JP7727296B2 - Analytical device and analytical method - Google Patents
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Description
本発明は、分析装置、及び分析方法に関する。 The present invention relates to an analytical device and an analytical method.
本発明者等は過去に、粒子の体積磁化率を用いて、媒体に対する粒子の親和性を定量的に評価する方法を提案した（特許文献１）。また、本発明者等は過去に、粒子の体積磁化率を用いて、粒子の官能基の量を分析する方法を提案した（特許文献２）。 The present inventors have previously proposed a method for quantitatively evaluating the affinity of particles for a medium using the particle's volume magnetic susceptibility (Patent Document 1). The present inventors have also previously proposed a method for analyzing the amount of functional groups on particles using the particle's volume magnetic susceptibility (Patent Document 2).
本発明者は、粒子状物質を分析する方法について鋭意研究を続け、本発明を完成するに至った。本発明は、分析対象の粒子状物質が所期の粒子状物質であるか否かを判定することができる分析装置、及び分析方法を提供することを目的とする。 The inventors have pursued intensive research into methods for analyzing particulate matter, leading to the completion of this invention. The purpose of this invention is to provide an analytical device and analytical method that can determine whether the particulate matter being analyzed is the intended particulate matter.
本発明の分析装置は、磁場生成部と、観察部と、処理部と、記憶部とを備える。前記磁場生成部は、磁場を生成して、分析対象である粒子径１μｍ未満の細胞外小胞を磁気泳動させる。前記基準データは、複数種類の細胞外小胞の体積磁化率および粒子径を含む。前記観察部は、前記分析対象を観察する。前記処理部は、前記観察部の観察結果から前記分析対象の磁気泳動速度を測定し、前記分析対象の磁気泳動速度と、前記分析対象のブラウン運動に基づいて算出した粒子径とに基づいて、前記分析対象の体積磁化率を測定する。前記記憶部は、基準粒子状物質の体積磁化率を示す基準データを記憶する。前記処理部は、前記処理部で取得された体積磁化率を前記基準データと比較することにより、前記分析対象である細胞外小胞の種類を特定する。 The analytical device of the present invention comprises a magnetic field generation unit, an observation unit, a processing unit, and a memory unit. The magnetic field generation unit generates a magnetic field to magnetophorese extracellular vesicles with a particle diameter of less than 1 μm, which are the subject of analysis. The reference data includes the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of extracellular vesicles. The observation unit observes the subject of analysis. The processing unit measures the magnetophoretic velocity of the subject of analysis from the observation results of the observation unit, and measures the volume magnetic susceptibility of the subject of analysis based on the magnetophoretic velocity of the subject of analysis and a particle diameter calculated based on the Brownian motion of the subject of analysis. The memory unit stores reference data indicating the volume magnetic susceptibility of reference particulate matter. The processing unit identifies the type of extracellular vesicles, which are the subject of analysis , by comparing the volume magnetic susceptibility acquired by the processing unit with the reference data.
ある実施形態において、前記基準データは、がん細胞由来の細胞外小胞の情報を含み、前記処理部は、前記分析対象が、がん細胞由来の細胞外小胞であるか否かを判定する。 In one embodiment, the reference data includes information on extracellular vesicles derived from cancer cells, and the processing unit determines whether the analysis target is extracellular vesicles derived from cancer cells.
ある実施形態において、前記記憶部は、細胞特定データを更に記憶する。前記細胞特定データは、少なくも１種類の細胞外小胞の体積磁化率と、前記細胞外小胞を放出する細胞との関係を示すデータである。
前記処理部は、前記少なくとも１種類の細胞外小胞のうちの１つに前記分析対象が該当すると判定した場合、前記細胞特定データを参照して、前記分析対象を放出した細胞を判定する。
In one embodiment, the storage unit further stores cell-identification data, which is data indicating a relationship between the volume magnetic susceptibility of at least one type of extracellular vesicle and the cell that releases the extracellular vesicle.
When the processing unit determines that the analyte corresponds to one of the at least one type of extracellular vesicles, it refers to the cell identification data to determine the cell that released the analyte.
本発明の分析方法は、分析対象である粒子径１μｍ未満の細胞外小胞を観察するステップと、観察結果から前記分析対象の磁気泳動速度を測定する第１測定ステップと、前記分析対象の磁気泳動速度と、前記分析対象のブラウン運動に基づいて算出した粒子径とに基づいて、前記分析対象の体積磁化率を測定する第２測定ステップと、前記分析対象の体積磁化率を基準データと比較することにより、前記分析対象を分析する分析ステップとを包含する。前記基準データは、複数種類の細胞外小胞の体積磁化率および粒子径を含む。
前記分析ステップにおいて、前記第２測定ステップで取得された体積磁化率と前記基準データとを比較することにより、前記分析対象である細胞外小胞の種類を特定する。
The analytical method of the present invention includes a step of observing extracellular vesicles having a particle diameter of less than 1 μm as an analyte , a first measurement step of measuring the magnetophoretic velocity of the analyte from the observation results, a second measurement step of measuring the volume magnetic susceptibility of the analyte based on the magnetophoretic velocity of the analyte and the particle diameter calculated based on the Brownian motion of the analyte, and an analysis step of analyzing the analyte by comparing the volume magnetic susceptibility of the analyte with reference data. The reference data includes the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of extracellular vesicles.
In the analysis step, the type of extracellular vesicles to be analyzed is identified by comparing the volume magnetic susceptibility obtained in the second measurement step with the reference data .
ある実施形態では、前記基準データががん細胞由来の細胞外小胞の情報を含み、前記分析ステップにおいて、前記分析対象が、がん細胞由来の細胞外小胞であるか否かを判定する。 In one embodiment, the reference data includes information on extracellular vesicles derived from cancer cells, and in the analysis step, it is determined whether the analysis target is extracellular vesicles derived from cancer cells.
ある実施形態では、前記基準データが少なくも１種類の細胞外小胞の体積磁化率と、前記細胞外小胞を放出する細胞との関係を示すデータである細胞特定データを含み、前記分析ステップにおいて、前記少なくとも１種類の細胞外小胞のうちの１つに前記分析対象が該当すると判定した場合、前記少なくも１種類の細胞外小胞の体積磁化率と、前記細胞外小胞を放出する細胞との関係を示すデータを参照して、前記細胞外小胞を放出した細胞を判定する。 In one embodiment, the reference data includes cell-identification data, which is data indicating the relationship between the volume magnetic susceptibility of at least one type of extracellular vesicle and the cell that releases the extracellular vesicle, and if it is determined in the analysis step that the subject of analysis corresponds to one of the at least one type of extracellular vesicle, the cell that released the extracellular vesicle is identified by referring to the data indicating the relationship between the volume magnetic susceptibility of the at least one type of extracellular vesicle and the cell that releases the extracellular vesicle .
本発明の分析装置及び分析方法によれば、分析対象の粒子状物質が所期の粒子状物質であるか否かを判定することができる。 The analytical device and analytical method of the present invention make it possible to determine whether the particulate matter being analyzed is the intended particulate matter.
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。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。また、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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Note that duplicated explanations may be omitted where appropriate. In addition, identical or equivalent parts in the drawings will be designated by the same reference symbols and explanations will not be repeated.
［実施形態１］
まず図１を参照して、本実施形態の分析装置１０を説明する。図１は、本実施形態に係る分析装置１０の模式図である。分析装置１０は、粒子状物質ｐを分析する。より具体的には、分析装置１０は、粒子状物質ｐの表面膜の状態を分析する。
[Embodiment 1]
First, an analysis device 10 according to the present embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic diagram of the analysis device 10 according to the present embodiment. The analysis device 10 analyzes particulate matter p. More specifically, the analysis device 10 analyzes the state of the surface film of the particulate matter p.
本実施形態において、粒子状物質ｐは、ミセルである。ミセルの表面膜は、親水性部分と親油性（疎水性）部分とを有する。より具体的には、ミセルの表面膜は、親水基を外に向け、親油基を内に向けた構造を有する。例えば、ミセルは、油性成分が界面活性剤（表面膜）で覆われた構造を有する。 In this embodiment, the particulate matter p is a micelle. The surface membrane of a micelle has a hydrophilic portion and a lipophilic (hydrophobic) portion. More specifically, the surface membrane of a micelle has a structure in which the hydrophilic groups face outward and the lipophilic groups face inward. For example, a micelle has a structure in which an oily component is covered with a surfactant (surface membrane).
図１に示すように、分析装置１０は、磁場生成部２０と、観察部３０と、演算部４０とを備える。磁場生成部２０の近傍にセル２１が配置される。磁場生成部２０は、磁場を生成してセル２１内の粒子状物質ｐを磁気泳動させる。観察部３０は、セル２１内の粒子状物質ｐを観察する。演算部４０は、観察部３０による観察の結果から、粒子状物質ｐの粒子径及び磁気泳動速度を測定する。また、演算部４０は、粒子状物質ｐの粒子径及び磁気泳動速度に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する。そして、演算部４０は、粒子状物質ｐの体積磁化率に基づいて、粒子状物質ｐの表面部の状態を分析する。以下、分析装置１０について更に詳細に説明する。 As shown in FIG. 1, the analysis device 10 includes a magnetic field generation unit 20, an observation unit 30, and a calculation unit 40. A cell 21 is disposed near the magnetic field generation unit 20. The magnetic field generation unit 20 generates a magnetic field to magnetophoretically migrate particulate matter p in the cell 21. The observation unit 30 observes the particulate matter p in the cell 21. The calculation unit 40 measures the particle diameter and magnetophoretic migration velocity of the particulate matter p from the results of observation by the observation unit 30. The calculation unit 40 also measures the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p based on the particle diameter and magnetophoretic migration velocity of the particulate matter p. The calculation unit 40 then analyzes the state of the surface of the particulate matter p based on the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p. The analysis device 10 will be described in more detail below.
磁場生成部２０は、磁場勾配（磁束密度の勾配）を生成して、セル２１内の粒子状物質ｐに磁気力を作用させる。この結果、粒子状物質ｐが磁気泳動する。本実施形態において、磁場生成部２０は、磁場勾配を生成する一対の永久磁石を備える。一対の永久磁石を構成する２つの永久磁石は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下の一定距離の空隙を空けて配置される。セル２１は、２つの永久磁石の間の空隙に配置される。 The magnetic field generating unit 20 generates a magnetic field gradient (a gradient of magnetic flux density) and applies a magnetic force to the particulate matter p in the cell 21. As a result, the particulate matter p undergoes magnetophoresis. In this embodiment, the magnetic field generating unit 20 includes a pair of permanent magnets that generate the magnetic field gradient. The two permanent magnets that make up the pair are arranged with a gap of a fixed distance, for example, between 100 μm and 500 μm. The cell 21 is placed in the gap between the two permanent magnets.
本実施形態において、セル２１はキャピラリー管である。キャピラリー管は管状部材の一例である。セル２１の材質は、可視光あるいはレーザー光Ｌを透過し得る材質であれば特に限定されない。例えば、セル２１は、ガラス製あるいはプラスチック製であり得る。 In this embodiment, the cell 21 is a capillary tube. A capillary tube is an example of a tubular member. The material of the cell 21 is not particularly limited as long as it is a material that can transmit visible light or laser light L. For example, the cell 21 can be made of glass or plastic.
粒子状物質ｐは、例えばマイクロシリンジ、マイクロポンプ、又はオートサンプラーにより、媒体ｍと共にセル２１に導入される。あるいは、粒子状物質ｐは、サイフォンの原理に基づいて、媒体ｍと共にセル２１に導入され得る。あるいは、粒子状物質ｐを含む液滴を毛細管現象によってセル２１（キャピラリー管）に導入してもよい。粒子状物質ｐを含む液滴がキャピラリー管の一方端に滴下されると、毛細管現象によって液滴がキャピラリー管を流れる。 The particulate matter p is introduced into the cell 21 together with the medium m, for example, by a microsyringe, a micropump, or an autosampler. Alternatively, the particulate matter p can be introduced into the cell 21 together with the medium m based on the siphon principle. Alternatively, droplets containing the particulate matter p may be introduced into the cell 21 (capillary tube) by capillary action. When droplets containing the particulate matter p are dropped onto one end of the capillary tube, the droplets flow through the capillary tube by capillary action.
粒子状物質ｐは、媒体ｍ中に存在する。媒体ｍ中に１つの粒子状物質ｐが存在してもよいし、媒体ｍ中に複数の粒子状物質ｐが存在してもよい。媒体ｍ中に複数の粒子状物質ｐが存在する場合、複数の粒子状物質ｐは、媒体ｍ中で分散していてもよいし、媒体ｍ中で偏在していてもよい。媒体ｍは、液体であってもよく、気体であってもよい。例えば、媒体ｍは、電解質水溶液、培養液、有機溶媒、又は空気である。分析装置１０は、媒体ｍ中に存在する複数の粒子状物質ｐの個々の体積磁化率を測定する。 Particulate matter p is present in medium m. There may be one particulate matter p in medium m, or multiple particulate matters p in medium m. When multiple particulate matters p are present in medium m, the multiple particulate matters p may be dispersed in medium m or unevenly distributed in medium m. Medium m may be a liquid or a gas. For example, medium m is an aqueous electrolyte solution, a culture medium, an organic solvent, or air. The analysis device 10 measures the volume magnetic susceptibility of each of the multiple particulate matters p present in medium m.
粒子状物質ｐの体積磁化率は、粒子状物質ｐの表面膜の状態によって異なる。詳しくは、粒子状物質ｐの体積磁化率は、表面膜の量によって異なる。あるいは、粒子状物質ｐの体積磁化率は、表面膜が消失しているか否かによって異なる。したがって、分析装置１０は、粒子状物質ｐの体積磁化率に基づいて、粒子状物質ｐの表面膜が所期の状態であるか否かを分析することができる。あるいは、分析装置１０は、粒子状物質ｐの体積磁化率に基づいて、粒子状物質ｐの表面膜が消失しているか否かを判定することができる。 The volume magnetic susceptibility of particulate matter p varies depending on the state of the surface film of the particulate matter p. Specifically, the volume magnetic susceptibility of particulate matter p varies depending on the amount of surface film. Alternatively, the volume magnetic susceptibility of particulate matter p varies depending on whether the surface film has disappeared. Therefore, the analysis device 10 can analyze whether the surface film of the particulate matter p is in the intended state based on the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p. Alternatively, the analysis device 10 can determine whether the surface film of the particulate matter p has disappeared based on the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p.
観察部３０は、セル２１内の粒子状物質ｐを観察して、観察結果を示す信号を生成する。演算部４０は、観察部３０が生成する信号に基づいて、粒子状物質ｐの粒子径及び磁気泳動速度を測定する。演算部４０は、記憶部４１と、処理部４２とを備える。 The observation unit 30 observes the particulate matter p in the cell 21 and generates a signal indicating the observation result. The calculation unit 40 measures the particle diameter and magnetophoretic velocity of the particulate matter p based on the signal generated by the observation unit 30. The calculation unit 40 includes a memory unit 41 and a processing unit 42.
記憶部４１は、プログラム及び設定情報などを記憶する。記憶部４１は、例えば、ストレージデバイス及び半導体メモリーによって構成され得る。ストレージデバイスは、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。記憶部４１は、半導体メモリーとして、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を有し得る。処理部４２は、記憶部４１に記憶されたプログラムを実行することによって、数値計算や情報処理、機器制御のような様々な処理を行う。処理部４２は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーによって構成される。演算部４０として、例えば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。 The memory unit 41 stores programs, setting information, etc. The memory unit 41 may be configured, for example, by a storage device and semiconductor memory. The storage device is, for example, a hard disk drive (HDD). The memory unit 41 may include, for example, random access memory (RAM) and read-only memory (ROM) as semiconductor memory. The processing unit 42 executes programs stored in the memory unit 41 to perform various processes such as numerical calculations, information processing, and device control. The processing unit 42 is configured, for example, by a processor such as a central processing unit (CPU). A general-purpose computer such as a personal computer is used as the calculation unit 40.
処理部４２は、観察部３０の観察結果から、セル２１内における粒子状物質ｐの位置の時間的な変化を測定する。例えば、処理部４２は、所定の時間間隔ごとに、セル２１内における粒子状物質ｐの位置を測定する。換言すると、異なる時刻の粒子状物質ｐの位置を測定する。処理部４２は、粒子状物質ｐの位置の時間的な変化から、粒子状物質ｐの磁気泳動速度を測定する。 The processing unit 42 measures the temporal change in the position of the particulate matter p within the cell 21 from the observation results of the observation unit 30. For example, the processing unit 42 measures the position of the particulate matter p within the cell 21 at predetermined time intervals. In other words, it measures the position of the particulate matter p at different times. The processing unit 42 measures the magnetophoretic velocity of the particulate matter p from the temporal change in the position of the particulate matter p.
また、処理部４２は、観察部３０が生成する信号から、粒子状物質ｐの粒子径を測定する。処理部４２は、更に、粒子状物質ｐの粒子径及び磁気泳動速度に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する。 The processing unit 42 also measures the particle diameter of the particulate matter p from the signal generated by the observation unit 30. The processing unit 42 further measures the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p based on the particle diameter and magnetophoretic velocity of the particulate matter p.
例えば、処理部４２は、以下の式（１）に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を算出する。
ｖ＝｛２（χｓ－χｍ）ｒ2／９ημo｝Ｂ（ｄＢ／ｄｘ）・・・（１）
For example, the processing unit 42 calculates the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p based on the following formula (1).
v={2(χs-χm)r 2 /9ημ o }B(dB/dx)...(1)
式（１）において、ｖは粒子状物質ｐの磁気泳動速度であり、χｓは粒子状物質ｐの体積磁化率であり、χｍは媒体ｍの体積磁化率であり、ｒは粒子状物質ｐの半径であり、ηは媒体ｍの粘性率であり、μoは真空の透磁率であり、Ｂは磁束密度であり、ｄＢ／ｄｘは磁場勾配（磁束密度の勾配）である。式（１）は、セル２１（キャピラリー管）の軸方向（ｘ方向）において粒子状物質ｐ及び媒体ｍが受ける磁気力の差と、粘性抵抗力とがほぼ等しいことから導かれる。 In equation (1), v is the magnetophoretic velocity of the particulate matter p, χs is the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p, χm is the volume magnetic susceptibility of the medium m, r is the radius of the particulate matter p, η is the viscosity of the medium m, μo is the permeability of a vacuum, B is the magnetic flux density, and dB/dx is the magnetic field gradient (gradient of the magnetic flux density). Equation (1) is derived from the fact that the difference in magnetic force acting on the particulate matter p and the medium m in the axial direction (x direction) of the cell 21 (capillary tube) is approximately equal to the viscous resistance force.
なお、磁気泳動速度ｖ及び粒子状物質ｐの体積磁化率χｓは、処理部４２が測定した測定値である。粒子状物質ｐの半径ｒは、例えば、処理部４２が、測定した粒子状物質ｐの粒子径から算出する。媒体ｍの体積磁化率χｍ、媒体ｍの粘性率η、真空の透磁率μo、磁束密度Ｂ、及び磁場勾配ｄＢ／ｄｘは、記憶部４１に予め記憶されている。例えば、ユーザーは、キーボード、マウス又はタッチディスプレイのような入力装置を操作して、媒体ｍの体積磁化率χｍ、媒体ｍの粘性率η、真空の透磁率μo、磁束密度Ｂ、及び磁場勾配ｄＢ／ｄｘを記憶部４１に記憶させることができる。媒体ｍの体積磁化率χｍ、媒体ｍの粘性率η、真空の透磁率μoは、例えば文献値である。磁束密度Ｂ、及び磁場勾配ｄＢ／ｄｘは、例えば測定値である。 The magnetophoretic velocity v and the volume magnetic susceptibility χs of the particulate matter p are measured values measured by the processing unit 42. The radius r of the particulate matter p is calculated, for example, by the processing unit 42 from the measured particle diameter of the particulate matter p. The volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, the magnetic permeability μo of a vacuum, the magnetic flux density B, and the magnetic field gradient dB/dx are pre-stored in the storage unit 41. For example, a user can operate an input device such as a keyboard, a mouse, or a touch display to store the volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, the magnetic permeability μo of a vacuum, the magnetic flux density B, and the magnetic field gradient dB/dx in the storage unit 41. The volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, and the magnetic permeability μo of a vacuum are, for example, literature values. The magnetic flux density B and the magnetic field gradient dB/dx are, for example, measured values.
記憶部４１は、基準粒子状物質の体積磁化率を示す基準データ４３を記憶している。本実施形態において、基準データ４３は、表面膜の状態が所期の状態である際の粒子状物質ｐの体積磁化率を示す。処理部４２は、粒子状物質ｐ（分析対象）の体積磁化率を基準データ４３と比較することにより、粒子状物質ｐ（分析対象）の表面膜の状態を分析する。より具体的には、処理部４２は、粒子状物質ｐ（分析対象）の表面膜が所期の状態であるか否かを分析する。あるいは、処理部４２は、粒子状物質ｐ（分析対象）の表面膜が消失しているか否かを分析する。 The memory unit 41 stores reference data 43 indicating the volume magnetic susceptibility of reference particulate matter. In this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of particulate matter p when the surface film is in a desired state. The processing unit 42 analyzes the state of the surface film of the particulate matter p (analysis target) by comparing the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p (analysis target) with the reference data 43. More specifically, the processing unit 42 analyzes whether the surface film of the particulate matter p (analysis target) is in a desired state. Alternatively, the processing unit 42 analyzes whether the surface film of the particulate matter p (analysis target) has disappeared.
なお、基準データ４３は、所期の粒子状物質ｐの体積磁化率を測定することによって作成される。本実施形態の基準データ４３は、表面膜の状態が所期の状態である際の粒子状物質ｐの体積磁化率を測定することによって作成される。 The reference data 43 is created by measuring the volume magnetic susceptibility of the desired particulate matter p. In this embodiment, the reference data 43 is created by measuring the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p when the surface film is in the desired state.
続いて図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、粒子状物質ｐの動きを説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、粒子状物質ｐの動きを示す図である。詳しくは、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、粒子状物質ｐ及び媒体ｍの体積磁化率と粒子状物質ｐの移動方向との関係を示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、磁場生成部２０は、磁極がＮ極の永久磁石２０ａと、磁極がＳ極の永久磁石２０ｂとを備える。２つの永久磁石２０ａ、２０ｂは、セル２１を挟んで対向する。 Next, the movement of particulate matter p will be explained with reference to Figures 2(a) and 2(b). Figures 2(a) and 2(b) are diagrams showing the movement of particulate matter p. In detail, Figures 2(a) and 2(b) show the relationship between the volume magnetic susceptibility of particulate matter p and medium m and the direction of movement of particulate matter p. As shown in Figures 2(a) and 2(b), the magnetic field generation unit 20 comprises a permanent magnet 20a with a north magnetic pole and a permanent magnet 20b with a south magnetic pole. The two permanent magnets 20a and 20b face each other with the cell 21 between them.
図２（ａ）に示すように、粒子状物質ｐの体積磁化率が媒体ｍの体積磁化率よりも小さい場合、粒子状物質ｐは磁場（磁場生成部２０）から遠ざかる方向に移動する。一方、図２（ｂ）に示すように、粒子状物質ｐの体積磁化率が媒体ｍの体積磁化率よりも大きい場合、粒子状物質ｐは磁場（磁場生成部２０）に近づく方向に移動する。 As shown in Figure 2(a), if the volume magnetic susceptibility of particulate matter p is smaller than that of medium m, the particulate matter p moves in a direction away from the magnetic field (magnetic field generating unit 20). On the other hand, as shown in Figure 2(b), if the volume magnetic susceptibility of particulate matter p is larger than that of medium m, the particulate matter p moves in a direction toward the magnetic field (magnetic field generating unit 20).
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、粒子状物質ｐの動きは、粒子状物質ｐ及び媒体ｍの体積磁化率に応じて決定される。なお、粒子状物質ｐは永久磁石２０ａ、２０ｂの端部の近傍において力を受ける。例えば、粒子状物質ｐは永久磁石２０ａ、２０ｂの端部の近傍から±２００μｍ程度の範囲で力を受ける。 As shown in Figures 2(a) and 2(b), the movement of particulate matter p is determined according to the volume magnetic susceptibility of particulate matter p and medium m. Note that particulate matter p is subjected to a force near the ends of permanent magnets 20a and 20b. For example, particulate matter p is subjected to a force within a range of approximately ±200 μm from the vicinity of the ends of permanent magnets 20a and 20b.
続いて図３を参照して、分析装置１０について更に説明する。図３は、分析装置１０の構成を示す図である。図３に示すように、分析装置１０は、光源５０を更に備える。また、観察部３０は、拡大部３２及び撮像部３４を備える。 Next, the analysis device 10 will be further described with reference to Figure 3. Figure 3 is a diagram showing the configuration of the analysis device 10. As shown in Figure 3, the analysis device 10 further includes a light source 50. The observation unit 30 also includes a magnification unit 32 and an imaging unit 34.
光源５０は、可視光成分を含む比較的高い強度の光を出射する。光源５０は、セル２１に光を照射する。この結果、粒子状物質ｐに光が照射される。光源５０から出射される光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５０として、例えば、ハロゲンランプが好適に用いられる。 The light source 50 emits relatively high-intensity light that includes a visible light component. The light source 50 irradiates the cell 21 with light. As a result, the particulate matter p is irradiated with light. The wavelength spectrum of the light emitted from the light source 50 may be relatively broad. For example, a halogen lamp is preferably used as the light source 50.
セル２１に導入された粒子状物質ｐは、拡大部３２によって適当な倍率で拡大されて、撮像部３４で撮像される。撮像部３４の撮像結果（撮像部３４が撮像した画像）から、粒子状物質ｐの位置を特定できる。例えば、拡大部３２は対物レンズを含み、撮像部３４は電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を含む。あるいは、撮像部３４の各画素は、フォトダイオード又は光電子倍増管で構成されてもよい。撮像部３４は、例えば、所定の時間間隔ごとに粒子状物質ｐを撮像する。なお、撮像部３４は、光源５０から出射されてセル２１を透過した光を撮像してもよいし、光源５０から出射されて粒子状物質ｐによって散乱された光を撮像してもよい。 The particulate matter p introduced into the cell 21 is magnified at an appropriate magnification by the magnifying unit 32 and imaged by the imaging unit 34. The position of the particulate matter p can be identified from the imaging results of the imaging unit 34 (the image captured by the imaging unit 34). For example, the magnifying unit 32 includes an objective lens, and the imaging unit 34 includes a charge-coupled device (CCD). Alternatively, each pixel of the imaging unit 34 may be composed of a photodiode or a photomultiplier tube. The imaging unit 34 images the particulate matter p, for example, at predetermined time intervals. Note that the imaging unit 34 may image light emitted from the light source 50 and transmitted through the cell 21, or light emitted from the light source 50 and scattered by the particulate matter p.
演算部４０（処理部４２）は、撮像部３４の撮像結果から、粒子状物質ｐの位置の時間的な変化を測定し、粒子状物質ｐの位置の時間的な変化から粒子状物質ｐの磁気泳動速度を測定する。 The calculation unit 40 (processing unit 42) measures the change in the position of the particulate matter p over time from the imaging results of the imaging unit 34, and measures the magnetophoretic velocity of the particulate matter p from the change in the position of the particulate matter p over time.
また、演算部４０（処理部４２）は、粒子状物質ｐの撮像結果から粒子状物質ｐの粒子径を測定する。例えば、演算部４０（処理部４２）は、以下の処理を実行する。即ち、まず、撮像部３４によって撮像された画像をモノクロ化し、その輝度を数値化する。次に、輝度値の微分値をしきい値と比較して粒子状物質ｐの境界を設定する。次に、設定した境界から粒子状物質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算出する。あるいは、粒子状物質ｐの中心を規定し、粒子状物質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状物質ｐの境界と交わる２つの点の間の距離の平均を算出する。 The calculation unit 40 (processing unit 42) also measures the particle diameter of the particulate matter p from the imaging results of the particulate matter p. For example, the calculation unit 40 (processing unit 42) performs the following process. That is, first, the image captured by the imaging unit 34 is converted to monochrome and its brightness is quantified. Next, the differential value of the brightness value is compared with a threshold value to set the boundary of the particulate matter p. Next, the area of the particulate matter p is detected from the set boundary, and the particle diameter is calculated from the radius of the circle corresponding to that area. Alternatively, the center of the particulate matter p is defined, multiple straight lines passing through the center of the particulate matter p are drawn, and the average distance between the two points where each straight line intersects with the boundary of the particulate matter p is calculated.
続いて図４を参照して、粒子状物質ｐの体積磁化率の測定結果について説明する。図４は、粒子状物質ｐの体積磁化率の測定結果の一例を示す図である。詳しくは、図４は、第１粒子状物質ｐ１の体積磁化率の測定結果と、第２粒子状物質ｐ２の体積磁化率の測定結果とを示す。 Next, the measurement results of the volume magnetic susceptibility of particulate matter p will be described with reference to Figure 4. Figure 4 is a diagram showing an example of the measurement results of the volume magnetic susceptibility of particulate matter p. In detail, Figure 4 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility of first particulate matter p1 and the measurement results of the volume magnetic susceptibility of second particulate matter p2.
第１粒子状物質ｐ１は、表面膜の状態が所期の状態の粒子状物質ｐである。換言すると、第１粒子状物質ｐ１は、基準粒子状物質である。一方、第２粒子状物質ｐ２は、表面膜の状態が所期の状態から変化した粒子状物質ｐである。あるいは、第２粒子状物質ｐ２は、表面膜が消失した粒子状物質ｐである。 The first particulate matter p1 is particulate matter p whose surface film state is in the desired state. In other words, the first particulate matter p1 is the reference particulate matter. On the other hand, the second particulate matter p2 is particulate matter p whose surface film state has changed from the desired state. Alternatively, the second particulate matter p2 is particulate matter p whose surface film has disappeared.
図４において、横軸は体積磁化率を示し、縦軸は粒子数の割合を示す。また、図４において、グラフ６１（実線）は第１粒子状物質ｐ１の体積磁化率の測定結果を示し、グラフ６２（破線）は第２粒子状物質ｐ２の体積磁化率の測定結果を示す。 In Figure 4, the horizontal axis represents volume magnetic susceptibility, and the vertical axis represents the proportion of particle numbers. Also in Figure 4, graph 61 (solid line) represents the measurement results of the volume magnetic susceptibility of the first particulate matter p1, and graph 62 (dashed line) represents the measurement results of the volume magnetic susceptibility of the second particulate matter p2.
グラフ６１は、セル２１に導入した複数の第１粒子状物質ｐ１の個々の体積磁化率を測定して作成した。同様に、グラフ６２は、セル２１に導入した複数の第２粒子状物質ｐ２の個々の体積磁化率を測定して作成した。具体的には、グラフ６１は、第１粒子状物質ｐ１の個々の体積磁化率を測定し、測定した体積磁化率ごとに第１粒子状物質ｐ１の数の割合を算出することによって作成した。同様に、グラフ６２は、第２粒子状物質ｐ２の個々の体積磁化率を測定し、測定した体積磁化率ごとに第２粒子状物質ｐ２の数の割合を算出することによって作成した。 Graph 61 was created by measuring the individual volume magnetic susceptibility of multiple first particulate matter p1 introduced into cell 21. Similarly, graph 62 was created by measuring the individual volume magnetic susceptibility of multiple second particulate matter p2 introduced into cell 21. Specifically, graph 61 was created by measuring the individual volume magnetic susceptibility of first particulate matter p1 and calculating the proportion of the number of first particulate matter p1 for each measured volume magnetic susceptibility. Similarly, graph 62 was created by measuring the individual volume magnetic susceptibility of second particulate matter p2 and calculating the proportion of the number of second particulate matter p2 for each measured volume magnetic susceptibility.
詳しくは、第１粒子状物質ｐ１は、分散剤を含有する生クリームである。分散剤を含有する生クリームは、所期の状態においてミセル構造を有する。詳しくは、分散剤が表面膜を構成する。第２粒子状物質ｐ２は、分散剤を含有する生クリームを常温環境下に３０分放置して作製した。分散剤を含有する生クリームを常温環境下で一定期間以上放置すると、分散剤が表面膜を維持することができなくなり、その結果、表面膜の状態が所期の状態から変化する。具体的には、表面膜の量が減少する。あるいは、表面膜が消失する。 Specifically, the first particulate matter p1 is fresh cream containing a dispersant. Fresh cream containing a dispersant has a micelle structure in the intended state. Specifically, the dispersant forms a surface film. The second particulate matter p2 was produced by leaving fresh cream containing a dispersant in a room temperature environment for 30 minutes. When fresh cream containing a dispersant is left in a room temperature environment for a certain period of time or longer, the dispersant is no longer able to maintain the surface film, and as a result, the state of the surface film changes from the intended state. Specifically, the amount of the surface film decreases. Or, the surface film disappears.
図４に示すように、第１粒子状物質ｐ１と第２粒子状物質ｐ２とでは、体積磁化率が異なる。体積磁化率が異なるのは、表面膜の状態が所期の状態から変化したためである。具体的には、表面膜の量が変化したためである。あるいは、表面膜が消失したためである。したがって、第２粒子状物質ｐ２（分析対象）の体積磁化率を第１粒子状物質ｐ１（基準粒子状物質）の体積磁化率（基準データ４３）と比較することにより、第２粒子状物質ｐ２（分析対象）の表面膜の状態を分析することができる。あるいは、表面膜が消失したか否かを分析することができる。 As shown in FIG. 4, the first particulate matter p1 and the second particulate matter p2 have different volume magnetic susceptibilities. The difference in volume magnetic susceptibility is due to a change in the state of the surface film from the intended state. Specifically, this is due to a change in the amount of surface film. Alternatively, this is due to the disappearance of the surface film. Therefore, by comparing the volume magnetic susceptibility of the second particulate matter p2 (analysis target) with the volume magnetic susceptibility (reference data 43) of the first particulate matter p1 (reference particulate matter), the state of the surface film of the second particulate matter p2 (analysis target) can be analyzed. Alternatively, it can be analyzed whether the surface film has disappeared.
以上、本実施形態の分析装置１０について説明した。本実施形態によれば、粒子状物質ｐの表面膜の状態を分析することができる。また、本実施形態によれば、ミセル構造を有する食材を分析して評価することができる。 The above describes the analysis device 10 of this embodiment. According to this embodiment, it is possible to analyze the state of the surface film of particulate matter p. Furthermore, according to this embodiment, it is possible to analyze and evaluate food ingredients having a micelle structure.
なお、粒子状物質ｐは表面膜を有する粒子であればよく、ミセルに限定されない。例えば、粒子状物質ｐはベシクルであり得る。より詳しくは、粒子状物質ｐは、例えば、リポソーム、又は細胞外小胞（Ｅｘｔｒａ Ｍｉｃｒｏｖｅｓｉｃｌｅ；ＥＶ）であり得る。ベシクルの表面膜は、脂質からなる。より具体的には、ベシクルの表面膜は、脂質二重層を有する。リポソームは、表面膜がリン脂質からなるベシクルである。リポソームは、カプセル性材料として、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）に用いられる。細胞外小胞は、細胞から放出されるベシクルである。細胞外小胞は、細胞外小胞を放出する細胞の細胞内成分の一部を含む。 The particulate substance p may be any particle having a surface membrane and is not limited to micelles. For example, the particulate substance p may be a vesicle. More specifically, the particulate substance p may be, for example, a liposome or an extracellular vesicle (EV). The surface membrane of a vesicle is made of lipids. More specifically, the surface membrane of a vesicle has a lipid bilayer. A liposome is a vesicle whose surface membrane is made of phospholipids. Liposomes are used as encapsulating materials in DDSs (drug delivery systems). Extracellular vesicles are vesicles released from cells. Extracellular vesicles contain some of the intracellular components of the cell that releases the extracellular vesicles.
本実施形態では、粒子状物質ｐの表面膜の状態を分析したが、粒子状物質ｐの内部の状態を分析してもよい。詳しくは、粒子状物質ｐの内部の状態が所期の状態であるか否かを分析してもよい。この場合、基準データ４３は、内部の状態が所期の状態である際の粒子状物質ｐの体積磁化率を示す。換言すると、基準粒子状物質は、内部の状態が所期の状態の粒子状物質ｐである。 In this embodiment, the state of the surface film of the particulate matter p was analyzed, but the internal state of the particulate matter p may also be analyzed. Specifically, it may be analyzed whether the internal state of the particulate matter p is in the desired state. In this case, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p when the internal state is in the desired state. In other words, the reference particulate matter is particulate matter p whose internal state is in the desired state.
あるいは、粒子状物質ｐが所期の粒子状物質であるか否かを分析してもよい。この場合、基準データ４３は、所期の粒子状物質の体積磁化率を示す。 Alternatively, it may be analyzed whether the particulate matter p is the desired particulate matter. In this case, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of the desired particulate matter.
例えば、ＤＤＳに用いられるカプセル性材料（カプセル状製品）は、内部に特定の成分（薬物又は生理活性物質）を封入するが、製造バラツキに起因して、内部に特定の成分が封入されない場合がある。内部に特定の成分を封入するカプセル性材料と、内部に特定の成分を封入していないカプセル性材料とでは、体積磁化率が異なる。したがって、内部に特定の成分を封入するカプセル性材料の体積磁化率を用いて基準データ４３を作成し、分析対象のカプセル性材料の体積磁化率を基準データ４３と比較することにより、カプセル性材料の内部に特定の成分が封入されているか否か（粒子状物質ｐの内部の状態が所期の状態であるか否か）を分析することができる。換言すると、カプセル性材料が良品か否かを分析することができる。なお、基準データ４３は、内部に特定の成分が封入されていないカプセル性材料の体積磁化率を用いて作成してもよい。 For example, encapsulation materials (capsule-shaped products) used in DDS encapsulate specific components (drugs or physiologically active substances), but due to manufacturing variations, the specific components may not be encapsulated. The volume magnetic susceptibility of encapsulation materials that encapsulate specific components differs from that of encapsulation materials that do not encapsulate specific components. Therefore, by creating reference data 43 using the volume magnetic susceptibility of encapsulation materials that encapsulate specific components and comparing the volume magnetic susceptibility of the encapsulation material being analyzed with the reference data 43, it is possible to analyze whether the specific components are encapsulated inside the encapsulation material (whether the internal state of the particulate matter p is as expected). In other words, it is possible to analyze whether the encapsulation material is of good quality. The reference data 43 may also be created using the volume magnetic susceptibility of encapsulation materials that do not encapsulate specific components.
また、例えば、がん細胞由来の細胞外小胞は、腫瘍抗原を含む場合がある。あるいは、細胞外小胞を構成するたんぱく質の種類が、がん細胞由来の細胞外小胞と、がん化していない細胞由来の細胞外小胞との間で異なる場合がある。あるいは、細胞外小胞を構成する特定のたんぱく質の量が、がん細胞由来の細胞外小胞と、がん化していない細胞由来の細胞外小胞との間で異なる場合がある。その結果、がん細胞由来の細胞外小胞は、がん化していない細胞由来の細胞外小胞と異なる体積磁化率を有する。したがって、がん細胞由来の細胞外小胞の体積磁化率を用いて基準データ４３を作成し、分析対象の細胞外小胞の体積磁化率と基準データ４３とを比較することにより、細胞外小胞が、がん細胞由来の細胞外小胞であるか否か（粒子状物質ｐが所期の粒子状物質であるか否か）を分析することができる。換言すると、患者が、がんを患っているか否かを診断することができる。なお、基準データ４３は、がん化していない細胞由来の細胞外小胞の体積磁化率を用いて作成してもよい。 For example, extracellular vesicles derived from cancer cells may contain tumor antigens. Alternatively, the types of proteins constituting the extracellular vesicles may differ between extracellular vesicles derived from cancer cells and those derived from non-cancerous cells. Alternatively, the amount of a specific protein constituting the extracellular vesicles may differ between extracellular vesicles derived from cancer cells and those derived from non-cancerous cells. As a result, extracellular vesicles derived from cancer cells have a volume magnetic susceptibility different from that of extracellular vesicles derived from non-cancerous cells. Therefore, by creating reference data 43 using the volume magnetic susceptibility of extracellular vesicles derived from cancer cells and comparing the volume magnetic susceptibility of the extracellular vesicles to be analyzed with the reference data 43, it is possible to analyze whether the extracellular vesicles are extracellular vesicles derived from cancer cells (whether particulate matter p is the intended particulate matter). In other words, it is possible to diagnose whether a patient has cancer. The reference data 43 may also be created using the volume magnetic susceptibility of extracellular vesicles derived from non-cancerous cells.
続いて、図５を参照して、本実施形態の分析方法について説明する。図５は、本実施形態の分析方法を示すフローチャートである。本実施形態の分析方法は、図１～図４を参照して説明した分析装置１０を使用して実行し得る。 Next, the analysis method of this embodiment will be described with reference to Figure 5. Figure 5 is a flowchart showing the analysis method of this embodiment. The analysis method of this embodiment can be performed using the analysis device 10 described with reference to Figures 1 to 4.
図５に示すように、まず、磁気泳動する粒子状物質ｐ（分析対象）を観察する（ステップＳ１）。次に、観察結果から粒子状物質ｐの磁気泳動速度と粒子径とを測定する（ステップＳ２）。次に、測定した磁気泳動速度及び粒子径に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する（ステップＳ３）。次に、測定した体積磁化率を基準データ４３と比較することにより、粒子状物質ｐを分析する（ステップＳ４）。より具体的には、粒子状物質ｐの表面膜の状態を分析する。あるいは、粒子状物質ｐの内部の状態を分析する。あるいは、粒子状物質ｐが、所期の粒子状物質であるか否かを分析する。 As shown in FIG. 5, first, magnetophoretic particulate matter p (analyte) is observed (step S1). Next, the magnetophoretic velocity and particle diameter of the particulate matter p are measured from the observation results (step S2). Next, the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p is measured based on the measured magnetophoretic velocity and particle diameter (step S3). Next, the measured volume magnetic susceptibility is compared with reference data 43 to analyze the particulate matter p (step S4). More specifically, the state of the surface film of the particulate matter p is analyzed. Alternatively, the internal state of the particulate matter p is analyzed. Alternatively, it is analyzed whether the particulate matter p is the desired particulate matter.
粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する際には、磁場生成部２０がセル２１内の粒子状物質ｐを磁気泳動させ、観察部３０が、磁気泳動中の粒子状物質ｐを観察する。そして、処理部４２が、観察部３０による観察の結果から、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する。 When measuring the volume magnetic susceptibility of particulate matter p, the magnetic field generation unit 20 magnetophores the particulate matter p in the cell 21, and the observation unit 30 observes the particulate matter p during magnetophoresis. The processing unit 42 then measures the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p from the results of observation by the observation unit 30.
粒子状物質ｐを分析する際には、処理部４２が、粒子状物質ｐの体積磁化率を、記憶部４１が記憶する基準データ４３と比較する。基準データ４３は、既に説明したように、表面膜の状態が所期の状態である際の粒子状物質ｐの体積磁化率を示す。あるいは、基準データ４３は、内部の状態が所期の状態である際の粒子状物質ｐの体積磁化率を示す。あるいは、基準データ４３は、所期の粒子状物質ｐの体積磁化率を示す。 When analyzing particulate matter p, the processing unit 42 compares the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p with reference data 43 stored in the memory unit 41. As already explained, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p when the surface film is in a desired state. Alternatively, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p when the internal state is in a desired state. Alternatively, the reference data 43 indicates the desired volume magnetic susceptibility of the particulate matter p.
以上、図１～図５を参照して本発明の実施形態１について説明した。本実施形態によれば、分析対象の粒子状物質ｐを分析することができる。具体的には、分析対象の表面膜の状態が所期の状態であるか否かを分析することができる。また、分析対象の内部が所期の状態であるか否かを分析することができる。また、分析対象が所期の粒子状物質であるか否かを分析することができる。 Embodiment 1 of the present invention has been described above with reference to Figures 1 to 5. According to this embodiment, it is possible to analyze particulate matter p as an analysis target. Specifically, it is possible to analyze whether the state of the surface film of the analysis target is in a desired state. It is also possible to analyze whether the interior of the analysis target is in a desired state. It is also possible to analyze whether the analysis target is the desired particulate matter.
なお、１μｍ未満の粒子径を測定する際には、レーザー光Ｌを粒子状物質ｐに照射して、粒子状物質ｐのブラウン運動を解析する。例えば、リポソームや細胞外小胞のようなベシクルは、粒子径が１μｍ未満である。 When measuring particle diameters of less than 1 μm, laser light L is irradiated onto the particulate matter p, and the Brownian motion of the particulate matter p is analyzed. For example, vesicles such as liposomes and extracellular vesicles have particle diameters of less than 1 μm.
図６は、本実施形態の分析装置１０の変形例の構成を示す図ある。図６に示すように、分析装置１０は、レーザー装置６０を更に備えてもよい。レーザー装置６０は、レーザー光Ｌを出射する。レーザー装置６０は、セル２１にレーザー光Ｌを照射する。この結果、粒子状物質ｐにレーザー光Ｌが照射される。観察部３０は、セル２１内の粒子状物質ｐによって散乱されたレーザー光Ｌ（散乱光）によって粒子状物質ｐを観察する。具体的には、撮像部３４が、拡大部３２を介して、粒子状物質ｐによって散乱されたレーザー光Ｌを撮像する。 Figure 6 is a diagram showing the configuration of a modified example of the analysis device 10 of this embodiment. As shown in Figure 6, the analysis device 10 may further include a laser device 60. The laser device 60 emits laser light L. The laser device 60 irradiates the cell 21 with the laser light L. As a result, the particulate matter p is irradiated with the laser light L. The observation unit 30 observes the particulate matter p using the laser light L (scattered light) scattered by the particulate matter p in the cell 21. Specifically, the image capture unit 34 captures an image of the laser light L scattered by the particulate matter p via the magnification unit 32.
演算部４０（処理部４２）は、撮像部３４の撮像結果から、粒子径を測定する。具体的には、セル２１（キャピラリー管）の軸方向（ｘ方向）に直交する方向（ｙ方向）における粒子状物質ｐの位置の変化（変位）の分散から拡散係数を算出し、この拡散係数から粒子状物質ｐの粒子径を測定する。詳しくは、粒子状物質ｐは、セル２１（キャピラリー管）の軸方向（ｘ方向）に磁場勾配の影響を受けるが、セル２１の軸方向に直交する方向（ｙ方向）には磁場勾配の影響をほとんど受けない。したがって、ｙ方向における粒子状物質ｐの位置の変位の分散から拡散係数Ｄを算出することができる。具体的には、拡散係数Ｄは、ブラウン運動を行う粒子状物質ｐのｙ方向の移動距離の２乗を２倍の時間で除算して、算出することができる。 The calculation unit 40 (processing unit 42) measures the particle diameter from the image capture results of the imaging unit 34. Specifically, a diffusion coefficient is calculated from the variance of the change in position (displacement) of the particulate matter p in the direction (y direction) perpendicular to the axial direction (x direction) of the cell 21 (capillary tube), and the particle diameter of the particulate matter p is measured from this diffusion coefficient. More specifically, the particulate matter p is affected by the magnetic field gradient in the axial direction (x direction) of the cell 21 (capillary tube), but is hardly affected by the magnetic field gradient in the direction perpendicular to the axial direction of the cell 21 (y direction). Therefore, the diffusion coefficient D can be calculated from the variance of the displacement of the position of the particulate matter p in the y direction. Specifically, the diffusion coefficient D can be calculated by dividing the square of the distance traveled in the y direction of the particulate matter p undergoing Brownian motion by twice the time.
演算部４０（処理部４２）は、以下の式（２）に基づいて、拡散係数Ｄから粒子状物質ｐの粒子径を測定する。式（２）において、ｄは粒子状物質ｐの粒子径であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、ηは媒体ｍの粘性率である。
ｄ＝ｋＴ／（３πηＤ）・・・（２）
The calculation unit 40 (processing unit 42) measures the particle diameter of the particulate matter p from the diffusion coefficient D based on the following equation (2): In equation (2), d is the particle diameter of the particulate matter p, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and η is the viscosity of the medium m.
d=kT/(3πηD)...(2)
なお、図６に示す分析装置１０は、光源５０から光を出射する際には、レーザー装置６０からのレーザー光Ｌの出射を停止させ、レーザー装置６０からレーザー光Ｌを出射する際には、光源５０からの光の出射を停止させる。 In addition, the analysis device 10 shown in FIG. 6 stops emitting laser light L from the laser device 60 when emitting light from the light source 50, and stops emitting light from the light source 50 when emitting laser light L from the laser device 60.
［実施形態２］
続いて図１～３、図５、及び図７を参照して本発明の実施形態２について説明する。但し、実施形態１と異なる事項を説明し、実施形態１と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態２は、分析対象の種類を分析する点で実施形態１と異なる。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 3, 5, and 7. However, only differences from the first embodiment will be described, and a description of the same aspects as in the first embodiment will be omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that the type of analysis target is analyzed.
まず図１を参照して、本実施形態の分析装置１０を説明する。本実施形態において、基準データ４３は、複数種類の基準粒子状物質の体積磁化率を示す。処理部４２は、分析対象の粒子状物質ｐの体積磁化率を基準データ４３と比較することにより、分析対象の粒子状物質ｐの種類を分析する。より具体的には、処理部４２は、分析対象が複数種類の基準粒子状物質のうちの１つに該当するか否かを判定する。分析対象が複数種類の基準粒子状物質のうちの１つに該当する場合、処理部４２は、該当する基準粒子状物質の種類から、分析対象の種類を特定する。本実施形態では更に、処理部４２は、分析対象の粒子径を分析する。 First, referring to FIG. 1, the analysis device 10 of this embodiment will be described. In this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility of multiple types of reference particulate matter. The processing unit 42 analyzes the type of particulate matter p to be analyzed by comparing the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p to be analyzed with the reference data 43. More specifically, the processing unit 42 determines whether the object to be analyzed corresponds to one of the multiple types of reference particulate matter. If the object to be analyzed corresponds to one of the multiple types of reference particulate matter, the processing unit 42 identifies the type of object to be analyzed from the type of the corresponding reference particulate matter. In this embodiment, the processing unit 42 also analyzes the particle diameter of the object to be analyzed.
より詳しくは、本実施形態の基準データ４３は、複数種類の基準粒子状物質のそれぞれの体積磁化率と粒子径とを示す。処理部４２は、分析対象の粒子状物質ｐの体積磁化率と粒子径とを基準データ４３と比較することにより、分析対象の粒子状物質ｐの種類を分析する。更に、処理部４２は、分析対象が複数種類の基準粒子状物質のうちの１つに該当する場合、分析対象の粒子径を特定する。例えば、処理部４２は、分析対象の粒子径として、分析対象の粒子径の測定値を取得する。 More specifically, the reference data 43 in this embodiment indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of each of multiple types of reference particulate matter. The processing unit 42 analyzes the type of particulate matter p to be analyzed by comparing the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the particulate matter p to be analyzed with the reference data 43. Furthermore, if the particulate matter p to be analyzed corresponds to one of the multiple types of reference particulate matter, the processing unit 42 identifies the particle diameter of the particulate matter p to be analyzed. For example, the processing unit 42 acquires a measured value of the particle diameter of the particulate matter p to be analyzed as the particle diameter of the particulate matter p to be analyzed.
図７は、複数種類の基準粒子状物質の体積磁化率の測定結果の一例を示す図である。換言すると、図７は、本実施形態の基準データ４３の一例を示す。詳しくは、図７は、第１基準粒子状物質～第３基準粒子状物質のそれぞれの体積磁化率の測定結果を示す。 Figure 7 is a diagram showing an example of the measurement results of the volume magnetic susceptibility of multiple types of reference particulate matter. In other words, Figure 7 shows an example of the reference data 43 of this embodiment. In detail, Figure 7 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility of each of the first to third reference particulate matter.
図７において、横軸は粒子径を示し、縦軸は体積磁化率を示す。また、図７において、グラフ７１は第１基準粒子状物質ｐｒ１の体積磁化率の測定結果を示し、グラフ７２は第２基準粒子状物質ｐｒ２の体積磁化率の測定結果を示し、グラフ７３は第３基準粒子状物質ｐｒ３の体積磁化率の測定結果を示す。 In Figure 7, the horizontal axis represents particle diameter, and the vertical axis represents volume magnetic susceptibility. Also in Figure 7, graph 71 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility of the first reference particulate matter pr1, graph 72 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility of the second reference particulate matter pr2, and graph 73 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility of the third reference particulate matter pr3.
グラフ７１は、セル２１に導入した複数の第１基準粒子状物質ｐｒ１の個々の体積磁化率と粒子径とを測定して作成した。具体的には、グラフ７１は、第１基準粒子状物質ｐｒ１の個々の体積磁化率と粒子径とを測定し、粒子径０．５μｍ刻みで体積磁化率の平均値及び粒子径の平均値を算出することによって作成した。グラフ７２及びグラフ７３もグラフ７１と同様に作成した。 Graph 71 was created by measuring the volume magnetic susceptibility and particle diameter of each of the multiple first reference particulate matter pr1 introduced into cell 21. Specifically, graph 71 was created by measuring the volume magnetic susceptibility and particle diameter of each of the first reference particulate matter pr1, and calculating the average volume magnetic susceptibility and average particle diameter in increments of 0.5 μm particle diameter. Graphs 72 and 73 were also created in the same way as graph 71.
詳しくは、グラフ７１は市販コーヒー飲料Ａの体積磁化率及び粒子径の測定結果を示し、グラフ７２は市販コーヒー飲料Ｂの体積磁化率及び粒子径の測定結果を示し、グラフ７３は市販コーヒー飲料Ｃの体積磁化率及び粒子径の測定結果を示す。市販コーヒー飲料Ａ～市販コーヒー飲料Ｃはいずれも牛乳成分を含む商品であった。 In detail, graph 71 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and particle size of commercially available coffee drink A, graph 72 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and particle size of commercially available coffee drink B, and graph 73 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and particle size of commercially available coffee drink C. Commercially available coffee drinks A to C all contain milk ingredients.
図７に示すように、市販コーヒー飲料Ａ～市販コーヒー飲料Ｃは、体積磁化率と粒子径との関係が互いに異なっていた。したがって、分析対象の体積磁化率及び粒子径と基準データ４３とを比較することにより、分析対象が市販コーヒー飲料Ａ～市販コーヒー飲料Ｃのうちの１つに該当するか否かを判定することができる。また、分析対象が市販コーヒー飲料Ａ～市販コーヒー飲料Ｃのうちの１つに該当する場合、分析対象の種類を、市販コーヒー飲料Ａ～市販コーヒー飲料Ｃのうちの一つに特定することができる。更に、分析対象の種類を特定した後に、分析対象の粒子径を分析することができる。詳しくは、分析対象の粒子径の分布を特定することができる。 As shown in Figure 7, commercially available coffee drinks A to C have different relationships between volume magnetic susceptibility and particle diameter. Therefore, by comparing the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the object to be analyzed with reference data 43, it is possible to determine whether the object to be analyzed corresponds to one of commercially available coffee drinks A to C. Furthermore, if the object to be analyzed corresponds to one of commercially available coffee drinks A to C, the type of object to be analyzed can be identified as one of commercially available coffee drinks A to C. Furthermore, after identifying the type of object to be analyzed, the particle diameter of the object to be analyzed can be analyzed. More specifically, the particle diameter distribution of the object to be analyzed can be identified.
続いて図５を参照して、本実施形態の分析方法について説明する。図５に示すように、まず、磁気泳動する粒子状物質ｐ（分析対象）を観察する（ステップＳ１）。次に、観察結果から粒子状物質ｐの磁気泳動速度と粒子径とを測定する（ステップＳ２）。次に、測定した磁気泳動速度及び粒子径に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する（ステップＳ３）。次に、測定した体積磁化率及び粒子径を基準データ４３と比較することにより、分析対象の粒子状物質ｐの種類を分析するとともに、分析対象の粒子径を分析する（ステップＳ４）。 Next, the analysis method of this embodiment will be described with reference to FIG. 5. As shown in FIG. 5, first, magnetophoretic particulate matter p (analyte) is observed (step S1). Next, the magnetophoretic velocity and particle diameter of the particulate matter p are measured from the observation results (step S2). Next, the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p is measured based on the measured magnetophoretic velocity and particle diameter (step S3). Next, the measured volume magnetic susceptibility and particle diameter are compared with reference data 43 to analyze the type of particulate matter p to be analyzed and the particle diameter of the particulate matter p to be analyzed (step S4).
以上、図１～３、図５、及び図７を参照して本発明の実施形態２について説明した。本実施形態によれば、粒子状物質ｐ（分析対象）の種類及び粒子径を分析することができる。 Embodiment 2 of the present invention has been described above with reference to Figures 1 to 3, 5, and 7. According to this embodiment, the type and particle size of particulate matter p (analyte) can be analyzed.
なお、セル２１に導入する分析対象は１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。本実施形態によれば、セル２１に複数種類の分析対象を導入して、各分析対象の種類及び粒子径を分析することができる。 The analyte introduced into cell 21 may be one type or multiple types. According to this embodiment, multiple types of analytes can be introduced into cell 21, and the type and particle size of each analyte can be analyzed.
また、本実施形態において、基準データ４３は、複数種類の基準粒子状物質の体積磁化率と粒子径とを示したが、基準データ４３は１種類の基準粒子状物質の体積磁化率と粒子径とを示してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of reference particulate matter, but the reference data 43 may also indicate the volume magnetic susceptibility and particle diameter of one type of reference particulate matter.
また、本実施形態において、処理部４２は、分析対象の体積磁化率及び粒子径と基準データ４３とを比較したが、処理部４２は、分析対象の体積磁化と基準データ４３とを比較してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing unit 42 compared the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the analysis target with the reference data 43, but the processing unit 42 may also compare the volume magnetization of the analysis target with the reference data 43.
また、本実施形態において、基準データ４３は、基準粒子状物質の体積磁化率と粒子径とを示したが、基準データ４３は、基準粒子状物質の体積磁化率と粒子径とのうち、体積磁化率のみを示してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the reference particulate matter, but the reference data 43 may indicate only the volume magnetic susceptibility of the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the reference particulate matter.
また、本実施形態において、処理部４２は、分析対象の粒子径として、分析対象の粒子径の測定値を取得したが、分析対象の粒子径は分析対象の粒子径の測定値に限定されない。例えば、処理部４２は、分析対象の粒子径を、基準データ４３から取得してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing unit 42 acquires the measured value of the particle diameter of the analysis target as the particle diameter of the analysis target, but the particle diameter of the analysis target is not limited to the measured value of the particle diameter of the analysis target. For example, the processing unit 42 may acquire the particle diameter of the analysis target from the reference data 43.
また、本実施形態において、処理部４２は分析対象の粒子径を分析したが、分析対象の粒子径を分析する処理は省略されてもよい。 In addition, in this embodiment, the processing unit 42 analyzes the particle diameter of the analysis target, but the process of analyzing the particle diameter of the analysis target may be omitted.
［実施形態３］
続いて図５及び図８を参照して本発明の実施形態３について説明する。但し、実施形態１、２と異なる事項を説明し、実施形態１、２と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態３は、細胞外小胞を放出する細胞を判定する点で実施形態１、２と異なる。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 5 and 8. However, differences from the first and second embodiments will be described, and a description of the same aspects as the first and second embodiments will be omitted. The third embodiment differs from the first and second embodiments in that it determines cells that release extracellular vesicles.
図８は、本実施形態の分析装置１０の模式図である。本実施形態において、基準データ４３は、複数種類の基準粒子状物質の体積磁化率及び粒子径として、複数種類の細胞外小胞の体積磁化率及び粒子径を示す。 Figure 8 is a schematic diagram of the analysis device 10 of this embodiment. In this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of extracellular vesicles as the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of reference particulate matter.
処理部４２は、実施形態２と同様に、分析対象の粒子状物質ｐの体積磁化率及び粒子径を基準データ４３と比較することにより、分析対象が複数種類の基準粒子状物質（細胞外小胞）のうちの１つに該当するか否かを判定する。本実施形態において、分析対象の粒子状物質ｐは、細胞外小胞である。 As in embodiment 2, the processing unit 42 compares the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the particulate matter p to be analyzed with the reference data 43 to determine whether the particulate matter p to be analyzed corresponds to one of multiple types of reference particulate matter (extracellular vesicles). In this embodiment, the particulate matter p to be analyzed is extracellular vesicles.
複数種類の基準粒子状物質（細胞外小胞）のうちの１つに分析対象が該当する場合、処理部４２は、実施形態２と同様に、該当する基準粒子状物質（細胞外小胞）の種類から、分析対象（細胞外小胞）の種類を特定する。本実施形態では、処理部４２は、特定した分析対象（細胞外小胞）の種類から、分析対象を放出した細胞の種類を判定する。 When the analyte corresponds to one of multiple types of reference particulate matter (extracellular vesicles), the processing unit 42 identifies the type of analyte (extracellular vesicles) from the type of the corresponding reference particulate matter (extracellular vesicles), as in embodiment 2. In this embodiment, the processing unit 42 determines the type of cell that released the analyte from the identified type of analyte (extracellular vesicles).
詳しくは、図８に示すように、記憶部４１は、細胞特定データ４４を更に記憶する。細胞特定データ４４は、細胞外小胞（基準粒子状物質）の種類と、細胞外小胞を放出する細胞の種類との関係を示す。処理部４２は、分析対象（細胞外小胞）の種類を特定した場合、細胞特定データ４４を参照して、分析対象を放出した細胞の種類を判定する。例えば、基準データ４３は、プランクトン由来の細胞外小胞の体積磁化率を示してもよい。この場合、細胞特定データ４４は、細胞外小胞の種類と、細胞外小胞を放出するプランクトンの種類との関係を示す。あるいは、基準データ４３は、乳酸菌由来の細胞外小胞の体積磁化率を示してもよい。この場合、細胞特定データ４４は、細胞外小胞の種類と、細胞外小胞を放出する乳酸菌の種類との関係を示す。 More specifically, as shown in FIG. 8 , the memory unit 41 further stores cell identification data 44. The cell identification data 44 indicates the relationship between the type of extracellular vesicles (reference particulate matter) and the type of cell that releases the extracellular vesicles. When the processing unit 42 identifies the type of analysis target (extracellular vesicles), it refers to the cell identification data 44 to determine the type of cell that released the analysis target. For example, the reference data 43 may indicate the volume magnetic susceptibility of extracellular vesicles derived from plankton. In this case, the cell identification data 44 indicates the relationship between the type of extracellular vesicles and the type of plankton that releases the extracellular vesicles. Alternatively, the reference data 43 may indicate the volume magnetic susceptibility of extracellular vesicles derived from lactic acid bacteria. In this case, the cell identification data 44 indicates the relationship between the type of extracellular vesicles and the type of lactic acid bacteria that release the extracellular vesicles.
続いて図５を参照して、本実施形態の分析方法について説明する。図５に示すように、まず、磁気泳動する分析対象の粒子状物質ｐ（細胞外小胞）を観察する（ステップＳ１）。次に、観察結果から粒子状物質ｐの磁気泳動速度と粒子径とを測定する（ステップＳ２）。次に、測定した磁気泳動速度及び粒子径に基づいて、粒子状物質ｐの体積磁化率を測定する（ステップＳ３）。次に、測定した体積磁化率及び粒子径を基準データ４３と比較することにより、粒子状物質ｐ（細胞外小胞）の種類を分析するとともに、粒子状物質ｐの粒子径を分析する（ステップＳ４）。本実施形態では、更に、細胞特定データ４４を参照して、特定した粒子状物質ｐ（細胞外小胞）の種類から、粒子状物質ｐを放出した細胞の種類を判定する（ステップＳ４）。 Next, the analysis method of this embodiment will be described with reference to FIG. 5. As shown in FIG. 5, first, the magnetophoretic particulate matter p (extracellular vesicles) to be analyzed is observed (step S1). Next, the magnetophoretic velocity and particle diameter of the particulate matter p are measured from the observation results (step S2). Next, the volume magnetic susceptibility of the particulate matter p is measured based on the measured magnetophoretic velocity and particle diameter (step S3). Next, the measured volume magnetic susceptibility and particle diameter are compared with reference to reference data 43 to analyze the type of particulate matter p (extracellular vesicles) and analyze the particle diameter of the particulate matter p (step S4). In this embodiment, the type of cell that released the particulate matter p is determined from the identified type of particulate matter p (extracellular vesicles) with reference to cell identification data 44 (step S4).
以上、図５及び図８を参照して本発明の実施形態３について説明した。本実施形態によれば、分析対象（細胞外小胞）の種類及び粒子径を分析することができる。 Embodiment 3 of the present invention has been described above with reference to Figures 5 and 8. According to this embodiment, the type and particle size of the analyte (extracellular vesicles) can be analyzed.
なお、セル２１に導入する分析対象（細胞外小胞）は１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。本実施形態によれば、セル２１に複数種類の分析対象を導入して、各分析対象（細胞外小胞）の種類及び粒子径を分析することができる。 The analyte (extracellular vesicles) introduced into cell 21 may be of one type or multiple types. According to this embodiment, multiple types of analytes can be introduced into cell 21, and the type and particle size of each analyte (extracellular vesicle) can be analyzed.
また、本実施形態において、基準データ４３は、複数種類の基準粒子状物質（細胞外小胞）の体積磁化率と粒子径とを示したが、基準データ４３は１種類の基準粒子状物質（細胞外小胞）の体積磁化率と粒子径とを示してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of reference particulate matter (extracellular vesicles), but the reference data 43 may also indicate the volume magnetic susceptibility and particle diameter of one type of reference particulate matter (extracellular vesicles).
また、本実施形態において、処理部４２は、分析対象（細胞外小胞）の体積磁化率及び粒子径と基準データ４３とを比較したが、処理部４２は、分析対象の体積磁化と基準データ４３とを比較してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing unit 42 compared the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the analysis target (extracellular vesicles) with the reference data 43, but the processing unit 42 may also compare the volume magnetization of the analysis target with the reference data 43.
また、本実施形態において、基準データ４３は、基準粒子状物質（細胞外小胞）の体積磁化率と粒子径とを示したが、基準データ４３は、基準粒子状物質の体積磁化率と粒子径とのうち、体積磁化率のみを示してもよい。 In addition, in this embodiment, the reference data 43 indicates the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the reference particulate matter (extracellular vesicles), but the reference data 43 may indicate only the volume magnetic susceptibility of the volume magnetic susceptibility and particle diameter of the reference particulate matter.
また、本実施形態において、処理部４２は、分析対象の粒子径として、分析対象（細胞外小胞）の粒子径の測定値を取得したが、分析対象の粒子径は分析対象の粒子径の測定値に限定されない。例えば、処理部４２は、分析対象（細胞外小胞）の粒子径を、基準データ４３から取得してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing unit 42 acquires the measured particle diameter of the analysis target (extracellular vesicles) as the particle diameter of the analysis target, but the particle diameter of the analysis target is not limited to the measured particle diameter of the analysis target. For example, the processing unit 42 may acquire the particle diameter of the analysis target (extracellular vesicles) from the reference data 43.
また、本実施形態において、処理部４２は分析対象（細胞外小胞）の粒子径を分析したが、分析対象の粒子径を分析する処理は省略されてもよい。 Furthermore, in this embodiment, the processing unit 42 analyzed the particle diameter of the analysis target (extracellular vesicles), but the process of analyzing the particle diameter of the analysis target may be omitted.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。本発明の実施形態によれば、分析対象の粒子状物質が所期の粒子状物質であるか否かを判定することができる。なお、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できる。 Embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. According to embodiments of the present invention, it is possible to determine whether particulate matter to be analyzed is the intended particulate matter. The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit and scope of the present invention.
例えば、本発明の実施形態では、磁場生成部２０が一対の永久磁石２０ａ、２０ｂを備えたが、磁場生成部２０は、磁場勾配を生成するために一対の磁極片（ポールピース）を備えてもよい。あるいは、磁場生成部２０は、磁場勾配を生成するために、電磁石、磁気回路、又は超電導磁石を備えてもよい。磁場生成部２０が一対の磁極片を備える場合、一対の磁極片を構成する２つの磁極片は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下の一定距離の空隙を空けて配置される。セル２１は、２つの磁極片の間の空隙に配置される。磁極片は、例えば、磁化された鉄片であり得る。鉄片は、例えば永久磁石、電磁石、磁気回路、又は超電導磁石によって磁化し得る。 For example, in the embodiment of the present invention, the magnetic field generating unit 20 includes a pair of permanent magnets 20a, 20b. However, the magnetic field generating unit 20 may also include a pair of magnetic pole pieces to generate a magnetic field gradient. Alternatively, the magnetic field generating unit 20 may include an electromagnet, a magnetic circuit, or a superconducting magnet to generate a magnetic field gradient. When the magnetic field generating unit 20 includes a pair of magnetic pole pieces, the two magnetic pole pieces constituting the pair are arranged with a gap of, for example, 100 μm or more and 500 μm or less. The cell 21 is arranged in the gap between the two magnetic pole pieces. The magnetic pole pieces may be, for example, magnetized iron pieces. The iron pieces may be magnetized by, for example, a permanent magnet, an electromagnet, a magnetic circuit, or a superconducting magnet.
また、本発明の実施形態では、セル２１がキャピラリー管であったが、セル２１は、ガラスセル又はプラスチックセルであってもよい。ガラスセル及びプラスチックセルは、粒子状物質ｐを含む媒体ｍを保持する凹部を有する。あるいは、ガラスセル及びプラスチックセルは、粒子状物質ｐを含む媒体ｍが流れる流路を有する。セル２１が、マイクロ流路を有するガラスセル又はプラスチックセルである場合、粒子状物質ｐを含む液滴がマイクロ流路の一方端に滴下されると、毛細管現象によって液滴がマイクロ流路を流れる。 In addition, while the cell 21 is a capillary tube in the embodiment of the present invention, the cell 21 may be a glass cell or a plastic cell. The glass cell and plastic cell have a recess that holds the medium m containing the particulate matter p. Alternatively, the glass cell and plastic cell have a flow path through which the medium m containing the particulate matter p flows. If the cell 21 is a glass cell or plastic cell with a microchannel, when a droplet containing the particulate matter p is dropped onto one end of the microchannel, the droplet flows through the microchannel due to capillary action.
また、図６を参照して説明した実施形態では、分析装置１０が光源５０とレーザー装置６０とを備えたが、分析装置１０は、光源５０とレーザー装置６０とのうち、レーザー装置６０のみを備えてもよい。 In addition, in the embodiment described with reference to FIG. 6, the analysis device 10 includes the light source 50 and the laser device 60, but the analysis device 10 may include only the laser device 60 out of the light source 50 and the laser device 60.
なお、レーザー装置６０を使用する場合、例えば動的光散乱法又は静的光散乱法に基づいて粒子状物質ｐの粒子径を測定してもよい。また、レーザー光Ｌを粒子状物質ｐに照射する場合、キャピラリー管は、その軸方向に直交する断面形状が正方形の正方形型キャピラリーであることが好ましい。正方形型キャピラリーを使用することにより、セル２１の側面のうちレーザー光Ｌが照射される面を鏡面仕上げにすることが容易になる。 When using the laser device 60, the particle diameter of the particulate matter p may be measured, for example, using dynamic light scattering or static light scattering. Furthermore, when irradiating the particulate matter p with laser light L, the capillary tube is preferably a square capillary with a square cross section perpendicular to its axial direction. Using a square capillary makes it easier to mirror-finish the side surface of the cell 21 that is irradiated with the laser light L.
また、本発明の実施形態では、演算部４０（処理部４２）が粒子状物質ｐの粒子径を測定したが、撮像部３４が撮像した画像をディスプレイに表示させ、ディスプレイに表示された画像から、分析者が粒子状物質ｐの粒子径を測定してもよい。あるいは、撮像部３４が撮像した画像を印刷して、印刷した画像から、分析者が粒子状物質ｐの粒子径を測定してもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、粒子径を示すデータを記憶部４１に記憶させる。 In addition, in the embodiment of the present invention, the calculation unit 40 (processing unit 42) measures the particle diameter of the particulate matter p, but the image captured by the imaging unit 34 may be displayed on a display, and the analyst may measure the particle diameter of the particulate matter p from the image displayed on the display. Alternatively, the image captured by the imaging unit 34 may be printed, and the analyst may measure the particle diameter of the particulate matter p from the printed image. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the particle diameter in the memory unit 41.
また、本発明の実施形態では、基準粒子状物質及び分析対象の粒子径が測定されたが、基準粒子状物質及び分析対象の粒子径の少なくとも一方に文献値が用いられてもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、粒子径（文献値）を示すデータを記憶部４１に記憶させる。 In addition, in the embodiment of the present invention, the particle diameters of the reference particulate matter and the analysis target are measured, but literature values may be used for at least one of the particle diameters of the reference particulate matter and the analysis target. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the particle diameter (literature value) in the memory unit 41.
また、本発明の実施形態では、演算部４０（処理部４２）が基準粒子状物質の体積磁化率を測定したが、基準粒子状物質の体積磁化率は、ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて測定されてもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、基準粒子状物質の体積磁化率を示すデータを記憶部４１に記憶させる。あるいは、基準粒子状物質の体積磁化率は文献値であってもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、基準粒子状物質の体積磁化率（文献値）を示すデータを記憶部４１に記憶させる。 In addition, in the embodiment of the present invention, the calculation unit 40 (processing unit 42) measures the volume magnetic susceptibility of the reference particulate matter, but the volume magnetic susceptibility of the reference particulate matter may also be measured using a SQUID element, a magnetic balance, or the like. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the volume magnetic susceptibility of the reference particulate matter in the memory unit 41. Alternatively, the volume magnetic susceptibility of the reference particulate matter may be a literature value. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the volume magnetic susceptibility (literature value) of the reference particulate matter in the memory unit 41.
また、本発明の実施形態では、撮像部３４が所定の時間間隔ごとに粒子状物質ｐを撮像することにより、粒子状物質ｐの磁気泳動速度を測定したが、レーザー装置６０を使用して、例えばレーザードップラー法に基づいて粒子状物質ｐの磁気泳動速度を測定してもよい。 In addition, in the embodiment of the present invention, the imaging unit 34 measures the magnetophoretic velocity of the particulate matter p by capturing images of the particulate matter p at predetermined time intervals. However, the magnetophoretic velocity of the particulate matter p may also be measured using a laser device 60, for example, based on the laser Doppler method.
本発明は、医薬品分野、環境化学分野、食品分野、化粧品分野、及び再生医療分野等に有用である。 The present invention is useful in the fields of pharmaceuticals, environmental chemistry, food, cosmetics, and regenerative medicine, among others.
１０ 分析装置
２０ 磁場生成部
２１ セル
３０ 観察部
４０ 演算部
４１ 記憶部
４２ 処理部
４３ 基準データ
ｍ 媒体
ｐ 粒子状物質
10 Analysis device 20 Magnetic field generation unit 21 Cell 30 Observation unit 40 Calculation unit 41 Storage unit 42 Processing unit 43 Reference data m Medium p Particulate matter
Claims (6)
前記分析対象を観察する観察部と、
前記観察部の観察結果から前記分析対象の磁気泳動速度を測定し、前記分析対象の磁気泳動速度と、前記分析対象のブラウン運動に基づいて算出した粒子径とに基づいて、前記分析対象の体積磁化率を測定する処理部と、
基準粒子状物質の体積磁化率を示す基準データを記憶する記憶部と、
を備え、
前記基準データは、複数種類の細胞外小胞の体積磁化率および粒子径を含み、
前記処理部は、前記処理部で取得された体積磁化率を前記基準データと比較することにより、前記分析対象である細胞外小胞の種類を特定する、分析装置。 A magnetic field generating unit that generates a magnetic field and magnetically migrates extracellular vesicles having a particle diameter of less than 1 μm that are the analysis target;
an observation unit for observing the analysis target;
a processing unit that measures the magnetophoretic velocity of the analyte from the observation result of the observation unit, and measures the volume magnetic susceptibility of the analyte based on the magnetophoretic velocity of the analyte and a particle diameter calculated based on the Brownian motion of the analyte;
a storage unit that stores reference data indicating the volume magnetic susceptibility of reference particulate matter ;
Equipped with
The reference data includes volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of extracellular vesicles,
The processing unit identifies the type of extracellular vesicles to be analyzed by comparing the volume magnetic susceptibility acquired by the processing unit with the reference data.
前記処理部は、前記分析対象が、がん細胞由来の細胞外小胞であるか否かを判定する、請求項１に記載の分析装置。 The reference data includes information on extracellular vesicles derived from cancer cells,
The analyzer according to claim 1 , wherein the processing unit determines whether the analysis target is an extracellular vesicle derived from a cancer cell.
前記処理部は、前記少なくとも１種類の細胞外小胞のうちの１つに前記分析対象が該当すると判定した場合、前記細胞特定データを参照して、前記分析対象を放出した細胞を判定する、請求項１または２に記載の分析装置。 The memory unit further stores cell identification data, which is data indicating a relationship between the volume magnetic susceptibility of at least one type of extracellular vesicle and a cell that releases the extracellular vesicle;
The analysis device according to claim 1 or 2, wherein when the processing unit determines that the analyte corresponds to one of the at least one type of extracellular vesicles, the processing unit refers to the cell identification data to determine the cell that released the analyte.
観察結果から前記分析対象の磁気泳動速度を測定する第１測定ステップと、
前記分析対象の磁気泳動速度と、前記分析対象のブラウン運動に基づいて算出した粒子径とに基づいて、前記分析対象の体積磁化率を測定する第２測定ステップと、
前記分析対象の体積磁化率を基準データと比較することにより、前記分析対象を分析する分析ステップと
を包含し、
前記基準データは、複数種類の細胞外小胞の体積磁化率および粒子径を含み、
前記分析ステップにおいて、前記第２測定ステップで取得された体積磁化率と前記基準データとを比較することにより、前記分析対象である細胞外小胞の種類を特定する、
分析方法。 A step of observing extracellular vesicles with a particle diameter of less than 1 μm that are the subject of analysis undergoing magnetic migration;
a first measurement step of measuring the magnetophoretic velocity of the analyte from the observation results;
a second measuring step of measuring the volume magnetic susceptibility of the analyte based on the magnetophoretic velocity of the analyte and the particle diameter calculated based on the Brownian motion of the analyte;
analyzing the analyte by comparing the volume magnetic susceptibility of the analyte with reference data;
The reference data includes volume magnetic susceptibility and particle diameter of multiple types of extracellular vesicles,
In the analysis step, the type of extracellular vesicles to be analyzed is identified by comparing the volume magnetic susceptibility acquired in the second measurement step with the reference data.
Analysis method.
前記分析ステップにおいて、前記分析対象が、がん細胞由来の細胞外小胞であるか否かを判定する、請求項４に記載の分析方法。 The reference data includes information on extracellular vesicles derived from cancer cells,
The analysis method according to claim 4 , wherein in the analysis step, it is determined whether the analysis target is an extracellular vesicle derived from a cancer cell.
前記分析ステップにおいて、前記少なくとも１種類の細胞外小胞のうちの１つに前記分析対象が該当すると判定した場合、前記少なくも１種類の細胞外小胞の体積磁化率と、前記細胞外小胞を放出する細胞との関係を示すデータを参照して、前記細胞外小胞を放出した細胞を判定する、請求項４または５に記載の分析方法。 The reference data includes cell-identification data, which is data indicating a relationship between the volume magnetic susceptibility of at least one type of extracellular vesicle and a cell that releases the extracellular vesicle;
6. The analytical method according to claim 4 or 5, wherein, when it is determined in the analysis step that the analyte corresponds to one of the at least one type of extracellular vesicles, the cell that released the extracellular vesicles is determined by referring to data showing the relationship between the volume magnetic susceptibility of the at least one type of extracellular vesicles and the cell that released the extracellular vesicles .
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2020
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 河野 誠，粒子界面の魅力 分析から材料の可能性を探る，応用物理，2020年09月10日，Vol.89 No.9，pp.543-547 |
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