(57)【要約】【課題】誘電泳動特性を安定的に測定する。【解決手段】水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極５，６と、該電極５，６に高周波電圧を供給して電極間に高周波不平等電界を形成する電圧供給部７と、該電圧供給部７により加える高周波電圧の周波数を調節する周波数調節部７と、電極５，６間に供給された測定対象である粒子の上下方向位置を測定する位置測定手段８，９とを備え、一対の電極５，６は、その対向面５ａ，６ａの間隔が、鉛直下方に向かって漸次狭まるように配置されている誘電泳動特性測定装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極と、
該電極に高周波電圧を供給して電極間に高周波不平等電界を形成する電圧供給部と、
該電圧供給部により加える高周波電圧の周波数を調節する周波数調節部と、
前記電極間に供給された細胞の上下方向位置を測定する位置測定手段とを備え、
前記一対の電極は、その対向面の間隔が、鉛直下方に向かって漸次狭まるように配置されている誘電泳動特性測定装置。
【請求項２】
前記電極間に供給された細胞の移動速度を測定する速度測定手段を備える請求項１に記載の誘電泳動特性測定装置。
【請求項３】
水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極と、
該電極に高周波電圧を供給して電極間に高周波不平等電界を形成する電圧供給部と、
該電圧供給部により加える高周波電圧の周波数を調節する周波数調節部と、
前記電極間に供給された細胞の移動速度を測定する速度測定手段とを備え、
前記一対の電極は、その対向面の間隔が、鉛直下方に向かって漸次広がるように配置されている誘電泳動特性測定装置。
【請求項４】
前記対向面の間隔が５００μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の誘電泳動特性測定装置。
【請求項５】
前記電極の上部に、前記電極間に測定対象となる粒子を供給する粒子供給部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の誘電泳動特性測定装置。
【請求項６】
前記電極の下部に、前記電極間の測定対象となる粒子を排出する粒子排出部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の誘電泳動特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電泳動特性装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電泳動特性測定装置として、相互に対向する平板電極とピン電極とを備え、当該平板電極とピン電極との間に配置した細胞の位置によって誘電泳動特性を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２４１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の誘電泳動特性測定装置は、理論的には可能であるが、細胞を平板電極とピン電極との間に安定的に保持しておくことが困難であり、実用上は問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、誘電泳動特性を安定的に測定することができる誘電泳動特性測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極と、該電極に高周波電圧を供給して電極間に高周波不平等電界を形成する電圧供給部と、該電圧供給部により加える高周波電圧の周波数を調節する周波数調節部と、前記電極間に供給された測定対象である粒子の上下方向位置を測定する位置測定手段とを備え、前記一対の電極は、その対向面の間隔が、鉛直下方に向かって漸次狭まるように配置されている誘電泳動特性測定装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、電圧供給部の作動により一対の電極に高周波電圧を加えると、電極の対向面間には、鉛直方向に電位傾度が変化する高周波不平等電界が形成される。電極の対向面の間隔は鉛直下方に向かって漸次狭まるので、電界強度は鉛直下方に向かって漸次増大するように形成される。
【０００８】
このような高周波不平等電界内に細胞等の測定対象となる粒子が配置されると、加えられた高周波電圧の周波数における誘電泳動特性が負である粒子の場合には、電位傾度が小さくなる方向、すなわち、上方に引き寄せられて、誘電泳動力、重力および浮力のバランスする位置で停止させられる。その停止位置は、粒子に作用する誘電泳動力の大きさによって相違するので、周波数調節部の作動により、電極間に加える高周波電圧の周波数を変化させて周波数毎に、その鉛直方向の停止位置を位置測定手段によって測定することにより、測定対象である粒子の誘電泳動特性を測定することができる。
【０００９】
この場合に、高周波不平等電界は、水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極の鉛直下方に向かって漸次狭まるように配置されている対向面間に形成されるので、従来のピン電極による高周波不平等電界のように局所的なものではなく、一旦電極間に供給された粒子は、電極間に安定的に保持される。したがって、粒子の誘電泳動特性を簡易に、かつ、精度よく測定することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記電極間に供給された細胞の移動速度を測定する速度測定手段を備えていてもよい。
このようにすることで、高周波不平等電界内に細胞等の測定対象となる粒子が配置されると、加えられた高周波電圧の周波数における誘電泳動特性が正である粒子の場合には、電位傾度が大きくなる方向、すなわち、下方に引き寄せられる。粒子には重力および浮力も作用するので、それらの合力によって下方に移動させられる。その移動速度は、粒子に作用する誘電泳動力の大きさによって相違するので、周波数調節部の作動により、電極間に加える高周波電圧の周波数を変化させて周波数毎に、その移動速度を測定することにより、測定対象である粒子の誘電泳動特性を測定することができる。
【００１１】
また、本発明は、水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極と、該電極に高周波電圧を供給して電極間に高周波不平等電界を形成する電圧供給部と、該電圧供給部により加える高周波電圧の周波数を調節する周波数調節部と、前記電極間に供給された細胞の移動速度を測定する速度測定手段とを備え、前記一対の電極は、その対向面の間隔が、鉛直下方に向かって漸次広がるように配置されている誘電泳動特性測定装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、電圧供給部の作動により一対の電極に高周波電圧を加えると、電極の対向面間には、鉛直方向に電位傾度が変化する高周波不平等電界が形成される。電極の対向面の間隔は鉛直下方に向かって漸次広がるので、電界強度は鉛直上方に向かって漸次増大し、電位傾度はその途中位置で最大となるように形成される。
【００１３】
このような高周波不平等電界内に細胞等の測定対象となる粒子が配置されると、加えられた高周波電圧の周波数における誘電泳動特性が正である粒子の場合には、電位傾度が大きくなる方向、すなわち、上方に引き寄せられる。粒子には重力および浮力も作用するので、それらの合力によって上方に移動させられる。その移動速度は、粒子に作用する誘電泳動力の大きさによって相違するので、周波数調節部の作動により、電極間に加える高周波電圧の周波数を変化させて周波数毎に、その移動速度を測定することにより、測定対象である粒子の誘電泳動特性を測定することができる。
【００１４】
この場合に、高周波不平等電界は、水平方向に間隔をあけて配置された一対の電極の鉛直下方に向かって漸次広がるように配置されている対向面間に形成されるので、従来のピン電極による高周波不平等電界のように局所的なものではなく、一旦電極間に供給された粒子は、電極間に安定的に保持される。したがって、粒子の誘電泳動特性を簡易に、かつ、精度よく測定することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記対向面の間隔が５００μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、粒子が一対の電極間のいずれの位置に配置されていても、粒子に対して高周波不平等電界を作用させて誘電泳動力を発生させることができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記電極の上部に、前記電極間に測定対象となる粒子を供給する粒子供給部を備えていてもよい。
このようにすることで、電極間に高周波電圧を加えない状態で、測定対象となる粒子を粒子供給部から電極間に供給すると、粒子を電極間に容易に配置することができ、高周波電圧の供給とその周波数の切替によって、従来のようにピン電極と平板電極との間に粒子を保持する操作を行うことなく、簡易かつ安定的に誘電泳動特性を測定することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記電極の下部に、前記電極間の測定対象となる粒子を排出する粒子排出部を備えていてもよい。
このようにすることで、電極間に加えていた高周波電圧の供給を停止すると、重力により粒子が電極間を下降して粒子排出部から電極外に排出される。したがって、複数の粒子に対して順次誘電泳動特性の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、誘電泳動特性を安定的に測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る誘電泳動特性測定装置について、図１および図２を参照して説明する。
本実施形態に係る誘電泳動特性測定装置１は、図１に示されるように、水平方向に略平行な間隔をあけて配置される２枚の平板部材２，３と、該平板部材２，３の間に挟まれるようにして水平方向に間隔をあけて配置され、平板部材２，３とともに上下方向に開口する電極間空間４を画定する２個一対の電極５，６と、該電極５，６に高周波電圧を供給する電圧供給部７と、平板部材２，３の外部から電極間空間４内の画像を撮影するカメラ８と、該カメラ８により取得された画像に基づいて、電極間空間４内に配置される粒子（例えば、細胞）の上下方向位置および移動速度を算出する算出部９を備えている。
【００２０】
少なくとも一方の平板部材３は、カメラ８による外部からの電極間空間４の撮影を可能とするように透明な材質により構成されている。
電極５，６は、それぞれ平板状に構成され、水平方向に対向する対向面５ａ，６ａ水平方向の間隔が、上方から下方に向かって漸次狭まるように配置されている。一対の電極５，６の対向する対向面５ａ，６ａ間の水平方向間隔は最も大きなところでも５００μｍ以下に設定されている。
このようにすることで、粒子が一対の電極５，６間のいずれの位置に配置されていても、粒子に対して高周波不平等電界を作用させて誘電泳動力を発生させることができるようになっている。
【００２１】
電極間空間４は、電極５，６の上部において開口する粒子供給口１０と、電極５，６の下部において開口する粒子排出口１１とを備えている。粒子供給口１０から電極間空間４内に供給された粒子は、電極５，６に高周波電圧が加えられていない状態では、重力と浮力とのバランスによって、電極間空間４内を自然に下降し、粒子排出口１１から排出されるようになっている。
【００２２】
電圧供給部７は、一対の電極５，６に異なる極性の高周波電圧を加えるようになっている。また、電圧供給部７は、電極５，６に加える高周波電圧の周波数を変更することができるようになっている。
【００２３】
電圧供給部７から一対の電極５，６に異なる極性の高周波電圧が加えられると、電極５，６間には高周波不平等電界が形成されるようになっている。さらに具体的には、一対の電極５，６の間隔が、上方から下方に向かって漸次狭まるように配置されているので、間隔が狭まった最も下部の領域に、電界強度が強い強電場領域が形成され、間隔が広がった最も上部の領域に、電界強度が弱い弱電場領域が形成されるようになっている。
【００２４】
カメラ８は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子であって、透明な平板部材３の外面に対向して配置され、電極間空間４全体および電極５，６を同時に視野内に配置して撮影することができるように配置されている。
算出部９は、カメラ８により取得された画像を処理して、画像内に存在する粒子および電極５，６形状を認識し、その上下方向位置Ｘ１〜Ｘ４を、例えば、電極５，６の上下方向の最下端位置を基準として、所定時間間隔をあけて測定するようになっている。これにより、上下方向位置Ｘ１〜Ｘ４が時間経過とともに変化しない場合はその静止位置を、変化している場合はその移動速度が算出されるようになっている。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る誘電泳動特性測定装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る誘電泳動特性測定装置１を用いて測定対象となる細胞（粒子）の誘電泳動特性を測定するには、電圧供給部７の作動により、一対の電極５，６に所定の周波数の高周波電圧を供給し、電極５，６間に高周波不平等電界を形成しておく。一対の電極５，６の対向面５ａ，６ａの間隔が上方から下方に向かって漸次狭まるように配置されているので、電極５，６間には、下方に向かって電位傾度が漸次増大する高周波不平等電界が形成される。
【００２６】
この状態で、電極５，６の上部に開口する粒子供給口１０から電極間空間４内に細胞を投入すると、細胞は、当該細胞の自重および容積によって定まる浮力を受ける上に、その細胞の誘電泳動特性に応じた誘電泳動力を受ける。
電極５，６間に加えられた高周波電圧の周波数における、当該細胞の誘電泳動特性が正の場合には、電極５，６間に形成されている高周波不平等電界によって、電位傾度が大きくなる方向、すなわち、鉛直下方に引き寄せられる。したがって、正の誘電泳動特性を有する細胞Ａ１，Ａ２は、電極間空間４において、下方に移動し、その移動速度は、下方に行くに従って速くなる。
【００２７】
このときの移動速度は、誘電泳動特性の大きさおよびその位置によって定まる。すなわち、加えられている高周波電圧の周波数において正の誘電泳動特性が大きな細胞Ａ２は、より速い移動速度で移動させられ、正の誘電泳動特性が小さい細胞Ａ１は、より遅い移動速度で移動させられる。
【００２８】
逆に、電極５，６間に加えられた高周波電圧の周波数における、当該細胞の誘電泳動特性が負の場合には、電極５，６間に形成されている高周波不平等電界によって、電位傾度が小さくなる方向、すなわち鉛直上方に引き寄せられる。したがって、負の誘電泳動特性を有する細胞Ａ３，Ａ４は、電極間空間４内において、誘電泳動力、重力および浮力のバランスにする位置で静止させられる。
【００２９】
このときの静止位置は誘電泳動特性の大きさによって定まる。すなわち、加えられている高周波電圧の周波数において負の誘電泳動特性が大きな細胞Ａ３は、電極間空間４内の電位傾度がより小さい上方の位置に静止させられ、負の誘電泳動特性が小さい細胞Ａ４は、電極間空間４内の電位傾度がより高い下方の位置に静止させられる。
【００３０】
この状態で、カメラ８を作動させ、一対の電極５，６および電極間空間４の画像を所定の時間間隔をあけて取得する。そして、算出部９の作動により、カメラ８によって取得した画像から、電極５，６に対する細胞Ａ１〜Ａ４の位置および速度を算出する。これにより、当該周波数における細胞Ａ１〜Ａ４の誘電泳動特性を測定することができる。
さらに、一対の電極５，６に加える高周波電圧の周波数を変化させて、その都度、細胞Ａ１〜Ａ４の位置および速度を測定することにより、細胞Ａ１〜Ａ４の誘電泳動特性の周波数分布を測定することができる。
【００３１】
このように、本実施形態に係る誘電泳動特性測定装置１によれば、高周波不平等電界を一対の電極５，６の平面上の対向面５ａ，６ａ間に形成し、電極５，６間に上方の粒子供給口１０から供給するので、従来のピン電極と平板電極の間に細胞を静止させる場合と比較して、簡易かつ安定的に細胞を電極５，６間に静止させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る誘電泳動特性測定装置１によれば、一対の電極５，６の対向面５ａ，６ａの間隔が上方から下方に向かって漸次狭まるように配置されているので、細胞の誘電泳動特性の正負が不明の場合であっても、いずれの場合にも誘電泳動特性を測定することができる。
従来、ピン電極と平板電極との間に細胞を静止させる場合には、細胞の誘電泳動特性の符号が既知であることが必要であったが、本実施形態によれば、予めそのような判定を行わずに、誘電泳動特性の符号に関わりなく誘電泳動特性を測定することができるという利点がある。
【００３３】
また、誘電泳動特性の測定後には、電圧供給部７の作動を停止して、高周波不平等電界を解消することにより、重力により、あるいは、粒子供給口１０からの液体を流入させることにより、電極５，６の下部の粒子排出口１１から細胞を電極間空間４外に排出することができる。したがって、異なる細胞の誘電泳動特性を順次測定することができる。この場合に、従来のような電極間における細胞の停止作業が不要であり、手間をかけずに迅速に測定することができるという利点がある。
【００３４】
なお、本実施形態においては、電極５，６が下方に向かって漸次狭まるように配置されているものを例示したが、これに代えて、図３および図４に示されるように、電極５，６が上方に向かって漸次狭まるように配置されているものを採用してもよい。この場合には、粒子供給口１０は、電極５，６の下部に配置され、粒子排出口１１は電極５，６の上部に配置されている。
【００３５】
このように構成された誘電泳動特性測定装置においては、高周波不平等電界の電位傾度は上方に向かって漸次大きくなるので、電極５，６間の空間に配置された粒子が正の誘電泳動特性を有する場合には、粒子は上方に向かって移動する。したがって、上記と同様にして粒子の位置および移動速度を測定することにより、誘電泳動特性を測定することができる。
【００３６】
また、図５に示されるように、図１に示した、下方に向かって漸次狭まる電極５，６を有する第１の測定部１３と、図２に示した、上方に向かって漸次狭まる電極５，６を有する第２の測定部１４とを配管１５によって接続してもよい。図中、符号１６はポンプ、符号１７は細胞懸濁液を貯留する容器である。このようにすることで、第１の測定部１３において負の誘電泳動特性を有する粒子の上下方向位置に応じて誘電泳動特性を測定し、第１の測定部１３の粒子排出口１１から排出された正の誘電泳動特性を有する粒子の誘電泳動特性を、第２の測定部１４において粒子の位置および移動速度に応じて測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘電泳動特性測定装置を示す斜視図である。
【図２】図１の誘電泳動特性測定装置の作用を説明する正面図である。
【図３】図１の誘電泳動特性測定装置の変形例を示す斜視図である。
【図４】図３の誘電泳動特性測定装置の作用を説明する正面図である。
【図５】図１の誘電泳動特性測定装置と図３の誘電泳動特性測定装置とを組み合わせた装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ１〜Ａ４  粒子（細胞）
１  誘電泳動特性測定装置
５，６  電極
５ａ，６ａ  対向面
７  電圧供給部（周波数調節部）
８  カメラ（位置測定手段）
９  算出部（位置測定手段，速度測定手段）
１０  粒子供給口（粒子供給部）
１１  粒子排出口（粒子排出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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