JP7730835B2 - 被測定物質の検知装置及び検知方法 - Google Patents

被測定物質の検知装置及び検知方法

Info

Publication number
JP7730835B2
JP7730835B2 JP2022557610A JP2022557610A JP7730835B2 JP 7730835 B2 JP7730835 B2 JP 7730835B2 JP 2022557610 A JP2022557610 A JP 2022557610A JP 2022557610 A JP2022557610 A JP 2022557610A JP 7730835 B2 JP7730835 B2 JP 7730835B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
container
magnets
composite particles
imaging unit
substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022557610A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022085770A1 (ja
Inventor
花奈 和田
孝明 野崎
仁美 卜部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Publication of JPWO2022085770A1 publication Critical patent/JPWO2022085770A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7730835B2 publication Critical patent/JP7730835B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1425—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads or physically stretching molecules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1429—Signal processing
    • G01N15/1433—Signal processing using image recognition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668—Trapping microscopic beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/01—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials specially adapted for biological cells, e.g. blood cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0294—Particle shape
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
    • G01N2015/1415—Control of particle position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1486—Counting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1497—Particle shape

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

本発明は、被測定物質の検知装置及び検知方法に関する。
これまでに、生体試料溶液中に存在するウイルスや細菌・真菌等の生体関連物質を検出する方法のニーズが高まっている。ウイルス等の数百ｎｍの大きさの生体関連物質を検出する方法としては、近接場光を用いた光学的検出方法が知られている（例えば、特許文献１）。ここで、近接場光とは、光が屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質に進む場合、入射角が、ある臨界角を超えると境界面で光は全反射を起こし、屈折率の低い媒質には光が進まなくなるが、屈折率の低い媒質に光の１波長分程度、ごく薄く光がにじみ出る光である。近接場光は空間を伝播しないため回折せず、回折限界によって制限されていた顕微鏡の分解能において、回折限界を超えた光の波長以下の物質に関する情報を得る手段として用いられ、また微小な物質の加工方法として注目されている。
しかしながら、細菌・真菌等の生体関連物質は数ミクロンの大きさを有しているため、近接場光を用いた光学的検出方法によっては、細菌・真菌等の生体関連物質を検出することは難しいという問題があった。
国際公開第２０１７／１８７７４４号
本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置は、細菌又は真菌等の生体関連物質を簡便に検知することを目的とする。
本開示の実施形態に係る検知装置は、溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を収容する容器と、所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、容器の下部以外の位置に配置された複数の磁石を備え、容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に複合粒子を集めるように、磁場を印加する磁場印加部と、対向する同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した所定領域に集められた複合粒子を撮像する撮像部と、撮像部で撮像された画像に基づいて、複合粒子を検知する検知部と、を有することを特徴とする。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石の磁極面のうち、互いに対向する磁極面の極とは反対の極の磁極面が、容器の周壁よりも外側に配置されることが好ましい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石に平行な面において、磁界強度が極大になる位置が、撮像部の撮像領域に含まれ、容器の上端部から所定距離だけ下方に離隔した位置において、磁界強度が極大値付近でほぼ一定となる領域が存在することが好ましい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石は柱状であることが好ましい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石は円錐状または角錐状の形状を有していてもよい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石は環状形状を有していてもよい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石の対向する磁極は、撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有することが好ましい。
本開示の実施形態に係る検知装置において、複数の磁石を収納する透光性部材をさらに有することが好ましい。
本開示の実施形態に係る検知方法は、溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を容器に収容し、所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、容器の下部以外の位置に複数の磁石を配置し、容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に複合粒子を集めるように、磁場を印加し、対向する同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した所定領域に集められた複合粒子を撮像し、撮像された画像に基づいて、複合粒子を検知する、ことを特徴とする。
本開示の実施形態に係る検知方法において、複数の磁石に平行な面において、磁界強度が極大になる位置が、撮像領域に含まれ、溶液の上面に、磁界強度が極大値付近でほぼ一定となる領域が存在することが好ましい。
本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、細菌又は真菌等の生体関連物質を、近接場光を用いた場合に比べて簡便に検知することができる。
本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置の構成図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置を構成する容器の側面図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置を構成する容器の側面図であって、溶液に被測定物質と磁気標識物質とを入れて攪拌により反応を促進させる状態を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置を構成する撮像部が撮像した溶液中の所定領域における画像の例である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置を構成する容器の側面図であって、溶液に被測定物質、磁気標識物質及び蛍光標識物質を入れて攪拌により反応を促進させる状態を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置を構成する撮像部が撮像した溶液中の所定領域における画像の他の例である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置の構成図であって、磁場印加部と容器との間の位置関係を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の平面図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石によって形成される磁場の分布を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石によって形成される磁界強度の分布と磁石からの距離との間の関係を表すグラフである。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置によって集められる複合粒子が分布する領域と複数の磁石の位置との間の関係を示す平面図である。 （ａ）～（ｃ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の第１の変形例の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の第２の変形例の平面図である。 本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる第２の変形例の複数の磁石によって形成される磁界強度の分布と磁石からの距離との間の関係を表すグラフである。 （ａ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の断面図であり、（ｂ）は、本開示の第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の断面図である。 本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の断面図であって、（ａ）は透過性部材がないと仮定した場合の比較例であり、（ｂ）は透過性部材がある場合の断面図である。 本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の断面図であって、容器の変形例を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の変形例の断面図であって、（ａ）は透過性部材がないと仮定した場合の比較例であり、（ｂ）は透過性部材がある場合の断面図である。 本開示の第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置の構成図である。
以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置及び検知方法について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
［第１の実施形態］
まず、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置について説明する。図１に本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１の構成図を示す。第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１は、容器３と、磁場印加部２と、撮像装置４と、を有する。
容器３は、溶液３１、及び被測定物質５１と磁気標識物質５３とが結合した複合粒子５４を収容する。容器３は、流体が流れる経路（チャネル）ではなく、液体を保持する物である。溶液３１として、例えば、生体試料溶液が使用される。生体試料溶液の例として、例えば、唾液、血液、尿、汗が挙げられる。図２に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１を構成する容器３の側面図を示す。図３に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１を構成する容器３の側面図であって、溶液３１に被測定物質５１と磁気標識物質５３とを入れて攪拌により反応を促進させる状態を示す。ここで、溶液３１中の被測定物質５１の全てに磁気標識物質５３が結合して複合粒子５４が形成されることが好ましい。また、容器３に、被測定物質５１及び磁気標識物質５３を入れた時点では、これらの物質は結合していなくてもよい。即ち、容器３において攪拌により発生した溶液３１の流れなどによって、被測定物質５１に磁気標識物質５３が結合する反応が促進されて、複合粒子５４が生成されてもよい。被測定物質５１の例として、カンジダ菌、大腸菌、ＣＲＰ（Ｃ反応性蛋白）が挙げられる。
図１に示すように、所定領域１は、容器３の下部領域以外の領域であって空間光が入射する領域である。容器３の下部領域には、被測定物質５１、磁気標識物質５３、及び複合粒子５４のいずれにも該当しない物質である「他の物質」５２が沈殿する。他の物質５２には、夾雑物が含まれる。所定領域１は、下部領域以外の領域であって、他の物質５２を含まないことが好ましい。
空間光（「伝搬光」ともいう）とは、空間を伝搬する一般的な光を言い、近接場光のように局在する光を含まない。具体的には、空間光とは、一般に発生源から数百ナノメートルから数ミクロン以内の距離だけ離れた位置で急激な減衰を示す近接場光を含まない光とされるが、本明細書においても、近接場光を含まないことを意味し、容器と溶液との界面から数百ナノメートルから数ミクロン以内の距離だけ離れた位置で急激な減衰を示すことのない光を意味する。近接場光を利用した検出方法では、被測定物質を検知可能な領域が溶液の表面から数百ナノメートルオーダーの範囲に限定される。細菌や真菌の大きさは、数ミクロンオーダーであるため、近接場光では検知することが難しく、さらに、近接場光を利用した検出装置は、検出基板や光学系が複雑になるという問題があった。これに対して、本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置は、空間光を用いているため、光の波長以上の物質の観察が可能であり、所定領域１に存在していれば被測定物質５１の大きさに制限は無い。そのため、本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、数ミクロンオーダーのサイズを有する細菌や真菌等を簡便な構造で検知することが可能である。空間光は容器３の下方に配置した照明装置６から所定領域１に向けて照射される。ただし、このような例には限られず、照明装置６は容器３の側面、または上面に配置するようにしてもよい。さらに、照明装置６を用いる場合に限られず、自然光を空間光として利用してもよい。
容器３における溶液３１の攪拌方法としては、検知装置１０１にセットする前に容器３を手で振って攪拌してもよいし、検知装置１０１に攪拌機構を備え付けて検知装置１０１内で攪拌してもよい。検知装置１０１に備え付ける場合には、ボルテックスミキサーのように回転する円盤上に容器３を押し当てて攪拌する方法や、遠心攪拌、超音波振動等を利用することができる。さらに、溶液３１に空間光を照射する場合、照明装置６から照射された光（励起光、白色光）により溶液３１が加熱され、加熱により溶液３１に対流が生じる。なお、撮像部４１が溶液３１を撮像する場合は、溶液３１は必ずしも撹拌されている必要はない。
磁場印加部２は、所定の間隔だけ離間して同極（例えば、Ｎ極）の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）同士が互いに対向するように、容器３の下部以外の位置（例えば、容器３の上部）に配置された複数の磁石（２１、２２）を備える。ここで、複数の磁石が「対向」している状態とは、複数の磁石が互いに向き合う状態をいい、複数の磁石の同極同士が中心部を向いている状態をいう。従って、複数の磁石が対称に配置されている状態だけでなく、非対称に配置されている状態を含む。さらに、複数の磁石（２１、２２）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。磁石（２１、２２）には、アルニコ磁石、鉄クロムコバルト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、フェライト磁石等を用いることができる。また、磁場印加部２は、容器３の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域１に複合粒子５４を集めるように、磁場を印加する。
磁場印加部２を容器３の上部に配置した場合には、磁気標識された被測定物質である複合粒子５４と未反応の磁気標識物質５３が容器３の上部の検知領域である所定領域１に集まる。一方、他の物質５２は重力により容器３の底面に沈殿する。容器３の下部領域以外の領域である所定領域１に複合粒子５４を集めるのは、容器３の下部領域に沈殿した他の物質５２がノイズとなり、複合粒子５４の検知が難しくなる場合があるためである。第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１によれば、複合粒子５４が集められた所定領域１と、他の物質５２が沈殿した下部領域とを分離することができる。ここで、検知装置１０１の使用時の姿勢において、重力の方向を検知装置の「下」の方向といい、重力の方向とは反対の方向を検知装置の「上」の方向という。
撮像装置４は、撮像部４１と、検知部４２と、制御部４３と、を有する。所定領域１に入射した空間光は、所定領域１に含まれる溶液３１中の複合粒子５４で反射又は散乱等され、撮像装置４の撮像部４１に入射して像を形成する。撮像部４１は、対向する同極の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）の間の領域を通して、空間光が入射した所定領域１に集められた複合粒子５４を撮像する。磁場印加部２は、容器３と撮像部４１との間に配置されている。撮像部４１は、磁場印加部２によって遮られることなく所定領域１に集められた複合粒子５４を撮像することができるため、磁場印加部２を移動させずに複合粒子５４を撮像することができる。そのため、複合粒子に磁場を印加して、所定領域に複合粒子を集めた状態のまま、複合粒子５４を撮像することができる。
撮像部４１は、対象物を撮像して画像を取得する機能を有する。撮像部４１として、例えば、静止画または動画を撮像するカメラやビデオカメラ等の装置を用いることができる。図４に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１を構成する撮像部４１が撮像した溶液中の所定領域における画像１００の例を示す。
撮像装置４の検知部４２は、撮像部４１で撮像された画像１００に基づいて、複合粒子５４を検知する。検知部４２は、検知領域である所定領域１に集められた複合粒子５４及び未反応の磁気標識物質５３を含む画像から複合粒子５４を検出する。具体的には、容器３の上面に集められた磁気標識された複合粒子５４をその形状、輝度、また磁界や対流による動きによって画像解析する。溶液３１の上面には、複合粒子５４だけでなく未反応の磁気標識物質５３も混在するが、被測定物質５１の形状と、被測定物質５１と磁気標識物質５３とが結合していることをもって、判別ができる。
撮像装置４の制御部４３は、撮像装置４の全体を制御する。また、制御部４３は、必要に応じて、検知装置１０１に含まれる撮像装置４以外の各部及び装置を制御する。
撮像装置４として、例えば、ＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータ等を用いることができる。メモリはコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってよい。検知部４２が、撮像部４１により撮像された画像１００から複合粒子５４を検知する機能、及び、制御部４３の機能は、撮像装置４内のメモリに予め記憶されたプログラムに従って、撮像装置４内のＣＰＵにより実行される。なお、撮像部４１、検知部４２、及び、制御部４３は、必ずしも１台のコンピュータ等で実現されている必要はなく、複数台のコンピュータ等で実現されてもよい。
磁気標識物質５３は、被測定物質５１に特異的に結合する。磁気標識物質５３は、他の物質５２には結合しない。図１に示すように、複合粒子５４は、被測定物質５１に磁気標識物質５３が結合したものであるため、磁場印加部２により印加された磁場の影響を受け、矢印Ａの方向に向かって移動する。一方、他の物質５２は、磁気標識物質５３を含んでいないため、矢印Ｂで示すように容器３の下方向に働く重力により容器３の下部領域に沈降する。従って、磁場印加部２が印加する磁場により、複合粒子５４は容器３の下部領域以外の所定領域１に集められる。この所定領域１に空間光が入射し、所定領域１からの反射光や透過光、散乱光等を撮像部４１で撮像することにより複合粒子５４を含む画像を得ることができる。
さらに、蛍光標識物質等、光学的な特徴を有する物質を併せて標識すれば、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。図５に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１を構成する容器３の側面図であって、溶液３１に被測定物質５１、磁気標識物質５３及び蛍光標識物質５５を入れて攪拌により反応を促進させる状態を示す。蛍光標識物質５５が被測定物質５１と特異的に結合する性質を有する場合、被測定物質５１、磁気標識物質５３及び蛍光標識物質５５を含む溶液３１を攪拌することにより、被測定物質５１に磁気標識物質５３及び蛍光標識物質５５が結合した複合粒子５４ａを形成することができる。
この溶液３１に、図１に示すように容器３の下部以外の位置に磁場印加部２を配置することにより磁場を印加して、複合粒子５４ａ（図示せず）を容器３の下部領域以外の所定領域１に集めることができる。一方、他の物質５２は、重力により沈降し容器３の下部領域に集められる。
図６に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１を構成する撮像部４１が撮像した溶液３１中の所定領域１における画像の他の例を示す。撮像部４１が撮像した所定領域１における画像１００には、磁場印加部２により集められた複合粒子５４ａと磁気標識物質５３の画像が含まれるが、他の物質５２は含まれない。また、複合粒子５４ａには蛍光標識物質５５が含まれるため、所定領域１に蛍光を照射することにより、複合粒子５４ａの観察を容易に行うことができる。
次に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置における磁場印加部と容器との間の位置関係について説明する。図７に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置の構成図であって、磁場印加部と容器との間の位置関係を示す。図７では２つの磁石（２１、２２）のＮ極の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）同士を対向させた例を示している。磁石（２１、２２）を含む磁場印加部２は、容器３と撮像部４１との間に配置されている。
図７に示すように、磁石（２１、２２）の周囲には磁場が生じる。図７の下部に示した磁界強度のグラフは、容器３の溶液３１の上面３１ａに相当する位置における磁界強度を示している。磁界強度のグラフからわかるように、磁界強度はＷ4で示す範囲で最も高くなっており、上面３１ａのうち、Ｎ極の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）で挟まれる領域の近傍の領域３０において磁界強度が最も高くなる。そのため、多くの複合粒子５４は矢印で示すように磁界強度が最も高くなる領域３０に集められる。従って、図７において、Ｗ3で示される領域を撮像領域とした場合、複数の磁石（２１、２２）に平行な面において、磁界強度が極大になる位置が、撮像部４１の撮像領域Ｗ３に含まれることが好ましい。
しかしながら、互いに対向する磁極面（２１ｎ、２２ｎ）の極（Ｎ極）とは反対の極（Ｓ極）の磁極面（２１ｓ、２２ｓ）の近傍でも磁界強度は強くなっており、それぞれ磁界強度はピーク（Ｐ1、Ｐ2）を有するため、複合粒子５４はＳ極にも引き寄せられる。複合粒子５４がＳ極周辺に引き寄せられると、磁石（２１、２２）により遮られることにより撮像部４１は、Ｓ極周辺に引き寄せられた複合粒子５４を撮像できなくなる恐れがある。
そこで、本実施形態に係る検知装置においては、複数の磁石（２１、２２）の磁極面（２１ｎ、２１ｓ、２２ｎ、２２ｓ）のうち、互いに対向する磁極面（２１ｎ、２２ｎ）の極（Ｎ極）とは反対の極（Ｓ極）の磁極面（２１ｓ、２２ｓ）が、容器３の周壁３ａよりも外側に配置されることが好ましい。
即ち、容器３の周壁３ａの幅をＷ1とし、２つの磁石（２１、２２）のそれぞれのＳ極の磁極面（２１ｓ、２２ｓ）の間の距離をＷ2としたときに、Ｗ2がＷ1より大きくなるように、容器３の周壁３ａのサイズ、及び磁石（２１、２２）のＳ極の磁極面（２１ｓ、２２ｓ）の位置を設定することが好ましい。
このような構成とすることにより、Ｓ極に引き寄せられる複合粒子５４が容器３の周壁３ａにより遮られ、対向するＮ極の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）を通して撮像部４１が観察する領域３０にのみ複合粒子５４を集めることができるため、複合粒子５４を効率よく検出することができる。
さらに、磁石（２１、２２）により形成される磁界強度が極小値（Ｑ1、Ｑ2）を示す位置が、容器３の周壁３ａの外側となるように構成することが好ましい。容器３の周壁３ａの内側で磁界強度が極小値（Ｑ1、Ｑ2）となると、周壁３ａにおける磁界強度は極小値（Ｑ1、Ｑ2）よりも大きくなり、複合粒子５４がＳ極に引き寄せられた状態が維持される恐れがある。極小値（Ｑ1、Ｑ2）を示す位置が、容器３の周壁３ａの外側となるようにすれば、複合粒子５４がＳ極側に引き寄せられるのを抑制することができる。
次に、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の構成について説明する。複数の磁石は柱状であることが好ましい。図８（ａ）～（ｃ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の平面図であり、それぞれ、柱状の磁石として直方体の磁石を２個、３個、４個用いる例を示している。図８（ａ）～（ｃ）には、容器の周壁３ａの位置も併せて示している。ただし、このような例には限られず、柱状の磁石として、円柱状や角柱状の磁石を用いるようにしてもよい。
図８（ａ）に示すように、磁石を２個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２１、２２）のＮ極の磁極面（２１ｎ、２２ｎ）同士を対向させて、Ｓ極の磁極面（２１ｓ、２２ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、２個の磁石（２１、２２）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図８（ｂ）に示すように、磁石を３個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２１１、２１２、２１３）のＮ極の磁極面（２１１ｎ、２１２ｎ、２１３ｎ）同士を対向させて、１２０度ずらして配置し、Ｓ極の磁極面（２１１ｓ、２１２ｓ、２１３ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、３個の磁石（２１１、２１２、２１３）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図８（ｃ）に示すように、磁石を４個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２２１、２２２、２２３、２２４）のＮ極の磁極面（２２１ｎ、２２２ｎ、２２３ｎ、２２４ｎ）のうち、磁極面（２２１ｎ、２２３ｎ）同士を対向させ、かつ、磁極面（２２２ｎ、２２４ｎ）同士を対向させて、磁石（２２１、２２２、２２３、２２４）を９０度ずらして配置し、Ｓ極の磁極面（２２１ｓ、２２２ｓ、２２３ｓ、２２４ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、４個の磁石（２２１、２２２、２２３、２２４）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
次に、複数の磁石で囲まれた領域と複合粒子が集められる領域との間の位置関係について説明する。図９に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石によって形成される磁場の分布を示す。図９は、図８（ｃ）のＤ－Ｄ線の断面における磁場の分布を示している。対向する磁石（２２１、２２３）のＮ極の磁極面の近傍に強度が均一な磁場が形成されていることが分かる。
図１０に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石によって形成される磁界強度の分布と磁石からの距離との間の関係を表す。図１０は、図８（ｃ）のＤ－Ｄ線の断面における磁場の分布であって、４個の磁石（２２１～２２４）の底面からの距離ｄにおける磁界強度の分布を示している。対向する磁極面同士の間の距離は２［ｍｍ］である。図１０において、横軸は磁石（２２１～２２４）によって囲まれた領域の中心の位置Ｃからの距離［ｍｍ］を示し、縦軸は磁界強度［ｍＴｅｓｌａ］を示している。
図１０に示すように、磁石（２２１～２２４）の底面からの距離ｄが１［ｍｍ］のときに磁界強度が均一な領域が最も広くなることがわかる。図１０に示した例では、磁界強度が所定の強度、例えば、９３［ｍＴｅｓｌａ］以上となる領域Ｗ4の幅は約１．６［ｍｍ］である。このことから、溶液３１の上面３１ａの位置が磁石（２２１～２２４）の底面から１［ｍｍ］となるように設定することにより、溶液３１の上面３１ａにおける磁界強度が均一な領域が最も広くなり、複合粒子を溶液３１の上面３１ａに均一に分布させることができる。ここで、溶液３１の上面３１ａは、容器３の上端部から所定距離だけ下方に離隔した位置に配置される。このように、容器３の上端部から所定距離だけ下方に離隔した位置において、磁界強度が極大値付近でほぼ一定となる領域が存在することが好ましい。磁界強度が特定の位置で高くなると、複合粒子が密集してしまい、撮像した画像から複合粒子の数を正確に計数することが難しくなる恐れがある。本開示の実施形態に係る検知装置によれば、複合粒子を溶液の上面に均一に分布させることができるため、複合粒子の数を正確に計数することができる。図１０には、図８（ｃ）に示すように４個の磁石が配置された場合の電界強度の分布を示した。しかしながら、このような例には限られず、磁場が、容器を上から見た場合の中心に対して、対称に発生するためには、磁石は３個以上であることが好ましい。
図１１に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置によって観察される複合粒子の分布と複数の磁石との間の位置関係を示す。複合粒子５４は、磁界強度が最も強い位置に引き寄せられる。図１０に示した磁界強度分布に従って、図１１の領域３０に複合粒子５４が集められるとした場合、対向する磁石（２２１、２２３）のＮ極の磁極面（２２１ｎ、２２３ｎ）の間の間隔、及び対向する磁石（２２２、２２４）のＮ極の磁極面（２２２ｎ、２２４ｎ）の間の間隔は共にＷ3（＝２［ｍｍ］）であるため、複合粒子５４が集められる領域３０は、対向する磁極面（２２１ｎ、２２２ｎ、２２３ｎ、２２４ｎ）で囲まれた領域５０に含まれる。即ち、所定の間隔Ｗ3は、複数の磁石により形成される磁界強度が所定の強度以上となる幅Ｗ4より広くなっている。このような構成とすることにより、撮像部は、磁石（２２１～２２４）に遮られることなく、領域３０に集められた複合粒子５４を撮像することができる。
次に、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置の第１の変形例について説明する。図１２（ａ）～（ｃ）は、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の第１の変形例の平面図であって、それぞれ、円錐状または角錐状の形状を有する磁石を２個、３個、４個用いる例を示している。図１２（ａ）～（ｃ）には、容器の周壁３ａの位置も併せて示している。
図１２（ａ）に示すように、円錐状または角錐状の形状を有する磁石を２個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２３１、２３２）のＮ極の磁極面（２３１ｎ、２３２ｎ）同士を対向させて、Ｓ極の磁極面（２３１ｓ、２３２ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、２個の磁石（２３１、２３２）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図１２（ｂ）に示すように、円錐状または角錐状の形状を有する磁石を３個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２４１、２４２、２４３）のＮ極の磁極面（２４１ｎ、２４２ｎ、２４３ｎ）同士を対向させて、１２０度ずらして配置し、Ｓ極の磁極面（２４１ｓ、２４２ｓ、２４３ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、３個の磁石（２４１、２４２、２４３）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図１２（ｃ）に示すように、円錐状または角錐状の形状を有する磁石を４個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２５１、２５２、２５３、２５４）のＮ極の磁極面（２５１ｎ、２５２ｎ、２５３ｎ、２５４ｎ）のうち、磁極面（２５１ｎ、２５３ｎ）同士を対向させ、かつ、磁極面（２５２ｎ、２５４ｎ）同士を対向させて、磁石（２５１、２５２、２５３、２５４）を９０度ずらして配置し、Ｓ極の磁極面（２５１ｓ、２５２ｓ、２５３ｓ、２５４ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、４個の磁石（２５１、２５２、２５３、２５４）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
次に、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置の第２の変形例について説明する。図１３（ａ）～（ｃ）に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の第２の変形例の平面図であって、それぞれ、環状形状を有する磁石を１個、２個、または４個用いる例を示す。図１３（ａ）～（ｃ）には、容器の周壁３ａの位置も併せて示している。
図１３（ａ）に示すように、内周面と外周面が単極に着磁された環状形状を有する磁石を１個用いる場合は、例えば、磁石２６のＮ極の磁極面２６ｎを内側に配置し、Ｓ極の磁極面２６ｓである外周面が容器の周壁３ａよりも外側に配置されるように配置することが好ましい。あるいは、磁石２６のＳ極の磁極面２６ｓを内側に配置し、Ｎ極の磁極面２６ｎである外周面が容器の周壁３ａよりも外側に配置されるように配置してもよい。
図１３（ｂ）に示すように、環状形状を有する磁石を２個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２６１、２６２）のＮ極の磁極面（２６１ｎ、２６２ｎ）同士を対向させて、Ｓ極の磁極面（２６１ｓ、２６２ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、２個の磁石（２６１、２６２）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図１３（ｃ）に示すように、環状形状を有する磁石を４個用いる場合は、例えば、それぞれの磁石（２７１、２７２、２７３、２７４）のＮ極の磁極面（２７１ｎ、２７２ｎ、２７３ｎ、２７４ｎ）のうち、磁極面（２７１ｎ、２７３ｎ）同士を対向させ、かつ、磁極面（２７２ｎ、２７４ｎ）同士を対向させて、磁石（２７１、２７２、２７３、２７４）を９０度ずらして配置し、Ｓ極の磁極面（２７１ｓ、２７２ｓ、２７３ｓ、２７４ｓ）の位置が容器の周壁３ａの外側に配置されるように配置することが好ましい。また、４個の磁石（２７１、２７２、２７３、２７４）は、同一平面上に配置されていることが好ましい。
図１４に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる第２の変形例の複数の磁石によって形成される磁界強度の分布と磁石からの距離との間の関係を表す。図１４は、図１３（ｃ）のＥ－Ｅ線の断面における磁場の分布であって、磁石（２７１～２７４）の底面からの距離ｄにおける磁界強度の分布を示している。対向するＮ極の磁極面（２７１ｎ、２７３ｎ）及び（２７２ｎ、２７４ｎ）の間の距離は２［ｍｍ］である。図１４から、環状形状を有する磁石を４個用いた場合も、直方体の磁石を用いた場合と同様に、磁石（２７１、２７２、２７３、２７４）の底面からの距離ｄが１［ｍｍ］のときに磁界強度が均一な領域が最も広くなることがわかる。図１４示した例では、磁界強度が所定の強度、例えば、約２８０［ｍＴｅｓｌａ］となる領域Ｗ4の幅は約１．６［ｍｍ］である。従って、複合粒子が集められる領域は、対向する磁極面（２７１ｎ、２７３ｎ）及び（２７２ｎ、２７４ｎ）で囲まれた領域に含まれる。このような構成とすることにより、撮像部は、磁石（２７１～２７４）に遮られることなく、複合粒子を撮像することができる。
以上のように、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、磁場印加部２によって複合粒子５４を所定領域に集めたのち、対向する同極の磁極面の間の領域を通して複合粒子を撮像することができるため、被測定物質を容易に検知することができる。
［第２の実施形態］
次に、本開示の第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置について説明する。図１５（ａ）に、本開示の第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の断面図を示す。例えば、図１５（ａ）は図８（ａ）におけるＡ－Ａ線における断面図である。図１５（ｂ）に、本開示の第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石の断面図を示す。第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置が第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置と異なっている点は、複数の磁石の対向する磁極は、撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する点である。第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置におけるその他の構成は、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置における構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１５（ａ）に示すように、第１の実施形態において複数の磁石として直方体の磁石（２１、２２）を用いた場合、それぞれの磁石の撮像部４１側のコーナー部（２１ｅ、２２ｅ）は、撮像部４１を溶液の液面Ｌ1に近づけると撮像領域と重なり、撮像部４１が撮像可能な液面Ｌ1の位置は磁石（２１、２２）の底面からｄ1の距離に制限される。
一方、図１５（ｂ）に示すように、第２の実施形態において、磁石（２１ａ、２２ａ）の対向する磁極は、撮像部４１側の一部（２１ｂ、２２ｂ）が切り欠かれたテーパー状の形状を有する。そのため、撮像部４１の撮像領域の一部が磁石のコーナー部により遮られず、撮像領域をＬ1より底面側の位置Ｌ2まで下げることができる。即ち、磁石（２１、２２）と液面Ｌ2との間の距離をｄ2とすれば、ｄ2をｄ1より大きくする（ｄ2＞ｄ1）ことができる。
上記説明において、複数の磁石を用いた場合を例にとって説明したが、図１３（ａ）に示した１個の磁石を用いた場合にも同様にテーパー形状を形成することができる。例えば、図１５（ａ）に示した断面図が図１３（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図であるとした場合、磁石２６の内周側が、撮像部４１側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有していてもよい。
以上のように、第２の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、より深い範囲における溶液に対して撮像を行うことができる。さらに、光がコーナー部（２１ｅ、２２ｅ）で遮られることで撮像領域の外周部が暗くなってしまう、ということを防止できる。
［第３の実施形態］
次に、本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置について説明する。図１６（ａ）、（ｂ）は、本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器であって、図１６（ａ）は平面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の線Ｆ－Ｆにおける断面図である。第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置が第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置と異なっている点は、磁場印加部は、複数の磁石を収納する透光性部材をさらに有する点である。第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置におけるその他の構成は、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置における構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１６（ａ）に示すように、透光性部材６０は、例えば、４個の磁石（２２１～２２４）を収納することができる。４個の磁石（２２１～２２４）を含む磁場印加部は、容器３と撮像部４１との間に配置されている。複数の磁石の同極同士を対向させると反発力が働き、互いに外側に向かって動こうとする。透光性部材６０は、４個の磁石（２２１～２２４）を収納し、それぞれの位置を固定することができる。ただし、透光性部材６０が収納する磁石の数及び形状は、このような例には限られず、直方体以外の形状であってもよく、収納する磁石の数は４個以外であってもよい。透光性部材６０にはプラスチックを用いることができる。透光性部材６０は、透光性であるため、撮像部４１による撮像を妨げない。即ち、容器３と撮像部４１との間には、撮像部４１による撮像を妨げる物は配置されていない。
また、図１６（ｂ）に示すように、撮像部４１を透光性部材６０に接するように配置した場合、透光性部材６０の底面から溶液３１の上面３１ａまでの距離ｄ3が既知であれば、透光性部材６０の厚さｄ4によって撮像部４１から溶液３１の上面３１ａまでの距離ｄ5（＝ｄ3＋ｄ4）を調整することができる。
次に、透光性部材を用いることによって得られる効果について説明する。図１７（ｂ）は、本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の断面図である。図１７（ａ）は、透過性部材がないと仮定した場合の比較例の断面図である。図１７（ａ）、（ｂ）において、４１ａは撮像部４１の対物レンズ、４１ｂは光線、４１ｃは対物レンズ先端、ＷＤ及びＷＤ´はワーキングディスタンスを示す。ワーキングディスタンスは、撮像部４１に用いる対物レンズの先端４１ｃと、焦点までの距離である。磁石（２２１、２２３）を含む磁場印加部は、容器３と撮像部４１との間に配置されている。
透光性部材６０には、屈折率ｎが１より大きいもの（例えば、屈折率ｎが１．５のもの）を用いる。ここで、透光性部材６０がある場合（図１７（ｂ））と、透光性部材６０がない場合（図１７（ａ））とを対比する。透光性部材６０がある場合のワーキングディスタンスＷＤ´は、透光性部材６０がない場合のワーキングディスタンスＷＤより、長くなる。これは、透光性部材６０がある場合、透光性部材６０がない場合と比べて、透光性部材６０での光路長がおおよそｄ4からｄ4Ｘｎに増加し、ワーキングディスタンスＷＤがｄ4（ｎ－１）だけ増加するためである。
図１７（ｂ）に示すように、透光性部材６０と溶液３１の上面３１ａとの距離を、ワーキングディスタンスのこの増加分だけ伸ばして、液面が透光性部材６０に接触しにくくすることができる。また、この増加分を利用して、磁石の厚さをワーキングディスタンスのこの増加分だけ厚くして、磁力を増強することもできる。
上記の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置において、容器３を開放型とした例を示したが、容器を密閉型としてもよい。図１８に本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の断面図であって、容器の変形例を示す。磁石（２２１、２２３）を含む磁場印加部は、容器３００と撮像部４１との間に配置されている。密閉型の容器３００には気泡を入れずに溶液３１を充填することができる。この場合、溶液３１の上面３１ａは、容器３００の上蓋部３０１に接する。図１８に示すように、撮像部４１を透光性部材６０に接するように配置した場合、上蓋部３０１の厚さをｄ6とすると、透光性部材６０の厚さｄ4によって撮像部４１から溶液３１の上面３１ａまでの距離ｄ7（＝ｄ4＋ｄ6）を調整することができる。
次に、容器を密閉型とした場合において、透光性部材を用いることによって得られる効果について説明する。図１９（ｂ）は、本開示の第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置に用いる複数の磁石、透過性部材及び容器の変形例の断面図である。図１９（ａ）は、透過性部材がないと仮定した場合の比較例の断面図である。磁石（２２１、２２３）を含む磁場印加部は、容器３００と撮像部４１との間に配置されている。
透光性部材６０には、屈折率ｎが１より大きいもの（例えば、屈折率ｎが１．５のもの）を用いる。ここで、透光性部材６０がある場合（図１９（ｂ））と、透光性部材６０がない場合（図１９（ａ））とを対比する。透光性部材６０がある場合のワーキングディスタンスＷＤ´は、透光性部材６０がない場合のワーキングディスタンスＷＤより、長くなる。これは、透光性部材６０がある場合、透光性部材６０がない場合と比べて、透光性部材６０での光路長がおおよそｄ4からｄ4Ｘｎに増加するため、ワーキングディスタンスＷＤがｄ4（ｎ－１）だけ増加するためである。
図１９（ｂ）に示すように、透光性部材６０と溶液３１の上面３１ａとの距離を、ワーキングディスタンスのこの増加分だけ伸ばして、液面が透光性部材６０に接触しにくくすることができる。また、この増加分を利用して、磁石の厚さをワーキングディスタンスのこの増加分だけ厚くして、磁力を増強することもできる。
以上のように、第３の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、複数の磁石の固定を容易に行うことができる。
［第４の実施形態］
次に、本開示の第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置について説明する。図２０に、本開示の第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置の構成図を示す。第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０２が第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置１０１と異なっている点は、撮像装置４及び磁場印加部２を容器３の側面に配置している点である。磁場印加部２は、容器３と撮像部４１との間に配置されている。第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置におけるその他の構成は、第１の実施形態に係る被測定物質の検知装置における構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図２０に示すように、測定対象物ではない他の物質５２は重力によって容器３の底面に沈降するが、複合粒子５４は、磁場印加部２により容器３の側面に集められ、撮像部４１により撮像することができる。
第４の実施形態に係る被測定物質の検知装置によれば、複合粒子５４を容器３の側面に固定することができるため、複合粒子の検出を容易に行うことができる。
以上の説明においては、測定対象物ではない他の物質が溶液中で重力により沈降する場合を例にとって説明した。しかしながら、他の物質が溶液中で重力とは反対方向に移動する場合であっても、本開示の実施形態の検知装置を利用することができる。即ち、磁気標識物質を結合させた被測定物質を、他の物質とは反対方向に移動させるように容器の下部に磁場印加部を設置するようにしてもよい。溶液内における他の物質の挙動の仕方に応じて、磁場印加部を適切な位置に配置することにより、溶液中における他の物質と被測定物質の位置を分離することができる。
また、上記の実施形態において、複数の磁石のＮ極同士を対向させる例を示したが、このような例には限定されず、Ｓ極同士を対向させるようにしてもよい。
以上の説明において、磁場印加部２として、磁石を用いる例を示したが、このような例には限られず、鉄心及びコイルを備えた電磁石を用いてもよい。
以上説明した本開示の実施形態に係る被測定物質の検知装置及び検知方法によれば、溶液中の数ミクロンのサイズの細菌・真菌等を検知することができる。

Claims (17)

  1. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を収容する容器と、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に配置された複数の磁石を備え、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加する磁場印加部と、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知する検知部と、
    を有し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器との間であって、対向する前記同極とは反対側の極の磁極面の間の距離が前記容器の幅より長くなり、かつ、対向する前記同極の磁極面の間の距離が前記容器の幅より短くなるように、配置されている、
    ことを特徴とする検知装置。
  2. 前記複数の磁石は、前記容器の上部に配置されている、請求項１に記載の検知装置。
  3. 前記複数の磁石に平行な面において、磁界強度が極大になる位置が、前記撮像部の撮像領域に含まれ、
    前記容器の上端部から所定距離だけ下方に離隔した位置において、前記磁界強度が極大値付近でほぼ一定となる領域が存在する、
    請求項１または２に記載の検知装置。
  4. 前記複数の磁石は柱状である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検知装置。
  5. 前記複数の磁石は円錐状または角錐状の形状を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検知装置。
  6. 前記複数の磁石は環状形状を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検知装置。
  7. 前記複数の磁石の対向する磁極は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検知装置。
  8. 前記磁場印加部は、前記複数の磁石を収納する透光性部材をさらに有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検知装置。
  9. 前記複数の磁石の代わりに、内周面と外周面が単極に着磁された環状形状を有する磁石を１つ用いる、請求項１～３、８のいずれか一項に記載の検知装置。
  10. 前記外周面が、前記容器の周壁よりも外側に配置される、請求項９に記載の検知装置。
  11. 前記磁石の内周側は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、請求項９または１０に記載の検知装置。
  12. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を収容する容器と、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に配置された複数の磁石を備え、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加する磁場印加部と、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知する検知部と、
    を有し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器の間に配置され、
    前記複数の磁石の対向する磁極は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、
    ことを特徴とする検知装置。
  13. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を収容する容器と、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に配置された複数の磁石を備え、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加する磁場印加部と、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知する検知部と、
    を有し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器の間に配置され、
    前記複数の磁石の代わりに、内周面と外周面が単極に着磁された環状形状を有する磁石を１つ用い、
    前記磁石の内周側は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、
    ことを特徴とする検知装置。
  14. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を容器に収容し、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に複数の磁石を配置し、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加し、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像部で撮像し、
    撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器との間であって、対向する前記同極とは反対側の極の磁極面の間の距離が前記容器の幅より長くなり、かつ、対向する前記同極の磁極面の間の距離が前記容器の幅より短くなるように、配置されている、
    ことを特徴とする検知方法。
  15. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を容器に収容し、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に複数の磁石を配置し、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加し、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像部で撮像し、
    撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器の間に配置され、
    前記複数の磁石の対向する磁極は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、
    ことを特徴とする検知方法。
  16. 溶液、及び被測定物質と磁気標識物質とが結合した複合粒子を容器に収容し、
    所定の間隔だけ離間して同極の磁極面同士が互いに対向するように、前記容器の下部以外の位置に複数の磁石を配置し、前記容器の下部領域以外の領域であって空間光が入射する所定領域に前記複合粒子を集めるように、磁場を印加し、
    対向する前記同極の磁極面の間の領域を通して、空間光が入射した前記所定領域に集められた前記複合粒子を撮像部で撮像し、
    撮像された画像に基づいて、前記複合粒子を検知し、
    前記複数の磁石は、前記撮像部と前記容器の間に配置され、
    前記複数の磁石の代わりに、内周面と外周面が単極に着磁された環状形状を有する磁石を１つ用い、
    前記磁石の内周側は、前記撮像部側の一部が切り欠かれたテーパー状の形状を有する、
    ことを特徴とする検知方法。
  17. 前記複数の磁石に平行な面において、磁界強度が極大になる位置が、撮像領域に含まれ、
    前記溶液の上面に、前記磁界強度が極大値付近でほぼ一定となる領域が存在する、
    請求項１４乃至１６の何れか一項に記載の検知方法。
JP2022557610A 2020-10-23 2021-10-21 被測定物質の検知装置及び検知方法 Active JP7730835B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020178023 2020-10-23
JP2020178023 2020-10-23
PCT/JP2021/039008 WO2022085770A1 (ja) 2020-10-23 2021-10-21 被測定物質の検知装置及び検知方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022085770A1 JPWO2022085770A1 (ja) 2022-04-28
JP7730835B2 true JP7730835B2 (ja) 2025-08-28

Family

ID=81290495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022557610A Active JP7730835B2 (ja) 2020-10-23 2021-10-21 被測定物質の検知装置及び検知方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230384202A1 (ja)
JP (1) JP7730835B2 (ja)
CN (1) CN116368372A (ja)
WO (1) WO2022085770A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023178871A (ja) 2022-06-06 2023-12-18 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 分析装置、分析装置用磁場発生装置、および、分析方法
CN116124663B (zh) * 2023-04-13 2023-06-27 北京致感科技有限公司 在线铁磁颗粒检测系统
CN121612508A (zh) * 2026-02-03 2026-03-06 四川新升包装科技有限责任公司 一种容器密封性检测装置及检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537781A (ja) 2002-02-14 2005-12-15 イムニベスト・コーポレイション 低コストで細胞計数するための方法およびアルゴリズム
JP2006218442A (ja) 2005-02-14 2006-08-24 Jeol Ltd 免疫測定におけるｂ／ｆ分離装置および方法
JP2010286297A (ja) 2009-06-10 2010-12-24 Beckman Coulter Inc 免疫測定方法及び免疫測定装置
US20120252033A1 (en) 2009-12-18 2012-10-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Substance determining apparatus
JP2013223820A (ja) 2012-04-20 2013-10-31 Hitachi High-Technologies Corp 磁気分離装置およびこれを備えた自動分析装置、及び分離方法
JP2019100976A (ja) 2017-12-07 2019-06-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 磁気分離方法および自動分析装置
JP2020030136A (ja) 2018-08-23 2020-02-27 富士フイルム株式会社 目的物質の検出方法
WO2020189690A1 (ja) 2019-03-20 2020-09-24 シチズン時計株式会社 被測定物質の検出装置及び被測定物質の検出方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05288529A (ja) * 1992-04-10 1993-11-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> レーザ干渉磁気測定方法とその測定溶液調整法及びその測定溶液
JP3290730B2 (ja) * 1993-01-12 2002-06-10 オリンパス光学工業株式会社 反応形態の展開装置および方法
JP2010133777A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Beckman Coulter Inc 標的物質の検出方法及び検出装置
JP2010256218A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Beckman Coulter Inc 測定系調整方法
KR101340765B1 (ko) * 2010-04-01 2013-12-11 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 입자 측정 장치 및 입자 측정 방법
CN107561299B (zh) * 2016-06-30 2021-08-31 希森美康株式会社 检测装置以及检测方法
WO2021006356A1 (ja) * 2019-07-11 2021-01-14 シチズン時計株式会社 被測定物質の検知装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537781A (ja) 2002-02-14 2005-12-15 イムニベスト・コーポレイション 低コストで細胞計数するための方法およびアルゴリズム
JP2006218442A (ja) 2005-02-14 2006-08-24 Jeol Ltd 免疫測定におけるｂ／ｆ分離装置および方法
JP2010286297A (ja) 2009-06-10 2010-12-24 Beckman Coulter Inc 免疫測定方法及び免疫測定装置
US20120252033A1 (en) 2009-12-18 2012-10-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Substance determining apparatus
JP2013223820A (ja) 2012-04-20 2013-10-31 Hitachi High-Technologies Corp 磁気分離装置およびこれを備えた自動分析装置、及び分離方法
JP2019100976A (ja) 2017-12-07 2019-06-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 磁気分離方法および自動分析装置
JP2020030136A (ja) 2018-08-23 2020-02-27 富士フイルム株式会社 目的物質の検出方法
WO2020189690A1 (ja) 2019-03-20 2020-09-24 シチズン時計株式会社 被測定物質の検出装置及び被測定物質の検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022085770A1 (ja) 2022-04-28
JPWO2022085770A1 (ja) 2022-04-28
US20230384202A1 (en) 2023-11-30
CN116368372A (zh) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7730835B2 (ja) 被測定物質の検知装置及び検知方法
CA2474509C (en) Methods and algorithms for cell enumeration in a low-cost cytometer
JP6205041B2 (ja) マイクロエレクトロニクスセンサデバイス、読み取り装置及び検出方法
US20130088221A1 (en) Detection of magnetic particles and their clustering
JP6092910B2 (ja) 磁性粒子を作動させるためのバイオセンサー・システム
JP7249281B2 (ja) 磁気式多ビーズアッセイのための方法および装置
CN102803930B (zh) 具有聚焦光学器件的光生物传感器
CN103930765B (zh) 用于团簇检测的装置
US10317399B2 (en) Sample analyzer
JPWO2017187744A1 (ja) 光学的検出方法及び光学的検出装置
US10324020B2 (en) Fluidic optical cartridge
JP6054405B2 (ja) 培養期間を用いた磁性粒子の検出
CN110832301B (zh) 用于检测生物及化学物质的光学磁光方法
JP7404340B2 (ja) 被測定物質の検出装置及び被測定物質の検出方法
US12000783B2 (en) Device for detecting substance being measured
JP7028454B2 (ja) 標的物質検出装置及び標的物質検出方法
JP7467137B2 (ja) 検体分析装置
TWI653449B (zh) 光子晶體與磁珠結合的螢光免疫檢測裝置和方法
JP7246085B2 (ja) 標的物質検出装置
KR20130118744A (ko) 자기적으로 마킹된 마이크로 오브젝트들을 식별하기 위한 장치 및 방법
Tanaka et al. Optimal micromanipulator design for gathering magnetic beads
JP2023025766A (ja) 標的物質の検出方法及び標的物質の検出キット
JP2021092409A (ja) 検出装置及び検出方法
Malec Microfluidic platform for biomolecule quantification
JP2020060440A (ja) 目的物質検出装置及び目的物質検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240718

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250415

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250624

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250805

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250818

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7730835

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150