(57)【要約】【課題】液滴等の微小な目標物を主液体と共に流す方式を採用し、高速、大量処理に有利であり、液滴等の目標物の単位ごとの振り分けを行うことができるマイクロ流体制御システムを提供する。【解決手段】微小な目標物が分散した主液体を流す主通路１０と主通路１０の下流で目標物を振り分ける振り分け通路１２とをもつ流体通路１と、流体通路１を流れる目標物を選別して振り分け通路１２に供給する目標物選別手段２とをもつ。目標物選別手段２は、主通路１０を流れる目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加され、目標物を吸引または反発させて移動させ目標物を選別する電極４１，４２をもつ。【選択図】図２
2005037346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と前記主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して前記振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
前記流体通路の主通路を流れる目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加され、目標物を吸引または反発させて移動させ目標物を選別する電極を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記目標物選別手段は、前記電極の上流において前記流体通路の主通路を流れる目標物を帯電させる帯電部を有し、
前記帯電部は、前記流体通路の主通路を流れる目標物の電荷を静電誘導させる第１帯電用電極と、前記流体通路の主通路を流れると共に電荷が静電誘導された目標物に接触し接触に伴い目標物が有する前記第１帯電用電極と同極性の電荷を逃がす第２帯電用電極とを有することを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項３】
請求項２において、目標物が流れる方向において、前記第２帯電用電極の長さは前記第１帯電用電極の長さよりも短く設定されていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項４】
微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と前記主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
前記流体通路の主通路を流れる目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させて目標物を選別して前記振り分け通路に供給する磁界発生部を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項５】
請求項４において、前記目標物選別手段は、前記磁界発生部の上流において前記流体通路を流れる目標物を帯電させる帯電部を有することを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項６】
微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電圧の印加に伴い、前記流体通路の主通路を流れる目標物を引き込む電極を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記目標物を生成させる目標物生成手段が前記流体通路において前記目標物選別手段の上流側に設けられていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、液滴状の前記目標物を生成させる目標物生成手段が前記目標物選別手段の上流側に設けられていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項９】
請求項８において、前記目標物生成手段は、前記流体通路の前記主通路に交差域を介し
て交差すると共に前記目標物の母相となる液体を流す液滴生成通路を有しており、
前記流体通路の前記主通路を流れる主液体によって前記液滴生成通路の液体の流れを前記交差域において分断させ、液滴状の複数の前記目標物を生成させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項１０】
請求項８において、前記液滴状の目標物を生成させた後に、前記帯電部は前記目標物を帯電させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【請求項１１】
請求項８において、前記液滴状の目標物を生成させるとき、前記帯電部は前記目標物を帯電させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴等の目標物を振り分けるマイクロ流体制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板上に複数の電極を並設した電極列を設け、試薬及び試料を液滴とし、液滴を疎水表面上においた状態で、電極列に電圧を順次印加することにより静電力で、液滴を搬送させる液体微粒子ハンドリング装置が開示されている。液滴の回りは液相ではなく、気相である。このものによれば、電極列を形成する電極に電圧を順次印加することにより静電力で液滴を搬送させるため、液滴を搬送させるポンプが不要とされている。
【０００３】
特許文献２には、マイクロシステムの微小流路を流れる流体に、刺激によりゾルーゲル転移する物質を添加し、微小流路上の所望の箇所に刺激を与え、流体をゲル化させて堤防とし、また刺激を解除すれば、再びゾルとなり、これにより流体の流れを制御するマイクロシステムにおける流れの制御技術が開示されている。このものによれば、ゾルからゲルへの相変化を利用して閉じバルブを形成し、ゲルからゾルへの相変化を利用して開バルブを形成する。
【０００４】
特許文献３には、イオンを含む電解液に細胞を含有させ、電解液に挿入した電極に電流を流しつつ細胞を分類する微細製作細胞分離器が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２６７８０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６３０２２号公報
【特許文献３】特開２００２−５２８６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に係る技術によれば、液滴を電極列により搬送するものの、液滴の種類ごとに選別するものではない。更に、液滴を流体の流れとして搬送するのではなく、静電力で液滴を搬送させるため、搬送速度が遅く、高速、大量処理に不向きである。更に、液滴の回りは液相ではなく、気相であるため、液滴が蒸発しやすい。
【０００６】
上記した特許文献２に係る技術によれば、微小試料を液体の流れに沿って流す方式であるものの、ゾルからゲル、及び、ゲルからゾルへの化学的な相変化を利用しているため、応答性が低く、高速、大量処理に不向きである。更にゾルからゲルへの相変化を利用して閉じバルブを形成し、ゲルからゾルへの相変化を利用して開バルブを形成しているため、バルブの周辺で流れの滞り、詰まりが生じ易く、流体の制御性が必ずしも充分ではない。
【０００７】
上記した特許文献３に係る技術によれば、細胞を選別するものの、帯電方式、電磁力、試料の誘電率を利用するものではない。更に、電解液に挿入した電極に電流を流すため、条件によっては電解液が発熱し、電解液に含まれる細胞の生存には好ましくない。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、液滴等の微小な目標物を主液体と共に流す方式を採用し、高速、大量処理に有利であり、更に、液滴等の目標物の単位ごとの振り分けを行うことができるマイクロ流体制御システムを提供することを課題とするにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）第１発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を
流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
流体通路の主通路を流れる目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加され、目標物を吸引または反発させて移動させ目標物を選別する電極を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
第１発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加される。これにより目標物選別手段の電極は、目標物を静電力により吸引または反発させて移動させ、目標物を選別する。本明細書では、微小な目標物としては２ミリメートル以下,１ミリメートル以下のサイズのものを例示でき、０．１ミリメートル以下のサイズの液滴でも良いし、微粒子でも良い。ここで、一般的には、目標物は導電性を有するものが好ましく、主液体は電気絶縁性を有するものが好ましい。
【００１１】
（２）第２発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
流体通路の主通路を流れる目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させて目標物を選別して振り分け通路に供給する磁界発生部を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
第２発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、磁界発生部は、目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させる。これにより磁界発生部は目標物を選別する。
【００１３】
（３）第３発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電圧の印加に伴い、流体通路の主通路を流れる目標物を引き込む電極を具備することを特徴とするものである。
【００１４】
第３発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電極は、電圧の印加に伴い目標物を引き込むように移動させる。これにより電極は目標物を選別する。
【００１５】
本発明の好ましい形態によれば、目標物を生成させる目標物生成手段が目標物選別手段の上流側に設けられている形態を採用することができる。殊に、液滴状の目標物を生成させる目標物生成手段が目標物選別手段の上流側に設けられている形態を採用することができる。この場合、液滴状の目標物を生成させた後に、帯電部は目標物を帯電させる形態を例示することができる。あるいは、液滴状の目標物を生成させるとき、帯電部は目標物を帯電させる形態を例示することができる。ここで、『液滴状の目標物を生成させるとき』の意味は、液滴状の目標物を生成させる直前の状態、液滴状の目標物を生成している途中の状態、液滴状の目標物を生成した直後の状態を含む。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、流体通路を流れる目標物は目標物選
別手段の帯電部により帯電される。更に、帯電部の下流に設けられた電極は、帯電した目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加される。これにより電極は、目標物を吸引または反発させて移動させ、目標物を選別して目標物単位で振り分けることができる。
【００１７】
第２発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、流体通路を流れる目標物は目標物選別手段の帯電部により帯電される。更に、帯電部の下流に設けられた磁界発生部は、帯電した目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させ、目標物を選別して目標物単位で振り分けることができる。
【００１８】
第３発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電極は、電圧の印加に伴い目標物を引き込むように移動させ、これにより電極は目標物を選別して、目標物単位で振り分けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態を示す。図１に示すように、マイクロ流体制御システムによれば、流体通路１が樹脂またはガラス製の透明な基板１８に設けられている。流体通路１は、微小な目標物としての微小なサイズの液滴９（目標物）が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。主通路１０の上流には、主液体１４を吐出する第１の供給源としてのポンプ１５が設けられている。振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。流体通路１を流れる液滴９を選別して振り分け通路１２に供給する液滴選別手段２（目標物選別手段）が設けられている。
【００２０】
更に、マイクロ流体制御システムによれば、図１に示すように、液滴９を生成して下流に流す液滴生成手段５（目標物生成手段）と、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知してカウントする液滴カウント部６（目標物カウント部）と、液滴カウント部６でカウントされた液滴９に対して検知処理を行って液滴９に関する情報を検知する情報検知部７とが設けられている。
【００２１】
図１に示すように、液滴生成手段５は液滴生成通路５０を有する。液滴生成通路５０は、液滴９の母相となる母相液体５２を流体通路１に向けて流すものであり、流体通路１の主通路１０の上流側において交差域５４を介して交差する。液滴生成通路５０の上流には第２の供給源としてのポンプ５５が設けられている。ポンプ５５から母相液体５２を液滴生成通路５０に吐出して矢印Ｂ１方向に流しつつ、ポンプ１５から主液体１４を吐出して流体通路１の主通路１０に矢印Ａ１方向に流す。この場合、交差域５４から流体通路１に吐出される母相液体５２が主液体１４によってせん断力より分断されるため、液滴９が生成される。生成される液滴９（目標物）の平均径としては、液滴の種類によっても相違するものの、１０００μｍ以下、５００μｍ以下、３００μｍ以下のものを例示することができ、１〜８００μｍ、殊に２〜５００μｍ、４〜３００μｍを例示することができる。但し、液滴９のサイズとしてはこれらに限定されるものではない。
【００２２】
液滴９の母相となる母相液体５２としては、水を主要成分とするものを採用することができる。一方、分断用の主液体１４としては、電気絶縁性が高いもの、水に対して溶解性が低いものを採用することができる。従って主液体１４としては、疎水性を有する液状物、例えば油類、フルオロカーボンを採用することができる。油類としては、ひまわり油、オリーブ油、きり油、あまに油、シリコーンオイル、ミネラルオイル等を例示できる。油
は潤滑性に富むため、主通路１０における通過性を向上させることができる。
【００２３】
母相液体５２の成分は水系であり、導電性を有し、分断用の主液体１４よりも高い誘電率をもつ。分断用の主液体１４は油系であり、母相液体５２に対して疎液性、つまり疎水性を有するため、生成された液滴９はいわゆるwater-in-oil型の液滴となる。生成された液滴９は、矢印Ａ２方向に向かう主液体１４の流れと共に、同方向に流体通路１の主通路１０の下流側の振り分け通路１２に向けて（矢印Ａ２方向）流れる。
【００２４】
液滴９が流体通路１を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れるとき、液滴９と液滴９との間には主液体１４が存在する。油系の主液体１４は、液滴９の母相となる母相液体５２に対して溶解性が低いため、つまり疎水性を有するため、水を主要成分とする液滴９に油系の主液体１４が混じることが抑えられる。よって、液滴９は安定して下流側（矢印Ａ２方向）に流れる。
【００２５】
図１に示すように、情報検知部７は流体通路１の主通路１０の検知位置１０ｒ付近に設けられている。情報検知部７は光学的検知方式を採用しており、先端部が検知位置１０ｒに対面する光ファイバ７０，７１と、光ファイバ７１の他端部に電磁波としての励起用のレーザビーム（検査光）を投光するレーザ素子を有する投光部７２、レーザビームにより細胞で励起されて発光した蛍光を受光する受光部７３、受光部７３における受光信号に基づいて細胞に関する情報を検知する検知部７４とを有する。このように光ファイバ７０，７１の先端部を検知位置１０ｒの液滴９に接近状態で対面させるため、光学系の情報検知部７の本体を、邪魔にならないように液滴９から離れた位置に設けることができる。
【００２６】
本実施形態によれば、液滴生成通路５０を流れる液体が細胞懸濁液である場合には、細胞を含有する液滴９が液滴生成手段５の交差域５４において生成される。そして、細胞を含有する液滴９が流体通路１を流れて情報検知部７の集光位置に到達すると、情報検知部７の投光部７２から光ファイバ７０を経て投光された検知光としてのレーザビームは、細胞を含有する液滴９の細胞に集光する。この結果、レーザビームが照射された細胞に予め担持されている蛍光物質が励起される。励起されて発する蛍光は、光ファイバ７１を介して受光部７３に受光される。これにより検知位置１０ｒに到達している液滴９に含まれている細胞が目標細胞であるか否か、情報検知部７によって検知される。検知した液滴９の細胞が目標細胞である場合には、制御系は目標細胞信号を出力し、液滴９を帯電部３によって適宜帯電させる。検知した液滴９の細胞が目標細胞でない場合には、制御系は非目標細胞信号を出力する。
【００２７】
液滴選別手段２は、流体通路１の主通路１０のうち検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。図２に示すように、この液滴選別手段２は、主通路１０を下流（矢印Ａ２方向）に向けて流れる液滴９に極性を付与する帯電部３と、極性を付与した液滴９の極性に応じて液滴９を個別に選別するソータ部４とで形成されている。
【００２８】
図２に示すように、帯電部３は、液滴９の電荷を静電誘導させる第１帯電用電極３１と、第１帯電用電極３１と同極性の電荷を逃がすための第２帯電用電極３２との組で形成されている。第１帯電用電極３１は、帯電用電源３４，３５にスイッチ３３を介して接続されている。第２帯電用電極３２は接地されている。切替手段としてのスイッチ３３を切り替えれば、第１帯電用電極３１の極性を変更可能である。従ってスイッチ３３は、静電誘導用の第１帯電用電極３１の極性を変更する極性変更手段として機能できる。
【００２９】
図３に示すように、第１帯電用電極３１は通路１０の上側に蓋部分１８ｆを介して配置され、第２帯電用電極３２は液滴９と接触できるように通路１０の下側に配置されている。即ち、図３に示すように、第１帯電用電極３１は基板１８の蓋部分１８ｆよりも外側に
位置しており、液滴９に接触しないようにされており、これに対して第２帯電用電極３２は通路１０に対面して通路１０内の液滴９に接触可能とされている。
【００３０】
図２に示すように、ソータ部４は、主通路１０の通路幅方向に間隔を隔てて対向するように配置された第１選別用電極４１と第２選別用電極４２とで形成されている。第１選別用電極４１は正の極性とされていると共に、第２選別用電極４２は負の極性とされている。但しこれに限らず逆の極性とすることもできる。
【００３１】
さて、図１に示す情報検知部７で情報が検知された液滴９は、下流に流れ、帯電部３に到達すると、当該情報に基づいて、液滴９は正または負の極性のいずれかに帯電部３により設定される。即ち、ある特性をもつと検知された液滴９は、負の極性に帯電部３により設定される。あるいは、別の特性をもつと検知された液滴９は、正の極性に帯電部３により設定される。
【００３２】
液滴９を負の極性とする場合について説明する。この場合、図２に示すように、帯電用スイッチ３３の操作により、端子３３ａを導通させる。すると、第１帯電用電極３１は帯電用電源３５により正の極性とされる。生成された液滴９が主通路１０に沿って下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてくる。図２から理解できるように、この液滴９は、逃電用の第２帯電用電極３２よりも先に、静電誘導用の第１帯電用電極３１に近づく。このため、帯電部３に到達した液滴９のうち第１帯電用電極３１（正の極性）に近い側では、負の電荷が集まる。これに対して、液滴９のうち第１帯電用電極３１に遠い側では、正の電荷が集まる（静電誘導）。このように電荷が静電誘導された液滴９が下流（矢印Ａ２方向）に流れ、図３に示すように第２帯電用電極３２に接触すると、液滴９に帯電していた正の電荷は第２帯電用電極３２に逃げる。故に、液滴９には負の電荷が残留するため、液滴９は負の極性に帯電した状態となる。上記したように液滴９の電荷のうち、第１帯電用電極３１の極性と同一の極性の電荷は、第２帯電用電極３２に逃げる。また、液滴９の電荷のうち、第１帯電用電極３１の極性と異なる極性の電荷は、液滴９に残留する。
【００３３】
また、液滴９を正の極性とする場合について説明を加える。この場合、図２に示すスイッチ３３の操作により端子３３ｂを導通させる。すると、第１帯電用電極３１は帯電用電源３４により負の極性とされる。生成された液滴９が流体通路１の主通路１０に沿って下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてくる。すると、液滴９は第２帯電用電極３２よりも先に第１帯電用電極３１に近づく。このため、液滴９のうち第１帯電用電極３１（負の極性）に近い側では、正の電荷が集まる。これに対して、液滴９のうち第１帯電用電極３１に遠い側では、負の電荷が集まる。つまり、液滴９に静電誘導が生じる。このように電荷が静電誘導された液滴９が下流（矢印Ａ２方向）に流れて第２帯電用電極３２に接触すると、液滴９の負の電荷は第２帯電用電極３２に逃げ、液滴９には正の電荷が残留するため、液滴９は正の極性に帯電した状態となる。
【００３４】
本実施形態によれば、前述したように、液滴９は、第２帯電用電極３２（逃電用の電極）よりも先に、第１帯電用電極３１（静電誘導用の電極）に近づく。つまり、液滴９の電荷を静電誘導させた後に液滴９の不要な電荷を第２帯電用電極３２に逃がすため、液滴９の電荷を液滴９の外に逃がすのに有利となる。よって、液滴９に関する情報に応じて、液滴９を目標とする極性に設定するのに有利となる。
【００３５】
また、図２に示すように、液滴９が流れる方向（矢印Ａ２方向）において、第２帯電用電極３２の長さ（Ｌ２）は第１帯電用電極３１の長さ（Ｌ１）よりも短く設定されている。このため、複数の液滴９が流れ方向（矢印Ａ２方向）において短い間隔で流れてくるときであっても、下流の液滴９から逃がした電荷が第２帯電用電極３２を介して上流の別の液滴９に移行することが抑えられる。この意味においても液滴９を目標とする極性に設定
するのに有利となる。
【００３６】
本実施形態によれば、図２に示すように、所定の極性に設定された液滴９が帯電部３からソータ部４に到達すると、液滴９は極性に応じて振り分けられる。即ち、液滴９が負の極性とされている場合、液滴９は、第１選別用電極４１側（正の極性、つまり、液滴９の極性と逆の極性）に静電吸引力により吸引され、ひいては第１振り分け通路１２１に矢印Ａ３方向に流れ、第１振り分け通路１２１に振り分けられる。この場合、第２選別用電極４２側は液滴９の極性と同じ極性とされているため、液滴９に静電反発力も寄与し、液滴９は第１振り分け通路１２１に振り分けられるものと考えられる。
【００３７】
これに対して液滴９が正の極性をもつ場合には、その液滴９がソータ部４に到達すると、液滴９は第２選別用電極４２側（負の極性、つまり、液滴９の極性と逆の極性）に静電吸引力により吸引され、ひいては第２振り分け通路１２２に矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。この場合にも、第１選別用電極４１側は液滴９の極性と同じ極性とされているため、静電反発力も寄与し、液滴９は第２振り分け通路１２２に振り分けられるものと考えられる。
【００３８】
上記のように目標とする液滴９の情報に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。
【００３９】
従って、液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。
【００４０】
上記した本実施形態によれば、液相である主液体１４と共に液滴９を下流に流す方式を採用しており、特許文献１に係る従来技術に比較して液滴９の搬送速度が速くなり、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、バルブに起因する流れの滞り及び詰まり等といった不具合を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図５及び図６は第２実施形態を示す。本実施形態においても、図１に示す第１実施形態と同様に、流体通路１の主通路１０の上流側において液滴生成手段５、液滴カウント部６、情報検知部７が設けられているが、第１実施形態と同じ構成、作用であるため、説明及び図示を省略する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。
【００４２】
本実施形態に係るマイクロ流体制御システムによれば、図５に示すように、流体通路１は、微小なサイズの液滴９が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。更に、流体通路１を流れる液滴９を選別して振り分け通路１２に供給する目標物選別手段として機能できる液滴選別手段２Ｂが設けられている。
【００４３】
液滴選別手段２Ｂは、主通路１０のうち前記した検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。この液滴選別手段２Ｂは、主通路１０を下流（矢印Ａ２方向）に向けて流れる
液滴９の極性を付与する帯電部３（図６参照）と、帯電部３により極性を付与した液滴９を選別するソータ部４Ｂ（図５参照）とで形成されている。
【００４４】
帯電部３の構成及び作用は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。ソータ部４Ｂは磁界発生部８を有する。磁界発生部８は、帯電部３の下流に設けられており、帯電部３で帯電した液滴９に電磁力を作用させる。これにより液滴９を移動させて液滴９を選別して振り分け通路１２に振り分けることができる。
【００４５】
本実施形態によれば、帯電部３で帯電された液滴９が負の極性とされている場合、磁界発生部８は図５に示すように、流体通路１の主通路１０に対して垂直な方向に向かう磁力線を発生させる。つまり、図５の紙面垂直方向において紙面上から紙面下に向かう向きの磁力線を発生させる。これによりフレミングの左手の法則に基づいて、矢印ＦＡの向きの電磁力が液滴９に作用する。従って、液滴９は第２振り分け通路１２２に矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。
【００４６】
これに対して液滴９が正の極性をもつ場合には、磁界発生部８は同じ向きの磁力線を発生させ、矢印ＦＢの向きの電磁力を液滴９に作用させる。
【００４７】
上記のようにした目標とする液滴９の極性に応じて、制御系が磁界発生部８が所要の向きの磁力線を発生させれば、第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に液滴９を振り分けることができる。
【００４８】
即ち、目標とする液滴９に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。
【００４９】
また、液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。
【００５０】
本実施形態においても、液相である主液体１４と共に液滴９を流す方式を採用しており、特許文献１に係る従来技術１に比較して液滴９の搬送速度が確保され、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、流れの滞り、詰まり等を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。
【００５１】
（第３実施形態）
図７及び図８は第３実施形態を示す。本実施形態においても、図１に示すように、流体通路１の主通路１０の上流側において液滴生成手段５、液滴カウント部６、情報検知部７が設けられているが、第１実施形態と同じ構成、作用であるため、説明及び図示を省略する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。
【００５２】
本実施形態に係るマイクロ流体制御システムによれば、図７に示すように、流体通路１は、微小なサイズの液滴９が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。
【００５３】
振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。更に、流体通路１を流れる液滴９を選
別して振り分け通路１２に供給する目標物選別手段として機能する液滴選別手段２Ｃが設けられている。本実施形態では液滴９を強制的に帯電させる帯電部３は設けられていない。
【００５４】
液滴選別手段２Ｃは、主通路１０のうち検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。この液滴選別手段２Ｃは、図７に示すように、流体通路１の主通路１０の通路幅方向において互いに対面するように設けられた第１偏向電極４５と第２偏向電極４６とで形成されている。
【００５５】
図８に示すように、第１偏向電極４５は第１電源４７（交流電源）にスイッチ３３ｃを介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個１組の電極で形成されている。第２偏向電極４６は第２電源４８（交流電源）にスイッチ３４ｃを介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個１組の電極で形成されている。
【００５６】
本実施形態によれば、液滴９の誘電率は主液体１４の誘電率に比較して高く、その差も大きい。例えば、液滴９は水系とすることができ、主液体１４はシリコーンオイル等の油系とすることができる。この液滴９を第１振り分け通路１２１に振り分けるときには、スイッチ３３ｃをオンとし、第１偏向電極４５に第１電源４７から交流電圧を印加して交番電界を発生させる。この場合、スイッチ３４ｃをオフとし、第２偏向電極４６には交流電圧を印加しない。
【００５７】
この状態において、液滴９が流体通路１の主通路１０を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れ、ソータ部４Ｃに到達すると、誘電率が高い水系の液滴９は第１偏向電極４５間に引き込まれ、矢印Ａ３方向に流れ、第１振り分け通路１２１に振り分けられる。
【００５８】
液滴９の誘電率が主液体１４の誘電率よりも大きい場合に、電極４５に電圧を印加したとき、電極４５間に液滴９が引き込まれる理由は、マクスウェルの応力によるためであると推察される。電極間の電界、即ち、電気力線は、電界に平行な方向には縮もうとする応力を持ち、また電界と垂直な方向には広がろうとする応力を持つ。このような応力をマクスウェルの応力という。この応力の大きさは基本的には電界強度と誘電率の大きさとで決まり、誘電率の異なる液体が電極間に存在する場合、電界の向きに対して垂直な方向へ広がろうとする応力は、誘電率の高い液体側の方が大きい。そのため、より誘電率が大きい液滴は、マクスウェルの応力により電極間に引き込まれる方向へ力を受けることになると推察される。以下、本明細書においては、電極間に母相液体が引き込まれる力を『電界による引き込み力』と総称する。
【００５９】
また、この液滴９を第２振り分け通路１２２に振り分けるときには、スイッチ３４ｃをオンとし、第２偏向電極４６に第２電源４８から交流電圧を印加して交番電界を発生させる。この場合、スイッチ３３ｃをオフとし、第１偏向電極４５には第１電源４７から電圧を印加しない。この状態において、液滴９が流体通路１の主通路１０を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてソータ部４Ｃに到達すると、誘電率が高い液滴９は第２偏向電極４６間に『電界による引き込み力』より引き寄せられ、矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。
【００６０】
上記したように情報検知部７で検知された液滴９に関する情報に応じて、第１偏向電極４５または第２偏向電極４６に電圧を印加すれば、目標とする液滴９を第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。
【００６１】
即ち、目標とする液滴９に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、
ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。
【００６２】
本実施形態においても、液相である主液体１４と共に液滴９を流す方式を採用しており、従来技術１に比較して液滴９の搬送速度が確保され、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、流れの滞り、詰まり等を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。
【００６３】
（他の液滴生成手段５）
図９〜図１２は、目標物生成手段として機能する他の液滴生成手段５Ｂの平面形態を模式的に示す。図１２は図９のＡ−Ａ線に沿った矢視図である。図９〜図１１に示すように、流体通路１の主通路１０は、上流側に設けられた通路幅（Ｄ１）の主通路１０と、通路幅（Ｄ１）よりも狭くされた通路幅（Ｄ２）をもつ幅狭通路１０ｍと、主通路１０と幅狭通路１０ｍとの境界域に形成された傾斜案内面１０ｐとをもつ。液滴生成手段５Ｂは、流体通路１に対してＹ形状に分岐した分岐通路１７と、主通路１０に対面するように分岐通路１７側に設けられた『電界による引き込み力』を発生させる偏向電極４９とを有する。
【００６４】
また図１２に示すように偏向電極４９は電源６１にスイッチ６０を介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個一組の電極で形成されている。図９の状態では、偏向電極４９に電圧は印加されていない。
【００６５】
偏向電極４９に電圧は印加されていないときには、図９に示すように、流体通路１において、液滴９の母相となる母相液体５２（例えば水相）は、主通路１０の通路幅の一方側（分岐通路１７側、電極側）を矢印方向Ｅ１に流れる。更に、主液体１４（例えば油相）は主通路１０の通路幅の他方側（分岐通路１７と反対側、電極と反対側）を矢印Ｅ２方向に流れる。この場合、主液体１４は傾斜案内面１０ｐの案内作用により矢印Ｅ３方向に寄せられ、流体通路１の幅狭通路１０ｍに進入し、幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。この影響で、液滴９の母相となる母相液体５２は、基本的には、主通路１０の一方側から分岐通路１７に向けて矢印Ｅ５方向に分岐して流れる。ここで、母相液体５２の誘電率は、主液体１４の誘電率よりも高くされており、しかもその差が大きいものとされている。例えば、母相液体５２は水系とされ、主液体１４は油系とされている。
【００６６】
液滴９を生成するときには、偏向電極４９に電圧を印加する。すると、誘電率の大きい物質を偏向電極４９側に引き込む『電界による引き込み力』が発生する。ここで、図１０に示すように、偏向電極４９の下流側の端４９ｗは、主通路１０と分岐通路１７との分岐点１７ｗよりも寸法Ｗぶん下流に配置されている。
【００６７】
このため図１０に示すように、誘電率が大きい母相液体５２は、主通路１０から分岐通路１７に流れつつも、その一部５２ｘは、偏向電極４９に基づく『電界による引き込み力』によって偏向電極４９の下流側の端４９ｗ側にも対面するように、分岐点１７ｗよりも主通路１０の下流に引き込まれる。この結果、図１０に示すように、母相液体５２の一部５２ｘは、流体通路１において分岐通路１７の分岐点１７ｗよりも下流に矢印Ｅ４方向に向けて移行し、幅狭通路１０ｍに進入せんとする。
【００６８】
この状態で、偏向電極４９に印加する電圧をオフとすれば、誘電率の大きい液体を引き
込む偏向電極４９に基づく『電界による引き込み力』が実質的に消失する。このため、主液体１４の流れは、図９に示す状態に戻り、つまり、傾斜案内面１０ｐにより矢印Ｅ３方向に再び寄せられ、母相液体５２に進入する。このため、幅狭通路１０ｍに進入せんとする母相液体５２の一部５２ｘは、主液体１４により分断箇所Ｋ１（図１１参照）で分断され、液滴９が生成される。生成された液滴９は、主液体１４と共に幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。上記のように偏向電極４９に印加する電圧のオン、オフを繰り返せば、液滴９が間欠的に生成され、幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。なお、図１１において液滴９の輪郭を９ｘとして示す。
【００６９】
（液滴カウント部６）
図１３は前記した液滴カウント部６の一例を示す。液滴カウント部６は光透過滴であり、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知し、液滴９の数をカウントするものである。液滴カウント部６は、液滴９が流れる流体通路１の主通路１０を挟むように設けられた投光部６０及び受光部６１で形成されている。液滴９がないとき、投光部６０から投光された光が受光部６１側に透過し、受光部６１で受光される。投光部６０と受光部６１との間に液滴９が存在するとき、光の透過が遮断されるか、光の透過量が減少するため、これを検知すれば、液滴９の数をカウントすることができる。この場合には、光透過式を採用しているが、液滴９で検査光を反射させる光反射式としても良い。また、主通路１０を介して投光部６０の反対側に反射ミラーを設置し、光反射式としても良い。
【００７０】
図１４は他の例に係る液滴カウント部６Ｂを示す。液滴カウント部６Ｂは、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知し、液滴９の数をカウントするものである。液滴カウント部６Ｂは、液滴９が流れる流体通路１の主通路１０に間隔を隔てて設けられた互いに対向する第１導電部６３及び第２導電部６４で形成されている。
【００７１】
液滴９は導電性を有する。主液体１４は電気絶縁性をもつ。このため第１導電部６３及び第２導電部６４間に液滴９が存在しないときには、第１導電部６３及び第２導電部６４は非導通である。第１導電部６３及び第２導電部６４間に液滴９が存在するときには、液滴９を介して第１導電部６３及び第２導電部６４は導通する。このため、液滴９の存在が検知部６５により検知される。導通回数をカウンターによりカウントすれば、液滴９の個数を計測できる。
【００７２】
（第４実施形態）
図１５は第４実施形態のマイクロ流体制御システムを示す。図１６は図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示す。本実施形態に係るマイクロ流体制御システムは、液滴生成手段５と、生成された液滴９をカウントする液滴カウント部６と、液滴９を振り分けるソータ部４とを有する。また、液滴９を帯電させる帯電部３Ａを有する。この帯電部３Ａが液滴カウント部６の上流側に設けられている点が、図１に示すマイクロ流体制御システムとは異なる。
【００７３】
更に、帯電部３Ａは、液滴９が液滴生成手段５により生成されるときに、液滴９の生成途中の段階（液滴９を分断させる前の状態）において、液滴９となる直前の先端部５２ａを帯電させている点が、図１に示すマイクロ流体制御システムとは異なる。液滴カウント部６及びソータ部４は、基本的には図１に示すものと同一であるので、同一の符号を付与すると共に、その説明を省略する。
【００７４】
本実施形態においては、帯電部３Ａは、液滴生成手段５の交差域５４の下流且つ液滴カウント部６の上流において、交差域５４に接近しつつ配置されている。帯電部３Ａは帯電用電極３１Ａを有する。この帯電用電極３１Ａはスイッチ３３Ａを介して電源３４Ａ,３５Ａに接続可能とされている。スイッチ３３Ａにより端子３３Ａａと端子３３Ａｃとを接
続すれば、電源３５Ａにより帯電用電極３１Ａの極性は正となる。一方、スイッチ３３Ａにより端子３３Ａｂと端子３３Ａｃとを接続すれば、電源３４Ａにより帯電用電極３１Ａの極性は負となる。従って、スイッチ３３Ａは帯電用電極３１Ａの極性を切り替える切替手段として機能する。
【００７５】
更に、帯電用電極３１Ａは、図１６に示すように、流体通路１（特に主通路１０）の上部に配置されている。即ち、図１５に示すように、液滴生成通路５０から交差域５４に進入した母相液体５２が流体通路１の主液体１４により押し流されて、母相液体５２の先端部５２ａが主通路１０の交差域５４の下流直下に位置したとき、当該母相液体５２の先端部５２ａの上方に位置するように、帯電用電極３１Ａは配置されている。
【００７６】
また図１５に示すように、液滴生成手段５の液滴生成通路５０には、端子３６Ａの一端が液滴生成通路５０内の母相液体５２と接触するように配置されており、端子３６Ａの他端は接地されている。従って、液滴生成通路５０内の母相液体５２は端子３６Ａを介して接地されることになる。
【００７７】
本実施形態によれば、液滴９を生成するとき、液滴９となる直前の状態である先端部５２ａを帯電用電極３１Ａにより帯電させることができる。更に、帯電用電極３１Ａの極性を変えることで、液滴９の極性を正または負に選択して帯電させることができる。
【００７８】
以下、帯電部３Ａの作用について更に具体的に説明する。母相液体５２は、例えば、細胞を含有する細胞懸濁液とすることができる。交差域５４に進入した母相液体５２に含有されている細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき、液滴９を負または正に帯電させる。
【００７９】
ここで、細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき、液滴９を負に帯電させる場合について説明を加える。このスイッチ３３Ａにより、例えば帯電用電極３１Ａを電源３５Ａに接続して正の極性とする。これにより、交差域５４に進入した母相液体５２の先端部５２ａが帯電用電極３１Ａに接近すると、先端部５２ａのうち帯電用電極３１Ａに対面する部分は、静電誘導により負に帯電せんとする。また先端部５２ａのうち帯電用電極３１Ａから遠い部分は、静電誘導により正に帯電せんとする。ここで、液滴生成通路５０を通過する母相液体５２は端子３６Ａを介して接地されているので、先端部５２ａに残留する余剰の正の電荷（帯電用電極３１Ａの極性と同一の極性の電荷）は、液滴生成通路５０内の母相液体５２を介して端子３６Ａ（電荷退避手段）に逃げる。そのため、分断される直前の先端部５２ａは負の極性を有するものとなる。ひいては、分断後の液滴９も負の極性を有するものとなる。
【００８０】
また、交差域５４に進入する母相液体５２中に特定の特性を有する細胞が含有されていない場合には、スイッチ３３Ａにより、帯電用電極３１Ａを電源３４Ａに接続し、帯電用電極３１Ａを負の極性とする。これにより分断される直前の先端部５２ａは正の極性を有するものとなり、分断後の液滴９も正の極性を有するものとなる。
【００８１】
なお、上記は細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき液滴９を負に帯電させると共に、細胞が特定の特性を有する目標細胞でないとき液滴９を正に帯電させることにしているが、逆にしても良いことは勿論である。
【００８２】
ところで、交差域６４に進入してきた母相液体５２に含有されている細胞が、特定の特性を有する目標細胞であるかどうかは、交差域５４付近に設定されている検知位置１０ｒＡに配置される情報検知部（図示せず）により行うことができる。この情報検知部は、図１に示す情報検知部７と基本的には同一の構成を有する。しかし、図１に示す情報検知部
７とは異なり、液滴９内に含有されている細胞に検査光を照射するものではなく、液滴９として分断される前の先端部５２ａまた、先端部５２ａに移行する母相液体５２に含有される細胞に検査光を照射するものである。
【００８３】
更に説明を加えると、本実施形態によれば、前述したように、母相液体５２に含有されている細胞が特定の特性を有する目標細胞であるか否かの検知は、交差域５４付近の検出位置１０ｒＡに配置されている情報検知部（図示せず）により行われる。ここで、母相液体５２に含有されている細胞が目標細胞であるときには、スイッチ３３Ａの操作によって帯電用電極３１Ａが電源３５Ａまたは電源３４Ａに接続されることにより、帯電用電極３１Ａが正または負に印加される。
【００８４】
このとき本実施形態によれば、液滴生成通路５０内の母相液体５２自体が端子３６Ａに接地されており、ひいては、分断される直前の先端部５２ａは液滴生成通路５０内の母相液体５２を介して端子３６Ａに接地されている。このため先端部５２ａ、または、先端部５２ａに含まれている細胞のうち、帯電用電極３１Ａの極性と同一の極性である余剰の電荷を端子３６Ａを介して逃がすことができる。
【００８５】
このように分断される直前の先端部５２ａに残留している余剰の電荷を端子３６Ａを介して逃がすために、帯電用電極３１Ａに対面する電荷逃がし用の電極（図２に示す電極３２）を設けずともよく、従って、当該電荷逃がし用の電極（図２に示す電極３２）に液滴９を接触させる必要がない。このため液滴９のサイズを高精度に調整せずとも良い利点が得られる。
【００８６】
また、目標細胞であるか否かによって帯電の極性を変えるため、目標細胞であるか否かを検出する情報検知部は、先端部５２ａを帯電用電極３１Ａで帯電させる処理の上流において配置されている必要がある。このため図１５に示す本実施形態によれば、情報検知部（図示せず）は、帯電用電極３１Ａの上流となるように交差域５４付近の検知位置１０ｒＡに配置されており、検知位置１０ｒＡにおいて、母相液体５２のうち分断されるために液体幅が狭くなった領域５４ｒに検知光を照射することにしている。このように液体幅が狭くなった領域５４ｒに検知光を照射するため、液体幅方向における細胞の位置のバラツキが抑えられ、ひいては細胞検知のバラツキも低減される。
【００８７】
（振り分け通路１２）
なお、液滴を帯電させて、その液滴の極性により振り分ける方法を採用する場合、第１実施形態や第２実施形態においては、目標となる液滴９に一方の極性の電荷を付与するとともに、目標とはならない液滴９には他方の極性の電荷を付与するようにしている。このような方法を採用する場合、単位時間あたりの液滴生成数の増加に伴い、液滴と液滴の間隔が狭くなった際に、液滴同士がそれぞれの持つ電荷の影響で反発したり引き合ったりするおそれがある。そのため、液滴９同士が結合したり流れが乱れたりして、振り分けエラーが生じるおそれがある。そこで、本発明においては、目標となる液滴９にのみ電荷を付与したり、目標とならない液滴９にのみ電荷を付与したりすることもできる。これにより、上記の問題は解決することができる。
【００８８】
具体的には、図２、図５に示すように液滴９が振り分けられる振り分け通路１２が２つ形成されている場合には、一方の振り分け通路における流路抵抗（振り分け通路１２の主通路１０との分岐点から振り分け通路１２の出口までの圧力損失：以下、単に圧力損失とする）を、他方の振り分け通路における流路抵抗（圧力損失）よりも小さくする。そのため、通常、帯電されずに流れてくる液滴９は流路抵抗（圧力損失）の小さい側の振り分け通路に流れる。これにより、目標物となる液滴９のみを帯電させることで、該液滴９を振り分けることができる。あるいは目標物とはならない液滴９のみを帯電させることでも、
該液滴９を振り分けることができる。
【００８９】
上記のような構成を採用することで、帯電されていない液滴９の量が増えることになり、結果として帯電された液滴９が隣同士となる確率が小さくなる。したがって、帯電されている液滴９が他の帯電されている液滴９により影響を受ける可能性が軽減される。そのため、単位時間あたりの液滴形成数が増加しても、振り分けエラーが生じる可能性を低減することができる。なお、振り分け通路１２の流路抵抗（圧力損失）をそれぞれの通路の間で異なるものとするためには、振り分け通路１２の出口に径の異なるチューブを取り付けたり、振り分け通路１２の通路幅を変更したりすることで実現することができる。
【００９０】
さらに、図２、図５に示すように、帯電された液滴９を振り分ける方法を採用する場合、液滴９を振り分ける通路を３つ以上設けるようにしてもよい。図１７は、液滴９が振り分けられる振り分け通路１２を３つ設けた場合の、振り分け通路１２周辺について示すものである。図１７に示す振り分け通路１２は、図２、図５と同様の振り分け通路１２１、１２２の間に、第三の振り分け通路１２３が形成されているものである。この場合、ある特定の特徴を有する液滴９には、帯電用電極３１、３２により正の極性を付与し、別の特徴を有する液滴９には負の極性を付与し、その他の特徴を有するものや目標物とはならない液滴９には電荷を付与しないようにすることができる。このような形態によれば、図２に示す第１実施形態においては、正あるいは負に帯電された液滴９は、液滴選別用電極４１、４２の少なくとも一方から吸引力あるいは反発力を与えられ、それぞれ逆方向の振り分け通路１２１、１２２に振り分けられる。一方、電荷が付与されていない液滴９は、３つの通路内のうち中心にある振り分け通路１２３に流れることになる。
【００９１】
一方、図５に示す第２実施形態においては、正あるいは負に帯電された液滴９は、電界発生部８から電磁力を与えられ、それぞれ逆方向の振り分け通路１２１、１２２に振り分けられる。これにより、一度の検出で振り分けることができるサンプルの種類を２種類、あるいは３種類とすることができる。さらに、このような形態によれば、結果として帯電されていない液滴９の数が多くなり、単位時間あたりの液滴生成数が増加しても、振り分けエラーが生じる可能性を軽減することができる。
【００９２】
なお、振り分け通路１２の通路数は、３つに限定されるものではない。振り分け通路１２の通路数は４つ以上とすることもできる。この場合、液滴９に付与する電荷量を帯電用電極３１、３２により調節することで、帯電された液滴９に作用する選別用電極４１、４２による吸引力・反発力や、磁界発生部８による電磁力を調節し、それぞれの振り分け通路に液滴９を振り分けるようにすることができる。
【００９３】
（その他）
上記した図１に示す液滴生成通路５０を流れる母相液体５２が複数の微粒子を含む場合には、交差域５４の付近において液滴９を生成させるときに、液滴９に微粒子を封入することができるため、微粒子を含有する液滴９を生成することができる。微粒子としては、粉末微粒子、細胞類のいずれかである形態を例示することができる。粉末微粒子としては、樹脂系、金属系、セラミックス系等を例示できる。細胞類としては、細胞自体の他に、細胞構成物質、細胞関連物質、オルガネラも含み、血球細胞（白血球、赤血球、血小板等）、動物細胞（培養細胞、単離組織等）、植物細胞、微生物（細菌、原虫、菌類等）、海洋生物（プランクトン等）、精子、酵母、ミトコンドリア、核、蛋白質、ＤＮＡやＲＮＡ等の核酸、抗体等が例示される。
【００９４】
従って、図１に示す液滴生成通路５０を流れる母相液体５２としては細胞懸濁液を例示することができる。細胞懸濁液は細胞を含有する液の意味であり、液体成分と、液体成分に含有された多数の細胞とを有する。この液体成分としては細胞緩衝液、生理食塩水、細
胞等張液、培養液等を例示できるが、詰まりにくいものが好ましい。一般的に、細胞は親水性をもつので、細胞懸濁液を構成する液体成分としては、親水性をもつものを採用することができる。
【００９５】
前記した情報検知部７としては、主通路１０を流れる微粒子を含有する液滴９に電磁波を当て、微粒子を含有する液滴９に含まれている微粒子に関する情報を検知する形態を採用することができる。電磁波としては光を採用することができる。光としては、指向性に優れたレーザビームが好ましい。光の方向、波長、強度の一定性が高いためである。レーザビームとしては、アルゴンレーザ、ヘリウムネオンレーザ、ヘリウム・ネオンレーザ、ヘリウム・カドミウムレーザ、ガリウム・アルミニウムレーザ等を例示できる。微粒子に関する情報としては、電磁波を当てることにより検知できるどのような情報でも良い。例えば、電磁波を当ててその散乱光を受光するような場合には、微粒子の密度や寸法等の情報が得られる。電磁波を励起光として当ててそれらによる蛍光状態を見るような場合には、細胞等の微粒子の発現状況等の情報が得られ易い。従って、情報検知部７としては、好ましくは、主通路１０を流れる細胞含有液滴等の微粒子を含有する液滴９にレーザビーム等の電磁波を当て、細胞含有液滴等の微粒子を含有する液滴９に含まれている細胞等の微粒子からの蛍光等を検出し、細胞等の微粒子に関する情報を蛍光等に基づいて検知する形態を採用することができる。この場合、励起されると蛍光を発する物質を細胞等の微粒子に予め担持させておくことができる。図１では、液滴カウント部６は情報検知部７の上流に設けられているが、情報検知部７の下流に設けられていても良い。その他、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、上記したスイッチとしては、機械的オンオフ方式のスイッチング素子、トランジスタ、オペアンプなどの半導体スイッチング素子を例示できる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は液滴等の目標物を振り分けるマイクロ流体制御システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１実施形態のマイクロ流体制御システムを模式的に示す構成図である。
【図２】第１実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。
【図３】第１実施形態の帯電部の付近の断面図であり、図２のIII-III線に沿った矢視図である。
【図４】第１実施形態の帯電部のソータ部の付近の断面図であり、図２のVI-VI線に沿った矢視図である。
【図５】第２実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。
【図６】第２実施形態の帯電部の付近の断面図である。
【図７】第３実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。
【図８】第３実施形態のソータ部の付近の断面図である。
【図９】液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。
【図１０】液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。
【図１１】液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。
【図１２】図９のＡ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図１３】液滴カウント部の斜視図である。
【図１４】他の例に係る液滴カウント部の斜視図である。
【図１５】第４実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。
【図１６】図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１７】他の実施形態に係る振り分け通路付近の構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
図中、１は流体通路、１０は主通路、１２は振り分け通路、１４は主液体、２は液滴選別手段（目標物選別手段）、３は帯電部、３１,３２は帯電用電極、４はソータ部、４１,４２は選別用電極、５は液滴生成手段（目標物生成手段）、５０は液滴生成通路、５２は母相液体、５４は交差域、６は液滴カウント部（目標物カウント部）、７は情報検知部、８は磁界発生部を示す。
【図１】
2005037346.tif 000003
【図２】
2005037346.tif 000004
【図３】
2005037346.tif 000005
【図４】
2005037346.tif 000006
【図５】
2005037346.tif 000007
【図６】
2005037346.tif 000008
【図７】
2005037346.tif 000009
【図８】
2005037346.tif 000010
【図９】
2005037346.tif 000011
【図１０】
2005037346.tif 000012
【図１１】
2005037346.tif 000013
【図１２】
2005037346.tif 000014
【図１３】
2005037346.tif 000015
【図１４】
2005037346.tif 000016
【図１５】
2005037346.tif 000017
【図１６】
2005037346.tif 000018
【図１７】
2005037346.tif 000019