JP6796932B2 - 分離装置 - Google Patents

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Description

本発明は、細菌や細胞等の誘電体粒子を分離する分離装置に関する。
細菌や細胞等の誘電体粒子を、誘電泳動を利用して分離する分離方法が知られている。例えば、特許文献１は、誘電泳動を利用して試料液中の菌を分離する分離方法を開示する。この分離方法は、試料液が流れる流路に電極を配置し、電極で菌を捕集することにより分離する。
特開２０１３−２７３６６号公報
従来の誘電体粒子の分離方法では、フォトリソグラフィ等により作成された平面形状（２次元形状）の電極上に、誘電体粒子を流すマイクロ流路を形成する。誘電泳動力は、電極から離れると急激に低下するため、電極近傍でのみ効果的に働く。そのため、従来の分離方法では、マイクロ流路の上方では誘電泳動力が弱く、マイクロ流路は例えば高さ３０μｍ程度と薄い。そのため、誘電体粒子の分離処理有効体積が小さく、分離処理能力が低い。
また、従来の分離方法では、マイクロ流路の高さ方向における誘電体粒子の位置によって誘電泳動力が異なるため、マイクロ流路の上方における誘電体粒子は捕捉されにくく、通過してしまい、分離されないことがある。そのため、マイクロ流路の高さ方向における誘電体粒子の位置によって分離精度が異なるため、全体として精度が低い。
本発明の目的は、誘電体粒子の分離処理能力を向上する分離装置を提供することにある。
本発明に係る分離装置は、誘電体粒子の分離を行う分離装置であって、誘電体粒子を含む懸濁液を送液する流路と、流路に配置され、流路の高さ方向に延びる立体形状の複数の電極と、誘電体粒子が誘電泳動を起こすように、所定周波数の交流電圧を複数の電極に印加する電源部と、電源部を制御する制御部とを備える。
本発明によれば、誘電体粒子の分離処理能力を向上することができる。
実施形態１に係る分離装置の構成を示す図 実施形態１に係る分離装置の電極部の構成を示す斜視図 実施形態１に係る分離装置の電極部の構成を示す平面図 実施形態１に係る分離装置の動作を示す図 実施形態１に係る分離装置の動作を示す図 実施形態２に係る分離装置の動作を示す図 実施形態３に係る分離装置の電極部の構成を示す斜視図 実施形態３に係る分離装置の電極部の構成を示す平面図 実施形態３に係る分離装置の動作を示す図 実施形態３に係る分離装置の動作を示す図 実施形態４に係る分離装置の電極部の構成を示す平面図 実施形態４に係る分離装置の動作を示す図
以下、添付の図面を参照して本発明に係る誘電体粒子の分離を行う分離装置の実施形態を説明する。
０．誘電泳動の概要
本実施形態の説明の前に、誘電泳動の概要について説明する。細菌や細胞等の誘電体粒子を含む試料液に対して電極を配置し、電極に周波数ωの交流電圧を供給した場合、試料液中の誘電体粒子に誘電泳動力が作用する。この誘電泳動力ＦＤＥＰは、次式で表される。
ＦＤＥＰ＝２πｒ３εｍＲｅ［Ｋ（ω）］∇Ｅ２ …（１）
上式（１）において、ｒは誘電体粒子の半径であり、εｍは試料液の媒質（溶液）の誘電率であり、Ｅは電場の強度である。また、Ｒｅ［Ｘ］は複素数Ｘの実部を表す。Ｋ（ω）は、Clausius-Mossotti因子であり、次式で表される。
Ｋ（ω）＝（εｐ ＊−εｍ ＊）／（εｐ ＊＋２εｍ ＊） …（２）
上式（２）において、εｐ ＊（＝εｐ＋ρｐ／（ｊω））は、粒子の複素誘電率である（εｐは粒子の誘電率（実部）で、ρｐは粒子の導電率）。また、εｍ ＊（＝εｍ＋ρｍ／（ｊω））は、周囲媒質の複素誘電率である（εｍは周囲媒質の誘電率（実部）で、ρｍは周囲媒質の導電率）。
上式（１）において、Ｒｅ［Ｋ（ω）］＞０であるとき、電極の設置方向に対して正の誘電泳動力ＦＤＥＰ（引力）が粒子に作用し、粒子は電極近傍に引きつけられて電極に捕捉される。一方、Ｒｅ［Ｋ（ω）］＜０であるとき、負の誘電泳動力ＦＤＥＰ（斥力）が粒子に作用し、粒子は電極に対して反発して電極間に捕捉される。なお、Ｒｅ［Ｋ（ω）］＝０であるとき、粒子に誘電泳動力が作用せず、粒子は電極に捕捉されない。このＲｅ［Ｋ（ω）］＝０のときの周波数、すなわち誘電泳動力ＦＤＥＰが正から負又はその逆に変化する境界における周波数を、クロスオーバー周波数（ＣＯＦ）という。
以上より、電極に供給する交流電圧の周波数ωを適宜設定することにより、例えば、目的粒子以外の粒子を排除しながら、目的粒子を選択的に電極に捕捉させて分離することができる。
（実施形態１）
以下、実施形態１に係る分離装置を図１〜５を用いて説明する。
１．構成
１−１．分離装置
図１は、実施形態１に係る分離装置の構成を示す図である。図１に示す分離装置１は、目的細胞及びそれ以外の細胞を含む懸濁液において、誘電泳動を利用して目的細胞を分離する。分離装置１は、液導入部１０と、流路２０と、電極部３０と、電源部４０と、制御部５０と、回収部６０とを備える。
液導入部１０は、目的細胞及びそれ以外の細胞を含む懸濁液と誘電泳動液（ＤＥＰ液）とを流路２０に導入する。また、液導入部１０は、電極部３０に捕捉された目的細胞を流路２０から送出するための溶出液を流路２０に導入する。液導入部１０による各液の導入は、制御部５０によって制御される。
流路２０は、液導入部１０によって導入された懸濁液及び誘電泳動液、又は溶出液を所定方向（液流方向）に送液する。
電極部３０は、流路２０に配置される。電極部３０は、流路２０を流れる目的細胞に誘電泳動力を作用させるための複数の電極を有する。電極部３０の詳細は後述する。
電源部４０は、例えばファンクションジェネレータで構成される。電源部４０は、制御部５０の制御により、所定周波数の交流電圧を発生して、電極部３０の電極に供給する。
制御部５０は、例えばパーソナルコンピュータで構成される。制御部５０は、ＨＤＤやＳＳＤなどの記憶部やＣＰＵ等のコントローラを備え、コントローラが記憶部に格納されたプログラムを実行することで、各種の機能を実現する。制御部５０は、専用に設計された電子回路や再構成可能な電子回路などのハードウェア回路（ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ等）で構成されてもよい。制御部５０の機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
制御部５０は、電源部４０による交流電圧の出力開始及び出力停止の制御、交流電圧の大きさの制御、及び、交流電圧の周波数の制御を行う。また、制御部５０は、液導入部１０による懸濁液及び誘電泳動液の導入制御、及び、溶出液の導入制御を行う。
回収部６０は、目的細胞の回収を行う。また、回収部６０は、目的細胞以外の細胞の破棄を行う。
１−２．電極部
図２は、実施形態１に係る分離装置１の電極部３０の構成を示す斜視図であり、図３は、実施形態１に係る分離装置１の電極部３０の構成を示す平面図である。電極部３０は、複数のシグナル電極３１と、複数のグランド電極３２と、シグナル配線３５と、グランド配線３６とを備える。
シグナル電極３１及びグランド電極３２の各々は、流路２０の高さ方向に延びる立体形状を有する立体電極である。本開示において、立体電極とは、少なくとも高さ１０μｍ以上の電極とし、フォトリソグラフィ等により作成された配線パターン状の電極を含まない。本実施の形態では、例えば、シグナル電極３１及びグランド電極３２の各々は、流路２０の高さ方向に延びる円柱形状をなす。
シグナル電極３１及びグランド電極３２は、流路２０の液流方向及び幅方向に、所定の間隔で、マトリクス状に配列される。所定の間隔は、例えば、電極の直径と電極間の距離とが６０対１００程度となるように設定される。この電極配列において、シグナル電極３１とグランド電極３２とは、液流方向及び幅方向に隣接する電極が互いに異なるように、交互に配置される。
より具体的には、シグナル電極３１とグランド電極３２とは、液流方向において略等間隔に交互に配列されると共に、幅方向において略等間隔に交互に配列される。また、同一の電圧が印加されるシグナル電極３１は、液流方向に対して約４５°の角度をなす斜め方向に略等間隔に配列され、同様に、同一の電圧が印加されるグランド電極３２は、液流方向に対して約４５°の角度をなす斜め方向に略等間隔に配列される。斜め約４５°のシグナル電極３１の列と斜め約４５°のグランド電極３２の列とは、液流方向において、略等間隔に交互に配置される。
シグナル電極３１及びグランド電極３２の材料としては、ニッケル、銅、金、銀、白金、亜鉛、錫、クロム等の金属および導電性高分子、カーボンナノチューブ等を含む。シグナル電極３１及びグランド電極３２の直径は、約５μｍ以上約５００μｍ以下である。シグナル電極３１及びグランド電極３２の高さは、約１０μｍ以上約１０００μｍ以下である。
シグナル配線３５は、複数のシグナル電極３１と電源部４０とを接続し、電源部４０からの交流電圧をシグナル電極３１に供給するための配線である。グランド配線３６は、複数のグランド電極３２をグランドに接続するための配線である。
２．動作
以上のように構成される分離装置１について、その動作を図４及び図５を参照して以下に説明する。
本実施形態１では、目的細胞に強い正の誘電泳動力（引力）を作用させて目的細胞を電極３１、３２に捕捉して、目的細胞以外の細胞を排除し、その後、電極３１、３２間への交流電圧の印加を停止すると共に溶出液を流すことにより、電極３１、３２に捕捉された目的細胞を回収することにより分離する。
まず、図４に示すように、制御部５０の制御により、目的細胞Ａ及びそれ以外の細胞Ｃを含む懸濁液及び誘電泳動液を、液導入部１０から流路２０に導入する。また、制御部５０の制御により、電源部４０からの所定周波数の交流電圧を、電極部３０のシグナル電極３１とグランド電極３２との間に印加する。
流路２０を流れる目的細胞Ａがシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通るとき、目的細胞Ａに正の誘電泳動力（引力）が作用し、目的細胞Ａはシグナル電極３１及びグランド電極３２に引きつけられて捕捉される。一方、目的細胞以外の細胞Ｃには誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さい。このため、目的細胞以外の細胞Ｃはシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通過して回収部６０で破棄される。
次に、図５に示すように、制御部５０の制御により、溶出液を液導入部１０から流路２０に導入する。また、制御部５０の制御により、電源部４０から電極部３０のシグナル電極３１とグランド電極３２との間への交流電圧の印加を停止する。これにより、シグナル電極３１及びグランド電極３２に捕捉された目的細胞Ａが溶出液によって流されて回収部６０で回収される。
３．まとめ
以上説明したように、本実施形態によれば、電極部３０の電極３１、３２が、細胞（誘電体粒子）が流れる流路２０の高さ方向に延びる立体形状（３次元形状）をなすので、流路２０の高さを高くしても、流路２０の下方を通る細胞から流路２０の上方を通る細胞まで均一な誘電泳動力を作用させることができる。そのため、細胞の分離処理有効体積を大きくすることができ、分離処理能力を向上することができる。
また、本実施形態によれば、流路２０の下方を通る細胞から上方を通る細胞まで均一な誘電泳動力を作用させることができるので、流路２０の下方から上方まで分離精度が高い。
また、本実施形態によれば、立体形状の電極３１、３２を多数並べた構造により細胞の捕捉面が広い（比表面積が大きい）ため、細胞を確実に捕捉することが可能である。
４．変形例
本実施形態１では、電極３１、３２を通過する目的細胞Ａに正の誘電泳動力（引力）を作用させ、目的細胞Ａを電極３１、３２に吸着させて捕捉した。しかし、本開示の思想はこれに限らず、電極３１、３２を通過する目的細胞Ａに負の誘電泳動力（斥力）を作用させ、電極３１、３２に反発させて目的細胞Ａを電極３１、３２間に捕捉してもよい。
また、本実施形態１では、電極３１、３２への交流電圧の印加を停止して、電極３１、３２に捕捉した目的細胞Ａを回収した。本開示はこれに限定されず、電極３１、３２に印加する交流電圧の周波数を、誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力が比較的小さくなるような周波数に変更して、電極３１、３２に捕捉した目的細胞Ａを回収してもよい。
また、本実施形態１では、目的細胞Ａを電極３１、３２に捕捉し、目的細胞以外の細胞Ｃを排出した後に、電極３１、３２に捕捉された目的細胞Ａを回収した。本開示はこれに限定されず、目的細胞以外の細胞Ｃに誘電泳動力を作用させて目的細胞以外の細胞Ｃを電極３１、３２に捕捉し、目的細胞Ａには誘電泳動力を作用させないか、又は、誘電泳動力が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さくなるようにして目的細胞Ａを回収してもよい。
（実施形態２）
実施形態１では、目的細胞に強い正の誘電泳動力（引力）を作用させて目的細胞を電極３１、３２に捕捉し、目的細胞以外の細胞を破棄し、その後、電極３１、３２間への交流電圧の印加を停止して、電極３１、３２に捕捉された目的細胞を回収して分離した。実施形態２では、目的細胞に比較的に弱い正の誘電泳動力（引力）を作用させて、目的細胞とそれ以外の細胞との誘電泳動力の強さが異なることにより、目的細胞とそれ以外の細胞とが電極３１、３２の間を通過する時間が異なることを利用して、目的細胞を分離する（誘電泳動クロマトグラフィー）。
以下、本実施形態２に係る分離装置１について、その動作を図６を参照して以下に説明する。
制御部５０の制御により、目的細胞Ａ、Ｂ及びそれ以外の細胞Ｃを含む懸濁液及び誘電泳動液を、液導入部１０から流路２０に導入する。また、制御部５０の制御により、電源部４０からの所定周波数の交流電圧を、電極部３０のシグナル電極３１とグランド電極３２との間に印加する。
ここで、所定周波数において各細胞Ａ、Ｂ、Ｃに作用する誘電泳動力（引力）の大きさは、細胞Ｃ、細胞Ｂ、細胞Ａの順で強くなることとする。また、交流電圧は、目的細胞Ａ、Ｂが電極３１、３２に引き付けられながら、液の流れによって流されるような電圧に調整される。
流路２０を流れる細胞Ａ、Ｂ、Ｃがシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通るとき、目的細胞以外の細胞Ｃには誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的に小さい。このため、細胞Ｃは、細胞Ａ、Ｂよりも早く、シグナル電極３１とグランド電極３２との間を通過して回収部６０で破棄される。
一方、目的細胞Ａ、Ｂには正の誘電泳動力（引力）が作用し、目的細胞Ａ、Ｂはシグナル電極３１及びグランド電極３２に引きつけられつつ、液の流れによって流される。そして、誘電泳動力の強さの差異により、目的細胞Ｂ、目的細胞Ａの順で、シグナル電極３１とグランド電極３２との間を通過して回収部６０で順に回収される。
以上説明したように、本実施形態によれば、分離の場となる電極部３０に間欠的に導入した細胞懸濁液をそれぞれの細胞に加わる誘電泳動力の差に基づいて電極部３０から排出され回収部６０で順に回収される。誘電泳動力の強さは細胞構造の違いから生じる電気的特性の違いに起因するため、回収部６０で時間ごとに分取すれば細胞の種類ごとに分離することが可能となる。
変形例
本実施形態では、細胞に作用する誘電泳動力の強さを調節するために、電極３１、３２間に印加する交流電圧の大きさを調整した。本開示はこれに限定されず、例えば電極３１、３２への交流電圧の供給及び供給停止を繰り返すことにより、電極３１、３２への交流電圧の印加時間を調整して、細胞に作用する誘電泳動力の強さを調節してもよい。
（実施形態３）
実施形態１では、電極部３０のシグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の液流方向及び幅方向にマトリクス状に配列した。実施形態３では、電極部３０のシグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の液流方向に対して所定の角度をなす斜め方向に略直線状に配列する。
以下、実施形態３に係る分離装置の電極部について、図７〜図１０を用いて説明する。
図７は、実施形態３に係る分離装置の電極部の構成を示す斜視図であり、図８は、実施形態３に係る分離装置の電極部の構成を示す平面図である。
実施形態３に係る電極部３０のシグナル電極３１及びグランド電極３２は、流路２０の液流方向に対して約５°以上８０°以下の角度をなす斜め方向に、所定の間隔で、略等間隔に、略直線状に配列される。本実施形態では、シグナル電極３１及びグランド電極３２は、流路２０の幅方向の中央部から両側部に向けて略Ｖ字状に配列される。この配列において、シグナル電極３１及びグランド電極３２は、流路２０の幅方向における電極間隔が流路２０の上流から下流に向かって略一定になるように配列される。この場合、液流方向における電極間隔は略一定である。この配列において、シグナル電極３１とグランド電極３２とは、隣接する電極が互いに異なるように、交互に配置される。なお、この略Ｖ字状の電極を１組として、流路２０の液流方向に複数段の電極組を配置してもよい。
以下、実施形態３に係る分離装置１について、その動作を図９及び図１０を参照して以下に説明する。
実施形態３では、目的細胞に負の誘電泳動力（斥力）を作用させて目的細胞を電極３１、３２に反発させつつ電極３１、３２に沿って斜めに移動させて、目的細胞を流路２０の側部で回収して分離する。
図９に示すように、制御部５０の制御により、目的細胞Ａ及びそれ以外の細胞Ｃを含む懸濁液を、液導入部１０から流路２０の幅方向の中央部に導入すると共に、誘電泳動液を、液導入部１０から流路２０の幅方向の中央部以外に導入する。また、制御部５０の制御により、電源部４０からの所定周波数の交流電圧を、電極部３０のシグナル電極３１とグランド電極３２との間に印加する。
目的細胞Ａ及びそれ以外の細胞Ｃは流路２０の中央部を流れて中央部に位置する電極に到達すると、目的細胞Ａには負の誘電泳動力（斥力）が作用し、目的細胞Ａはシグナル電極３１及びグランド電極３２に反発しつつこれらの電極３１、３２に沿って斜めに流され、流路２０の側部に到達して回収部６０の側部で回収される。一方、目的細胞以外の細胞Ｃには誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的に小さい。このため、目的細胞以外の細胞Ｃはシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通過して流路２０の中央部を流れ、回収部６０の中央部で破棄される。
図１０は電極３１、３２の近傍で細胞が受ける力と細胞の移動軌跡を例示したものである。細胞には流体の流れによって受ける力と誘電泳動力が加わる。それぞれ電極からの位置によりその力は変化するが、合力が電極３１と３２の間を通過させないように作用すれば細胞を電極３１、３２に反発させつつ電極３１、３２に沿って斜めに移動させて、目的細胞を流路２０の側部で回収して分離することができる。よって、電圧や周波数を調整することにより誘電泳動力を制御すると共に、細胞を含む懸濁液の体積流量を調整することにより流れによって受ける力を制御する。
以上説明したように、本実施形態によれば、細胞が流れによって受ける力と誘電泳動力の合力の関係により電極３１、３２の間を通過するか電極３１、３２に沿って斜めに移動するかが決まり、回収部６０で変位が生じ誘電泳動力の差により分離される。よって、細胞懸濁液から特定の目的細胞のみを抽出することが可能となる。なお、本実施形態は細胞懸濁液に含まれる細胞の種類や状態が２種類に限定されるわけではなく、３種以上の複数から特定の１種あるいはそれ以上の種類の細胞を回収部で分離することも可能である。さらに、回収部６０で取得した細胞を再度分離装置に投入する２段階以上の構成を取ることにより、多種多様な細胞種細胞状態に対応して分離することが可能である。
変形例
本実施形態では、シグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の幅方向の中央部から両側部に向けて略Ｖ字状に配列した。本開示はこれに限定されず、流路２０の幅方向の両側部から中央部に向けて略逆Ｖ字状に配列してもよい。この場合、目的細胞を含む懸濁液を、流路２０の幅方向の両側部に導入すればよい。
また、シグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の幅方向の一方の側部から他方の側部に向けて略一直線状に配列してもよい。この場合、目的細胞を含む懸濁液を、流路２０の幅方向の一方の側部から導入すればよい。
（実施形態４）
実施形態３では、電極部３０のシグナル電極３１及びグランド電極３２を、略等間隔に配列した。実施形態４では、電極部３０のシグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の中央部から側部に近くなるにつれて電極間隔が次第に広くなるように配列する。
以下、実施形態４に係る分離装置の電極部について、図１１及び図１２を用いて説明する。
図１１は、実施形態４に係る分離装置の電極部の構成を示す平面図である。実施形態３では、シグナル電極３１及びグランド電極３２の略Ｖ字状の配列において、シグナル電極３１及びグランド電極３２は、流路２０の幅方向における電極間隔が流路２０の上流から下流に向かうほど次第に広くなるように配列される。この場合、液流方向における電極間隔の変化量及び幅方向における電極間隔の変化量は一定である。なお、液流方向における電極間隔の変化量及び幅方向における電極間隔の変化量は一定でなくてもよい。
以下、実施形態４に係る分離装置１について、その動作を図１２を参照して以下に説明する。
制御部５０の制御により、目的細胞Ａ、Ｂ及びそれ以外の細胞Ｃを含む懸濁液を、液導入部１０から流路２０の幅方向の中央部に導入すると共に、誘電泳動液を、液導入部１０から流路２０の幅方向の中央部以外に導入する。また、制御部５０の制御により、電源部４０からの所定周波数の交流電圧を、電極部３０のシグナル電極３１とグランド電極３２との間に印加する。
ここで、所定周波数において各細胞Ａ、Ｂ、Ｃに作用する誘電泳動力（斥力）の大きさは、細胞Ｃ、細胞Ｂ、細胞Ａの順で強くなることとする。また、交流電圧は、目的細胞Ａ、Ｂが電極３１、３２に反発しながら、液の流れによって電極３１、３２の配列方向に沿って斜めに流されるような電圧に調整される。
流路２０を流れる細胞Ａ、Ｂ、Ｃがシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通るとき、目的細胞以外の細胞Ｃには誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さい。このため、細胞Ｃは、シグナル電極３１とグランド電極３２との間を直線状に通過して中央部を流れ、回収部６０の中央部で破棄される。
一方、目的細胞Ａ、Ｂには負の誘電泳動力（斥力）が作用し、目的細胞Ａ、Ｂはシグナル電極３１及びグランド電極３２に反発しつつこれらの電極３１、３２に沿って斜めに流される。そして、誘電泳動力の強さの差異により、目的細胞Ａは流路２０の側部まで到達するのに対し、目的細胞Ｂは流路２０の中央部と側部との間の中間部でシグナル電極３１とグランド電極３２との間を通過する。そして、目的細胞Ｂは流路２０の中間部を直線状に流れ、回収部６０の中央部と側部との間の中間部で回収される。一方、目的細胞Ａは回収部６０の側部で回収される。
以上説明したように、本実施形態によれば、細胞が流れによって受ける力と誘電泳動力の合力の関係により電極３１、３２の間を通過するか電極３１、３２に沿って斜めに移動するかが決まり、回収部６０で変位が生じ誘電泳動力の差により分離される。電極３１、３２の間の距離が広くなるほど電極間に生じる電界強度が小さくなるため、細胞に加わる誘電泳動力は減少することとなる。そのため誘電泳動力の弱い細胞から順に電極３１、３２の間を通過し、回収部中央部分では誘電泳動力が加わらないか十分に弱い細胞が回収され、誘電泳動力が強くなるに従い回収部中央部分よりも側部側で回収される。誘電泳動力の強さは細胞構造の違いから生じる電気的特性の違いに起因するため、細胞の種類や状態により回収部で変位が生じ、細胞を分画することが可能となる。なお、本実施形態は細胞懸濁液に含まれる細胞の種類や状態が３種類に限定されるわけではなく、電極間距離の異なる電極対を多数用意し、回収部で変位ごとに多数分画することにより多種多様な細胞種細胞状態に対応して分離することが可能である。さらに、回収部６０で取得した細胞を再度分離装置に投入する２段階以上の構成を取ることも可能である。
変形例
本実施形態でも、シグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の幅方向の両側部から中央部に向けて略逆Ｖ字状に配列してもよい。この場合、シグナル電極３１及びグランド電極３２は、電極間隔が側部から中央部に向けて次第に広くなるように配列されればよい。
また、シグナル電極３１及びグランド電極３２を、流路２０の幅方向の一方の側部から他方の側部に向けて略一直線状に配列してもよい。この場合、シグナル電極３１及びグランド電極３２は、電極間隔が一方の側部から他方の側部に向けて次第に広くなるように配列されればよい。
（他の実施形態）
上記した実施形態１〜４において、本装置の分離対象として細菌や細胞を例示した。本装置の分離対象は、細菌や細胞に限らず、誘電体粒子であればよく、例えば微生物や、真菌、芽胞、ウイルス、ＤＮＡ、ＲＮＡ、カーボンナノチューブ、エマルション、マイクロカプセルであってもよい。
また、上記した実施形態１〜４において、誘電体粒子を分離する分離装置を説明した。本開示の思想はこれに限定されず、誘電体粒子を含む液を濃縮する濃縮装置等に適用されてもよい。
また、上記した実施形態１〜４において、円柱形状の電極３１、３２を例示した。本開示の電極の形状は円柱形状に限定されず、立体形状であればよく、例えば多角形状であってもよいし、円錐形状や多角柱形状であってもよい。
１ 分離装置
１０ 液導入部
２０ 流路
３０ 電極部
３１ シグナル電極
３２ グランド電極
３５ シグナル配線
３６ グランド配線
４０ 電源部
５０ 制御部
６０ 回収部

Claims (5)

  1. 誘電体粒子の分離を行う分離装置であって、
    前記誘電体粒子を含む懸濁液を送液する流路と、
    前記流路に配置され、前記流路の高さ方向に延びる立体形状の複数の電極と、
    前記誘電体粒子が誘電泳動を起こすように、所定周波数の交流電圧を前記複数の電極に印加する電源部と、
    前記電源部を制御する制御部と、
    前記流路の幅方向の中央部に、前記誘電体粒子を含む懸濁液を導入し、前記流路の幅方向の中央部以外に誘電泳動液を導入する液導入部とを備え、
    前記複数の電極は、液流方向に対して所定の角度をなす斜め方向を有し、前記液流方向の上流側に凸となるＶ字状に配列される、
    分離装置。
  2. 前記複数の電極の電極間隔は、配列方向において次第に広くなり、
    前記配列方向における前記電極間隔の変化量は一定である
    請求項１に記載の分離装置。
  3. 前記複数の電極は、前記交流電圧が印加されるシグナル電極と、グランドに接続されるグランド電極とを含み、
    前記シグナル電極と前記グランド電極とは、配列方向に隣接する電極が互いに異なるように、交互に配置される、
    請求項１又は２に記載の分離装置。
  4. 前記制御部は、前記複数の電極に捕捉された誘電体粒子を前記流路から送出するための溶出液を前記流路に送液するときに、前記電源部に前記複数の電極への交流電圧の印加を停止させる、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の分離装置。
  5. 前記制御部は、前記誘電体粒子に作用する誘電泳動力の大きさを調整するように、前記複数の電極に印加する交流電圧の大きさ又は印加時間を調整する、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の分離装置。
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