(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含む流体が流れる流路と、
前記流路から分岐する複数の分岐路と、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する電極部とを具備し、
前記第１の電極は、共通電極であり、
前記第２の電極は、電圧がアクティブに加えられる電極である
流路デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の流路デバイスであって、
前記第１の電極は、前記流路の幅方向で第１の幅を有する電極であり、
前記第２の電極は、前記流路の幅方向で前記第１の幅より小さい第２の幅を有する細長状電極である
流路デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の流路デバイスであって、
前記第２の電極は、
前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられ直線部と、
前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含む
流路デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、複数の第２の電極を含む
流路デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の流路デバイスであって、
前記複数の第２の電極のうち少なくとも２つの電極は、前記流体の主流方向に沿って細長く形成された一対のガイド電極である
流路デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の流路デバイスであって、
前記一対のガイド電極は、
前記一対のガイド電極間の距離が第１の距離となる主部と、
前記一対のガイド電極の上流側の端部に設けられ、前記一対のガイド電極間の距離が、前記第１の距離より大きい第２の距離となる入口部とを含む
流路デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の流路デバイスであって、
前記入口部における前記一対のガイド電極間の距離は、前記上流側に向かうにしたがって大きくなる
流路デバイス。
【請求項８】
請求項６または７に記載の流路デバイスであって、
前記複数の分岐路は、前記所定の分岐路である第１の分岐路と、前記第１の分岐路に隣接する第２の分岐路とを含み、
前記第２の距離は、前記流路の幅方向で前記第２の分岐路側に設けられた前記流路の内側面から、前記流路の幅方向において、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置までの距離より大きい
流路デバイス。
【請求項９】
請求項６または７に記載の流路デバイスであって、
前記複数の分岐路は、前記所定の分岐路である第１の分岐路と、前記第１の分岐路に隣接する第２の分岐路とを含み、
前記一対のガイド電極のうち前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側にあるガイド電極の前記入口部の少なくとも一部が、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置より前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側に配置される
流路デバイス。
【請求項１０】
請求項４から９のうちいずれか１項に記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、前記複数の第２の電極にそれぞれ印加される同電位の電圧により、前記ガイド電場を形成する
流路デバイス。
【請求項１１】
粒子を含む流体が流れる流路と、
前記流路から分岐する複数の分岐路と、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する電極部とを具備し、
前記電極部は、
前記流体の主流方向に沿って細長く形成された、２つの前記第２の電極としての一対のガイド電極と、
前記粒子の流れの方向を切り替える切替部とを有し、
前記一対のガイド電極は、
前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられた直線部と、
前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含み、
前記切替部は、前記直線部と前記方向変換部との間に配置されている
流路デバイス。
【請求項１２】
粒子を含む流体が流れる流路と、
前記流路から分岐する複数の分岐路と、
前記流路の第１の位置に設けられた測定電極部と、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられ、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する分取電極部と、を有する流路デバイスと、
前記測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスを測定する測定部と、
前記測定されたインピーダンスに基づき、前記ガイド電場による前記粒子の分取を指示する分取信号を発生し、これを前記分取電極部に加える信号発生部と
を具備する粒子分取装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の粒子分取装置であって、
前記分取電極部は、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部を有する
粒子分取装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の粒子分取装置であって、
前記信号発生部は、前記測定されたインピーダンスに基づく前記粒子の分取処理に応じて、前記切替部に加える電圧信号を制御する
粒子分取装置。
【請求項１５】
流路に粒子を含む流体を流し、
前記流路の第１の位置に設けられた測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスを測定し、
前記測定されたインピーダンスに基づき、前記粒子の分取を指示する分取信号を発生し、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられた分取電極部に、前記発生した分取信号を加えることで、前記流路から分岐する複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する
粒子分取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、細胞等の粒子を流通させる流路デバイス、粒子分取装置及び粒子分取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞等の粒子を分取する装置として、蛍光フローサイトメータやセルソータが知られている。これらの装置では、各細胞が適切な振動条件（一般には、出口流速は数m/sであり、振動数は数１０kHzである。）の下で周囲流体によって吐出口にて気液界面に閉じ込められ、同時に各細胞には電荷を与えられる。各細胞は、静電場が印加された空中を荷電量に応じた方向へ液滴として飛翔し、最終的に流路外に設けた分取用容器内に分取される。
【０００３】
この技術は流速が前述のように比較的速い場合において有用であるが、流速の遅いフローサイトメータや誘電サイトメータにおいては、液滴化及びその液滴の吐出条件を満足することは困難である。このため、むしろ分岐が設けられた流路内で分取動作を行い、その後段で細胞を保持することが望ましい。
【０００４】
流路内での分取機構として、例えばピエゾ素子等を用いることによって流体の流れ方向を変え、流体中の細胞を間接的に駆動する方法が提案されている。しかしながら、その機械的素子の応答性はミリ秒程度であり、流路の圧力波の応答性を考慮すると、細胞の分取速度には限界がある。
【０００５】
一方、細胞を直接駆動する方法として、誘電泳動法が提案されている。特許文献１では、細胞種間での誘電泳動力の差と沈降速度の差を利用して、電極を敷設した流路を流れる細胞を種類別に分離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５０７７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、粒子間のサイズや形状等の違いによる誘電泳動力の差に比べると、粒子の種類の違いによる誘電泳動力の差は非常に小さい。したがって、特許文献１に記載の分取の方法は、実際にはうまく機能しないものと予想される。
【０００８】
したがって、本技術の目的は、適切に粒子を分取することができる粒子分取装置、これに用いられる流路デバイス及び粒子分取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本技術に係る流路デバイスは、流路と、複数の分岐路と、電極部とを具備する。
前記流路は、粒子を含む流体が流れるように形成されている。
前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。
前記電極部は、第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含む。また、電極部は、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する。
【００１０】
第１の電極及び第２の電極の面積が異なるため、電極部は、流路内に不均一な電束密度を持つガイド電場であって予め定められた分岐路へ粒子を導くためのガイド電場を形成することができる。これにより、流路デバイスは、適切に粒子を分取することができる。
【００１１】
前記第１の電極は、前記流路の幅方向で第１の幅を有する電極であってもよい。また、前記第２の電極は、前記流路の幅方向で前記第１の幅より小さい第２の幅を有する細長状電極であってもよい。
【００１２】
これによりガイド電場を形成しやすくなり、粒子の分取の確実性を高めることができる。また、第２の電極が細長形状であり、第１の幅が第２の幅に比べ大きいほど、流路デバイスの製造において、第１の電極の配置に対する第２の電極の配置の自由度が高くなる。換言すると、第１の電極に対する第２の電極の精密なアライメントが不要になる。
【００１３】
前記第２の電極は、前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられ直線部と、前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含んでもよい。第２の電極の下流側部が、所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられているので、その分岐路に沿って粒子が移動できる。
【００１４】
前記電極部は、複数の第２の電極を含んでもよい。これにより、電極部は、ガイド電場による電気力線を種々の形状で形成することができる。
【００１５】
前記複数の第２の電極のうち少なくとも２つの電極は、前記流体の主流方向に沿って細長く形成された一対のガイド電極であってもよい。ガイド電極が細長形状であることにより、一対のガイド電極を２本の帯状あるいはレール状とすることができ、ガイド電場を形成しやすくなる。これにより、粒子の分取精度を高めることができる。
【００１６】
前記一対のガイド電極は、主部と、入口部とを含んでもよい。主部は、前記一対のガイド電極間の距離が第１の距離となるように形成されてもよい。入口部は、前記一対のガイド電極の上流側の端部に設けられ、前記一対のガイド電極間の距離が、前記第１の距離より大きい第２の距離となるように形成されてもよい。これにより、流路の上流側から流れて来る粒子が、入口部に引き込まれやすくなる。その結果、粒子の流路幅方向での存在位置の許容範囲を広くとることができる。
【００１７】
前記入口部における前記一対のガイド電極間の距離は、前記上流側に向かうにしたがって大きくなってもよい。
【００１８】
前記複数の分岐路は、前記所定の分岐路である第１の分岐路と、前記第１の分岐路に隣接する第２の分岐路とを含んでもよい。この場合、前記第２の距離は、前記流路の幅方向で前記第２の分岐路側に設けられた前記流路の内側面から、前記流路の幅方向において、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置までの距離より大きくてもよい。あるいは、前記一対のガイド電極のうち前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側にあるガイド電極の前記入口部の少なくとも一部が、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置より前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側に配置されてもよい。これらのようなガイド電極の配置及び構造により、流路の上流側から流れて来る粒子が、入口部に引き込まれやすくなる。
【００１９】
前記電極部は、前記複数の第２の電極にそれぞれ印加される同電位の電圧により、前記ガイド電場を形成してもよい。
【００２０】
前記第１の電極は、共通電極であり、前記第２の電極は、電圧がアクティブに加えられる電極であってもよい。
【００２１】
前記電極部は、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部を有してもよい。切替部によって粒子の方向が切り替えられることにより、第２の電極分岐路より上流側で粒子の流れを確実に切り替えることができ、確実に所望の分岐路へ粒子を導くことができる。
【００２２】
前記電極部は、前記流体の主流方向に沿って細長く形成された、２つの前記第２の電極としての一対のガイド電極と、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部とを有してもよい。
前記一対のガイド電極は、前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられた直線部と、前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含んでもよい。前記切替部は、前記直線部と前記方向変換部との間に配置されてもよい。
【００２３】
本技術に係る粒子分取装置は、流路デバイスと、測定部と、信号発生部とを具備する。
前記流路デバイスは、流路と、複数の分岐路と、測定電極部と、分取電極部とを有する。
前記流路は、粒子を含む流体が流れるように形成されている。
前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。
前記測定電極部は、前記流路の第１の位置に設けられている。
前記分取電極部は、第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含む。また、分取電極部は、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられ、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する。
前記測定部は、前記測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスを測定する。
前記信号発生部は、前記測定されたインピーダンスに基づき、前記ガイド電場による前記粒子の分取を指示する分取信号を発生し、これを前記分取電極部に加える。
【００２４】
前記分取電極部は、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部を有してもよい。
【００２５】
前記信号発生部は、前記測定されたインピーダンスに基づく前記粒子の分取処理に応じて、前記切替部に加える電圧信号を制御してもよい。
【００２６】
本技術に係る粒子分取方法は、以下のような工程を含む。
流路に粒子を含む流体が流される。
前記流路の第１の位置に設けられた測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスが測定される。
前記測定されたインピーダンスに基づき、前記粒子の分取を指示する分取信号が発生される。
分取電極部に、前記発生した分取信号を加えることで、前記流路から分岐する複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場が前記流路内に形成される。分取電極部は、第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられている。
【発明の効果】
【００２７】
以上、本技術によれば、適切に粒子を分取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本技術の一実施形態に係る粒子分取装置の構成の概略を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した第１の実施形態に係る流路デバイスの例を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示した分取部の概略構成を斜視図である。
【図４】図４は、この分取部を示す平面図である。
【図５】図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、流路デバイスにおける分取部の動作を説明するための図である。
【図７】図７は、分取電極部の各部のサイズを示す一例である。
【図８】図８Ａは、ｚ＝１０μmの位置におけるｘ−ｙ平面での電場強度分布を示す。図８Ｂは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面での電場強度分布を示す。
【図９】図９Ａは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面でのｙ右方向に発生する誘電泳動力の強度分布を示す。図９Ｂは、そのｙ左方向に発生する誘電泳動力の強度分布を示す。
【図１０】図１０Ａは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面でのｚ上方向に発生する誘電泳動力の強度分布を示す。図１０Ｂは、そのｚ下方向に発生する誘電泳動力の強度分布を示す。
【図１１】図１１は、高さｚの位置においてｚ方向の誘電泳動力の正負が切り替わる境界におけるｙ方向に働く誘電泳動力の大きさを示す。
【図１２】図１２は、各粒子がｙ方向でそれぞれ異なる位置からガイド電極構造体の流路領域に流入する場合の、各粒子の軌道のシミュレーション結果を示す。
【図１３】図１３は、本技術の第２の実施形態に係る流路デバイスの分取部を示す概略斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す分取部の概略平面図である。
【図１５】図１５は、この流路デバイスによる各粒子の軌道のシミュレーション結果を示す。
【図１６】図１６Ａ及びＢは、上記第１及び第２の実施形態に係るガイド電極構造体の助走区間の設計例を示す。
【図１７】図１７は、本技術の第３の実施形態に係る流路デバイスの分取部を示す概略平面図である。
【図１８】図１８は、他の実施形態に係るガイド電極構造体を概略的に示す平面図である。
【図１９】図１９は、さらに別の実施形態に係るガイド電極構造体を概略的に示す平面図である。
【図２０】図２０は、さらに別の実施形態に係るガイド電極構造体を概略的に示す平面図である。
【図２１】図２１は、本技術の第４の実施形態に係る流路デバイスの分取電極部を示す平面図である。
【図２２】図２２は、図２１に示す分取電極部の共通電極を主に示す平面図である。
【図２３】図２３Ａは、流路深さｚ＝１０μmの位置における電場の強度分布を示す図である。図２３Ｂは、図２３Ａに示す電場により、ｚ方向に発生する誘電泳動力のうち、上方向のみに発生する誘電泳動力の強度分布を示す。図２３Ｃは、図２３Ａに示す電場により、ｚ方向に発生する誘電泳動力のうち、下方向のみに発生する誘電泳動力の強度分布を示す。
【図２４】図２４Ａ〜Ｃは、流路深さ２０μmの位置における、図２３Ａ〜Ｃに対応する強度分布を示す。
【図２５】図２５は、電圧Ｖ１、Ｖ２及びＶｘが各電極に加えられた場合の、粒子の挙動を説明する図である。
【図２６】図２６は、図２５をｙ方向で見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本技術の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３０】
[粒子分取装置の構成]
【００３１】
図１は、本技術の一実施形態に係る粒子分取装置の構成の概略を示す図である。
【００３２】
粒子分取装置１００は、流路デバイス５０、測定部６０及び解析部７０を備える。流路デバイス５０では、その上流側から、投入部３、流路（主流路）２、測定電極部４、分取部５、分岐路２ａ、２ｂ、粒子取出部６、７、流出部１０が設けられている。
【００３３】
投入部３には、サンプリングされた粒子Ｃとしての細胞を含む流体（液体）が例えば図示しないポンプを使って投入される。粒子Ｃを含む液体として、主に生理食塩水が用いられ得る。生理食塩水に粒子（白血球等の生細胞やポリスチレンビーズなど）を懸濁したものが流路中に流れている場合、後述するように流路内に電場が発生することにより、それらの粒子は負の誘電泳動力を受ける。
【００３４】
流路２には、投入部３より投入された液体が流れる。液体の主流の方向は、図１中、ｘ方向である。
【００３５】
測定部６０は、所定の周波数範囲のうち任意の周波数の交流電圧を測定電極部４に印加する。例えば、流路２中を流れる一個一個の細胞に対して、誘電緩和現象が起こる、交流電圧の周波数範囲（例えば０．１MHzから５０MHz）の多点周波数（３点以上、典型的には１０から２０点程度）にわたり、それらの細胞に依存する複素誘電率を測定する。なお、測定部６０は、測定電極部４から得られる検出信号からインピーダンスを測定し、測定されたインピーダンスから公知の電気変換式により複素誘電率を算出する。
複素誘電率に電気的に等価な量として、複素インピーダンス、複素アドミッタンス、複素キャパシタンス、複素コンダクタンスなどがある。これらは単純な電気量変換によって相互に変換可能である。また、複素インピーダンスや複素誘電率の測定には、実数部のみあるいは虚数部のみの測定も含まれる。
【００３６】
解析部７０は、測定部６０により測定された粒子Ｃの複素誘電率の情報を受け、その複素誘電率に基づき分取すべき粒子Ｃか否かを判断し、分取すべき粒子の場合には分取信号を発生する。この場合、解析部７０は、信号発生部として機能する。
【００３７】
分取部５は、投入部３から投入された複数種類の粒子Ｃのうち、対象とする粒子Ｃを粒子取出部６に、それ以外の粒子Ｃを粒子取出部７に分取する。分取部５は、分取電極部８を有する。分取電極部８が設けられる位置（第２の位置）は、測定電極部４が設けられる位置（第１の位置）より下流側となる。
【００３８】
測定部６０及び解析部７０は、ハードウェアのみで構成されていてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアの両方で構成されていてもよい。測定部６０及び解析部７０は、物理的に１つの機器であってもよい。
【００３９】
分取電極部８には、解析部７０から出力された分取信号に応じた直流または交流の駆動電圧が印加される。これにより分取電極部８は、流路２中にガイド電場を発生する。ガイド電場は、粒子Ｃを、複数の分岐路２ａ及び２ｂのうち所定の一方の分岐路に導くような電場である。分取電極部８については、後に詳述する。
【００４０】
複数の分岐路２ａ及び２ｂは、流路２から分岐する流路である。分岐路２ａは粒子取出部６につながり、分岐路２ｂは粒子取出部７につながっている。例えば、分取電極部８によるガイド電場が発生しない場合、粒子Ｃは、分岐路２ｂを通り粒子取出部７に流れる。一方、分取電極部８により流路２内にガイド電場が発生した場合、粒子Ｃは、分岐路２ａを通り粒子取出部６に流れる。
【００４１】
粒子取出部６及び７は、流出部１０へ通じている。粒子取出部６及び７を通過した液体は流出部１０より例えばポンプを使って外部に排出される。
【００４２】
ここで、液体中に存在する粒子Ｃに電場を印加すると、媒質（液体）と粒子Ｃの分極率の違いにより誘起双極子モーメントが生じる。印加電場の空間分布、つまり電束密度の空間分布が不均一である場合、電場強度が粒子Ｃの周囲で異なるために、誘起双極子によって式（１）に示す誘電泳動力が生じる。
【００４３】
式（１）において、ε'mは媒質の複素比誘電率（複素比誘電率は式（２）によって定義）の実部、εvは真空誘電率、Rは粒子半径、Ermsは印加された電場のRMS値である。また、Kは式（３）に示されるClausius-Mossotti関数であり、同式中のε*pとε*mはそれぞれ粒子Ｃと媒質の誘電率である。
【００４４】
【数１】
0005924276.tif 000002
【００４５】
既に説明したとおり、特許文献１では、粒子種間のKの違いに着目して誘電泳動法単独で粒子を分別している。これに対して、本技術に係る粒子分取装置１００は、粒子種類ごとの誘電泳動力の違い（周波数依存性）をあえて用いない。この粒子分取装置１００は、解析部７０から発せられる分取信号に応じて、ガイド電場をオン・オフまたは振幅変調して印加し、粒子径や物性にばらつきを持った粒子群であっても、分取対象である粒子Ｃについてのみ、十分な誘電泳動力によって分取する。
【００４６】
分取電極部８によるガイド電場の発生によって分岐路２ａに導く対象となる粒子Ｃを、以下、ターゲット粒子という。ガイド電場を発生させることなく、分岐路２ｂに導かれる粒子Ｃを、以下、非ターゲット粒子という。ターゲット粒子と非ターゲット粒子の違いは、例えば正常細胞と死細胞、あるいは、正常細胞とガン化した細胞、などである。
【００４７】
ターゲット粒子の複素誘電率の範囲の情報（及び／または非ターゲット粒子の複素誘電率の範囲の情報）が、予め図示しない記憶デバイスに記憶されていればよい。この記憶デバイスは、少なくとも解析部７０がアクセス可能なデバイスである。解析部７０は、その記憶デバイスに記憶された情報に基づき、測定部６０により測定された、粒子Ｃの複素誘電率が、ターゲット粒子の複素誘電率の範囲に属するか否か（非ターゲットの粒子の複素誘電率の範囲に属するか否か）を判定する。この判定は、測定部６０による複素誘電率の測定直後にリアルタイムで行われる。そして、解析部７０は、測定対象とされた粒子Ｃがターゲット粒子であると判定した場合は、分取信号を出力し、分取電極部８に所定の駆動電圧を印加する。
【００４８】
[流路デバイス]
【００４９】
（第１の実施形態）
＜流路デバイスの構成＞
図２は、図１に示した流路デバイス５０の例を示す斜視図である。
【００５０】
図２に示すように、流路デバイス５０はチップ形状を有し、基板１２及び高分子膜等からなるシート状の部材１３を有する。基板１２には、上述の流路２、分岐路２ａ、２ｂ、投入部３としての液体投入部３ａ、粒子取出部６、７、及び、流出部１０が設けられている。これらは、基板１２の表面に溝などを形成し、その表面をシート状の部材１３で覆うことで構成される。
【００５１】
粒子Ｃを含む液体が投入される粒子投入部３ｂは、シート状の部材１３に形成された微細な投入孔３ｃを有する。その投入孔３ｃの上にピペットで粒子Ｃを含む液体を垂らすと、投入孔を介して流路２を流れる液体に巻き込まれるように流路２の下流に流れていく。投入孔３ｃは微細であるため、粒子Ｃは複数まとめて流路２に流れ込むことなく、１個ずつ流路２に流れ込んでいく。
【００５２】
投入孔３ｃを挟むように一対の測定電極４ａ及び４ｂが設けれている。一方の測定電極４ａはシート状の部材１３の表面に、他方の測定電極４ｂはシート状の部材１３の裏面側に設けられている。
【００５３】
粒子取出部６及び７の上部は、シート状の部材１３により覆われている。シート状の部材１３にピペットを刺してそのピペットを介して粒子Ｃが取り出される。
【００５４】
測定電極部４は、電極パッド１４に電気的に接続されている。電極パッド１４は測定部６０に接続されている。測定部６０は、電極パッド１４を介して交流電圧を測定電極部４に印加し、また、電極パッド１４を介して、測定電極部４からの検出信号を受ける。
【００５５】
分取部５における分取電極部８は、電極パッド１５に電気的に接続されている。解析部７０は、電極パッド１５を介して分取電極部８に駆動電圧を印加する。
【００５６】
貫通孔２６は、固定用の孔である。
【００５７】
図３は、図２に示した分取部５の概略構成を斜視図である。図４は、この分取部５を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００５８】
分取電極部８は、第１の面積を持つ共通電極（第１の電極）８１と、第１の面積と異なる第２の面積をそれぞれ持つガイド電極（第２の電極）８３及び８４とを備える。本実施形態では、第２の面積は第１の面積より小さく形成されている。以降では、一対のガイド電極８３及び８４を指す名称として、「ガイド電極構造体８２」を用いる。
【００５９】
共通電極８１は、例えばシート状の部材１３の裏面側に設けられ、ガイド電極構造体８２は、流路２内の底面２ｄに設けられている。共通電極８１及びガイド電極構造体８２の上流側端部は、粒子投入部３ｂより下流側に配置され、その下流側端部は、分岐路２ａ及び２ｂより上流側に配置されている。
【００６０】
共通電極８１は、例えばシート状の部材１３の表面側に設けられていてもよい。
【００６１】
共通電極８１はグランド電極として機能する。共通電極８１は、例えば流路２のｙ方向の幅と実質的に同じｙ方向の幅（第１の幅）を有し、また、例えば図４に示すようにガイド電極構造体８２を覆う程度のｘ方向の長さを有している。共通電極８１は、典型的には平面状で矩形状を有している。共通電極８１のｘ方向の長さは、ガイド電極構造体８２のｘ方向の長さより所定の距離分、長くてもよいし、短くてもよい。
【００６２】
ガイド電極は複数、例えば２本設けられている。各ガイド電極８３及び８４は、液体が流れる方向に細長形状（帯状あるいはレール状）を有する。その１つのガイド電極８３または８４のｙ方向の幅（第２の幅）は、共通電極８１のそれより小さく形成されている。ガイド電極構造体８２は、液体の主流方向であるｘ方向に沿って設けられた直線部８２ａと、その直線部８２ａから分岐路２ａに向かって方向を変えるように、つまり折れるように設けられた方向変換部８２ｂとを含む。折れ角度α（図４参照）については後述する。直線部８２ａは、方向変換部８２ｂへ到達するまでの粒子の助走区間として機能する。
【００６３】
図４に示すように、直線部８２ａは、流路２のうちｙ方向において分岐路２ｂ側に寄って配置されている。さらに詳細に述べると、直線部８２ａにおいて、流路２内のｙ方向における内側のガイド電極８３と外側のガイド電極８４との間の領域が分岐基準線Ｊより分岐路２ｂ側に配置されている。分岐基準線Ｊは、分岐路２ａ及び２ｂの分岐点のｙ方向の位置を示している。この分岐基準線Ｊは、実質的には、流路２内におけるｙ方向での中央位置となる。
【００６４】
これら共通電極８１及びガイド電極構造体８２には、解析部７０により操作される交流電源７５によって、例えば交流電圧が印加される。共通電極８１は、上述したようにグランドに接続され、実質的に０Vに維持される。２本のガイド電極８３及び８４は、実質的に同電位で駆動されるアクティブ電極として機能する。これらの電極には、例えば振幅１V〜３０Vの駆動電圧が印加される。この交流の駆動電圧の周波数は、１kHz〜１００MHzである。
【００６５】
図４に示すように、粒子投入部３ｂに設けられた投入孔３ｃは、分岐基準線Ｊよりｙ方向において分岐路２ｂ側に設けられている。これにより、投入孔３ｃから投入された粒子Ｃは、分岐基準線Ｊよりｙ方向において分岐路２ｂ側を通り、ガイド電極構造体８２上を通ることができる。
【００６６】
＜流路デバイスによる分取動作＞
典型的には、粒子投入部３ｂを介して投入される１つ１つの粒子Ｃ同士の間隔は、少なくとも、分取電極部８のｘ方向の長さ分の距離と同等、あるいは、それより長い距離に設定される。その趣旨は、典型的には、分取部５は粒子Ｃごとにガイド電場を印加及びその停止のいずれか一方を行って、粒子Ｃごとに分取を行うからである。液体の流速（粒子Ｃの移動速度）は適宜設定可能であり、例えば数mm/s程度に設定される。この速度は、図示しないポンプによりコントロールされ得る。
【００６７】
分取電極部８に駆動電圧が印加されない場合、ガイド電場は形成されない。この場合、ガイド電極構造体８２上の非ターゲット粒子は、図６に示すように、ｙ方向の位置をほぼそのまま維持しながら、分取電極部８を通過し、液体の流れと一体的に分岐路２ｂに流入する（粒子Ｃ２を参照）。
【００６８】
分取電極部８に駆動電圧が印加される場合、ガイド電極構造体８２上のターゲット粒子は、ガイド電場により、ｙ方向に向かう誘電泳動力が与えられる。後述するように、ガイド電場は、ターゲット粒子が２本のガイド電極８３及び８４の間に位置するような誘電泳動力をターゲット粒子に与える。これにより、ターゲット粒子は、ガイド電極８３及び８４の間を配置されるように液体とともに移動する。その結果、ターゲット粒子Ｃ１は分岐路２ａに流入する。
【００６９】
ガイド電極８３に駆動電圧が加えられるタイミングは、ターゲット粒子が分取電極部８に流入する前である。この駆動電圧の印加タイミングは、投入孔３ｃから分取電極部８までの距離、及び、液体の流速等によって予め設定される。
【００７０】
＜ガイド電場による誘電泳動力＞
Ａ．発生原理
誘電泳動力は、電場の強い領域から弱い領域へ向かう方向に形成されるという性質がある。この強弱の勾配が急であるほど誘電泳動力も大きくなる。本技術は、あえて電場強度の弱い領域を、ガイド電極８３及び８４間に形成する。これにより、例えばガイド電極８３（及び８４）エッジから、ガイド電極８３及び８４間の中心までの領域に急峻な電場の強度差を発生させる。ガイド電場がこのような状態をとることにより、ターゲット粒子Ｃ１はこのガイド電極８３の間の領域に位置決めされる。
【００７１】
Ｂ．分取電極部の実施例
図７は、分取電極部の各部のサイズを示す一例である。図８〜１０は、図７で示された分取電極部が発生するガイド電場を説明するための、電場強度分布のシミュレーション結果を示す。本願出願人は、実際にはカラー図面として図８〜１０を開示することができる状態にある。
【００７２】
図７に示すように、直方体形状の流路２Ａがある。この流路２Ａのサイズとして、主流方向（ｘ方向）の長さがＬch（＝１００μm）、幅がＷch（＝１００μm）、高さがＨch（＝５０μm）に設定される。共通電極８１の主流方向の長さはＬch、幅はＷchに設定される。各ガイド電極８３の主流方向の長さはＬch、幅はＷel（＝１０μm）に設定される。また、ガイド電極構造体８２の間の領域の幅はＷgap（＝３０μm）と設定される。ここでの電場Ｅの単位は[kV/m]である。
【００７３】
図８Ａは、高さ方向ｚ＝１０μmの位置におけるｘ−ｙ平面での電場強度分布を示す。図８Ｂは、主流方向ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面での電場強度分布を示す。各ガイド電極（８３及び８４）は、ｙ方向における０〜１００μmの範囲のうち、２５〜３５μmの範囲及び６５〜７５μmの範囲にそれぞれ配置されている。
【００７４】
図９Ａは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面でのｙ方向に働く誘電泳動力ＦDEPyのうち、図中右方向のみに発生する誘電泳動力の強度分布を示す。図９Ｂは、同じくｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面での誘電泳動力ＦDEPyのうち、図中左方向のみに発生する誘電泳動力を示す。また、図１０Ａは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面でのｚ方向に働く誘電泳動力ＦDEPzのうち、図中上方向のみに発生する誘電泳動力の強度分布を示す。図１０Ｂは、ｘ＝５０μmの位置におけるｙ−ｚ平面での誘電泳動力ＦDEPzのうち、図中下方向のみに発生する誘電泳動力の強度分布を示す。
【００７５】
図９Ａ及びＢは、互いに反転した分布となっており、また、図１０Ａ及びＢも、互いに反転した分布となっている。例えば、図９Ａで白い領域は、左方向に働く誘電泳動力が分布していることを示し、図９Ｂで白い領域は、右方向に働く誘電泳動力が分布していることを示す。図１０Ａ及びＢもそれと同様の趣旨である。
【００７６】
誘電泳動力は、上記式（１）に基づき算出され得る。ここでの誘電泳動力の単位は[nN]である。
【００７７】
これらの図のうち、例えば図８Ｂから分かるように、各ガイド電極８３のエッジ付近で最も強い電場が発生し、ガイド電極（８３及び８４）間で最も弱い電場が発生する。また、ｙ方向における０μm付近及び１００μm付近も弱い電場が存在する。図１０Ａ及びＢを参照すると、ガイド電極（８３及び８４）間の中心に対して約１５μm、ｚ方向に約３０μmの範囲で、誘電泳動力の強度勾配が発生しているのが分かる。
【００７８】
これらのことから、形成されたガイド電場によって、ｚ方向の強度勾配よりも急峻なｙ方向の強度勾配によって、ガイド電極８３及び８４間の中心へ向かう方向に引き込まれる誘電泳動力を与えられる。
【００７９】
ガイド電極構造体８２の方向変換部８２ｂにおける粒子のｙ方向の移動性能は、主に、方向変換部８２ｂの折れ角度α及び主流方向での液体の速度で決定される。ｚ方向下向きの誘電泳動力の働く領域境界（ＦDEPz =0で表される曲面）におけるｙ方向に働く誘電泳動力の大きさによって、その移動性能が定まる。
【００８０】
図１１は、高さｚの位置においてｚ方向の誘電泳動力の正負が切り替わる境界におけるｙ方向に働く誘電泳動力ＦDEPy（ここではガイド電極８３及び８４の間の中心へ向かう左右両方の誘電泳動力を含む）の大きさを示す。図１１から、ＦDEPyは、ｚ方向で大きく変化し、高さ位置が低いほど強いことが分かる。つまり、粒子運動の高さ方向の平衡位置に依存して、得られる性能（つまり内側へ向かうＦDEPy）が大きく変化する。高さ方向の平衡位置は、粒子の大きさ、あるいは、流路の壁面近傍での液体から粒子に働く力に大きく影響される。
【００８１】
図１２は、各粒子がｙ方向でそれぞれ異なる位置からガイド電極構造体８２が配置される領域に流入する場合の、各粒子の軌道のシミュレーション結果を示す。上図はｙ方向で見た図であり、下図は、ｚ方向で見た図である。
【００８２】
図１２の下図に示すように、ガイド電極８３間の領域に流入した粒子のうち、一点鎖線で示す軌跡を持つ粒子（yp,0=３４μm）以外は、ガイド電極８３及び８４に沿った経路を移動するような結果が得られた。ガイド電極８３及び８４間のｙ方向中心に近い領域を通る粒子ほど、ｚ上方向への誘電泳動力の影響を受けにくく、内側へのＦDEPy及びｚ下方向の誘電泳動力により、ガイド電極構造体８２に沿った経路を安定して移動する。ガイド電極８３及び８４間の中心からｙ方向で離れた領域を通る粒子ほど、ｚ上方向の誘電泳動力を受けやすくなるが、内側へのＦDEPyにより中心へ引き寄せられる力により、ガイド電極構造体８２に沿った経路を移動する。
【００８３】
一点鎖線で示す軌跡を持つ粒子は、ｘ＝５０μm付近においてｚ方向の高さが比較的高い状態となり、ＦDEPyが小さくなるため（図１１参照）、そのままｘ方向に直進する。また、ガイド電極８４上の領域に流入した粒子（実線の軌跡を持つ粒子（yp,0=３０μm））も、それと同様の結果となった。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係る流路デバイス５０によれば、共通電極８１の面積とガイド電極８３（及び８４）の面積とが異なるため、分取電極部８は、流路２内に不均一な電束密度を持つガイド電場を形成することができる。また、このガイド電場は予め定められた分岐路２ａへターゲット粒子Ｃ１を導くように形成されるので、流路デバイス５０は、適切に粒子を分取することができる。
【００８５】
また、ガイド電極８３及び８４の形状が細長形状であるため、共通電極８１の幅が各ガイド電極８３及び８４の幅に比べ大きいほど、流路デバイス５０の製造において、共通電極８１の配置に対するガイド電極８３及び８４の配置の自由度が高くなる。換言すると、共通電極８１に対するガイド電極８３及び８４の精密なアライメントが不要になる。また、これにより、流路デバイス５０の生産性が向上し、その分コストも抑えることができる。
【００８６】
本実施形態では、２本の細長形状のガイド電極８３及び８４が設けられることにより、ガイド電場を形成しやすい。また、これにより分岐路２ａに粒子を導きやすくなり、分取精度を高めることができる。
【００８７】
（第２の実施形態）
図１３は、本技術の第２の実施形態に係る流路デバイスの分取部を示す概略斜視図である。図１４は、その概略平面図である。これ以降の説明では、図１〜３等に示した実施形態に係る粒子分取装置１００及び流路デバイス５０が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００８８】
本実施形態に係るガイド電極構造体１８２は、その上流側端部に設けられた入口部１８２ｃを有する。ここでは、直線部１８２ａと方向変換部１８２ｂを主部とする。入口部１８２ｃは、入口部１８２ｃにおける各ガイド電極１８３及び１８４間の距離（第２の距離）は、主部のそれ（第１の距離）より大きく形成されている。本実施形態では、入口部１８２ｃにおけるガイド電極１８３及び１８４間の距離が上流側に向かうにしたがい大きく形成されている。さらに詳細には、２本のガイド電極１８３及び１８４の両方が、上流側に向かうにしたがい、その方向を主流方向から変えるように折れている。
【００８９】
共通電極は、図示しないが、上記第１の実施形態に係る共通電極８１と同様の形状等を有する。
【００９０】
このようなガイド電極構造体１８２の入口部１８２ｃの形状によって、粒子Ｃによってｙ方向の位置がばらついていても、粒子Ｃは、ガイド電極構造体１８２の主部においてそれらガイド電極１８３及び１８４間の領域に引き込まれやすくなる。つまり、流路２内において分取電極部に至るまでの領域において、粒子のｙ方向の位置の許容範囲を広くとることができる。また、投入孔３ｃ（図２参照）のｙ方向の配置の自由度も高まる。
【００９１】
図１５は、図１３及び１４流路デバイスによる各粒子の軌道のシミュレーション結果を示す。このシミュレーションの趣旨は、図１２で説明したものと同様である。図１５に示すシミュレーションでは、ｙ方向において図１２の場合と同じばらつきを有する各粒子のすべてが、ガイド電極１８３及び１８４間の領域に引き込まれる結果となった。
【００９２】
なお、図１６Ａ及びＢに、上記第１及び第２の実施形態に係る、ガイド電極構造体８２及び１８２の助走区間の設計例を示した。これらの図の各値は、図７の下の表に示した値をとってもよい。
【００９３】
ガイド電場によって、効率良く粒子を誘導するためには、例えば粒子サイズ、液体材料に応じた流路幅、高さ、または粒子の速度が考慮された上で、入口部の形状、折れ角度及びサイズ等が設計され得る。
【００９４】
一例として、図１４に示すように、入口部１８２ｃの上流側端部の幅ｔ１は、次のように設計される。幅ｔ１は、流路２の対向する内側面２ｆ及び２ｇのうち、ｙ方向で分岐路２ｂ（第２の分岐路）側に設けられた内側面２ｇから、そのｙ方向において、分岐路２ａ（第１の分岐路）及び分岐路２ｂの分岐位置までの距離（すなわち分岐基準線Ｊまでの距離）より大きく設定される。
あるいは、図１４に示すように、一対のガイド電極１８３及び１８４のうちｙ方向において分岐路２ａ側にあるガイド電極１８３の入口部（１８２ｃ）の少なくとも一部が、分岐路２ａ及び２ｂの分岐位置よりｙ方向において分岐路２ａ側に配置されるように、ガイド電極構造体１８２が設計される。
【００９５】
あるいは、ｙ方向における粒子の存在位置のばらつきが考慮されて、入口部１８２ｃのガイド電極１８３及び１８４間の距離が設計されてもよい。例えば、そのｙ方向のばらつきが正規分布で表される場合に、その標準偏差σである場合、入口部１８２ｃの上流側端部の幅ｔ１がそのσの存在幅より大きい存在幅（１σを超える存在幅）に設定されてもよい。
【００９６】
（第３の実施形態）
図１７は、本技術の第３の実施形態に係る流路デバイスの分取部を示す概略平面図である。
【００９７】
分取部５５は、ｘ方向に沿って複数の分割電極に分割されたガイド電極構造体２８２を含む。例えば各ガイド電極２８３及び２８４は長さ方向に３分割（２８３ａ〜２８３ｃ、２８４ａ〜２８４ｃ）されている。方向変換部の分割電極２８３ｂ、２８３ｃ、２８４ｂ及び２８４ｃは、遅延回路５６に接続されている。助走区間の分割電極２８４ａ及び２８４ｂは、遅延回路５６には接続されていない。
例えば、流路デバイスの動作中、助走区間の分割電極２８３ａ及び２８４ａは、常時ＯＮとなるように駆動電圧が印加され、あるいは常時ＯＮとみなせる周期で駆動電圧が印加されていればよい。また、分割電極２８３ｂ及び２８４ｂへの同期した駆動電圧の印加タイミングから遅延して、分割電極２８３ｃ及び２８４ｃに同期した駆動電圧が印加される。遅延時間は、主に、液体の流通速度及び下に記載する粒子の投入周期に応じて適宜設定される。
【００９８】
分取処理前において、この分取電極部が配置される領域内に、主流方向に複数の粒子が存在するような粒子の投入周期が予め設定される。例えば、液体の所定の流通速度において、投入周期は、分割電極２８３ｂ（２８３ｃ）と、２８４ｂ（２８４ｃ）のピッチに対応する周期である。もちろん、投入周期は、これより長くても構わない。
例えば、この粒子分取装置は、先に投入されて下流側にあるターゲット粒子Ｃ１の流れに合わせて、分割電極２８３ｂ（２８４ｂ）から、分割電極２８３ｃ（２８４ｃ）へ、駆動電圧の印加を切り替える。これにより、ターゲット粒子Ｃ１が分岐路２ａに導かれる。それより後に投入されて上流側にある非ターゲット粒子Ｃ２が、分割電極２８３ｂ及び２８４ｂの領域に流入するタイミングでは、上述のように分割電極２８３ｂ及び２８４ｂへの駆動電圧はＯＦＦとなっている。これにより、非ターゲット粒子Ｃ２が分岐路２ｂへ流される。
【００９９】
本実施形態によれば、分取電極部が配置される領域内に、主流方向に沿って複数の粒子を流すことができるため、分取処理のスループットが向上する。
【０１００】
なお、本実施形態では、ガイド電極構造体２８２の入口部の分割電極２８３ａ及び２８４ａが上流側に向かって広がる形状を有していたが、これは第１の実施形態のように主流方向に直線状とされてもよい。
【０１０１】
（その他の実施形態）
図１８〜２１は、他の実施形態に係るガイド電極構造体を概略的に示す平面図である。
【０１０２】
図１８に示すガイド電極構造体３８２では、内側のガイド電極３８３の入口部３８３ｃの長さが、他方の入口部３８４ｃより長く形成され、流路２の一方の側壁近くまで達している。
【０１０３】
図１９に示す例では、１本のガイド電極４８２のみが設けられている。粒子のサイズ、流路２のサイズ等によっては、このように１本のガイド電極４８２のみで足りる場合もある。
【０１０４】
図２０に示す例では、流路２の主流方向と分岐路２２ｂの流通方向が実質的に同じｘ方向とされている。分岐路２２ｂに対する分岐路２２ａの角度は適宜設定される。
【０１０５】
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、以下のように他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１０６】
上記各実施形態に係るガイド電極構造体として２本のガイド電極を例に挙げた。しかし、３本以上のガイド電極が設けられていてもよい。
【０１０７】
上記各実施形態に係る分取電極部に印加される駆動電圧は交流とされたが、直流であっても構わない。
【０１０８】
図１３及び１４に示した実施形態に係るガイド電極構造体１８２の入口部１８２ｃに代えて、次のような入口部の構造が設けられていてもよい。例えば、入口部の各ガイド電極間の距離が上流側に向かうにしたがい、段階的（階段状）に大きくなるように、それらガイド電極８３が形成されていてもよい。あるいは、他の例に係る入口部としては、上流側に向かうにしたがって各ガイド電極のうち一方が直線状に形成され、他方がその直線状の入口部のガイド電極に対して離れていくように形成されていてもよい。
【０１０９】
図１７に示した流路デバイスにおいて、方向変換部の電極は、ｘ方向に分割電極（２８３ｂ、２８３ｃ、２８４ｂ及び２８４ｃ）であった。しかし方向変換部の電極は、分割電極でなく、ｘ方向に１つの電極でもよい。つまりこの場合、ガイド電極構造体は、ｘ方向に２分割の分割電極（助走区間の電極及び方向変換部の電極）を有する。
【０１１０】
図４等に示した２つのガイド電極８２及び８３の方向変換部８２ｂの折れ角αは、同じ角度であったが、異なる角度であってもよい。
【０１１１】
上記各実施形態に係る流路や分岐路等は、直線状であったが、カーブしていてもよい。流路の断面形状は矩形であったが、円、楕円、４角形以外の多角形、またはこれらの組み合わせの形状であってもよい。
【０１１２】
共通電極の形状は矩形状であったが、円、長円、楕円、多角形等、何でもよい。また、共通電極の形状は、流路２の形状によっても異なる形状をとり得る。
【０１１３】
上記測定部は、粒子に依存するインピーダンスを測定したが、粒子に依存する蛍光強度または散乱光強度を測定してもよい。解析部は、測定されたそれらの値に基づき、分取信号を発生する。
【０１１４】
（第４の実施形態）
図２１は、本技術の第４の実施形態に係る流路デバイスの分取電極部を示す平面図である。図２２は、図２１に示す分取電極部の共通電極を主に示す平面図である。
【０１１５】
図２１に示すように、本実施形態に係る分取電極部は、上流側から順に配置された、上流部６３（入口部６１及び直線部６２を含む）、切替部６４及び方向変換部６５を有する。つまり、切替部６４は、主流方向であるｘ方向において、上流部６３と方向変換部６５との間に設けられている。これら上流部６３、切替部６４及び方向変換部６５は、それぞれ主流方向であるｘ方向で所定の間隔をあけて配置されている。方向変換部６５は、２つの分岐路２ａ及び２ｂのうち一方の分岐路２ｂへ向かうように、主流方向からずれて斜めに形成されている。
【０１１６】
上流部６３及び方向変換部６５は、それぞれ、細長く形成された一対の平行な電極でそれぞれ構成される（一対のガイド電極）。一方、切替部６４は、１つの細長く形成された単一の電極で構成される。図２２に示すように、共通電極６８は、流路２の底面２ｄに設けられた上記各電極と対向するように、つまり、平面で見て上記上流部６３、切替部６４及び方向変換部６５を覆うように、流路２の上部に設けられている。これらの電極は、上記各実施形態と同様に、信号発生部として機能する、解析部７０及び交流電源７５に電気的に接続される。
【０１１７】
なお、図２１及び２２では、各電極にリード線６９が接続された例を示すが、上記各第１〜３の実施形態では、このリード線６９の図示を省略している。また、この本実施形態では、入口部６１の一部、共通電極６８のｙ方向の両側が、流路２の側壁からはみ出すように形成されており、このような電極配置の設計も可能である。
【０１１８】
信号発生部は、上流部６３、方向変換部６５に、Ｖ１、Ｖ２の電圧をそれぞれ印加し、切替部６４には所定のタイミングでＶｘの電圧を印加する。上流部６３及び方向変換部６５には、比較的高めの所定の周波数、例えば１００kHz〜１００MHzを持つ交流電圧が加えられる。一方、切替部６４には、測定部６０によって測定された複素インピーダンスに基づく粒子の分取処理に応じたタイミングで電圧が加えられる。つまり、信号発生部は、後述するように、粒子の流れの方向を切り替えるために、その切り替えるべきタイミングで切替部６４に電圧を加える。
【０１１９】
図２３Ａは、流路深さｚ＝１０μmの位置における電場の強度分布をｘ−ｙ平面で示す。図２３Ｂは、図２３Ａに示す電場により、深さｚ＝１０μmの位置においてｚ方向に発生する誘電泳動力ＦDEPzのうち、底面２ｄから天井面２ｅ（図２６参照）への方向（便宜的に上方向とする）のみに発生する誘電泳動力の強度分布をｘ−ｙ平面で示す。図２３Ｃは、図２３Ａに示す電場により、深さｚ＝１０μmの位置においてｚ方向に発生する誘電泳動力ＦDEPzのうち、天井面２ｅから底面２ｄへの方向（便宜的に下方向とする）のみに発生する誘電泳動力の強度分布をｘ−ｙ平面で示す。図２４Ａは、図２３Ａに対応し、流路深さｚ＝２０μmの位置における電場の強度分布をｘ−ｙ平面で示し、図２４Ｂ及びＣは、図２３Ｂ及びＣに対応し、流路深さｚ＝２０μmの位置におけるｚ方向（上及び下方向）にそれぞれ発生する誘電泳動力の強度分布をｘ−ｙ平面で示す。ｙ方向における流路の幅及び流路高さは、図７で示したものと同様である。
【０１２０】
また、これら図２３及び２４は、切替部６４の全部、上流部６３の下流側端部及び方向変換部６５の上流側端部における電場及び誘電泳動力を示している。基本的な図の見方は、図８〜１０に示したものと同様である。ここでは、流路２の底面２ｄの高さ位置をｚ＝０としている。また、これらの図は、上記のように、上流部６３及び方向変換部６５にＶ１及びＶ２の電圧がそれぞれ印加され、かつ、切替部６４にも電圧Ｖｘが印加された時の電場及び誘電泳動力を示している。本願出願人は、実際には、カラー図面として図２３及び２４を開示することができる。
【０１２１】
上流部６３及び方向変換部６５では、上記実施形態でも説明したように、流路２の高さ中央部から底面２ｄに向けて徐々に弱まる電場が形成されることにより、粒子Ｃは底面２ｄに引き寄せられるようにガイド電場が形成される。一方、切替部６４付近においては、切替部６４に電圧Ｖｘが印加されると、上部に設けられた共通電極６８との間に誘電泳動を発現するような底面２ｄから天井面へ向かうにしたがって弱まる不均一電場を形成するため、電圧Ｖｘが印加されているときは、粒子Ｃは上部へ引き寄せられる。
【０１２２】
図２５は、電圧Ｖ１、Ｖ２及びＶｘが各電極に加えられた場合の、粒子の挙動を説明する図である。図２６は、図２５をｙ方向で見た図である。
【０１２３】
流路幅に比して流路高さが同じあるいは小さい場合、層流の条件下では、流路幅方向（ｙ方向）の中央部では高さ方向に放物線状の流速分布が生じている。この分布により、流路高さ中央付近を流れていた粒子Ｃは、電圧Ｖ１が印加された上流部６３では下壁に引き寄せられ、その速度が低下する。また、このような状態は、電圧Ｖ２が印加された方向変換部６５においても同様である。
【０１２４】
図２５及び２６に示すように、上流部６３及び方向変換部６５に電圧Ｖ１及びＶ２が印加された状態で、切替部６４の電圧Ｖｘが印加されない場合、粒子Ｃは、上流部６３で下方に引き寄せられた時の高さを維持したまま切替部６４を通過し、方向変換部６５に移る。そうすると、粒子Ｃは、下方向及び流路幅方向の成分の誘電泳動力を受けて流路２内での幅方向位置を変えることができ、つまり、方向変換部６５で方向を変えることにより、分岐路２ｂに導かれる。
【０１２５】
一方、上流部６３及び方向変換部６５に電圧Ｖ１及びＶ２が印加された状態で、切替部６４の電圧Ｖｘが印加された場合、それまで上流部６３で底面２ｄ側を流れていた粒子Ｃは、切替部６４において上方向の強力な誘電泳動力を受け、流路高さ中央付近に移動し流れ方向に加速する。そのため、粒子Ｃは方向変換部６５に移るが、電圧Ｖ２によって生じている電場では、下方向及び流路幅方向の誘電泳動力を十分に得ることができず、粒子Ｃは、流路幅方向では、上流部６３を流れていた位置からほとんど変わることがない。これにより、粒子Ｃはそのまま分岐路２ａに導かれる。
【０１２６】
以上のように、本実施形態に係る分取電極部を備える流路デバイスによれば、分取すべき粒子Ｃの、切替部６４の通過タイミングに合わせて、電圧ＶｘのＯｎ／Ｏｆｆを切り替えることにより、粒子Ｃの流れの方向を確実に切り替えることができる。特に、切替部６４の電圧の切替タイミングに応じて分取動作が行われるので、上記各実施形態の流路デバイスに比べ、高速な分取処理が実現される。
【０１２７】
なお、以上説明した各実施形態では、上方向や下方向という記載と、重力方向とは無関係であり、説明の便宜のために、これらの方向を定義した。
【０１２８】
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
【０１２９】
本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）粒子を含む流体が流れる流路と、
前記流路から分岐する複数の分岐路と、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する電極部と
を具備する流路デバイス。
（２）（１）に記載の流路デバイスであって、
前記第１の電極は、前記流路の幅方向で第１の幅を有する電極であり、
前記第２の電極は、前記流路の幅方向で前記第１の幅より小さい第２の幅を有する細長状電極である
流路デバイス。
（３）（２）に記載の流路デバイスであって、
前記第２の電極は、
前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられ直線部と、
前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含む
流路デバイス。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、複数の第２の電極を含む
流路デバイス。
（５）（４）に記載の流路デバイスであって、
前記複数の第２の電極のうち少なくとも２つの電極は、前記流体の主流方向に沿って細長く形成された一対のガイド電極である
流路デバイス。
（６）（５）に記載の流路デバイスであって、
前記一対のガイド電極は、
前記一対のガイド電極間の距離が第１の距離となる主部と、
前記一対のガイド電極の上流側の端部に設けられ、前記一対のガイド電極間の距離が、前記第１の距離より大きい第２の距離となる入口部とを含む
流路デバイス。
（７）（６）に記載の流路デバイスであって、
前記入口部における前記一対のガイド電極間の距離は、前記上流側に向かうにしたがって大きくなる
流路デバイス。
（８）（６）または（７）に記載の流路デバイスであって、
前記複数の分岐路は、前記所定の分岐路である第１の分岐路と、前記第１の分岐路に隣接する第２の分岐路とを含み、
前記第２の距離は、前記流路の幅方向で前記第２の分岐路側に設けられた前記流路の内側面から、前記流路の幅方向において、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置までの距離より大きい
流路デバイス。
（９）（６）または（７）に記載の流路デバイスであって、
前記複数の分岐路は、前記所定の分岐路である第１の分岐路と、前記第１の分岐路に隣接する第２の分岐路とを含み、
前記一対のガイド電極のうち前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側にあるガイド電極の前記入口部の少なくとも一部が、前記第１及び前記第２の分岐路の分岐位置より前記流路の幅方向において前記第１の分岐路側に配置される
流路デバイス。
（１０）（４）から（９）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、前記複数の第２の電極にそれぞれ印加される同電位の電圧により、前記ガイド電場を形成する
流路デバイス。
（１１）（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記第１の電極は、共通電極であり、
前記第２の電極は、電圧がアクティブに加えられる電極である
流路デバイス。
（１２）（１）に記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部を有する
流路デバイス。
（１３）（１）に記載の流路デバイスであって、
前記電極部は、
前記流体の主流方向に沿って細長く形成された、２つの前記第２の電極としての一対のガイド電極と、
前記粒子の流れの方向を切り替える切替部とを有する
流路デバイス。
（１４）（１３）に記載の流路デバイスであって、
前記一対のガイド電極は、
前記流路内での前記流体の主流方向に沿って設けられた直線部と、
前記直線部から、前記所定の分岐路に向かって方向を変えるように設けられた方向変換部とを含み、
前記切替部は、前記直線部と前記方向変換部との間に配置されている
流路デバイス。
（１５）粒子を含む流体が流れる流路と、
前記流路から分岐する複数の分岐路と、
前記流路の第１の位置に設けられた測定電極部と、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられ、前記複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する分取電極部と、を有する流路デバイスと、
前記測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスを測定する測定部と、
前記測定されたインピーダンスに基づき、前記ガイド電場による前記粒子の分取を指示する分取信号を発生し、これを前記分取電極部に加える信号発生部と
を具備する粒子分取装置。
（１６）（１５）に記載の粒子分取装置であって、
前記分取電極部は、前記粒子の流れの方向を切り替える切替部を有する
粒子分取装置。
（１７）（１６）に記載の粒子分取装置であって、
前記信号発生部は、前記測定されたインピーダンスに基づく前記粒子の分取処理に応じて、前記切替部に加える電圧信号を制御する
粒子分取装置。
（１８）流路に粒子を含む流体を流し、
前記流路の第１の位置に設けられた測定電極部に交流電圧を加えることで、前記粒子に依存するインピーダンスを測定する測定し、
前記測定されたインピーダンスに基づき、前記粒子の分取を指示する分取信号を発生し、
第１の面積を持つ第１の電極と、前記第１の面積と異なる第２の面積を持ち前記第１の電極との間で前記流路を挟むように前記第１の電極と対向して配置された第２の電極とを含み、前記流路の第１の位置より下流側の第２の位置に設けられた分取電極部に、前記発生した分取信号を加えることで、前記流路から分岐する複数の分岐路のうち所定の分岐路へ前記粒子を導くガイド電場を前記流路内に形成する
粒子分取方法。
【符号の説明】
【０１３０】
Ｃ…粒子
２、２Ａ…流路
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ…分岐路
５、５５…分取部
８…分取電極部
５０…流路デバイス
６０…測定部
７０…解析部
８１…共通電極
８２、１８２、２８２、３８２…ガイド電極構造体
６１、８２ａ、１８２ａ…直線部
６２、１８２ｃ…入口部
６４…切替部
６５、８２ｂ、１８２ｂ…方向変換部
８３、８４、１８３、１８４、２８３、２８４、３８３、３８４、４８２…ガイド電極
１００…粒子分取装置
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２５】
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【図２６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２３】
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【図２４】
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