(57)【要約】【課題】  柔軟性を有し、簡便、かつ容易に製造することができ、安価で大規模化も容易な新しい電極を提供する。【解決手段】  電気絶縁性繊維の織物の少くとも一部に、電気導電性繊維が織り込まれた織物により構成された電極であって、電気導電性繊維に電力が供給されて電界が形成させるようにした織物状電極とする。【選択図】  図２
2005227111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性繊維の織物の少くとも一部に、電気導電性繊維が織り込まれた織物により構成された電極であって、電気導電性繊維に電力が供給されて電界が形成させるようにしたことを特徴とする織物状電極。
【請求項２】
電気絶縁性繊維に収縮性を有する糸が用いられて、電気導電性繊維が織り込まれた織物により構成された電極であることを特徴とする請求項１の織物状電極。
【請求項３】
収縮性を有する糸を所定の方法で収縮させることにより、電気導電性繊維間を任意の距離に加工した織物により構成された電極であることを特徴とする請求項２の織物状電極。
【請求項４】
電気導電性繊維に電力を供給して電界を形成させることで、特定物質をその他の物質と分離可能としていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの織物状電極。
【請求項５】
請求項４の織物状電極を備えていることを特徴とする物質フィルター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、誘電泳動を利用した解析装置等に有用な、織物状電極と物質フィルター装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微粒子や細胞、生体試料の分離・分析などに誘電泳動を利用した方法が用いられている。
【０００３】
ここで、誘電泳動とは、不均一な電場内にある粒子が電場により、正と負に分極され、電場強度が強い方向や弱い方向へと移動する現象である。誘電泳動力の大きさは、粒子及び媒体の誘電的性質、電場の周波数、印加電圧、粒子径などに依存する。直流電圧を印加する電気泳動と異なり、粒子と媒体の誘電的性質に差があれば、電荷を持たない粒子も泳動することができるのが特徴である。
【０００４】
このような誘電泳動力を利用した分離方法として、現在までに様々な方法が報告されており（非特許文献１−２）、たとえば酵母細胞の生細胞と死細胞の分離方法も報告されている（非特許文献３−４）。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の誘電泳動力を利用した分離・分析方法においては、電界を形成する電極は、ピンープレート型、ワイヤー−シリンダー型、くし型など、板状のものであり柔軟性はなく複雑な屈折面などには使用できない。
【０００６】
また、くし型電極などの製造方法は、ガラスやシリコン材料のエッチング、陽極接合などによるマイクロマシニング技術が用いられているが、これらの方法では、大がかりな半導体関連製造設備を必要としている。
【０００７】
さらに、これら従来の電極では、マイクロメートルオーダーの極めて微小な電極セルによる報告であり、大規模なバイオリアクターに対応できていない。
【非特許文献１】Craneand Pohl;"A Study of Living and Dead Yeast Cells Using Dielectrophoresis″.J.E ledtrochem. Soc.,11,584-586(1968)
【非特許文献２】Manson and Townsley;″Dielectrohoretic Separati on of Living Sells″. Can. J.Microbiol.,17,879-888(1971)
【非特許文献３】Biotechnol. Bioeng.,54,239-250(1997)、
【非特許文献４】Cytotechnol.,30,133-142(1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この出願の発明は上述の問題点に鑑みなされたものであって、柔軟性を有し、簡便、かつ容易に製造することができ、安価で大規模化も容易な新しい電極を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、電気絶縁性繊維の織物の少くとも一部に、電気導電性繊維が織り込まれた織物により構成された電極であって、電気導電性繊維に電力が供給されて電界が形成させるようにしたことを特徴とする織物状電極を提供する。
【００１０】
第２には、電気絶縁性繊維に、収縮性を有する糸が用いられて、電気導電性繊維が織り込まれた織物により構成された電極であることを特徴とする織物状電極を、第３には、収縮性を有する糸を所定の方法で収縮させることにより、電気導電性繊維間を任意の距離に加工した織物により構成された電極であることを特徴とする織物状電極を提供する。
【００１１】
また、第４には、電気導電性繊維に電力を供給して電界を形成させることで、特定物質をその他の物質と分離可能としていることを特徴とする織物状電極を提供する。
【００１２】
そして、この出願の発明は、第５には、上記の織物状電極を備えていることを特徴とする物質フィルター装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
上記のとおりのこの出願の発明によれば、電極を織物で形成しており、柔軟性があり、曲げることが可能なため、非平面状の箇所にも使用できる。
【００１４】
そして、この出願の発明の織物状電極は、従来の製織技術によって容易に製造することができる。また、特別な設備を使用せずに効率的に製造することができる。さらに、たて糸の構成本数や織物長さを調整することによって、様々な大きさの織物状電極を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１６】
この出願の第１の発明に用いる電気絶縁性繊維としては、実質的に電気絶縁性繊維からなる糸であれば特に限定されるものでなく、例えばポリエステルやポリアミド、アクリル等の合成繊維やレーヨンやキュプラ等の再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ガラス繊維などの無機繊維、綿や麻、絹などの天然繊維等があげられる。
【００１７】
また、この出願の第１の発明で用いる電気導電性繊維としては、実質的に電気導電性を有する物質、繊維からなる糸であれば特に限定されるものでなく、例えば金や銅、鉄、ニッケル、ステンレスなどの金属、炭素繊維などの導電性無機繊維、導電性物質が被膜された繊維、および、これらと電気絶縁性繊維との混繊、交絡、交撚した糸などがあげられる。これらの電気導電性繊維の表面に電気絶縁性物質が被膜されていてもよい。
【００１８】
繊維に被膜される導電性物質には、金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、およびそれらの合金があげられる。また、これらの物質の被膜形成方法は蒸着法、スパッタリング法、電気メッキ法、無電界メッキ法などがあげられる。
【００１９】
この出願の発明の織物状電極は、たて糸、またはよこ糸の一方に電気絶縁性繊維を、もう一方に電気導電性繊維、もしくは電気導電性繊維と電気絶縁性繊維を所定の割合で用いて、いずれか一方の電気導電性繊維が一定の間隔で織り込まれるように設計する。このとき、電気導電性繊維と電気絶縁性繊維の割合は１：１、１：２、１：３などである。また、導電性繊維の間隔は、特に限定されないが、２０μｍ〜５００μｍが好ましい。
【００２０】
織物状電極の織物組織としては、特に限定されないが、平組織、綾組織、朱子組織、紗組織、絽組織およびこれらの複合組織等があげられる。また、これら組織を２層以上重ねた多層構造の織物組織、袋織り組織でもよい。
【００２１】
上述の織物において、織り込まれた電気導電性繊維の両端または、一方の端を目的とする電場強度に応じて結線することにより、電気導電性繊維に電力が供給された際に、電界が形成される織物状電極とすることができる。
【００２２】
たとえば添付の図１は、よこ糸に用いた電気導電性繊維（１）の両端において結線した織物を例示した平面図であって、これらの電気導電性繊維は電源（３）に導通されている。なお、この例ではたて糸に電気絶縁性繊維を用いている。
【００２３】
電気導電性繊維の結線方法としては、ハンダ、溶接およびクリップなどで挟む方法、また、電気導電性繊維が結線するように織り込む方法などがあげられる。
【００２４】
この出願の第２の発明は、たて糸またはよこ糸に収縮性糸を使用することを特徴としている。使用する収縮性糸としては、熱処理により収縮するポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニルなどが、また、縮絨処理により収縮する羊毛や獣毛などが、また、リラックス処理により収縮する各種繊維の強撚糸が、また、塩縮処理により収縮する絹などが、また、アルカリ処理により収縮する綿などが、更にゴム状弾性を持つ弾性繊維であるポリウレタン系繊維等があげられる。
【００２５】
熱処理により収縮する糸としては、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニルなどの合成繊維があげられる。そして主要構成要素がこれら合成繊維であれば、レーヨン、アセテート、綿等の他繊維を混用してもよい。これらの合成繊維を熱収縮させるためには、無緊張状態において１００℃以上２３０℃以下で乾熱処理するか、８０℃以上１４０℃以下で熱水処理する。処理方法と処理温度は収縮性糸の素材により選択すればよい。
【００２６】
縮絨処理により収縮する収縮性糸としては、例えば羊毛や獣毛があげられる。獣毛には、カシミヤ、アルパカ、モヘア、アンゴラなどがあげられる。そして主要構成要素が羊毛または獣毛であれば、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、レーヨン、綿、絹等の他繊維を混用してもよい。これらの羊毛や獣毛を縮絨処理により収縮させるためには、専用の縮絨加工機、例えば回転槽が水浴中で回転するワッシャー型加工機などを使用して行う。ワッシャー加工機では、浴比１：１００以下の水浴中で回転槽を回転させ、もみ洗いすればよい。
【００２７】
リラックス処理により収縮する強撚糸としては、水浴中で収縮するようにより糸加工を行った糸であり、例えばより係数４．０以上の綿糸であり、繊維の種類に関しては、例えばポリエステル、ポリアミドなどの合成繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、綿、絹、羊毛などの天然繊維があげられ、特に限定しない。これら強撚糸を収縮させるためには、０℃以上１００℃以下の水浴中でリラックス処理すればよい。
【００２８】
塩縮処理により収縮する収縮性糸としては、絹や羊毛などのタンパク繊維があげられ、絹が好ましい。そして、主要構成繊維がタンパク繊維であれば、ポリエステル、ポリアミド、レーヨン、アセテート、綿等の他繊維を混用してもよい。これらタンパク繊維を収縮させるためには、高濃度の硝酸カルシウム、塩化カルシウムなどの中性塩基水溶液で高温処理すればよい。例えば、約９０℃に加熱した比重約１．４５の塩化カルシウム水溶液に必要時間浸漬処理すればよい。
【００２９】
アルカリ処理により収縮する糸としては、例えば綿や麻などのセルロース繊維があげられる。そして、主要構成要素がセルロース繊維であれば、ポリエステル、ポリアミド、絹等の他繊維を混用してもよい。これらの糸を収縮させるためには水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液で必要時間浸漬処理すればよい。
【００３０】
ゴム弾性により収縮する弾性繊維としては、ポリウレタン系繊維があげられる。そしてポリウレタン系繊維を含んでおり弾性を有していれば、ポリエステル、ポリアミド、レーヨン、アセテート、綿、絹等の他繊維を混用してもよい。これらの弾性糸を収縮させるためには、特に加工は必要なく糸の弾性力により収縮する。
【００３１】
この出願の第３の発明は以上の織物の収縮性を有する糸を所定の方法で収縮させることにより、電気導電性繊維間を任意の距離に加工できることを特徴としている。
【００３２】
この出願の発明においては、以上のような織物状電極に電圧を印加することで電界を形成し、これによって物質のフィルター機能を実現することができ、誘電泳動力による分子、細胞等の操作や分離が可能とされる。
【００３３】
ここで、誘電泳動力とは、以下の現象において生じる力のことである。
【００３４】
粒子を電場中におくと分極する。分極で生じた正および負の電荷は、電極の負および正の電荷と引きつけあう。均一な電場の場合、正電極と粒子の負電荷が引き合う力と、負電極と粒子の正電荷が引きつけ合う力は等しく、電荷を持たない粒子の電気力は相殺されるために粒子は移動しない。不均一電場の場合、粒子の誘電率が周囲媒質の誘電率より大きいとき、強電場の電極と粒子の強電場側が引きつけ合う力は、弱電場の電極上粒子の弱電場側が引きつけ合う力より大きく、結果的には粒子は強電場側に移動する。
【００３５】
また、粒子の誘電率が周囲媒質の誘電率より小さい場合、粒子は弱電場側に移動する。このように不均一な電場で、粒子が移動する現象を誘電泳動と呼び、この際に粒子に働く力を誘電泳動力という。
【００３６】
これら機能を実現させるための新しい電極がこの出願の発明によって実現される。
【００３７】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
図２は、織物状電極のための織物の一実施例を示す平面図である。図２のＡ部分は織物状電極となる部分で平組織となっている。図２のＢ部分の電気導電性繊維は、電気導電性繊維１、電気導電性繊維２と交互にたて糸の上または下に織り込まれている。
【００３９】
たて糸として、電気絶縁性繊維のポリエステル糸８３ｄｔｅｘ〔７５ｄ）を用い、よ
こ糸として、電気導電性繊維の繊維径０．１０ｍｍのニッケル線を用い、たて糸密度９本／ｃｍ、よこ糸密度５５本／ｃｍで、図２に示すような織物を製織した。なお、図２のＡ部分および各Ｂ部分の幅がそれぞれ３５ｍｍ、２５ｍｍで織物長は４ｃｍとなるように設定した。
【００４０】
上記織物の図２のＢ部分において、幅方向の一方の側は、たて糸の上に織り込まれている電極導電性繊維同士をハンダで結線し、幅方向のもう一方の側はたて糸の下に織り込まれている電気導電性繊維同士をハンダで結線した。その後、図２のＢ部分のたて糸を除いて織物状電極とした。得られた織物状電極は柔軟性を有し、曲げることが可能であった。
（実施例２）
この実施例は実施例１と同じ糸、織り方で、たて糸密度９本／ｃｍ、よこ糸密度６４本／ｃｍで実施例１と同じ大きさの織物を製織し、実施例１と同じ結線方法で電気導電性繊維を結線した。
（実施例３）
たて糸として、電極絶縁性繊維のポリエステル糸８３ｄｔｅｘ（７５ｄ）を用い、よこ糸として、電気導電性繊維の繊維径０．０５ｍｍのニッケル線を用い、たて糸密度９本／ｃｍ、よこ糸密度５５本／ｃｍで実施例１と同じ織り方、大きさ、結線方法で織物状電極を製造した。
（実施例４）
たて糸として、電気絶縁性繊維のポリエステル糸８３ｄｔｅｘ（７５ｄ）を用い、よこ糸として、電気導電性繊維の繊維径０．１０ｍｍのニッケル線を用い、たて糸密度９本／ｃｍ、よこ糸密度５４本／ｃｍで図３に示すような織物を製織した．図２のＡ部分は織物状電極となる部分で綾組織で製織した。図３のＢ部分の電気導電性繊維は、電気導電性繊維１、電気導電性繊維２と交互にたて糸の上または下に織り込まれている。なお、図３のＡ部分および各Ｂ部分の幅がそれぞれ３５ｍｍ、２５ｍｍで織物長は４ｃｍとなるように設定した。結線方法は実施例１と同じにした。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】たて糸に電気絶縁性繊維、よこ糸に電気導電性繊維を用いたときの織物状電極の平面図である、
【図２】たて糸に電気絶縁性繊維、よこ糸に電気導電性繊維を用いたときの織物状電極のための織物の一実施例である。織物状電極となる部分が平組織で織られている。
【図３】たて糸に電気絶縁性繊維、よこ糸に電気導電性繊維を用いたときの織物状電極のための織物の一実施例である。織物状電極となる部分が綾組織で織られている。
【図１】
2005227111.tif 000003
【図２】
2005227111.tif 000004
【図３】
2005227111.tif 000005