(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に中性な物質を分離する方法であって、
不平等電場を生ぜしめるように構成された、少なくとも相対向する一対の電極を有する分離容器を準備するステップと、
前記少なくとも一対の電極に対して高周波電場を印加し、前記少なくとも一対の電極間に前記不平等電場を生ぜしめるステップと、
前記分離容器内に、前記中性な物質を含む溶液を導入して流し、前記物質に対して前記不平等電場を印加することにより、前記物質に対して誘電泳動を生ぜしめ、前記溶液から前記物質を分離するステップとを具え、
前記少なくとも一対の電極は４重極以上の複数の多重電極であって、これら複数の多重電極を前記分離容器中で、前記溶液の流れの方向において、電極数が多い順に少なくとも２以上配列させたことを特徴とする、電気的中性物質の分離方法。
【請求項２】
前記高周波電場の周波数ｆは０．３ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の電気的中性物質の分離方法。
【請求項３】
前記少なくとも一対の電極間の静電容量及び抵抗値をそれぞれＣ（Ｆ）及びＲ（Ω）とした場合において、前記高周波電場の周波数ｆ（Ｈｚ）は、ｆ≦１／ＲＣなる関係を満足することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気的中性物質の分離方法。    
【請求項４】
前記高周波電場は、パルス状で、かつ１×10-9秒以上又はＲＣ（秒）（Ｃ（Ｆ）は一対の電極間の静電容量、Ｒ（Ω）は一対の電極間の抵抗値）以上の電圧非印加時間をもつ波形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の電気的中性物質の分離方法。    
【請求項５】
前記高周波電場の波形が矩形波形状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の電気的中性物質の分離方法。
【請求項６】
前記溶液は、前記分離容器中で層流として流すことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の電気的中性物質の分離方法。
【請求項７】
電気的に中性な物質を分離する装置であって、
不平等電場を生ぜしめるように構成された、少なくとも相対向する一対の電極と、
前記一対の電極に対して高周波電場を印加するための電源と、
前記少なくとも一対の電極を収納し、分離に供する前記中性な物質を含む溶液を導入して流し、前記物質に対して前記不平等電場を印加することにより、前記物質に対して誘電泳動を生ぜしめ、前記溶液から前記物質を分離するための分離容器とを具え、
前記少なくとも一対の電極は４重極以上の複数の多重電極であって、これら複数の多重電極を前記分離容器中で、前記溶液の流れの方向において、電極数が多い順に少なくとも２以上配列させたことを特徴とする、電気的中性物質の分離装置。
【請求項８】
前記溶液を貯蔵するタンクと、
前記タンクから前記分離容器へ導入するための送液機構と、
を具えることを特徴とする、請求項７に記載の電気的中性物質の分離装置。
【請求項９】
前記溶液の液条件をモニタリングするための液モニタリング機構と、
前記少なくとも一対の電極に印加された高周波電場の電圧及び波形をモニタリングするための高周波モニタリング機構と、前記液モニタリング機構及び前記高周波モニタリング機構におけるモニタリング結果から、前記少なくとも一対の電極に印加する高周波電場条件を制御するための高周波制御手段と、を具えることを特徴とする、請求項７又は８に記載の電気的中性物質の分離装置。
【請求項１０】
前記液モニタリング機構及び前記高周波モニタリング機構におけるモニタリング結果から、前記溶液の液条件を制御するための液条件制御機構を具えることを特徴とする、請求項９のいずれか一に記載の電気的中性物質の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に含まれる固形物質、コロイド、細胞、生命体などの電気的に中性な物質を分離する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
μｍオーダーの微小物質の分離に関してはこれまで多くの手法が提案され実用化されている。たとえばイオン状のものであればイオン交換樹脂による方法、電気泳動を利用した方法などが汎用されており、微粒子であれば、膜分離法、金属フィルター法、遠心分離法、沈降分離法などが汎用されている。また、分子状であれば蒸留法、抽出法、昇析法などが汎用されている。
【０００３】
しかしながら、μｍオーダーよりも小さい微小物質の分離は困難であり、特に電気的に中性な物質の分離は極めて困難である。従来、このような中性の微小物質は、膜分離法やイオン交換樹脂を用いて分離していた。しかしながら、膜分離法においては、膜を通過させるに際して大きな圧力が必要となり、分離装置が大型化してしまうという課題があった。一方、イオン交換樹脂を用いた場合は、微小物質がイオン性でなく中性であることから、樹脂中に捕捉することが困難であるという課題があった。
【０００４】
このような課題に鑑みて、特許文献１においては、強電界の下に２種以上の例えば生体成分分子を配置し、これら２種以上の生体成分分子を誘電泳動によって相互に分離する技術が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３においては、電極対に高周波を印加することによって、溶液中に含まれる微粒子を誘電泳動によって分離する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法によっても、溶液中の特にμｍオーダーよりも小さい電気的に中性な物質の分離は極めて困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６５９０５号
【特許文献２】特開２００３−６６００４号
【特許文献３】特開２００３−２０００８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、液体中に含まれる固形物質、コロイド、細胞、生命体などの電気的に中性な物質を、高効率で分離する新規な方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明は、
電気的に中性な物質を分離する方法であって、不平等電場を生ぜしめるように構成された、少なくとも相対向する一対の電極を有する分離容器を準備するステップと、前記少なくとも一対の電極に対して高周波電場を印加し、前記少なくとも一対の電極間に前記不平等電場を生ぜしめるステップと、前記分離容器内に、前記中性な物質を含む溶液を導入して流し、前記物質に対して前記不平等電場を印加することにより、前記物質に対して誘電泳動を生ぜしめ、前記溶液から前記物質を分離するステップとを具え、前記少なくとも一対の電極は４重極以上の複数の多重電極であって、これら複数の多重電極を前記分離容器中で、前記溶液の流れの方向において、電極数が多い順に少なくとも２以上配列させたことを特徴とする、電気的中性物質の分離方法に関する。
【０００９】
また、本発明は、
電気的に中性な物質を分離する装置であって、不平等電場を生ぜしめるように構成された、少なくとも相対向する一対の電極と、前記一対の電極に対して高周波電場を印加するための電源と、前記少なくとも一対の電極を収納し、分離に供する前記中性な物質を含む溶液を導入して流し、前記物質に対して前記不平等電場を印加することにより、前記物質に対して誘電泳動を生ぜしめ、前記溶液から前記物質を分離するための分離容器とを具え、前記少なくとも一対の電極は４重極以上の複数の多重電極であって、これら複数の多重電極を前記分離容器中で、前記溶液の流れの方向において、電極数が多い順に少なくとも２以上配列させたことを特徴とする、電気的中性物質の分離装置に関する。
【００１０】
本発明によれば、電気的に中性な物質を含む溶液を、不平等電場を生ぜしめるような少なくとも相対向する一対の電極を有する分離容器内に導入して流すとともに、少なくとも一対の電極に対して高周波電場を印加して上記不平等電場を生成し、溶液中の中性物質に対して印加するようにしている。これによって、誘電損失を回避しながら、中性物質に極めて大きな不平等電場を印加することも可能になる。その結果、中性物質がたとえ微小な場合であっても高い効率で分離することができるようになる。
【００１１】
但し、本発明においては、直流電場の印加を必ずしも排除するものではない。また、分離回収する中性物質の大きさも特に限定されないが、例えばμｍオーダーの微小な中性物質の分離回収に対して極めて有効である。
【００１２】
また、本発明の一例では、高周波電場の周波数ｆは０．３ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下であることが好ましい。これによって、上述した誘電損失をより効果的に抑制することができる。
【００１３】
さらに、本発明の一例では、少なくとも一対の電極間の静電容量及び抵抗値をそれぞれＣ（Ｆ）及びＲ（Ω）とした場合において、高周波電場の周波数ｆ（Ｈｚ）は、ｆ≦１／ＲＣなる関係を満足するようにする。これによって、上記少なくとも一対の電極の内のいずれかに電気二重層が形成されたような場合においても、上記電気二重層に対する充電を抑制することができる。これは、電極間の充電に関する時定数がＲＣで表されるので、電極間に印加する交流電場の周期ｆが上述した関係式を満足することにより、電気二重層形成前の大きな電場強度と電場傾度を対象粒子に印加することができるようになる。
【００１４】
また、本発明の一例では、高周波電場は矩形波などのパルス波形の電場とすることができる。パルスの印加されていない時間ｔがＲＣを使用してｔ≧ＲＣなる場合、（１×10-9秒以上の電圧非印加時間をもつパルス波形の場合）には、上記と同様に、電気二重層形成前の大きな電場強度と電場傾度を対象粒子に印加することができるようになるため、上記中性物質の分離をより効果的に行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明の一例では、分離容器に導入して流す溶液を層流とする。この場合、溶液の流れから受ける力を十分に低減することができるので、比較的小さい誘電泳動力を与えた場合においても、溶液中の中性物質（正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質）を溶液から分離して誘電泳動を生ぜしめ、中性物質の分離をより高い効率で行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、液体中に含まれる固形物質、コロイド、細胞、生命体などの電気的に中性な物質を、高効率で分離する新規な方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における電気的中性物質の分離装置を示す概略構成図。
【図２】水の誘電損失と高周波電場の周波数との関係を示すグラフ。
【図３】誘電泳動による移動速度を示したグラフ。
【図４】実施形態の変形例に関する電気的中性物質の分離装置を示す概略構成図。
【図５】８重極の電極構成を示す、電気的中性物質の分離装置の、分離容器の断面図。
【図６】６重極の電極構成を示す、電気的中性物質の分離装置の、分離容器の断面図。
【図７】４重極の電極構成を示す、電気的中性物質の分離装置の、分離容器の断面図。
【図８】８重極、６重極及び４重極の、中心からの距離と、電場傾度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態における電気的中性物質の分離装置（以下、単に「分離装置」と呼ぶ場合がある）の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の分離装置１０は、長さ方向における断面が略円形である筒形状の分離容器１１と、その内部に配置された一対の相対向する電極１２１及び１２２と、一対の電極１２１及び１２２間に高周波電場を印加するための高周波電源１３とを含んでいる。
【００２０】
電極１２１は、分離容器１１の内壁に内接するようにして設けられた長さ方向における断面が略円形である筒状電極であり、電極１２２は、筒状電極１２１の略中心に位置するように設けられた線状又は棒状の電極である。分離容器１１が石英等の絶縁性の材料から構成される場合は、筒状電極１２１と分離容器１１との絶縁性が担保されているが、分離容器１１が金属性の材料から構成される場合は、筒状電極１２１と分離容器１１との絶縁性を担保すべく、これらの間に図示しない絶縁膜を挿入する必要がある。
【００２１】
上述のように、分離容器１１内に配置された電極１２１が筒状電極を構成し、その中心に線状又は棒状の電極１２２が位置しているので、これら電極間に高周波電場を印加することによって、誘電損失の少ない大きな不平等電場を生成することができる。なお、電極１２１は分離容器１１の内壁に内接するようにして設けられた長さ方向における断面が略円形である筒状電極である旨示したが電極１２２との位置関係、製作効率、耐圧等を考慮して円筒状に形成されるほど良いが、高周波の印加性能に問題がなければ設置の場所および製作効率等を考慮して多角形の筒状体としても良いのは勿論である。
【００２２】
高周波電源１３には、一対の電極１２１及び１２２間に印加される交流電場の電圧及び周期等をモニタリングするための高周波モニタリング機構３４と、以下に説明する第２の液モニタリング機構におけるモニタリング結果に基づいて、高周波電源１３を制御し、一対の電極１２１及び１２２間に印加される高周波の電圧及び周期等を制御する高周波制御手段３５が付加されている。また、高周波制御手段３５は、例えば、有効電力については入射波反射波の電力計を用い、波形についてはファンクションジェネレーターを用いて構成することができる。
【００２３】
また、本実施形態の分離装置１０は、分離に供すべき中性物質を含む溶液を貯蔵するタンク１４と、正の誘電泳動物質を回収する第１の回収タンク１５と、負の誘電泳動物質を回収する第２の回収タンク１６とを含む。タンク１４は、分離容器１１と配管２１を介して接続されている。第１の回収タンク１５と分離容器１１とは配管２２を介して接続されている。第２の回収タンク１６と分離容器１１とは配管２３を介して接続されている。
【００２４】
なお、“正の誘電泳動物質”とは、一対の電極間に電場を印加した際に、電場が強くなる方向に移動（泳動）する物質を意味し、“負の誘電泳動物質”とは、一対の電極間に電場を印加した際に、電場が弱くなる方向に移動（泳動）する物質を意味する。
【００２５】
配管２１には、タンク１４から分離容器１１へ向けて、送液機構としてのポンプ３１、液条件制御機構３２及び第１の液モニタリング機構３３が設けられている。配管２２及び配管３３には、第２の液モニタリング機構３６が設けられている。
【００２６】
液条件制御機構３２は、分離容器１１内での不平等電場による中性物質の分離をより効率的に行うことができるように、タンク１４から送液される溶液の温度や流量等を調整するものである。なお、溶液の温度は、以下に説明する本発明の分離方法において利用する比誘電率の値を変化させる。液条件制御機構３２は、以下に説明する第２の液モニタリング機構３６のモニタリング結果に基づいて制御され、上述した溶液の温度や流量等を調整する。液条件制御機構３２は、例えば、ヒーター、温度計、循環ポンプ、流量計、制御装置等から構成することができる。
【００２７】
第１の液モニタリング機構３３は、タンク１４からポンプ３１によって送液されてくる溶液の流量及び液温度等をモニタリングするものである。第２の液モニタリング機構３６は、それぞれ、主として分離容器１１から分離された正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質の濃度等をモニタリングするものである。上述のように、第２の液モニタリング機構３６によるモニタリング結果は、液条件制御機構３２に送られて、上述のようにタンク１４から送液される溶液の温度や流量等を調整するものである。また、上述したように、高周波制御手段３５に送られて、一対の電極１２１及び１２２間に印加する交流電場の電圧及び周期等を制御するものである。
【００２８】
第１の液モニタリング機構３３は、例えば、粒子径と粒子密度（濃度）のオンライン測定が可能な粒度分布計、液体の濃度のオンライン測定が可能な液体分布計等から構成することができる。第２の液モニタリング機構３６も、上述のような粒度分布計、液体分布計等から構成することができる。
【００２９】
次に、図１に示す分離装置１０を用いた溶液中の中性物質の分離方法について説明する。最初に、中性物質（正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質）を含む溶液をタンク１４からポンプ３１によって配管２１内を送液し、分離容器１１内に導入するとともに、分離容器１１内を流れるようにする。次いで、高周波電源１３より一対の電極１２１及び１２２間に高周波電場を印加する。すると、これら電極間には不平等電場が生成され、この不平等電場が溶液中の中性物質に作用するようになる。結果として、中性物質は、誘電泳動を生じるようになって、電極１２１及び１２２のいずれかに向かって移動（泳動）するようになる。
【００３０】
本実施形態においては、電極１２１側に対して電極１２２側の電場傾度が強いので、中性物質の内、正の誘電泳動物質は電極１２２に向けて移動（泳動）するようになり、負の誘電泳動物質は電極１２１に向けて移動（泳動）するようになる。したがって、図１に示すように、電極１２２の近傍には正の誘電泳動物質が集まるようになり、電極１２１の近傍には負の誘電泳動物質が集まるようになる。すなわち、正の誘電泳動物質は、分離容器１１の、直径方向において中央に集中するようになり、負の誘電泳動物質は、分離容器１１の、直径方向において外方に集中するようになる。
【００３１】
結果として、配管２２を分離容器１１の中央に配置し、配管２３を分離容器１１の外方に配置することによって、配管２２内には溶液の流れにしたがって、正の誘電泳動物質を含む溶液が流れ込み、第１の回収タンク１５に回収されることになり、配管２３内には溶液の流れにしたがって、負の誘電泳動物質を含む溶液が流れ込み、第２の回収タンク１６に回収されるようになる。
【００３２】
なお、正の誘電泳動物質を含む溶液が配管２２内を流れる際には、第２の液モニタリング機構３６によって、その溶液中における正の誘電泳動物質の濃度が計測され、正の誘電泳動物質が十分に回収されているか否かをモニタリングする。もし、正の誘電泳動物質の濃度が低く、回収が不十分である場合は、第２の液モニタリング機構３６から液条件制御機構３２及び高周波制御手段３５に対して制御信号（図中に示す破線）が送信され、溶液温度や流量、及び高周波電場の電圧、波形、周波数を調節することによって、不平等電場の大きさや溶液中の溶媒及び中性物質（正の誘電泳動物質）の比誘電率を変化させ、誘電泳動によって正の誘電泳動物質が分離容器１１の中央に集中するようにする。
【００３３】
同様に、負の誘電泳動物質の濃度が低く、回収が不十分である場合は、第２の液モニタリング機構３６から液条件制御機構３２及び高周波制御手段３５に対して制御信号（図中に示す破線）が送信され、溶液温度や流量、及び高周波の電圧、波形、周波数を調節することによって、不平等電場の大きさや溶液中の溶媒及び中性物質（負の誘電泳動物質）の比誘電率を変化させ、誘電泳動によって負の誘電泳動物質が分離容器１１の外方に集中するようにする。
【００３４】
以上のような操作を実施することによって、正の誘電泳動物質の、配管２２を介した第１の回収タンク１５への回収効率は向上し、同様に、負の誘電泳動物質の、配管２３を介した第２の回収タンク１６への回収効率も向上する。
【００３５】
なお、回収が不十分である場合は、第１の回収タンク１５及び／又は第２の回収タンク１６内の回収済みの溶液を、図示しない配管を介し、上述した分離容器１１内に供給して、上述した分離工程に再度供するようにすることもできる。
【００３６】
次に、上記現象について理論的な注釈を試みる。
誘電泳動現象は、クラウジウス-モソッティの式で評価されることが多い。
【数１】
0005611582.tif 000002
ここでFDEP：誘電泳動力  εｐ：対象物質の比誘電率  εm：溶媒の比誘電率  ｒ：分子半径  E：電場強度  ∇E：電場傾度である。
【００３７】
一方、比誘電率は、周波数、温度、圧力の影響を受け、以下のように表記される。
【数２】
0005611582.tif 000003
【００３８】
すなわち（１）式における  Reは、実数部の抽出  という意味である。以降ではεr：比誘電率  ε’：誘電損失  と表記することにする。
【００３９】
溶媒が水の場合を想定すると、（１）式には水と対象物質の誘電率の差の項が含まれている。「物質の比誘電率＜水の比誘電率」の場合には、対象物質は電場が弱くなる方向に移動する（負の誘電泳動）。「物質の比誘電率＞水の比誘電率」の場合には電場が強くなる方向に移動する（正の誘電泳動）。
【００４０】
したがって、上述した分離方法において、正の誘電泳動物質は、溶液中の溶媒に対して、正の誘電泳動物質の比誘電率＞溶媒の比誘電率なる関係がある。また、負の誘電泳動物質は、負の誘電泳動物質の比誘電率＜溶媒の比誘電率なる関係がある。
【００４１】
高周波電場の周波数ｆは０．３ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下であることが好ましい。これによって、上述した誘電損失をより効果的に抑制することができる。
【００４２】
図２は、水の誘電損失と高周波電場の周波数との関係を示すグラフである。なお、このグラフは、”Dielectric materials and applications Willy, 1954”から引用したものである。図２から明らかなように、周波数が０．３ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下においては、水の温度に拘わらず、誘電損失が１０以下となり、十分に小さいことが分かる。したがって、図１に示す分離装置１０において、交流電源１３から一対の電極１２１及び１２２に印加する高周波電場の周波数を上述の範囲に設定することにより、高周波電源１３から一対の電極１２１及び１２２に印加する高周波電場のエネルギー損失を十分に抑制することができる。すなわち、高周波電源１３から一対の電極１２１及び１２２に対して、エネルギーロスがなく、効率的に高周波電場を印加することができるようになる。
【００４３】
また、高周波電場の周波数ｆは、一対の電極１２１及び１２２間の静電容量及び抵抗値をそれぞれＣ（Ｆ）及びＲ（Ω）とした場合において、ｆ≦１／ＲＣなる関係を満足することが好ましい。これによって、一対の電極１２１及び１２２のいずれかに電気二重層が形成されたような場合においても、上記電気二重層に対する充電を抑制することができる。
【００４４】
これは、電極間がＲＣ直列回路を構成すると考えた場合に、時間に対する電圧の時間依存性が、
【数３】
0005611582.tif 000004
なる式で表され、時定数がＲＣで表されるので、電極間に印加する高周波電場の周期ｆを１／ＲＣ以上の周波数とすることによって、（３）式で表されるＶ値が十分に小さくなって、電極１２１及び１２２に電気二重層が形成されているような場合においても、電気二重層に対する充電を抑制することができるようになる。
【００４５】
なお、電極１２１及び１２２に電気二重層が形成されると、これら電極間に生じる不平等電場の電場勾配が小さくなる。したがって、溶液中から中性物質（正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質）の分離が不十分となって、第１の回収タンク１５及び第２の回収タンク１６内での、正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質の回収効率が低下するようになる。
【００４６】
さらに、高周波電場の波形は、正弦波、矩形波、三角波のいずれでもよいが、パルス状波形と成っている、すなわち矩形波であることが好ましい。これによって、溶液中に含まれる中性物質（正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質）の分離をより効果的に行うことができる。
【００４７】
また、パルスの印加されていない時間ｔがＲＣを使用してｔ≧ＲＣなる場合（１×10-9秒以上の電圧非印加時間をもつパルス波形の場合）には、上記と同様に、電気二重層形成前の大きな電場強度と電場傾度を対象粒子に印加することができるようになるため、上記中性物質の分離をより効果的に行うことができる。
【００４８】
図３は、中性物質として粒径１μｍのポリスチレンビーズを用いた場合の、誘電泳動による移動速度を示したグラフである。なお、電極１２１及び１２２間に印加する電圧は２Ｖとし、周波数は１ＭＨｚとし、矩形波の場合のデューティー比は５０％とした。また、電極１２１及び１２２間の距離は１００μｍとした。
【００４９】
図３から明らかなように、正弦波及び三角波の場合と比較し、矩形波の場合において、移動速度が速くなっていることが分かる。すなわち、電極１２１及び１２２間に印加する電場を矩形波（パルス状波形）とすることによって、より大きな誘電泳動を得ることができる。
【００５０】
また、本実施形態において、分離対象となる中性物質は溶液中に含まれて分離容器１１内を流れるため、電極１２１及び１２２からの不平等電場が効率的に印加され、誘電泳動によって分離するには、溶液の流れの状態が重要となる。基本的には、溶液の流れで受ける力以上の（不平等電場による）誘電泳動力を与えれば、分離は可能ではあるものの、効率的ではない。例えば、溶液の流れの状態が乱流である場合は、対流などの乱れが多く発生するため、溶液の流れで受ける力以上の誘電泳動力を与えるのは困難である。
【００５１】
このような観点から、分離容器１１中を流れる溶液は層流の状態であることが好ましい。これによって、溶液の流れから受ける力を十分に低減することができるので、比較的小さい誘電泳動力を与えた場合においても、溶液中の中性物質（正の誘電泳動物質及び負の誘電泳動物質）を溶液から分離して誘電泳動を生ぜしめ、回収を容易に行うことができるようになる。
【００５２】
層流乱流の判定にはレイノルズ数（Re）が用いられる。
Ｒｅ＝ρｕＤ／μ                                        （４）
ここで、ρ：溶液の密度  ｕ：溶液の線速度  Ｄ：分離容器の内径  μ：溶液の粘度である。層流の流れの場が分離対象の粒子に及ぼす力は、Ｒｅ数によって異なるが、小さいＲｅ数の方が、粒子への影響が小さくなり分離しやすくなる。そのためＲｅ数は、乱流との判定境界である2500以下のニュートン領域が装置許容限界であり、この値以下では層流となるが、Ｒｅ数５００以下のアレン域が好ましく、さらにはＲｅ数２以下のストークス域流以下がより好ましい。
【００５３】
図４は、上記実施形態の変形例である。図１に示すように、上記実施形態では、一対の相対向する電極１２１及び１２２として、電極１２１を円筒状電極とし、その中心に線状又は棒状の電極１２２を配置し、これによって不平等電場を生成するようにしたが、本実施形態では、上述のような電極を用いる代わりに、複数の多重電極を用いている。具体的には、分離容器１１の、溶液の導入側から順次に８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３を、各電極片が、分離容器１１の断面方向、すなわち溶液の流れの方向と直交する方向に突出するようにして配置されていて、かつ中央部の線状もしくは棒状電極は存在しない点で相違している。
【００５４】
なお、図５〜図７は、８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３の、分離容器１１の断面方向における配列状態を概略的に示したものである。図５〜図７から明らかなように、各多重電極において、電極片は等間隔で配列されている。
【００５５】
図８は、８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３の、中心Ｏからの距離と、上記（１）式における電場傾度との関係を示すグラフである。なお、測定に際しては、電圧１０Ｖ、周期１ＭＨｚの高周波電場を印加して実施した。図８から明らかなように、中心Ｏに近い箇所では、８重極４２１の電場傾度が最も小さく、６重極４２２及び４重極４２３と電極数が減少するにつれて増大する。一方、中心Ｏから遠ざかるにつれて、電場傾度の大きさの順番が逆転し、約３０μｍを超えると、８重極４２１の電場傾度が最も大きく、６重極４２２及び４重極４２３と電極数が減少するにつれて減少するようになる。
【００５６】
したがって、（１）式から明らかなように、中心Ｏに近い箇所では、４重極４２３の誘電泳動力が最も高く、中心Ｏから離れた箇所では、８重極４２１の誘電泳動力が最も高いことが分かる。
【００５７】
このため、例えば、負の誘電泳動物質を考慮した場合、本実施形態のように、分離容器１１の溶液導入側に８重極４２１を設け、出口側に向けて順次６重極４２２及び４重極４２３を設けるようにすることによって、分離容器１１の、直径方向における外方に位置する負の誘電泳動物質を、８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３間を順次に通過させると、分離容器１１の直径方向における外方に位置する負の誘電泳動物質は、分離容器１１の中央に集まるようになる。
【００５８】
結果として、溶液中の負の誘電泳動物質の総てを、分離容器１１の直径方向の中央に集めるようにすることができる。このため、図４に示すように、本例の分離装置４０では、分離容器１１の中央に配管２２を設けるのみで、溶液中の負の誘電泳動物質のみを分離して回収することができるようになる。
【００５９】
なお、上述した説明から明らかなように、本例では、負の誘電泳動物質のみの分離回収を想定しているので、配管２３及び第２の回収タンク１６、並びに配管２３に設けた第２の液モニタリング機構は必要とされない。
【００６０】
本変形例では、８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３の複数の多重電極を用いたが、これらの内、１又は２つを選択して用いてもよい。但し、多重電極の数を減少させると、上述のような作用効果も低減される。
【００６１】
また、使用する多重電極は４重極以上の多重電極であれば、上述した８重極４２１、６重極４２２及び４重極４２３に限定されるものではない。
【００６２】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０、４０  電気的中性物質の分離装置
１１  分離容器
１２１  筒状電極
１２２  線状又は棒状電極
１３  高周波電源
１４  タンク
１５  第１の回収タンク
１６  第２の回収タンク
２１、２２，２３  配管
３１  ポンプ
３２  液条件制御機構
３３  第１の液モニタリング機構
３４  高周波モニタリング機構
３５  高周波制御手段
３６  第２の液モニタリング機構
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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