｌ（散乱光）を検出する。

また、回折格子３１によって回折されたレーザー光Ｌの他の一部は、測定セル１０を通過することなく、参照光として検出部１２に検出される。本実施形態では、参照光は、ミラー３２によって検出部１２へ導かれる。

検出部１２は、散乱光と参照光とを合成した光を検出する。この結果、検出部１２の出力は、散乱光と参照光とを合成した光の周波数を示す信号となる。演算部１３は、散乱光と参照光とを合成した光の周波数変化を解析して、粒子ｐの移動速度を取得する。

図１８に示す分析装置１０１によれば、溶液ｓが測定セル１０（流路１０ａ）内を流れている状態であっても、粒子ｐの移動速度を取得することができる。なお、図１８に示す分析装置１０１において、演算部１３は、散乱光と参照光とを合成した光のスペクトルを解析することにより、粒子ｐの粒子径を測定し得る。したがって、溶液ｓが測定セル１０内を流れている状態であっても、粒子ｐの粒子径を取得することができる。

本発明は、粒子を分析する装置に有用である。

１ 第１磁石
２ 第２磁石
３ 第１突出片
３ａ 第１ポールピース
４ 第２突出片
４ａ 第２ポールピース
５ 位置調整機構
８ 万力
９ 移動ステージ
９ａ 第１ステージ
９ｂ 第２ステージ
９ｃ 第３ステージ
１０ 測定セル
１０ａ 流路
１１ レーザー光源
１１ａ 第１レーザー光源
１１ｂ 第２レーザー光源
１２ 検出部
１２ａ 第１検出部
１２ｂ 第２検出部
１３ 演算部
１４ 第１電極
１５ 第２電極
１６ 電源
１７ 光源
１７ａ 第１光源
１７ｂ 第２光源
２２ａ 第１係合部
２２ｂ 第２係合部
１００ 磁場生成装置
１００ａ 第１磁場生成装置
１００ｂ 第２磁場生成装置
１０１ 分析装置
１０２ 粒子分離装置
Ｌ レーザー光
Ｌａ 光
ｐ 粒子

Claims (15)

1. 第１磁石と、
   前記第１磁石と共に磁場を発生させる第２磁石と、
   前記第１磁石の位置を調整する位置調整機構と
   を備え、
   前記第１磁石と前記第２磁石との間の空間が、その外部の空間に、前記第１磁石と前記第２磁石とが並ぶ方向を除いて開放されており、
   前記位置調整機構による前記第１磁石の位置の調整を介して、前記磁場における磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を制御する磁場生成装置。
2. 前記位置調整機構は、
   前記第１磁石と前記第２磁石とが引き合う磁力に抗して前記第１磁石の位置を保持する治具と、
   前記第１磁石を移動させる移動ステージと
   を含み、
   前記治具は、前記移動ステージに固定される、請求項１に記載の磁場生成装置。
3. 第１磁石と、
   前記第１磁石と共に磁場を発生させる第２磁石と、
   前記第１磁石の位置を調整する位置調整機構と
   を備え、
   前記位置調整機構は、
   前記第１磁石と前記第２磁石とが引き合う磁力に抗して前記第１磁石の位置を保持する治具と、
   前記第１磁石を移動させる移動ステージと
   を含み、
   前記治具は、前記移動ステージに固定され、
   前記位置調整機構による前記第１磁石の位置の調整を介して、前記磁場における磁束密度と磁束密度の勾配との積の値を制御する磁場生成装置。
4. 前記第１磁石の前記第２磁石に近い側の面から突出する第１突出片と、
   前記第２磁石の前記第１磁石に近い側の面から突出する第２突出片と
   を更に備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁場生成装置。
5. 前記第１突出片及び前記第２突出片は、ポールピースである、請求項４に記載の磁場生成装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の磁場生成装置に使用される測定セルであって、
   前記第１突出片に係合する第１係合部と、
   前記第２突出片に係合する第２係合部と
   を備え、
   前記第１突出片に前記第１係合部が係合し、且つ前記第２突出片に前記第２係合部が係合することによって、前記第１突出片及び前記第２突出片に支持される、測定セル。
7. 流路内で測定対象を泳動させる泳動部と、
   前記流路内での前記測定対象の動きを検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記測定対象の動きから、前記測定対象の移動速度を取得する演算部と
   を備え、
   前記泳動部は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁場生成装置を含み、
   前記検出部は、前記磁場生成装置が生成する前記磁場によって磁気泳動している前記測定対象の動きを検出し、
   前記演算部は、
   前記検出部が検出した磁気泳動中の前記測定対象の動きから、前記測定対象の磁気泳動速度を取得し、
   前記測定対象の半径と前記磁気泳動速度とから前記測定対象の体積磁化率を取得する、分析装置。
8. 前記磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離し、
   前記泳動部は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する電場生成装置を更に含み、
   前記検出部は、磁気泳動中の前記測定対象の動きを検出する領域と同じ領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出し、
   前記演算部は、
   前記検出部が検出した電気泳動中の前記測定対象の動きから、前記測定対象の電気泳動速度を取得し、
   前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する、請求項７に記載の分析装置。
9. 前記検出部は、前記測定対象が磁気泳動する領域に含まれる２カ所の領域において前記測定対象の動きを検出し、
   前記演算部は、
   前記２カ所の領域のうちの一方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第１移動速度を取得するとともに、前記２カ所の領域のうちの他方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第２移動速度を取得し、
   前記第１移動速度と前記第２移動速度との差、並びに、前記一方の領域と前記他方の領域との間の前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の差に基づいて、前記測定対象の体積磁化率を取得する、請求項７に記載の分析装置。
10. 前記流路が鉛直方向に沿って延びており、
    前記演算部は、
    前記測定対象の半径と前記体積磁化率とに基づいて、前記一方の領域又は前記他方の領域における前記測定対象の磁気泳動速度を取得し、
    前記第１移動速度又は前記第２移動速度と、前記一方の領域又は前記他方の領域における前記測定対象の磁気泳動速度とに基づいて、前記測定対象の重力沈降速度を取得し、
    前記重力沈降速度から前記測定対象の比重又は質量を取得し、
    前記重力沈降速度は、前記測定対象が重力場由来の力を受けて沈降する速度を示す、請求項９に記載の分析装置。
11. 前記磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離し、
    前記泳動部は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する電場生成装置を更に含み、
    前記検出部は、前記２カ所の領域と同じ領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出し、
    前記演算部は、
    前記第１移動速度と前記第２移動速度との差から、前記測定対象の電気泳動速度を取得し、
    前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する、請求項９又は請求項１０に記載の分析装置。
12. 前記泳動部は、前記磁場生成装置を２つ含み、
    前記２つの磁場生成装置は、前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値が互いに異なる２つの磁場を生成し、
    前記検出部は、前記磁場が生成された２カ所の領域において、磁気泳動中の前記測定対象の動きを検出し、
    前記演算部は、
    前記２カ所の領域のうちの一方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第１移動速度を取得するとともに、前記２カ所の領域のうちの他方の領域における前記測定対象の動きから前記測定対象の第２移動速度を取得し、
    前記第１移動速度と前記第２移動速度との差、及び、前記２カ所の領域の間の前記磁束密度と磁束密度の勾配との積の値の差に基づいて、前記測定対象の体積磁化率を取得する、請求項７に記載の分析装置。
13. 前記流路が鉛直方向に沿って延びており、
    前記演算部は、
    前記測定対象の半径と前記体積磁化率とに基づいて、前記２つの磁場のうちの一方の磁場に応じた前記測定対象の磁気泳動速度を取得し、
    前記第１移動速度又は前記第２移動速度と、前記２つの磁場のうちの一方の磁場に応じた前記測定対象の磁気泳動速度とに基づいて、前記測定対象の重力沈降速度を取得し、
    前記重力沈降速度から前記測定対象の比重又は質量を取得し、
    前記重力沈降速度は、前記測定対象が重力場由来の力を受けて沈降する速度を示す、請求項１２に記載の分析装置。
14. 前記２つの磁場生成装置の前記位置調整機構は、前記測定対象が磁気泳動しない位置まで前記第１磁石を前記第２磁石から離し、
    前記泳動部は、前記測定対象を電気泳動させる電場を生成する電場生成装置を更に含み、
    前記検出部は、前記磁場が生成される領域と同じ２カ所の領域において、電気泳動中の前記測定対象の動きを検出し、
    前記演算部は、
    前記第１移動速度と前記第２移動速度との差から、前記測定対象の電気泳動速度を取得し、
    前記電気泳動速度から前記測定対象のゼータ電位を取得する、請求項１２又は請求項１３に記載の分析装置。
15. 第１磁石と、
    前記第１磁石と共に磁場を発生させる第２磁石と、
    前記第１磁石の位置を調整する位置調整機構と
    を備え、
    前記位置調整機構は３軸ステージを含み、
    前記位置調整機構による前記第１磁石の位置の調整を介して、前記磁場にゆがみを発生させる粒子分離装置。

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