(57)【要約】【課題】誘電泳動を用いた粒子の移動操作の作業性を向上させる。【解決手段】マイクロ流体デバイス３の筐体３ａは、粒子を含む流体が移動可能な空間２５を形成する。複数の第１電極２９は、空間２５の第１主面に配置されている。複数の第２電極３３は、空間２５の第１主面に対向する第２主面に配置されている。交流電圧が印加される第１電極２９と第２電極３３の組み合わせを切り替えて不均一な電界の位置を変更することで、粒子を空間内に誘電泳動させる。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含む流体が移動可能な空間を形成する空間形成部材と、
前記空間の第１主面に配置された複数の第１電極と、
前記空間の前記第１主面に対向する第２主面に配置された複数の第２電極と、を備え、
交流電圧が印加される前記第１電極と前記第２電極の組み合わせを切り替えて不均一な電界の位置を変更することで、粒子を前記空間内に誘電泳動させる、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記空間は、粒子を含む流体が通過可能な流路である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記流路は分岐路を有している、請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記複数の第１電極は、前記第１主面の分割された区画ごとに配置されており、
前記複数の第２電極は、前記第２主面に広がって前記複数の第１電極に一対一に対応して配置されており、
前記第１電極は、前記第２電極に比べて面積が小さい、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記複数の第１電極は、前記第１主面において第１方向に延びる複数の線であり、
前記複数の第２電極は、前記第２主面において前記第１方向に交差する第２方向に延びる複数の線であり、
前記第１電極は、前記第２電極より線幅が短い、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスと、
前記マイクロ流体デバイスの前記空間の内部を撮影可能な撮影装置と、
表示部と、
前記表示部に重ねて配置されたタッチパネルと、
前記撮影装置による撮影内容を前記表示部に表示させる表示制御部と、
前記タッチパネルによる検出結果に基づいて、前記マイクロ流体デバイスにおいて交流電圧が印加される前記第１電極と前記第２電極の組み合わせを切り替える電界発生部と、
を備えたマイクロ流体装置。
【請求項７】
前記電界発生部は、前記タッチパネルにおいて検出位置に対応する１つの第１電極と、当該第１電極に対応する少なくとも１つの第２電極及び当該第２電極に隣接する第２電極とに交流電圧を印加する、請求項６に記載のマイクロ流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体細胞又はミクロンスケールの粒子を操作するための装置としては、光ピンセット、電気泳動、誘電泳動といった各種の技術が知られている。
光ピンセット（例えば、特許文献１を参照。）には、システムが複雑及び高価になるという問題がある。また、光ピンセットは、複数の細胞の操作性が高くないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９００８３号公報
【特許文献２】特開２００７−６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘電泳動は、ミクロン及びサブミクロン粒子及び生体細胞を操作するのに広く用いられている（例えば、特許文献２を参照。）。
誘電泳動の原理を以下に説明する。電気的に中性である粒子に電界をかけると、誘電分極により粒子に正負の電荷が誘導される。正の電荷は負の電極へ、負の電極は正の電極側へと引かれる。分極電極にはそれぞれ電界が作用し、電気力が発生する。このときに不均一な電界が与えられれば、とがった電極側つまり強い電界のかかる側の引力又は斥力が勝り、その結果粒子は強電界側又は弱電界側へと移動する。
しかし、誘電泳動における粒子の移動操作において、操作における作業性が低い（例えば、粒子を直感的に操作することができない）といった問題があり、この問題を解決する手段は十分に提案されていない。
【０００５】
本発明の課題は、誘電泳動を用いた粒子の移動操作の作業性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００７】
本発明の一見地に係るマイクロ流体デバイスは、空間形成部材と、複数の第１電極と、複数の第２電極とを備えている。
空間形成部材は、粒子を含む流体が移動可能な空間を形成する。
複数の第１電極は、空間の第１主面に配置されている。
複数の第２電極は、空間の第１主面に対向する第２主面に配置されている。
このデバイスでは、交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替えて不均一な電界の位置を変更することで、粒子を空間内に誘電泳動させる。
このデバイスでは、交流電圧が印加された第１電極と第２電極との間に不均一な電界が発生し、その結果、空間内の粒子は第１電極又は第２電極側に移動して捕集される。さらに、交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替えると、部分的に形成された不均一な電界の位置が変更され、したがって粒子は先に捕集されていた第１電極又は第２電極から他の第１電極又は第２電極側に移動される。
以上に述べたように、複数の第１電極と複数の第２電極を空間形成部材の両主面に配置するだけの簡単な構造で、粒子の移動操作が可能である。
【０００８】
空間は、粒子を含む流体が通過可能な流路であってもよい。
このデバイスでは、流路を流れる粒子を簡単な構造で移動可能である。
【０００９】
流路は分岐路を有していてもよい。
このデバイスでは、流路を流れる粒子を分岐路の一方に移動可能である。
【００１０】
複数の第１電極は、第１主面の分割された区画ごとに配置されており、複数の第２電極は、第２主面に広がって複数の第１電極に一対一に対応して形成されていてもよい。その場合、第１電極は第２電極に比べて面積が小さい。
このデバイスでは、第１電極と第２電極とがそれぞれ両主面の分割された区画ごとに配置されているので、粒子をきめ細かく確実に移動させることができる。
【００１１】
複数の第１電極は、第１主面において第１方向に延びる複数の線であり、複数の第２電極は、第２主面において第１方向に交差する第２方向に延びる複数の線であってもよい。その場合、第１電極は、第２電極より線幅が短い。
このデバイスでは、第１電極と第２電極とが両主面においてそれぞれ一方向に延びる線であるので、電極の形成が容易である。
【００１２】
本発明の他の見地に係るマイクロ流体装置は、上記のマイクロ流体デバイスと、撮影装置と、表示部と、タッチパネルと、表示制御部と、電界発生部と、を備えている。
撮影装置は、マイクロ流体デバイスの空間の内部を撮影可能である。
タッチパネルは、表示部に重ねて配置されている。
表示制御部は、撮影装置による撮影内容を表示部に表示させる。
電界発生部は、タッチパネルによる検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイスにおいて交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替える。
【００１３】
この装置では、撮影装置によって撮影されたマイクロ流体デバイスの空間は、表示部に表示される。したがって、操作者はマイクロ流体デバイスの空間に存在する粒子の位置を把握できる。そして、操作者が指又はペンによって表示部に表示された粒子を現在の位置から他の位置に移動させるような操作を行うと、タッチパネルが上記操作の移動を検出して、さらに電界発生部が、タッチパネルによる検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイスにおいて交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替える。この結果、粒子は操作者の操作に従った位置に移動する。
【００１４】
具体的には、表示部及びタッチパネルにおけるＡ点とＢ点は、マイクロ流体デバイスの空間におけるＡ点とＢ点にそれぞれ対応している（又は近傍にある）ものとして、以下に動作を説明する。表示部及びタッチパネルにおけるＡ点にある粒子を操作しようと操作者がタッチパネルの１点を触れると、タッチパネルが表示部におけるＡ点の位置を検出する。次に、電界発生部が、マイクロ流体デバイスの空間におけるＡ点に粒子を捕集するような第１電極と第２電極の組み合わせに交流電圧を印加する。その結果、粒子はマイクロ流体デバイスの空間におけるＡ点又はＡ点の近傍にある第１電極又は第２電極に捕集される。続いて表示部及びタッチパネルにおけるＢ点に粒子を移動させるような操作を操作者が行うと、タッチパネルが表示部におけるＢ点の位置を検出する。次に、電界発生部が、マイクロ流体デバイスの空間におけるＡ点に粒子を捕集するような第１電極と第２電極の組み合わせに交流電圧を印加した状態から、マイクロ流体デバイスの空間におけるＢ点に粒子を捕集するような第１電極と第２電極の組み合わせに交流電圧を印加した状態へと、交流電圧が印加される第１電極と第２電極との組み合わせを切り替える。この結果、粒子は、マイクロ流体デバイスの空間におけるＡ点からマイクロ流体デバイスの空間におけるＢ点に移動する。
このように、操作者は粒子を直感的に操作することができる。したがって、誘電泳動による粒子の移動操作における作業性が向上する。
【００１５】
電界発生部は、タッチパネルにおいて検出位置に対応する１つの第１電極と、当該第１電極に対応する１つの第２電極及び当該第２電極に隣接する第２電極に交流電圧を印加する。
この装置では、１つの第１電極と複数の第２電極とに交流電圧が印加されることで、連続して発生する不均一な電界の領域が互いに重なっている。したがって、例えば１つの第１電極に捕集された粒子が隣接する第１電極に向かって移動するときに、粒子は第１電極側から離れてしまうことなく、確実に第１電極間を移動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るマイクロ流体デバイス及びマイクロ流体装置では、誘電泳動を用いた粒子の移動操作の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マイクロ流体装置の概略構成を示す模式図。
【図２】表示部及びタッチパネルにおける操作を示す模式図。
【図３】マイクロ流体デバイスにおける動作を示す模式図。
【図４】マイクロ流体装置の制御構成を示すブロック図。
【図５】電圧印加部の模式図。
【図６】マイクロ流体デバイスの模式的平面図。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図。
【図８】第１主面部材及び第１電極を示す平面図。
【図９】第２主面部材及び第２電極を示す平面図。
【図１０】コントロールデバイスによる制御フローチャート。
【図１１】マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的平面図。
【図１２】マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的平面図。
【図１３】マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的平面図。
【図１４】マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的側面図。
【図１５】マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的側面図。
【図１６】第２実施形態におけるマイクロ流体デバイスの模式的平面図。
【図１７】第３実施形態におけるマイクロ流体装置の模式的平面図。
【図１８】第３実施形態におけるマイクロ流体装置の制御構成を示すブロック図。
【図１９】図１７の部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１）マイクロ流体装置の概略構成
図１を用いて、マイクロ流体装置１の概略構成を説明する。図１は、マイクロ流体装置の概略構成を示す模式図である。
【００１９】
図１に示すように、マイクロ流体装置１は、マイクロ流体デバイス３と、カメラシステム５と、コントロールデバイス９と、タッチパネル装置７とを備えている。
マイクロ流体デバイス３は、粒子（例えば細胞）が含まれた流体が充填される筐体３ａを有している。筐体３ａは、粒子を含む流体が移動可能な空間を形成する空間形成部材である。なお、粒子の直径は例えば１００μｍ以下であり、例えば２〜３０μｍである。また、粒子とは、細胞、細胞凝集体、細胞内小器官、細菌、ウイルス、及び核酸などの生物学的物質と、無機質、結晶、合成粒子、及び気泡などの無機物質とを含む。
【００２０】
カメラシステム５は、ＣＣＤカメラ１１と、対物レンズ１３とを有している。カメラシステム５は、マイクロ流体デバイス３の内部を撮影可能である。
コントロールデバイス９は、マイクロ流体デバイス３と、カメラシステム５と、タッチパネル装置７とに接続されており、それぞれと信号を送受信可能である。より具体的には、コントロールデバイス９は、マイクロ流体デバイス３の電極に印加する電界を制御可能である。
【００２１】
また、コントロールデバイス９は、カメラシステム５を駆動制御することができ、例えば対物レンズ１３によるピント合わせ、ＣＣＤカメラ１１の移動、ＣＣＤカメラ１１のオンオフを制御できる。
さらに、コントロールデバイス９は、タッチパネル装置７の表示制御及びタッチパネル装置７からの位置検出信号の受信を実行できる。
【００２２】
タッチパネル装置７は、タッチパネル１５と、表示装置１７とを有している。タッチパネル１５は、指又はペンによって触れられることで位置を検出する機能を有している。タッチパネル１５は、静電容量式、抵抗膜式、又はその他の方式で位置検出を行う。表示装置１７は、タッチパネル１５の下方に重ねて配置されており、画像を表示可能である。表示装置１７は、液晶、有機ＥＬ、又はその他の方式で画面表示を行う。この結果、操作者は、表示装置１７に表示された内容に基づいてタッチパネル１５を操作することで、各種の操作を実行できる。
【００２３】
ここで、図２及び図３を用いて、本実施形態におけるマイクロ流体装置１の基本的な動作を概念的に説明する。図２は、表示部及びタッチパネルにおける操作を示す模式図であり、図３は、マイクロ流体デバイスにおける動作を示す模式図である。図２では、表示装置１７において、マイクロ流体デバイス３の空間２５の状態が表示されている。この画面は、カメラシステム５によって撮影された画像情報であり、コントロールデバイス９から表示装置１７にリアルタイムで送信されている。この結果、表示装置１７において、操作者はマイクロ流体デバイス３の空間に存在する粒子Ｓ（実際のもの）の位置を確認できる。そして、操作者が指Ｙによって表示装置１７に表示された粒子Ｍ（表示されたもの）を現在の位置から他の位置に移動させるような操作を行うと、タッチパネル１５が上記移動操作を検出して、さらにコントロールデバイス９が、タッチパネル１５による検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイス３において交流電圧が印加される電極同士の組み合わせを切り替える。この結果部分的に形成された不均一な電界の位置が変化し、その結果、図３に示すように、マイクロ流体デバイス３において、粒子Ｓ（実際のもの）が移動される。そして、操作者は、表示装置１７において粒子Ｍ（表示されたもの）の移動によって、粒子Ｓ（実際のもの）が移動したことを確認できる。
【００２４】
（２）マイクロ流体装置の制御構成
図４を用いて、マイクロ流体装置１の制御構成を説明する。図４は、マイクロ流体装置の制御構成を示すブロック図である。
図４に示すように、コントロールデバイス９は、表示制御部４１と、画像処理部４３と、タッチパネル制御回路４５と、電極制御部４７と、カメラ制御部４９とを有している。これら装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びソフトウェアから構成されていてもよいし、専用のＩＣ又は回路によって構成されていてもよい。
【００２５】
表示制御部４１は、表示装置１７に表示情報をリアルタイムで送信することにより、表示装置１７の表示を制御する。画像処理部４３は、カメラシステム５から送信されてきた画像情報を適宜処理しながら、処理後の画像情報を表示制御部４１に送信する。
【００２６】
タッチパネル制御回路４５は、タッチパネル１５からの位置検出情報を受信し、その情報を電極制御部４７に送信する。また、タッチパネル制御回路４５は、タッチパネル１５からの操作信号に基づいて、カメラ制御部４９の設定信号及び動作信号を送信することで、カメラシステム５の動作を制御する。
【００２７】
図４に示すように、コントロールデバイス９は、さらに、マイクロマニピュレ−ション・ソフトウェア５１がインストールされている。マイクロマニピュレーション・ソフトウェア５１は、タッチパネル１５の各検出位置とカメラシステム５によって撮影された画面の各区画との対応関係を設定・調整するためのソフトウェアである。なお、画面の区画と電極（後述）との対応関係は、カメラシステム５を設置するときに設定され記憶されている。
【００２８】
（３）マイクロ流体デバイスの詳細構成
図４には、マイクロ流体デバイス３の内部の概略構成が示されている。マイクロ流体デバイス３は、第１電極２９と第２電極３３とを有している。図４では、第１電極２９と第２電極３３は１つずつ示されているが、実際はそれぞれ複数設けられている。また、マイクロ流体デバイス３は、電圧印加部５５を有している。
【００２９】
図５を用いて、電圧印加部５５を説明する。図５は、電圧印加部の模式図である。電圧印加部５５は、交流電源５７と、第１スイッチング部５８と、第２スイッチング部５９とを有している。第１スイッチング部５８は、交流電源５７の一端と複数の第１電極２９とを接続・切断可能な装置である。第２スイッチング部５９は、交流電源５７の他端と複数の第２電極３３とを接続・切断可能な装置である。この構造により、電極制御部４７からの制御信号に基づいて、電圧印加部５５では、第１スイッチング部５８と第２スイッチング部５９のオンオフが可能である。その結果、交流電圧が印加される第１電極２９及び第２電極３３の組み合わせを自由に変更可能である。
【００３０】
以上に述べたタッチパネル制御回路４５、電極制御部４７及び電圧印加部５５が組み合わされることで、タッチパネル１５による検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイス３において交流電圧が印加される第１電極２９と第２電極３３の組み合わせを切り替える電界発生部が構成されている。
【００３１】
さらに、図６〜図９を用いて、第１電極２９と第２電極３３のレイアウトの一例を説明する。図６は、マイクロ流体デバイスの模式的平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。図８は、第１主面部材及び第１電極を示す平面図である。図９は、第２主面部材及び第２電極を示す平面図である。
【００３２】
図７に示すように、マイクロ流体デバイス３の筐体３ａは、第１主面部材２１と、第２主面部材２３とを有している。第１主面部材２１は第２主面部材２３の上側に並んで配置されている。第１主面部材２１及び第２主面部材２３の間には、空間２５が確保されている。第１主面部材２１及び第２主面部材２３は、矩形状の平坦な部材であり、例えば透明フィルム、ガラスから構成される。透明フィルムとしては、ＰＥＴ、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリウレタンの材料が用いられる。なお、第１主面部材２１と第２主面部材２３の周囲には、スペーサ３２が配置されている。スペーサ３２は空間２５の周囲を完全に覆っていてもよいし、流体の入口及び出口を有することでマイクロ流体デバイス３を流路の一部として構成するようにしてもよい。なお、マイクロ流体デバイス３の筐体３ａは、例えば一辺の長さが１００〜６００μｍである。
【００３３】
複数の第１電極２９は、第１主面部材２１の下面（空間２５側を向いた面）に形成されている。第１電極２９は、図６及び図８に示すように、第１主面部材２１の分割された区画ごとに配置されており、より詳細には互いに等間隔でマス目状に配置されている。この実施形態では、第１電極２９は、５×５であるが、数は特に限定されない。第１電極２９は、比較的な小さな四角形状であり、第１電極２９の幅が第１電極２９同士の間隔より短くなっている。第１電極２９の一辺は例えば３０μｍである。
第１主面部材２１の下面には、さらに、複数の第１配線３５が形成されている。第１配線３５は、第１電極２９から延びて筐体３ａの外周側に延びている。
【００３４】
複数の第２電極３３は、第２主面部材２３の上面（空間２５側を向いた面）に形成されている。第２電極３３は、図６及び図９に示すように、第２主面部材２３の分割された区画毎に配置されており、より詳細には互いに等間隔でマス目状に配置されている。この実施形態では、第２電極３３は、５×５であり、第１電極２９に対応して形成されている。第２電極３３は、比較的な大きな四角形状であり、第２電極３３の幅が第２電極３３同士の間隔より長くなっている。なお、第１電極２９は第２電極３３の中心に対応して形成されている。第２電極３３の一辺は例えば５０μｍである。第２主面部材２３の上面には、さらに、複数の第２配線３７が形成されている。第２配線３７は、第２電極３３から延びて筐体３ａの外周側に延びている。
【００３５】
第１電極２９及び第２電極３３、第１配線３５、第２配線３７は、透明の導電性材料からなる。例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）若しくは、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）などの金属酸化物膜、又は、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくは、パラジウムなどの金属、導電フィラー入り透明高分子、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などの導電性ポリマーの薄膜がある。導電膜の形成方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法、ロールコーター法などを用いることができる。
【００３６】
以上に述べたように、第１電極２９の面積が第２電極３３の面積より小さくなっているので、対応する第１電極２９と第２電極３３に交流電圧が印加された場合には、第１電極２９に電界が集中する（図７を参照。）。
以上に述べたように、第１電極２９と第２電極３３の組が、空間２５の主面を複数の領域に分割する区画に対応して配置されている。したがって、粒子をきめ細かく確実に移動させることができる。
【００３７】
なお、第１電極２９及び第２電極３３は他の部材（図示せず）によってコーティングされている。
なお、この実施形態では面積の小さな電極が上部に配置されているが、面積の小さな電極が下部に配置されていてもよい。
【００３８】
（４）粒子の移動操作
図１０〜図１５を用いて、粒子を操作する動作を説明する。図１０は、コントロールデバイスによる制御フローチャートである。図１１〜図１３は、マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的平面図である。図１４〜図１５は、マイクロ流体デバイスの空間における細胞の移動操作を示す模式的側面図である。図１６は、第２実施形態におけるマイクロ流体デバイスの模式的平面図である。
【００３９】
最初に、図１０を用いて、コントロールデバイス９による電極切り替え制御を説明する。なお、以下の制御動作は、主に、タッチパネル制御回路４５及び電極制御部４７によって実行される。
【００４０】
ステップＳ１では、タッチパネル制御回路４５は、指又はペンがタッチパネル１５に触れたか否かを判断する。ステップＳ１でＮｏであれば、検出判断が繰り返される。ステップＳ１でＹｅｓであれば、プロセスはステップＳ２に移行する。
【００４１】
ステップＳ２では、タッチパネル制御回路４５は、検出位置が移動したか否か（検出位置が先の検出位置と異なる否か）を判断する。ステップＳ２でＮｏであればプロセスはステップＳ１に戻る。ステップ２でＹｅｓであれば、プロセスはステップＳ３に移行する。なお、タッチパネルの位置検出が最初の場合又は所定時間経過して初めての場合も、プロセスはステップＳ３に移行する。
【００４２】
ステップＳ３では、タッチパネル制御回路４５は、新たな検出位置情報を電極制御部４７に送信する。電極制御部４７は、マイクロマニピュレーション・ソフトウェア５１に設定されている情報に基づいて、次に駆動すべき第１電極２９と第２電極３３の組み合わせ情報を決定し、電極駆動信号を電圧印加部５５に送信する。すると、電圧印加部５５の第１スイッチング部５８及び第２スイッチング部５９のオンオフが切り替えられる。これにより、粒子が空間２５内を移動する。
【００４３】
次に、図１１〜図１５を用いて、交流電圧が印加される第１電極２９と第２電極３３の組み合わせが具体的にどのように変更されて粒子が移動するのかを説明する。
図１１に示すように、指Ｙが表示装置１７に表示された粒子に触れるようにタッチパネル１５の１点に触れると、図１２に示すように、マイクロ流体デバイス３において対応する（又は近傍の）位置の第１電極２９Ａと、当該第１電極２９Ａに対応する第２電極３３Ａと、第２電極３３Ａの周囲の８個の第２電極３３とに電圧が印加される。その結果、図１４に示すように、第１電極２９Ａと、第２電極３３Ａ及び８個の第２電極３３との間に、部分的に形成された不均一な電界Ｅ１が発生する。そのため、粒子Ｓは下方の位置から第１電極２９Ａに向かって移動し、第１電極２９Ａに捕集される。なお、粒子Ｓは、具体的には、第１電極２９Ａのエッジに捕集される。
【００４４】
続いて、図１３に示すように、指Ｙが表示装置１７に表示された粒子を移動させようとタッチパネル１５の表面をスライドすると、図１３に示すように、マイクロ流体デバイス３において対応する（又は近傍の）第１電極２９Ｂと、当該第１電極２９Ｂに対応する第２電極３３Ｂと、第２電極３３Ｂの周囲の８個の第２電極３３（第２電極３３Ａを含む）とに電圧が印加される。その結果、図１５に示すように、第１電極２９Ｂと、第２電極３３Ｂ及び８個の第２電極３３との間に、部分的に不均一な電界Ｅ２が発生する。このように、部分的に形成された不均一な電界の位置が変化するので、粒子Ｓは第１電極２９Ａから第１電極２９Ｂに向かって移動し、第１電極２９Ｂに捕集される。
【００４５】
この実施形態では、１つの第１電極２９と複数の第２電極３３とに交流電圧が印加されることで、図１５に示すように、連続して発生する不均一な電界の領域が互いに重なっている。したがって、例えば１つの第１電極２９に捕集された粒子Ｓが隣接する第１電極２９に向かって移動するときに、粒子Ｓは第１電極２９側から離れてしまうことなく、確実に第１電極２９間を移動する。
指Ｙがタッチパネル１５の複数の検出位置を連続的にスライドしていくと、それにしたがって次々と新たな電界が発生して、粒子Ｓが連続的に移動を行う。
【００４６】
前記実施形態では、第２電極３３については第１電極２９に対応する第２電極の周囲の８個の第２電極３３も交流電圧が印加されていたが、その数及び位置は前記実施形態に限定されない。また、移動方向に応じて、そのたびごとに交流電圧が印加される第２電極の数及び位置を変更してもよい。
第１電極と第２電極の形状、位置、組み合わせは前記実施形態に限定されない。
また、前記実施形態では、マイクロ流体デバイスの空間全体がカメラシステムによって撮影されていたが、カメラシステムが撮影するのは空間の一部であってもよい。
【００４７】
（５）第２実施形態
図１６を用いて、本発明の第２実施形態として、マイクロ流体デバイスの電極構造の変形例を説明する。マイクロ流体デバイスの他の構造及びマイクロ流体装置全体の構造は前記実施形態と同じである。
【００４８】
図１６に示すように、第１電極６３ａ〜６３ｄは、図の上下方向に直線状に互いに平行に延び、比較的幅が短い線である。第１電極６３ａ〜６３ｄは、空間の上側に配置されている。
図１６に示すように、第２電極６５ａ〜６５ｄは、図の左右方向に直線状に互いに平行に延び、比較的幅が長い線である。第２電極６５ａ〜６５ｄは、空間の下側に配置されている。
なお、この実施形態では、第１電極６３ａ〜６３ｄと第２電極６５ａ〜６５ｄは互いに直交しているが、交差していればよい。このデバイスでは、第１電極と第２電極とが両主面においてそれぞれ一方向に延びる線であるので、電極の形成が容易である。
【００４９】
以下、図１６において、粒子Ｓを破線で示した位置から実線で示した位置まで図斜め上に移動させる動作を説明する。なお、ここでは、操作者はタッチパネル１５上で斜め方向に指をスライドさせる動作を行ったものとする。
図１６において、例えば破線で示した粒子Ｓを最初に捕集する場合には、第１電極６３ａ及び第２電極６５ｂに交流電圧が印加される。すると、第１電極６３ａにおいて第２電極６５ｂの両辺が交差する２箇所の領域６７の電圧が高くなることで、粒子Ｓはいずれかの領域６７に移動する。
【００５０】
続いて、第１電極６３ａと第２電極６５ａとに交流電圧が印加される。すると、第１電極６３ａにおいて第２電極６５ａの両辺が交差する２箇所の領域６８の電圧が高くなることで、粒子Ｓはいずれかの領域６８に移動する。この場合、粒子Ｓは第１電極６３ａに沿って移動する。
続いて、第１電極６３ｂと第２電極６５ａとに交流電圧が印加される。すると、第１電極６３ｂにおいて第２電極６５ａの両辺が交差する２箇所の領域６９の電圧が高くなることで、粒子Ｓはいずれかの領域６９に移動する。この場合、粒子Ｓは第１電極６５ａに沿って移動する。
以上のようにして、粒子Ｓは、破線で示した位置から、実線で示した位置まで、図斜め上に移動する。その結果、操作者はタッチパネル１５での操作通りに粒子Ｓが斜め上に移動したことを確認できる。
【００５１】
第１電極及び第２電極の形状、位置、組み合わせは前記実施形態に限定されない。
【００５２】
（６）第３実施形態
図１７〜図１９を用いて、本発明の第３実施形態としてのマイクロ流体装置を説明する。図１７は、第３実施形態におけるマイクロ流体装置の模式的平面図である。図１８は、第３実施形態におけるマイクロ流体装置の制御構成を示すブロック図である。図１９は、図１７の部分拡大図である。
【００５３】
図１７に示すように、マイクロ流体デバイス３Ａは、マイクロ流体装置９１の流路７１（空間の一例）を構成する部材として用いられている。なお、粒子を移動させる構造及び動作は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。つまり、マイクロ流体デバイス３Ａにおける交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを変更して不均一な電界を異なる位置に形成することで、粒子は移動させられる。なお、マイクロ流体デバイス３Ａにおいて、第１電極と第２電極（図示せず）は、後述する流路の一部又は全部に対応して配置されている。
マイクロ流体装置９１は、第１送液ポンプ９５と、第２送液ポンプ９６と、第１タンク１０３と、第２タンク１０５と有している。
【００５４】
マイクロ流体デバイス３Ａの流路７１は、第１送液ポンプ９５と第２送液ポンプ９６から流れる２種類の流体が第１タンク１０３と第２タンク１０５に向けて流れることを可能とする通路である。流路７１は、第１送液ポンプ９５から延びる第１流路７５と、第２送液ポンプ９６から延びる第２流路７７と、両通路が合流した後に延びる第３流路７８と、第３流路７８から第１タンク１０３に延びる第４流路７９と、第３流路７８から第２タンク１０５に延びる第５流路８１とから構成されている。第４流路７９と第５流路８１とは分岐路になっている。
図１８に示すように、コントロールデバイス９は、第１実施形態の構成に加えて、ポンプ制御部９２を有している。ポンプ制御部９２は第１送液ポンプ９５と第２送液ポンプ９６とを駆動制御可能である。
【００５５】
次に、マイクロ流体装置９１を用いた実際の動作を説明する。第１送液ポンプ９５からは第１流体８３が送出されて、第１流体８３は第１流路７５を通って第３流路７８を流れる。また、第２送液ポンプ９６からは第２流体８５が送出されて、第２流体８５は、第２流路７７を通って第３流路７８を流れる。図１９に示すように、第３流路７８では、第１流体８３と第２流体８５は層流として流れているので、両者は交わることがない。その結果、第１流体８３は、第４流路７９に流れ込み、最終的には第１タンク１０３に回収される。また、第２流体８５は、第５流路８１に流れ込み、最終的には第２タンク１０５に回収される。
【００５６】
ここで、カメラシステム５が撮影可能な領域は、第３流路７８から第４流路７９と第５流路８１とが分岐する分岐部Ｂに設定されている。この結果、分岐路において細胞を仕分ける作業に、マイクロ流体装置９１を用いることができる。
【００５７】
例えば、第１流体８３に複数種類の粒子が含まれており、その中で特定の粒子を操作者が目で確認しながら分離したいと仮定する。その場合、図１９に示すように、第１流体８３に含まれる特定の粒子Ｓを表示装置１７を視ながらタッチパネル１５を操作することで、粒子Ｓが第１流体８３から第２流体８５に移動させることができる。その結果、粒子Ｓは第５流路８１を流れ、最後に第２タンク１０５に回収される。
このように、流体が流れる流路におけるマイクロ流体装置において、粒子の移動操作が直感的に行われる。
【００５８】
（７）実施形態の共通事項
上記第１〜第３実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
【００５９】
（７−１）マイクロ流体デバイス
マイクロ流体デバイス（例えば、マイクロ流体デバイス３、マイクロ流体デバイス３Ａ）は、空間形成部材（例えば、筐体３ａ）と、複数の第１電極（例えば、複数の第１電極２９、２９Ａ、２９Ｂ、６３ａ〜６３ｄ）と、複数の第２電極（例えば、複数の第２電極３３、３３Ａ、３３Ｂ、６５ａ〜６５ｄ）とを備えている。
空間形成部材は、粒子を含む流体が移動可能な空間（例えば、空間２５、流路７１）を形成する。複数の第１電極は、空間の第１主面（例えば、第１主面部材２１）に配置されている。複数の第２電極は、空間の第１主面に対向する第２主面（例えば、第２主面部材２３）に配置されている。このデバイスでは、交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替えて不均一な電界の位置を変更することで、粒子を空間内に誘電泳動させる。
【００６０】
このデバイスでは、交流電圧が印加された第１電極と第２電極との間に不均一な電界（例えば電界Ｅ１）が発生し（例えば、図１４を参照）、その結果、空間内の粒子（例えば、粒子Ｓ）は第１電極又は第２電極側に移動して捕集される。さらに、交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替えると、部分的に形成された不均一な電界の位置が変更され（例えば、図１５において電界Ｅ１から電界Ｅ２への変更を参照）、したがって粒子は先に捕集されていた第１電極又は第２電極から他の第１電極又は第２電極側に移動される。
以上に述べたように、複数の第１電極と複数の第２電極を空間形成部材の両主面に配置するだけの簡単な構造で、粒子の移動操作が可能である。
【００６１】
（７−２）マイクロ流体装置
マイクロ流体装置（例えば、マイクロ流体装置１、９１）は、上記のマイクロ流体デバイスと、撮影装置（例えば、カメラシステム５）と、表示部（例えば、表示装置１７）と、タッチパネル（例えば、タッチパネル１５）と、表示制御部（例えば、表示制御部４１）と、電界発生部（例えば、タッチパネル制御回路４５、電極制御部４７、電圧印加部５５）と、を備えている。
撮影装置は、マイクロ流体デバイスの空間の内部を撮影可能である。タッチパネルは、表示部に重ねて配置されている。表示制御部は、撮影装置による撮影内容を表示部に表示させる。電界発生部は、タッチパネルによる検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイスにおいて交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替える。
【００６２】
この装置では、撮影装置によって撮影されたマイクロ流体デバイスの空間は、表示部に表示される（図２を参照）。したがって、操作者はマイクロ流体デバイスの空間に存在する粒子の位置を把握できる。そして、操作者が指又はペンによって表示部に表示された粒子を現在の位置から他の位置に移動させるような操作を行うと（図１１〜図１３を参照）、タッチパネルが上記操作の移動を検出して、さらに電界発生部が、タッチパネルによる検出結果に基づいて、マイクロ流体デバイスにおいて交流電圧が印加される第１電極と第２電極の組み合わせを切り替える（図１５を参照）。この結果、粒子は操作者の操作に従った位置に移動する（図１３、図１５、図１６及び図１９を参照）。
【００６３】
（８）他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るマイクロ流体デバイス及びマイクロ流体装置は、粒子の操作が必要な装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１        マイクロ流体装置
３        マイクロ流体デバイス
３ａ      筐体
５        カメラシステム
７        タッチパネル装置
９        コントロールデバイス
１１      ＣＣＤカメラ
１５      タッチパネル
１７      表示装置
２１      第１主面部材
２３      第２主面部材
２９      第１電極
３３      第２電極
４１      表示制御部
４３      画像処理部
４５      タッチパネル制御回路
４７      電極制御部
５５      電圧印加部
５７      交流電源
５８      第１スイッチング部
５９      第２スイッチング部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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