(57)【要約】【課題】低コストに製造でき、針状電極アレイの大面積化が容易な誘電泳動装置を提供する。【解決手段】誘電泳動装置１は、平板状電極１０と、被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、平板状電極１０の主面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体５１からなる絶縁体、及び、複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状電極を含む針状電極アレイ５０と、針状電極アレイ５０の平板状電極１０と反対側の面に形成された導電体６０と、平板状電極１０と導電体６０との間に電圧を印加する電圧印加手段７０と、平板状電極１０と針状電極アレイ５０との間を通って設けられた流路３０とを備える。【選択図】図２Ａ
2014097445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状電極と、
前記平板状電極に対向配置され、被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、前記平板状電極の主面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体、及び、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状電極を含む針状電極アレイと、
前記針状電極アレイの前記平板状電極と反対側の面に形成された導電体と、
前記平板状電極と前記導電体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記平板状電極と前記針状電極アレイとの間を通って設けられた流路とを備え、
前記平板状電極と前記導電体との間に電圧を印加した状態で、前記流路内に、複素誘電率の異なる複数種類の物質を含む流体を流動させたとき、前記流体中より、前記複数種類の物質のうち少なくとも１種を、複素誘電率の違いに基づく誘電泳動力の違いによって、前記平板状電極側又は前記針状電極アレイ側で分離及び捕集することが可能な誘電泳動装置。
【請求項２】
前記細孔構造体は、前記被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、
前記導電体は、陽極酸化後に残る前記被陽極酸化金属体の残部である請求項１に記載の誘電泳動装置。
【請求項３】
前記細孔構造体は、前記被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体のバリア層を除去し、前記複数の針状細孔を貫通孔としたものである請求項１に記載の誘電泳動装置。
【請求項４】
前記針状電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、及びＺｎからなる群より選択された少なくとも１種の金属を含む請求項１〜３のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【請求項５】
前記平板状電極と前記針状電極アレイとの間に、当該平板状電極と当該針状電極アレイとの離間距離を規定するスペーサを備えた請求項１〜４のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【請求項６】
前記針状電極の長さが１μｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【請求項７】
前記針状電極の直径が０．５μｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【請求項８】
前記針状電極の長さ／直径が１００以上である請求項１〜７のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【請求項９】
前記針状電極アレイにおける前記針状電極の数密度が１個／μｍ２以上である請求項１〜８のいずれかに記載の誘電泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー、セラミックス、及び金属などの微粒子等を分離及び回収する技術は、電子産業、及び分析化学産業などの分野で重要である。微粒子等を分離する物理力としては、重力、遠心力、及び電磁気力などが挙げられる。
誘電泳動力は電磁気力の１種である。誘電泳動力を用いた分離技術は非荷電粒子でも分離可能であるため適応範囲が広く、例えば細胞及びＤＮＡ等の生体物質の分離に好適である。
誘電泳動装置は、平板状電極と、この平板状電極に対向配置され、複数の針状電極を含む針状電極アレイと、これらの間に形成された流路とを備える。
特許文献１には、フォトリソグラフィ法によりレジストに複数の孔部を形成し、これらの複数の孔部の内部に電解メッキにより導電体を充填した針状電極アレイを備えた誘電泳動装置が開示されている（実施例１、図１０等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-054511号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来の誘電泳動装置では、針状電極アレイをフォトリソグラフィ法を用いて形成するため、製造コストが高くつき、針状電極アレイの大面積化も難しい。針状電極アレイの大面積化が難しいため、分離回収量あるいは分離可能な物質の種類を増加することが難しい。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストに製造でき、針状電極アレイの大面積化が容易な誘電泳動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘電泳動装置は、
平板状電極と、
前記平板状電極に対向配置され、被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、前記平板状電極の主面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体、及び、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状電極を含む針状電極アレイと、
前記針状電極アレイの前記平板状電極と反対側の面に形成された導電体と、
前記平板状電極と前記導電体との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記平板状電極と前記針状電極アレイとの間を通って設けられた流路とを備え、
前記平板状電極と前記導電体との間に電圧を印加した状態で、前記流路内に、複素誘電率の異なる複数種類の物質を含む流体を流動させたとき、前記流体中より、前記複数種類の物質のうち少なくとも１種を、複素誘電率の違いに基づく誘電泳動力の違いによって、前記平板状電極側又は前記針状電極アレイ側で分離及び捕集することが可能なものである。
【０００７】
本明細書において、「針状」とは長さ／直径が２以上の形状を指す。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低コストに製造でき、針状電極アレイの大面積化が容易な誘電泳動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る一実施形態の誘電泳動装置の模式上面図である。
【図２Ａ】本発明に係る一実施形態の誘電泳動装置の模式断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの部分拡大断面図である。
【図３Ａ】細孔構造体の製造工程を示す斜視図である。
【図３Ｂ】細孔構造体の製造工程を示す斜視図である。
【図４】設計変更例を示す部分模式断面図である。
【図５Ａ】実施例１において、電圧印加条件で得られた樹脂硬化膜のＳＥＭ表面写真である。
【図５Ｂ】実施例１において、非電圧印加条件で得られた樹脂硬化膜のＳＥＭ表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「誘電泳動装置」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の誘電泳動装置の構造について説明する。
図１は、本実施形態の誘電泳動装置の模式上面図である。
図２Ａは、本実施形態の誘電泳動装置の全体模式断面図であり、図１のIIA−IIA断面図である。
図２Ｂは図２Ａの部分拡大断面図であり、針状電極アレイ５０及び導電体６０のみを拡大して示す図である。なお、図２Ｂ中の針状電極アレイ５０と導電体６０は、図２Ａ中のこれら要素の上下反転図である。
図３Ａ〜図３Ｂは、細孔構造体の製造工程を示す模式斜視図である。
【００１１】
図１及び図２Ａ〜図２Ｂに示すように、
本実施形態の誘電泳動装置１は、
平板状電極１０と、
平板状電極１０に対向配置され、平板状電極１０の主面１０Ｓに対して交差方向に延びた複数の針状細孔５１Ｐを有する細孔構造体５１からなる絶縁体、及び、複数の針状細孔５１Ｐの内部に形成された複数の針状電極５２を含む針状電極アレイ５０と、
針状電極アレイの平板状電極１０と反対側の面に形成された導電体６０と、
平板状電極１０と針状電極アレイ５０との間を通って設けられた流路３０とを備えている。
【００１２】
平板状電極１０と針状電極アレイ５０との間には、これらの離間距離を規定する一対のスペーサ２０が設けられている。
図１に示すように、本実施形態では、一対の平面視矩形状のスペーサ２０が互いに平行に離間して配置されている。
平板状電極１０と針状電極アレイ５０と一対のスペーサ２０との間に、流路３０が形成されている。
【００１３】
誘電泳動装置１には、平板状電極１０と導電体６０との間に電圧を印加する電圧印加手段７０が設けられている。
電圧印加手段７０には、交流電圧電源等の電源７１と配線７２等が含まれる。
【００１４】
本実施形態において、平板状電極１０は基材Ｂ上に形成されている。基材Ｂは必須なものではない。
基材Ｂ及び平板状電極１０の材料としては特に制限なく、透光性材料が好ましい。この場合、捕集対象物質Ｘの分離及び捕集の様子を外部から視認することができ、好ましい。
基材Ｂとしては、ガラス基材等が好ましい。
平板状電極１０の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＦＴＯ(フッ素添加酸化スズ)、ＳｎＯ２、ＰＥＤＯＴ(ポリエチレンジオキシチオフェン)、及びＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等が好ましく用いられる。
図示例では、針状電極アレイ５０の面積は平板状電極１０の面積より小さいが、これらの面積は適宜設計できる。
【００１５】
スペーサ２０の材料としては特に制限なく、アクリル樹脂あるいはシリコーンゴム等の有機材料でもよいし、ガラス等の無機材料でもよい。
スペーサ２０の高さによって、平板状電極１０と針状電極アレイ５０との離間距離、すなわち、流路３０の高さが規定される。
スペーサ２０の高さは特に制限なく、例えば０．０１〜１ｍｍが好ましい。
【００１６】
本実施形態において、細孔構造体５１は被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、導電体６０は陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体の残部である。
【００１７】
被陽極酸化金属体の主成分としては特に制限なく、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、及びＺｎ等が挙げられる。被陽極酸化金属体はこれらを１種又は複数種含むことができる。
被陽極酸化金属体の主成分としては、Ａｌ等が特に好ましい。
本明細書において、「被陽極酸化金属体の主成分」は９９質量％以上の成分と定義する。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｂを参照して、細孔構造体５１の製造方法と構造について説明する。
図３Ａ及び図３Ｂは模式斜視図である。
【００１９】
はじめに図３Ａに示すように、Ａｌ等の被陽極酸化金属を主成分とする被陽極酸化金属体Ｍを用意する。
被陽極酸化金属体Ｍの形状は制限されず、板状等が挙げられる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体Ｍが層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。
【００２０】
図３Ｂに示すように、被陽極酸化金属体Ｍの一部を陽極酸化すると、金属酸化物からなる細孔構造体５１が生成される。例えば、被陽極酸化金属体ＭがＡｌを主成分とする場合、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする細孔構造体５１が生成される。
通常、細孔構造体５１は金属酸化物層であり、被陽極酸化金属体Ｍの残部に対して、生成される細孔構造体５１は薄いが、図面では、視認しやすくするため、細孔構造体５１を大きく図示してある。
【００２１】
陽極酸化は例えば、被陽極酸化金属体Ｍを陽極とし、カーボンあるいはアルミニウム等を陰極（対向電極）とし、これらを陽極酸化用電解液に浸漬させ、陽極と陰極との間に電圧を印加することで実施できる。
電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、及びアミドスルホン酸等の酸を、１種又は２種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
【００２２】
被陽極酸化金属体Ｍを陽極酸化すると、図３Ｂに示すように、表面（図示上面）からこの面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、金属酸化物体が生成される。
陽極酸化により生成される金属酸化物体は、略正六角柱状の複数の柱状体５１Ｃが互いに隙間なく隣接して配列した構造を有するものとなる。各柱状体５１Ｃの略中心部には、表面から深さ方向に延びた針状細孔５１Ｐが開孔される。針状細孔５１Ｐの底面と金属酸化物体の底面との間には、針状細孔５１Ｐのないバリア層５１Ｂが生成される。
図示するように、針状細孔５１Ｐは被陽極酸化金属体Ｍの表面に対して概ね垂直方向に開孔されるが、多少斜め方向に開孔される場合もある。
本実施形態では、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Ｍの残部が導電体６０となる。
【００２３】
本実施形態においては、金属酸化物体からなる細孔構造体５１に開孔された複数の針状細孔５１Ｐの内部に、複数の針状電極５２が形成されている。
【００２４】
本実施形態において、針状電極アレイ５０は、細孔構造体５１の針状細孔５１Ｐの開口側（針状電極５２の形成側）が流路３０に対面している。
【００２５】
本実施形態の誘電泳動装置１において、平板状電極１０と導電体６０との間に電圧を印加した状態で、流路３０内に、複素誘電率の異なる複数種類の物質を含む流体Ｆを流動させたとき、流体Ｆ中より、複数種類の物質のうち少なくとも１種を、複素誘電率の違いに基づく誘電泳動力の違いによって、平板状電極１０側又は針状電極アレイ５０側で分離及び捕集することができる。
【００２６】
誘電泳動力は電磁気力の１種である。誘電泳動力を用いた分離技術は非荷電粒子でも分離可能であるため適応範囲が広く、細胞及びＤＮＡ等の生体物質の分離に好適である。
流体Ｆに含まれる複素誘電率の異なる複数種類の物質には、細胞及びＤＮＡ等の少なくとも１種の捕集対象物質Ｘ、及び水等の溶媒が含まれる。
【００２７】
複素誘電率εｐの捕集対象物質Ｘが複素誘電率εｍの溶液中に溶解した流体を例として、説明する。
εｐ＞εｍであるとき、平板状電極１０と導電体６０との間に電圧を印加すると、複素誘電率の違いに基づく誘電泳動力の違いによって、図２Ａに示すように、捕集対象物質Ｘは針状電極５２（針状電極アレイ５０）に引き寄せられる（正の誘電泳動）。
εｐ＜εｍであるとき、平板状電極１０と導電体６０との間に電圧を印加すると、複素誘電率の違いに基づく誘電泳動力の違いによって、捕集対象物質Ｘは平板状電極１０に引き寄せられる（図示略）。
【００２８】
捕集対象物質Ｘが細胞及びＤＮＡ等の生体物質であり、溶媒が水等である場合、通常、εｐ＞εｍの関係であり、図２Ａに示すように、捕集対象物質Ｘは針状電極５２（針状電極アレイ５０）に引き寄せられる（正の誘電泳動）。
【００２９】
流体Ｆには、複素誘電率の異なる複数種類の捕集対象物質Ｘが含まれていてもよい。この場合、各捕集対象物質Ｘがいずれの電極側で捕集されるかは、それらと溶媒の複素誘電率の関係による。
【００３０】
誘電泳動力は、印加する電圧によって変化する。複素誘電率の異なる複数種類の捕集対象物質Ｘが同じ電極側で捕集される場合でも、印加する電圧を調整し、それらの誘電泳動力の違いにより、流路３０内の上流側から下流側に向かう捕集位置を変え、複数種類の捕集対象物質Ｘを分離及び捕集することができる。
この場合、印加する電圧を順次下げて、いったん捕集した複数種類の捕集対象物質Ｘを、順次電極から引き離し、選択的に取り出すことが可能である。
また、いったん複数種類の捕集対象物質Ｘを捕集した後、流路３０内に硬化性樹脂を充填し、これを硬化し、捕集された複数種類の捕集対象物質Ｘを樹脂で固定することができる。この方法は、１種類の捕集対象物質Ｘを捕集する場合にも適用できる。
【００３１】
平板状電極１０と導電体６０との間に電圧が印加されると、針状電極５２が高誘電率であるため、針状電極５２の流路３０側の先端部の電荷密度が高くなる。
以降、特に明記しない限り、針状電極５２の先端部は、「針状電極５２の流路３０側の先端部」を意味するものとする。
電荷に近いほど電気力線は高密度になり、電気力線の密度は電界強度に比例するため、針状電極５２の先端部付近は高電界強度となる。つまり、針状電極５２の先端部付近で電界集中が起こる。
針状電極５２が電圧印加方向に対して長いほど、先端部の電荷密度が高くなり、先端部付近の電界強度が増大する傾向がある。また、針状電極５２の直径が小さいほど、先端部の電荷密度が高くなり、先端部付近の電界強度が増大する傾向がある。
集中電界強度は以下の式で表されると考えられる。
（集中電界強度）＝(係数)×(針状電極の長さ／針状電極の断面積)２×(平均印加電界)
【００３２】
本実施形態において、針状細孔５１Ｐ及び針状電極５２の断面積は、およそ細孔径の２乗に比例する。また、誘電泳動力は集中電界強度の２乗に比例するため、細孔長の４乗に比例し、細孔径の４乗に反比例する。すなわち、細孔長が長く、細孔径が小さいほど、集中電界強度が増加し、誘電泳動力が増加する傾向がある。
なお、針状細孔５１Ｐ及び針状電極５２の断面形状が真円からずれる場合、その直径は、同等の断面積を有する真円の直径により定義するものとする。
【００３３】
複数の針状細孔５１Ｐの内部への複数の針状電極５２の形成方法は特に制限されず、例えば、導電体６０を電極とした電解メッキ等の電解析出が好ましい。
【００３４】
針状電極５２の組成は特に制限されず、導電性が高い程、集中電界強度が高くなり、好ましい。
針状電極５２は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、及びＺｎからなる群より選択された少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
導電性及び封孔のしやすさを考慮すれば、針状電極５２はＣｕ及び／又はＮｉを含むことが好ましい。
流路３０への拡散抑止を考慮すれば、針状電極５２はＡｕを含むことが好ましい。
【００３５】
「課題を解決するための手段」の項で定義したように、本明細書において、「針状」とは長さ／直径が２以上の形状を指す。
電界集中効果が高くなることから、針状電極５２の長さは１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることが特に好ましい。
電界集中効果が高くなることから、針状電極５２の直径は０．５μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましく、０．０５μｍ以下であることが特に好ましい。
形成容易性を考慮すれば、針状電極５２の直径は０．０２μｍ以上であることが好ましい。
電界集中効果が高くなることから、針状電極５２の長さ／直径は１００以上であることが好ましい。
【００３６】
本実施形態において、複数の針状電極５２は、複数の針状細孔５１Ｐの内部に形成されている。
針状電極５２の好ましいサイズを考慮すれば、針状細孔５１Ｐの長さは１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることが特に好ましい。
針状細孔５１Ｐの直径は０．５μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましく、０．０５μｍ以下であることが特に好ましい。針状細孔５１Ｐの直径は０．０２μｍ以上であることが好ましい。
針状細孔５１Ｐの長さ／直径は１００以上であることが好ましい。
【００３７】
図面上はすべての針状細孔５１Ｐの内部に、針状電極５２が完全に充填され、針状電極５２の先端部とは互いに密着している場合について図示してあるが、個々の針状細孔５１Ｐの内部における針状電極５２の充填率は１００％でなくてもよい。
本明細書において、個々の針状細孔５１Ｐの内部における針状電極５２の充填率は、針状電極５２の長さ／針状細孔５１Ｐの長さ×１００（％）により定義するものとする。
個々の針状細孔５１Ｐの内部における針状電極５２の充填率は、７０〜１００％が好ましい。
【００３８】
個々の針状細孔５１Ｐの内部における針状電極５２の充填率にばらつきがあってもよいが、誘電泳動効果にばらつきが生じることになる。誘電泳動効果の面内均一性を考慮すれば、充填率のばらつきは小さい方が好ましい。
【００３９】
針状細孔５１Ｐの長さは、好ましい針状電極５２の長さと、針状細孔５１Ｐの内部における針状電極５２の充填率とを考慮して、決定される。
【００４０】
針状電極５２の数密度は高いほど、集中電界部分が増し、捕集対象物質Ｘの捕集効果が増すので、好ましい。しかしながら、互いに隣接する針状電極５２間の距離が近くなりすぎると、それぞれの針状電極５２に集中する電気力線が低密度になり、電界強度が低下する恐れがある。このような電界強度の低下を抑制するには、互いに隣接する針状電極５２の離間距離を０．０２μｍ以上とすることが好ましい。
本実施形態において、針状電極５２の数密度は針状細孔５１Ｐの数密度に相当する。
針状細孔５１Ｐ及び針状電極５２の数密度は、１個／μｍ２以上であることが好ましい。
針状細孔５１Ｐ及び針状電極５２の数密度は、４００個／μｍ２以下であることが好ましい。
針状細孔５１Ｐ及び針状電極５２の数密度は、１０〜３００個／μｍ２であることがより好ましい。
【００４１】
電界集中は、針状電極５２の延びる方向が電圧印加方向に近い程、効果的に発現する。陽極酸化法によれば、電圧印加方向に対して平行又はそれに近い方向に延びる複数の針状細孔５１Ｐが規則正しくアレイ配列した細孔構造体５１を、簡易なプロセスで形成できる。陽極酸化法によれば、針状細孔５１Ｐのサイズ（長さと直径）及び数密度の制御がしやすく、大面積化も容易である。陽極酸化法は、低コストな方法である。
【００４２】
本実施形態では、針状電極アレイ５０の大面積化が容易であるので、捕集対象物質Ｘの分離回収量を増加させることができる。
印加電圧を調整し、複素誘電率の違いに応じて、流路３０内の上流側から下流側に向かう捕集位置を変えて、複数種類の捕集対象物質Ｘの分離及び捕集が可能であることを述べた。針状電極アレイ５０を大面積化できれば、分離及び捕集可能な捕集対象物質Ｘの種類を増加することができる。
【００４３】
陽極酸化法によれば、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Ｍの残部を導電体６０とすることができる。
したがって、針状電極アレイ５０と導電体６０とを同一プロセスで一体形成することができる。この方法では、針状電極アレイ５０と導電体６０とを１つの被陽極酸化金属体Ｍから生成するので、これらの密着性が高く、好ましい。
なお、導電体６０の組成は、用いた被陽極酸化金属体Ｍと同一である。
【００４４】
プロセスが簡易になることから、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Ｍの残部を導電体６０とすることが好ましいが、被陽極酸化金属体Ｍのすべてを陽極酸化してもよい。
また、図４に示すように、被陽極酸化金属体Ｍの少なくとも一部を陽極酸化し、あれば被陽極酸化金属体Ｍの残部と金属酸化物体のバリア層５１Ｂを除去し、複数の針状細孔５１Ｐを貫通孔としてもよい。この場合、バリア層５１Ｂが除去されるので、より高い電界集中効果が得られ、好ましい。
例えば、被陽極酸化金属体Ｍの残部及びバリア層５１Ｂは、切削等により物理的に除去することができる。
また、被陽極酸化金属体Ｍの残部及びバリア層５１Ｂは、陽極酸化により得られた金属酸化物体をリン酸等の酸性液に浸漬することでも除去できる。
【００４５】
被陽極酸化金属体Ｍの残部を残さない場合、別途導電体６０を設ける必要がある。
導電体６０は、導電性基材でもよいし、導電体膜でもよい。
例えば、バリア層を除去した金属酸化物体にＡｕ膜等の導電体膜を形成することができる。この場合、必要に応じて、アルミナ基材等の絶縁性基材と導電体膜付き金属酸化物体とを銀ペースト等の接着成分を介して貼り合わせ、熱処理することで、これらを接着することができる。この後、本実施形態と同様に、好ましくは導電体６０を電極とした電解メッキ等の電解析出により、複数の針状細孔５１Ｐの内部に複数の針状電極５２を形成して、針状電極アレイ５０を製造することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、低コストに製造でき、針状電極アレイ５０の大面積化が容易であり、分離回収量あるいは分離可能な物質の種類を増加することが可能な誘電泳動装置１を提供することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４８】
＜実施例１＞
厚み３ｍｍの１００×１００ｍｍアルミニウム板に対して、以下の条件で陽極酸化処理を行い、複数の針状細孔を有するアルミナ層を形成した。アルミニウム板の一部は残るようにした。
・対向電極（陰極）：アルミニウム
・電解液:０．３Ｍ硫酸
・浴温：１５〜１９℃
・電圧：直流４０Ｖ
・時間：１００分
得られたアルミナ層について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日立製作所社製、Ｓ−４８００）を用いて表面及び断面を観察した。表面ＳＥＭ像（８０,０００倍）において、細孔１００個の細孔面積から平均細孔径を求めた。また、同表面ＳＥＭ像中の細孔個数から細孔密度を求めた。断面ＳＥＭ像 (１０,０００倍)において、細孔１００個の細孔長から平均細孔長を求めた。
得られたアルミナ層は、複数の針状細孔がほぼ規則正しく開孔しており、平均細孔径０．０２μｍ、平均細孔長８μｍ、平均細孔密度３００個／μｍ２であった。
【００４９】
次に、上記アルミナ層の複数の針状細孔の内部に、次の条件下でＮｉを電解メッキ析出させて、複数の針状電極を形成した。
・電解浴：０．３Ｍ硫酸ニッケル・６水和物、０．１Ｍ硫酸アンモニウム、及び０．５Ｍ硼酸の混合液
・浴温：２２〜２５℃
・ｐＨ：４．０〜４．５
・電圧：交流１０Ｖ（５０Ｈｚ）
・処理時間：３０分
【００５０】
得られた針状電極アレイのＳＥＭ断面観察を実施したところ、針状細孔の内部における針状電極の充填率は７０〜１００％であった。
【００５１】
バフ研磨装置（マルトー社製、ダイヤラップ、ＭＬ−１５０Ｐ）を用い、上記の針状電極アレイの表面研磨を実施した。
表面研磨は、２回に分けて実施した。粒度が大きい耐水研磨紙（三共理化学社製、平均粒径７．９μｍ、２０００番）と液体研磨剤（マルトー社製、ダイヤモンドスラリー、平均粒径０．５μｍ）を用いて、１回目の研磨を３０分間実施した。その後、粒度が小さい研磨布（マルトー社製、硬質ポリシングクロスＭＭ４１４）と液体研磨剤（フジミ社製、コロイダルシリカ、平均粒径７０ｎｍ）を用いて、２回目の研磨を３０分間実施した。これら２回の表面研磨後、表面に残留した砥粒を除去するため、０．６質量％リン酸と０．１８質量％クロム酸の混酸で洗浄した。
この例では、すべての針状細孔の内部における針状電極の充填率を１００％とした。
【００５２】
別途、ガラス基板上に２００ｎｍ厚のＩＴＯ平板状電極が形成されたものを用意した。
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、ＩＴＯ平板状電極と針状電極アレイとを厚み８０μｍの一対のアクリル樹脂製スペーサを介して対向配置させ、ＩＴＯ平板状電極と針状電極アレイとの間に、幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、高さ８０μｍの流路を形成した。
ＩＴＯ平板状電極とアルミニウム板の残部との間に、交流電圧電源と配線を含む電圧印加手段を設けた。
以上のようにして、誘電泳動装置を製造した。
【００５３】
上記流路内に、平均粒径２μｍの金粒子の水分散液（０．２５体積％）を流下させた。
ＩＴＯ平板状電極とアルミニウム板の残部との間に５０ｋＨｚの交流電圧を５分間印加したところ、正の誘電泳動現象により針状電極アレイの表面に、金粒子の水分散液中から金粒子が分離及び捕集された。
交流電圧を印加したまま、流路内に紫外線硬化樹脂（日本化薬社製、ＦＲ−２１）を流下させ、光硬化させることで、針状電極アレイ上に捕集された金粒子を固定した。樹脂硬化膜から針状電極アレイを剥離し、樹脂硬化膜の露出面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、KEYENCE社製、ＶＥ−９８００）にて観察した。
得られたＳＥＭ表面写真を図５Ａに示す。
非電圧印加条件とした以外は同様に評価を実施し、得られた樹脂硬化膜のＳＥＭ表面写真を図５Ｂに示す。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本実施例の誘電泳動装置を用い、電圧を印加することで、捕集対象物質の分離及び捕集が可能であることが示された。
【符号の説明】
【００５４】
１  誘電泳動装置
１０  平板状電極
１０Ｓ  平板状電極の主面
２０  スペーサ
３０  流路
５０  針状電極アレイ
５１  細孔構造体
５１Ｂ  バリア層
５１Ｃ  柱状体
５１Ｐ  針状細孔
５２  針状電極
６０  導電体
７０  電圧印加手段
７１  電源
７２  配線
Ｂ  基材
Ｆ  流体
Ｍ  被陽極酸化金属体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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