JP2014169925A - 流路デバイス及び分取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】計測部による計測値のノイズを低減し、計測精度を向上させることができる流路デバイス及び分取装置を提供すること。
【解決手段】流路デバイスは、流路と、複数の分岐路と、計測部と、作用部と、第１のガード部とを具備する。前記流路には、粒子を含む流体が流れる。前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。前記計測部は、前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する。前記作用部は、前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える。前記第１のガード部は、前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的なガード部である。
【選択図】図１
【解決手段】流路デバイスは、流路と、複数の分岐路と、計測部と、作用部と、第１のガード部とを具備する。前記流路には、粒子を含む流体が流れる。前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。前記計測部は、前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する。前記作用部は、前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える。前記第１のガード部は、前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的なガード部である。
【選択図】図１
Description
本技術は、細胞等の粒子を流通させる流路デバイス及びこれを含む分取装置に関する。
従来から、各種の方式のセルソータ（細胞分取装置）のうち１つの方式として、誘電泳動法を利用して細胞を分取する方式がある。特許文献１には、誘電泳動法を利用した細胞分取装置（細胞分析・分取システム）が開示されている。
この細胞分取装置は、マイクロ流路を有する細胞分取用のチップを備える。この装置は、チップ内の所定の流路内を細胞を含む流体が流れる時、その流路間の複素インピーダンスや複素誘電率を計測し、その計測結果に基づき、細胞を分取している。チップには、細胞の複素インピーダンスや複素誘電率を計測し、信号を検出するための信号検出電極（測定部）が設けられている。また、チップには、その信号検出電極より下流側に、細胞の分取手段として、細胞に適切な誘電泳動力を与える電場を形成するための所定形状の作用電極（電場印加部）が設けられている。作用電極を介しての誘電泳動力の状態の違い、つまり電場の発生状態の違いに応じて、その作用電極より下流側に設けられた２つの分岐路のうち、細胞を流入させる１つの分岐路が選択される（例えば、特許文献１の明細書段落［００２５］、［００２８］等を参照）。
粒子に効果的な誘電泳動力を発生させるためには、比較的大きな電圧を作用電極に印加する必要があるため、その作用電極への印加電圧に起因して、計測電極による計測値にノイズが発生する場合がある。その結果、計測精度が低下するため、分取精度が低下するおそれがある。
本技術の目的は、計測部による計測値のノイズを低減し、計測精度を向上させることができる流路デバイス及び分取装置を提供することにある。
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、計測部と、作用部と、第１のガード部とを具備する。
前記流路には、粒子を含む流体が流れる。
前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。
前記計測部は、前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する。
前記作用部は、前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える。
前記第１のガード部は、前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的なガード部である。
前記流路には、粒子を含む流体が流れる。
前記複数の分岐路は、前記流路から分岐する。
前記計測部は、前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する。
前記作用部は、前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える。
前記第１のガード部は、前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的なガード部である。
計測部と作用部との間に電気的なガード部が設けられることにより、作用部で発生する電流がガード部に捕捉される。これにより、計測部での計測値のノイズが低減し、計測精度が向上する。
作用部は、計測部で得られた信号に基づき生成される作用信号を受け、その作用信号に応じた電場を形成するものである。
前記第１のガード部は、前記流路内に面したガード電極を有してもよい。
前記ガード電極は、前記流路の対向する側のうち少なくとも一方に配置されてもよい。
前記ガード電極は、コモン電位を有してもよい。これにより、作用部からの電荷の捕捉効果が促進される。
前記流路デバイスは、前記計測部に設けられた電気的な第２のガード部をさらに具備してもよい。これにより、第１のガード部に加えて、計測部に第２のガード部が設けられることにより、計測部での計測値のノイズがさらに低減される。
具体的には、前記計測部は、計測電極対を有し、前記第２のガード部は、前記計測電極対に交差するように配置されたガード電極対を有してもよい。
前記流路デバイスは、複数の樹脂フィルムが積層されることにより構成されてもよい。また、前記ガード電極は、前記複数の樹脂フィルムのうち少なくとも１つの樹脂フィルムに形成されてもよい。これにより、流路デバイスの製造時に、予めフィルムにガード電極を形成しておくことができ、ガード電極及び流路デバイスの製造が容易になる。
前記複数の樹脂フィルムのうち２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成されてもよい。そして、前記ガード電極は、２つの前記樹脂フィルムに設けられた対向して配置されるガード電極対であってもよい。２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成されており、かつ、それらの樹脂フィルムに互いに対となるガード電極がそれぞれ形成されるので、本構成は、樹脂フィルムの量産に適し、流路デバイスの生産性を向上させることができる。
本技術に係る分取装置は、上記流路デバイスと、制御部とを具備する。
前記制御部は、前記計測部及び前記作用部に電気的に接続され、前記計測部により得られた信号に基づき、作用信号を生成してこれを作用部に出力する。
以上、本技術によれば、計測部による計測値のノイズを低減し、計測精度を向上させることができる。
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
（分取装置の構成）
図１は、本技術の第１の実施形態に係る分取装置の構成を示すブロック図である。分取装置１００は、流路デバイス５０と制御部７０とを備える。
（分取装置の構成）
図１は、本技術の第１の実施形態に係る分取装置の構成を示すブロック図である。分取装置１００は、流路デバイス５０と制御部７０とを備える。
流路デバイス５０は、例えばチップ状に形成され、流路１０を有する。流路１０には、試料である粒子を含む流体が流れる。流路１０は、例えば３０〜２００μm程度の細い幅を持つマイクロ流路である。流路デバイス５０は、流路１０に沿って、図中左の上流側から、計測部２０、ガード部３０（第１のガード部）、作用部４０及び分岐部１５を備える。
試料としての粒子は、生体の細胞、例えば白血球や赤血球などである。粒子が細胞である場合、流体は例えば生理食塩水等が選択される。
図２は、流路１０の方向に沿う断面で見た、流路デバイス５０の模式的な図である。流路デバイス５０は、流路デバイス５０の厚さ方向に２段に設けられた流路１０を備える。図２中、上側に設けられた第１の流路１１は、第１の入口１１ａを有し、図示しないピペットやポンプ等によって、第１の入口１１ａを介して、粒子を含む流体が第１の流路１１に流入されるようになっている。第１の流路１１において個々の粒子を流れ方向に沿って順に整列させるために、シリンジポンプ等を用いて一定流量の流体が第１の入口１１ａに流入されるようにすることが好ましい。
下側に設けられた第２の流路１２は、第２の入口１２ａを有し、図示しないポンプやその他の機器により、粒子を含まない流体が、第２の入口１２ａを介して第２の流路１２に流入されるようになっている。第２の入口１２ａを介して第２の流路１２に流入する流体のい圧力は、一定とされることが好ましい。
図３は、第２の流路１２及びこの第２の流路１２から分岐する分岐部１５を示す平面図である。第２の流路１２は、ほぼＹ字状に形成されている。Ｙ字状に形成された部分が分岐部１５であり、分岐部１５は、複数の、例えば２つの分岐路１６及び１７を含む。各分岐路１６及び１７の下流側端部には、図１に示すように、出口１６ａ及び１７ａがそれぞれ設けられている。なお、出口１６ａ及び１７ａの上流側に、分取後の粒子が溜められる図示しないプールが設けられていてもよい。
図２及び３に示すように、第１の流路１１と第２の流路１２とは狭窄路１３を介して連通している。図３に示すように、狭窄路１３は、第２の流路１２の幅方向であるｙ方向において中心（分岐基準線ｊの位置）から偏った位置、例えば図３において線ｋ上に位置するように配置されている。線ｋの下流側への延長上には、後述するように作用部４０のガイド電極部４２が配置されている。
このように流路１０を第１の流路１１と第２の流路１２とを分けることにより、第１の流路１１及び狭窄路１３では一定流量によって粒子の整列を促進させるとともに、第２の流路１２ではその第２の流路１２内での流体の圧力勾配を支配的に決定することができる。これにより、狭窄路１３の出口部分での流体圧の安定性を高めることができるので、狭窄路１３を通過する流体の流量を安定させることができる。
なお、「上」、「下」という記載と、重力の方向とは無関係である。本明細書では、説明の便宜のために「上」、「下」の文言を用いている。
図１において、上側の第１の流路１１及び下側の第２の流路１２は、両方ともｘ方向で平行であり、かつ、平面で見て重なっている。しかし、このような形態に限られず、これらの流路１０の向きは、平行でなく、及び／または、平面で見て重なっていなくてもよい。すなわち、第１の流路１１と第２の流路１２とが狭窄路１３を介して接続していれば、これらの流路１０はどのような向きに形成されていてもよい。この場合、第１の流路１１は、第１の流路１１のみに接続された排液路や排液口が接続されていてもよい。
図２及び３に示すように、第１の流路１１と第２の流路１２との間の所定の位置には、上述の狭窄路１３が設けられている。狭窄路１３は、例えば、単一の粒子が通ることができる程度の流路サイズを有し、第１の流路１１を流れる個々の粒子は、狭窄路１３を介して第２の流路１２に流入する。
図２及び３に示すように、計測部２０は、上記狭窄路１３の領域を含む。具体的には、計測部２０は、狭窄路１３を挟むように設けられた計測電極２１及び２２を有する。計測電極２１及び２２は、狭窄路１３を粒子が通過する時の電気的特性を計測するための電極である。計測電極２１及び２２は、例えば図２に示すように積層された樹脂フィルム３〜７のうち、中央の樹脂フィルム５の上面と下面とにそれぞれ設けられ、平行平板型のキャパシタを構成する。この計測電極２１及び２２には交流電源２５が接続され、mVオーダの所定の交流電圧が印加され得る。計測電極２２がコモン電極とされる。
作用部４０は、分岐部１５より上流側、具体的には分岐部１５の直前に設けられ、所定の電場強度勾配を持つガイド電場を形成して、流路１０を流れて来る粒子に誘電泳動力を与える。作用部４０は、そのための作用電極４１０を備える。図４は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
図３及び４に示すように、作用電極４１０は、第２の流路１２の上部に設けられたコモン電極４１と、その下部に設けられたガイド電極部４２とを含む。作用電極４１０には交流電源４５が接続されており、コモン電極４１とガイド電極部４２との間に、交流の作用電圧が印加されるようになっている。コモン電極４１はグランド電極として機能し、グランド電位（コモン電位）に維持される。
ガイド電極部４２は、典型的には、複数の、例えば２本の細長いライン電極４２ａ及び４２ｂを含む。例えば、分岐部１５では、第２の流路１２の幅方向（ｙ方向）のほぼ中央位置に設けられた分岐基準線ｊ上の位置で、分岐路１６及び１７が分岐されている。ガイド電極部４２は、この分岐基準線ｊよりもｙ方向で偏った位置に配置され、例えば上述した線ｋを、ライン電極４２ａ及び４２ｂ間に位置させるように配置されている。これにより、狭窄路１３を介して第２の流路１２へ流入した粒子が、流体とともにそのままｘ方向に沿って流れ、このライン電極４２ａ及び４２ｂ間に導入される。
ガイド電極部４２は、導入部４２１、直進部４２２及び方向変換部４２３を有する。導入部４２１は上流側から下流側に向かうにしたがい互いのライン電極４２ａ及び４２ｂが近づくように形成されている。直進部４２２は、第２の流路１２に沿って、すなわちｘ方向に平行に形成されている。方向変換部４２３は、一方の分岐路１６へ向かうように直進部４２２から方向が変換されて形成されている。これらのライン電極４２ａ及び４２ｂには同電位となるように電圧が印加される。
作用電極４１０に交流の作用電圧が印加されると、コモン電極４１及びガイド電極部４２間にガイド電場が形成される。ガイド電場は、ライン電極４２ａ及び４２ｂ間を粒子が進むような誘電泳動力を粒子に与える。例えば、作用電極４１０に加えられる交流電圧の振幅は１V〜３０Vであり、その周波数は１kHz〜１００MHzである。これにより、作用電極４１０に電圧を加えた時と加えない時とで、粒子の経路を変えることができ、それぞれの分岐路１６及び１７のうちいずれか一方へ選択的に粒子を流すことができる。
このように基本的には、ガイド電極部４２（２本のライン電極４２ａ及び４２ｂ）と、それに対向する１つのコモン電極４１とを有する作用部４０により、次のようなガイド電場が発生する。すなわち、ガイド電極部４２とコモン電極４１との間で、ｚ方向の電場強度勾配が生じ、２本のライン電極４２ａ及び４２ｂ間でｙ方向の電場強度勾配が生じる。
誘電泳動力は、電場強度勾配、すなわち電気力線の密度の変化に支配される。この点が、電気力線に沿う方向に発生する電気泳動力とは異なる。つまり、誘電泳動力は電気力線に沿う方向に発生するとは限らない。本実施形態では、２本のライン電極４２ａ及び４２ｂは実質的に同電位であるため、各ライン電極４２ａ及び４２ｂがそれらの間の中心（線ｋの位置）に向かう電場強度勾配、つまりｙ方向の電場強度勾配が生じる。本実施形態では、ｚ方向の電場強度勾配より、ｙ方向の電場強度勾配が急峻となることが確かめられた。そのため、ライン電極４２ａ及び４２ｂ間に流入した粒子は、一旦はｚ方向への誘電泳動力を受けるが、次第にガイド電極部４２の方へ近づき（コモン電極４１から離れ）、ライン電極４２ａ及び４２ｂ間の中心である線ｋ上の位置に収まるようになる。そうすると、方向変換部４２３でも同様に、急峻なｙ方向の電場強度勾配によって、ライン電極４２ａ及び４２ｂ間に収まるようになる。つまり、粒子は、ライン電極４２ａ及び４２ｂに沿って移動するので、その移動の方向を変えることができる。
なお、本出願人は、このガイド電場による誘電泳動力の発生のシミュレーションを別の出願にて詳細に開示している。
図５は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図であり、ガード部３０を示す。ガード部３０は、第２の流路１２内に面した、複数の、例えば２枚のガード電極３６及び３７を有する。具体的には、これらガード電極３６及び３７は、第２の流路１２の上部側及び下部側に対向して実質的に平行に配置され、電極対を構成する。これらのガード電極３６及び３７はグランド接続される。ガード電極３６及び３７のサイズ、面積、形状等はそれぞれ実質的に同じであるが、異なっていてもよい。ガード部３０は、このように計測部２０と作用部４０との間に位置しているので、これらの間の電気的なガード機能を発揮する。具体的には、ガード部３０は、作用部４０に加えられる電圧信号に起因する計測部２０へのノイズの混入を抑制することができる。
図１に示すように、制御部７０は、計測部２０及び作用部４０に電気的に接続され、計測部２０により得られた計測信号に基づき、作用信号を生成し、これに対応する作用電圧を作用部４０に出力する。具体的には、制御部７０は、計測器７１、計測データ生成部７２、判定部７３、作用信号発生部７４及び作用電圧出力部７５を備える。制御部７０は、典型的にはコンピュータにより構成される。
計測器７１は、所定の周波数範囲のうち任意の周波数の交流電圧を計測電極２１及び２２に印加する。狭窄路１３を粒子が通る時に、計測電極２１及び２２間の抵抗値が変化する。計測器７１はこの計測電極２１及び２２間に流れる電流を検出する。計測データ生成部７２は、この電流値からその複素インピーダンスを算出する。具体的には、計測データ生成部７２は、狭窄路１３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算出する。
なお、実際には、計測データ生成部７２は、上記のように算出された複素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し、この複素誘電率を含むデータを計測データとして得る。
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。これらは上述の公知の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。
判定部７３は、計測データ生成部７２から出力された計測データを取得し、その計測データに基づきその粒子が分取すべき粒子か否か、つまり、分岐部１５のうち所定の一方の分岐路（本実施形態では分岐路１６）に導くべき粒子か否かを判定する。具体的には、判定部７３は、メモリに予め所望の粒子を選別するために任意に設定された、複素誘電率に関するデータの判定条件と、上記計測データとを照合することにより、判定処理を行う。
作用信号発生部７４は、計測対象とされた粒子が分取すべき粒子（ここでは、分岐路１６へ導くべき粒子）の場合には、作用信号を発生し、そうでない場合には作用信号を発生しない。作用信号発生部７４は、計測対象とされた粒子が、分取すべき粒子の場合には作用信号を発生せず、そうでない場合に作用信号を発生してもよい。
作用電圧出力部７５は、作用信号発生部７４から得られた作用信号に応じて、上記の交流の作用電圧を出力する。
（流路デバイスの製造方法）
本実施形態に係る流路デバイス５０の製造方法として、以下のような方法がある。
本実施形態に係る流路デバイス５０の製造方法として、以下のような方法がある。
例えば、複数の樹脂フィルム（絶縁体フィルム）、例えば５枚の樹脂フィルム３、４、５、６及び７（図２参照）を用意する。５枚の樹脂フィルム３〜７のうち、例えば２枚のフィルム３、５に、計測電極２１及び２２、作用電極４１０、ガード電極３６及び３７の各電極が形成される。また、例えば各樹脂フィルムに、流路１０、分岐路１６及び１７、狭窄路１３、入口及び出口などを形成するため、必要に応じて所定箇所に溝や孔が形成される。電極、溝、孔等は、フォトリソグラフィ及びフォトエッチングによって形成されてもよいし、レーザ加工により形成されてもよい。そして、電極、溝、孔が形成された５枚の樹脂フィルム３〜７が、互いに位置合わせされ、積層され、加熱圧着されることにより、図２に示すような流路デバイス５０が形成される。
複数の樹脂フィルムのうち２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成されることが好ましい。本実施形態では、例えば樹脂フィルム３、５及び７が同じ材料でなり、樹脂フィルム４及び６が同じ材料（樹脂フィルム３、５及び７とは異なる材料）でなる。この場合、ガード電極３６及び３７は、樹脂フィルム３及び５に対向して設けられるガード電極対となる。このように、２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成されており、かつ、それらの樹脂フィルムにガード電極３６及び３７がそれぞれ形成されるので、本構成は、樹脂フィルムの量産に適し、流路デバイス５０の生産性を向上させることができる。
このように流路デバイス５０の製造時において、樹脂フィルム３〜７を積層する前に、予め樹脂フィルムにガード電極３６及び３７及びその他の電極を形成しておくことができ、ガード電極３６及び３７及び流路デバイス５０の製造が容易になる。
ガード電極３６及び３７は、例えば、銅、銀、金、白金、ニッケル、亜鉛、チタン、ステンレスにより形成され、あるいはそれらへの各種のメッキ処理を施すことにより形成され得る。また、計測電極２１及び２２、作用電極４１０の材料として、上記のガード電極３６及び３７と同じ材料を用いることができる。
樹脂フィルム３〜７の材料として、ポリイミドフィルムや熱可塑性ポリイミドフィルム、PDMS（ポリジメチルシロキサンまたはジメチルポリシロキサン）、アクリル、PES（ポリエーテルサルフォン）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、COP（環状オレフィンポリマー）、COC（環状オレフィンコポリマー）等が用いられる。本実施形態では、樹脂フィルム３、５及び７の材料として、上記のうち１つの同じ材料が選択され、樹脂フィルム４及び６の１つの同じ材料として、樹脂フィルム３、５及び７の材料とは異なる材料が選択される。
（分取装置の動作）
粒子を含む流体が、第１の入口１１ａを介して第１の流路１１へ流入し、第１の流路１１を流れる。一方、第２の流路１２には、粒子を含まない流体が流れている。第１の流路１１を流れる粒子は、狭窄路１３を介して第２の流路１２の流れに合流する。
粒子を含む流体が、第１の入口１１ａを介して第１の流路１１へ流入し、第１の流路１１を流れる。一方、第２の流路１２には、粒子を含まない流体が流れている。第１の流路１１を流れる粒子は、狭窄路１３を介して第２の流路１２の流れに合流する。
分取装置１００が動作する間、計測電極２１及び２２には所定の交流電圧が印加されており、狭窄路１３を粒子が通る時、計測データ生成部７２は、上述したように複素誘電率を算出し、これを計測データとして出力する。判定部７３は、上記したように、取得した計測データに基づき、その粒子を分岐路１６に流入させるべきか否かを判定する。
粒子を分岐路１６に流入させるべきと判定された場合、第２の流路１２を流れる粒子がガイド電極部４２の手前に到達するタイミングで、作用信号発生部７４は所定の作用電圧を発生し、作用電極４１０にその作用電圧が印加される。これにより、図６に示すように、作用部４０にガイド電場が形成され、そのガイド電場に応じた誘電泳動力により、粒子Ｃがライン電極４２ａ及び４２ｂに沿って移動し、符号Ｃ１で示すように、分岐路１６に流入する。
なお、粒子を含む流体の速度と、狭窄路１３及び作用部４０間の距離は予め定められているので、制御部７０は、粒子がガイド電極部４２の手間に到達するタイミングを検出することができる。
粒子を分岐路１７に流入させるべきと判定された場合、作用信号発生部７４は作用電圧を発生させない。したがってガイド電場による誘電泳動力は発生せず、粒子は、ガイド電極部４２上をそのままｘ方向に移動して通過し、符号Ｃ２で示すように、分岐路１７に流入する。
以上のような分取装置１００の動作により、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とを分けることができる。
ここで、作用部４０において作用電極４１０に印加される電圧は１V〜３０Vである一方、計測部２０において計測電極２１及び２２に印加される電圧は、mVオーダーである。また、流体は導電性液体であり電気的結合が発生する。したがって、何も対策を施さないと、作用部４０から主にイオン電流として電荷が発生し、計測部２０に流れ込み、計測部２０の計測値に悪影響を与える。しかし、本実施形態では、電気的なガード部３０が設けられることにより、その電荷がガード部３０で捕捉される。これにより、計測部２０での計測値のノイズが低減し、計測精度が向上する。
また、作用電圧の印加タイミングが不定である場合、何も対策を施さないと、不定期に作用電圧の信号が計測部２０に入り込むため、計測精度が悪くなる。しかし、ガード部３０によってこれを防止でき、タイミングに関わらず常に安定した計測が計測部２０で可能となり、より精緻な分取が可能となる。また、粒子サイズ別に作用電圧振幅を変更する場合であっても、計測部２０への悪影響を抑制することができる。
図７は、ガード部３０が設けられた流路と、ガード部３０が設けられない流路とにおいて、計測部２０で得られたキャパシタンスのSN比の計測結果を示す。また、図８は、ガード部３０が設けられた流路と、ガード部３０が設けられない流路とにおいて、コンダクタンスのSN比の測定結果を示す。横軸は周波数である。
測定条件として、計測電極２１及び２２間に、キャパシタンス及びコンダクタンスの並列回路による等価回路が設置された。また、その他の測定条件は以下の通りである。
流体：生理食塩水
流路１０のサイズ：２００μmの幅（ｙ方向サイズ）、５０μmの高さ（ｚ方向サイズ）
ガード部３０：流体の流れに沿った方向（ｘ方向）に２mmの平行辺板型の電極
作用電圧：２０Vp-p
作用電圧の周波数：１０MHz
流路１０のサイズ：２００μmの幅（ｙ方向サイズ）、５０μmの高さ（ｚ方向サイズ）
ガード部３０：流体の流れに沿った方向（ｘ方向）に２mmの平行辺板型の電極
作用電圧：２０Vp-p
作用電圧の周波数：１０MHz
ガード部３０が設けられたデバイスの方が、ガード部３０が設けられないデバイスに比べ、４００kHz以上の幅広い周波数領域においてSN比が改善していることがわかる。４００kHzより小さい周波数領域では、ガード部３０を設置せずとも作用電圧の影響は現れない。
粒子として生細胞を対象にする場合、それらの細胞に特徴が現れるβ緩和（誘電緩和のうち特に細胞膜の存在に特有の緩和）は一般に１００kHzから３０MHzの間に存在するため、必要な帯域で効果が得られていることがわかる。
［第２の実施形態］
図９は、本技術の第２の実施形態に係る流路デバイスの流路１０に沿った断面図である。これ以降の説明では、上記第１の実施形態に係る分取装置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。
図９は、本技術の第２の実施形態に係る流路デバイスの流路１０に沿った断面図である。これ以降の説明では、上記第１の実施形態に係る分取装置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。
この流路デバイス１５０は、計測部２０に設けられた電気的なガード部８０（第２のガード部）を備える。このガード部８０は、計測部２０の計測電極２１及び２２対に交差するように配置されたガード電極対８６及び８７を有する。具体的には、計測電極２１及びガード電極８６が、樹脂フィルム５を間に介在させて設けられ、また、計測電極２２及びガード電極８７が、この同じく樹脂フィルム５を間に介在させて設けられている。
本実施形態では、計測電極２２及びガード電極８６はコモン電極であるので、この第２の実施形態に係る計測部２０のコモン電極の表面積は、上記第１の実施形態の計測電極２２の表面積の２倍程度であることと等価である。
また、この流路デバイス１５０は、上記第１の実施形態と同様に、計測部２０と作用部４０との間にガード部３０（第１のガード部）を備えている。
以上のように、ガード部３０に比べ、計測電極２１及び２２に近い位置にガード部８０を設けることにより、計測部２０による計測値のノイズをさらに低減することができ、計測精度を向上させることができる。
本実施形態において、ガード部３０の上側のガード電極３６と、ガード部８０の図中右側のガード電極８６とが１枚の電極で構成されていてもよい。
［流路デバイスの外観］
図１０は、流路デバイスのより詳細な例を示す斜視図である。図中、横方向が上記ｘ方向に対応する。第１の流路１１、第２の流路１２、分岐部１５、計測部２０、ガード部３０、作用部４０、電極パッド１８などが設けられる。第１の流路１１及び第２の流路１２は、平行でなく、計測部２０付近で交差するように設けられ、この図では見えない狭窄路によって互いに接続されている。また、第１の流路１１の排液口１１ｂも設けられている。
図１０は、流路デバイスのより詳細な例を示す斜視図である。図中、横方向が上記ｘ方向に対応する。第１の流路１１、第２の流路１２、分岐部１５、計測部２０、ガード部３０、作用部４０、電極パッド１８などが設けられる。第１の流路１１及び第２の流路１２は、平行でなく、計測部２０付近で交差するように設けられ、この図では見えない狭窄路によって互いに接続されている。また、第１の流路１１の排液口１１ｂも設けられている。
なお、この流路デバイスでは、作用部４０の電極が流路１０に沿って、後述するように複数に分割さており、その分、電極パッド１８の数も増えている。
［その他の実施形態］
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
上記ガード電極３６及び３７は、流路の上部側と下部側とに対向するように設けられたが、上部側及び下部側のうち一方に設けられ、すなわち、１つの電極であってもよい。あるいは、ガード電極３６及び３７は、上下だけでなく少なくとも一方の側壁にも設けられていてもよい。
図３に示すように、上記ガード電極３６及び３７の形状は矩形であったが、円、楕円、または、円と矩形との組み合わせの形状、その他任意の形状であってもよい。
上記ガイド電極部４２のライン電極４２ａ及び４２ｂの形状は、図３に示したような形状に限られず、他の形状であってもよい。例えば、ライン電極が流路の流れに沿った方向に複数に分割されていてもよい。あるいは、直進部と方向変換部とが分離していてもよい。
ガード電極３６及び３７に孔またはスリットが設けられていてもよい。これにより、その孔またはスリットを介して、流路デバイスの外部から、観察者が顕微鏡などを用いて流路１０内を観察することができる。
作用電極４１０に印加される電圧は交流とされたが、直流であってもよい。
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。
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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
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のガード部は、前記流路内に面したガード電極を有する
流路デバイス。
（３）（２）に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、前記流路の対向する側のうち少なくとも一方に配置されている
流路デバイス。
（４）（２）または（３）に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、コモン電位を有する
流路デバイス。
（５）（２）から（４）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記計測部に設けられた電気的な第２のガード部をさらに具備する
流路デバイス。
（６）（５）に記載の流路デバイスであって、
前記計測部は、計測電極対を有し、
前記第２のガード部は、前記計測電極対に交差するように配置されたガード電極対を有する
流路デバイス。
（７）（２）から（６）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記流路デバイスは、複数の樹脂フィルムが積層されることにより構成され、
前記ガード電極は、前記複数の樹脂フィルムのうち少なくとも１つの樹脂フィルムに形成されている
流路デバイス。
（８）（７）に記載の流路デバイスであって、
前記複数の樹脂フィルムのうち２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成され、
前記ガード電極は、２つの前記樹脂フィルムに対向して設けられるガード電極対である
流路デバイス。
（９）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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
を含む流路デバイスと、
前記計測部及び前記作用部に電気的に接続され、前記計測部により得られた信号に基づき、作用信号を生成してこれを作用部に出力する制御部と
を具備する分取装置。
（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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
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のガード部は、前記流路内に面したガード電極を有する
流路デバイス。
（３）（２）に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、前記流路の対向する側のうち少なくとも一方に配置されている
流路デバイス。
（４）（２）または（３）に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、コモン電位を有する
流路デバイス。
（５）（２）から（４）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記計測部に設けられた電気的な第２のガード部をさらに具備する
流路デバイス。
（６）（５）に記載の流路デバイスであって、
前記計測部は、計測電極対を有し、
前記第２のガード部は、前記計測電極対に交差するように配置されたガード電極対を有する
流路デバイス。
（７）（２）から（６）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
前記流路デバイスは、複数の樹脂フィルムが積層されることにより構成され、
前記ガード電極は、前記複数の樹脂フィルムのうち少なくとも１つの樹脂フィルムに形成されている
流路デバイス。
（８）（７）に記載の流路デバイスであって、
前記複数の樹脂フィルムのうち２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成され、
前記ガード電極は、２つの前記樹脂フィルムに対向して設けられるガード電極対である
流路デバイス。
（９）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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
を含む流路デバイスと、
前記計測部及び前記作用部に電気的に接続され、前記計測部により得られた信号に基づき、作用信号を生成してこれを作用部に出力する制御部と
を具備する分取装置。
Ｃ…粒子
３、４、５、６，７…樹脂フィルム
１０…流路
１１…第１の流路
１２…第２の流路
１３…狭窄路
１５…分岐部
１６、１７…分岐路
２０…計測部
２１、２２…計測電極
３０、８０…ガード部
３６、３７、８６、８７…ガード電極
４０…作用部
４１…コモン電極
４２…ガイド電極部
５０…流路デバイス
７０…制御部
１００…分取装置
１５０…流路デバイス
３、４、５、６，７…樹脂フィルム
１０…流路
１１…第１の流路
１２…第２の流路
１３…狭窄路
１５…分岐部
１６、１７…分岐路
２０…計測部
２１、２２…計測電極
３０、８０…ガード部
３６、３７、８６、８７…ガード電極
４０…作用部
４１…コモン電極
４２…ガイド電極部
５０…流路デバイス
７０…制御部
１００…分取装置
１５０…流路デバイス
Claims (9)
- 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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
を具備する流路デバイス。 - 請求項１に記載の流路デバイスであって、
前記第１のガード部は、前記流路内に面したガード電極を有する
流路デバイス。 - 請求項２に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、前記流路の対向する側のうち少なくとも一方に配置されている
流路デバイス。 - 請求項２に記載の流路デバイスであって、
前記ガード電極は、コモン電位を有する
流路デバイス。 - 請求項２に記載の流路デバイスであって、
前記計測部に設けられた電気的な第２のガード部をさらに具備する
流路デバイス。 - 請求項５に記載の流路デバイスであって、
前記計測部は、計測電極対を有し、
前記第２のガード部は、前記計測電極対に交差するように配置されたガード電極対を有する
流路デバイス。 - 請求項２に記載の流路デバイスであって、
前記流路デバイスは、複数の樹脂フィルムが積層されることにより構成され、
前記ガード電極は、前記複数の樹脂フィルムのうち少なくとも１つの樹脂フィルムに形成されている
流路デバイス。 - 請求項７に記載の流路デバイスであって、
前記複数の樹脂フィルムのうち２以上の樹脂フィルムが同じ材料で構成され、
前記ガード電極は、２つの前記樹脂フィルムに対向して設けられるガード電極対である
流路デバイス。 - 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、
前記流路の所定位置に設けられ、前記所定位置を前記粒子が通過する時の電気的特性を計測する計測部と、
前記計測部より下流側であって前記複数の分岐路より上流側に設けられ、電場を形成して前記粒子に誘電泳動力を与える作用部と、
前記計測部と前記作用部との間に設けられた電気的な第１のガード部と
を含む流路デバイスと、
前記計測部及び前記作用部に電気的に接続され、前記計測部により得られた信号に基づき、作用信号を生成してこれを作用部に出力する制御部と
を具備する分取装置。
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