特許 6441838 解析装置及び分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441838

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】解析装置及び分離装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/00 20060101AFI20181210BHJP

   G01N 15/00 20060101ALI20181210BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/00 B

   G01N15/00 B

   C12M1/34 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-16119(P2016-16119)

(22)【出願日】2016年1月29日

(65)【公開番号】特開2017-134020(P2017-134020A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年10月11日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515279762

【氏名又は名称】株式会社ＡＦＩテクノロジー

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125874

【弁理士】

【氏名又は名称】川端 純市

(72)【発明者】

【氏名】脇坂 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】高野 雅代

(72)【発明者】

【氏名】糸井 隆行

(72)【発明者】

【氏名】円城寺 隆治

(72)【発明者】

【氏名】戸井 雅和

(72)【発明者】

【氏名】西村 友美

【審査官】 吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２７４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Bashar Yafouz，Dielectrophoretic Manipulation and Separation of Microparticles Using Microarray Dot Electrodes，Sensors，２０１４年 ４月 ３日，Vol.14/Iss.4，PP.6356-6369

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／００

Ｃ１２Ｍ １／３４

Ｇ０１Ｎ １５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体粒子に対する誘電泳動力が斥力から引力に又は引力から斥力に切り替わるクロスオーバー周波数を解析する解析装置であって、
誘電泳動液中に前記誘電体粒子を含む試料液が流れる第１流路と、
前記第１流路に配置された一対の第１電極と、
前記一対の第１電極に、周波数変調された交流電圧を印加する第１電源部と、
前記第１流路における前記一対の第１電極間を流れる前記誘電体粒子の移動軌跡を撮影する撮影部と、
前記移動軌跡を撮影した画像に基づいて、前記誘電体粒子のクロスオーバー周波数を求める解析部と、
を備える解析装置。

【請求項2】

前記第１流路の前段に配置され、前記誘電体粒子を含む懸濁液と前記誘電泳動液とが導入される第２流路と、前記第２流路から分岐する分岐流路とを有し、前記懸濁液における溶液を前記分岐流路に分岐させることにより、前記懸濁液における溶液を前記誘電泳動液に置換して前記試料液を生成する置換部をさらに備え、
前記置換部は、前記試料液における前記誘電体粒子を個々に順次に前記第２流路から前記第１流路へ導出する、
請求項１に記載の解析装置。

【請求項3】

誘電体粒子の分離を行う分離装置であって、
前記請求項１又は２に記載の解析装置と、
前記解析装置の前記第１流路における前記一対の第１電極の後段に配置された一対の第２電極と、
前記一対の第２電極に、所定周波数の交流電圧を印加する第２電源部と、
前記解析装置で解析された誘電体粒子が前記第１流路における一対の第２電極を通過するときに、当該誘電体粒子が誘電泳動を起こすように、前記所定周波数を、当該誘電体粒子に対して前記解析装置で求められたクロスオーバー周波数に基づいて制御する制御部と、
を備える分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

細菌や細胞等の誘電体粒子に対する誘電泳動力が斥力から引力に又は引力から斥力に切り替わるクロスオーバー周波数を解析する解析装置、及び、誘電体粒子を分離する分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

細菌や細胞等の誘電体粒子を、誘電泳動を利用して分離する分離手法が知られており、この種の誘電体粒子の分離のために、誘電体粒子に対する誘電泳動力が斥力から引力に又は引力から斥力に切り替わるクロスオーバー周波数を解析する解析手法が知られている。

【0003】

特許文献１は、誘電泳動を利用した粒子状物質の特性分析を行うにあたって、印加する交流電圧周波数の最適化を行う特性分析方法を開示する。この特性分析方法は、流体中の粒子状物質を少なくとも一つ選択する工程と、一対の電極近傍に選択された粒子状物質を位置させる工程と、一対の電極間に周波数変調された交流電圧を含むプログラム化電圧シグナルを用いて空間的に不均一な電場を発生させる工程と、プログラム化電圧シグナルを印加している間の粒子状物質の移動動作を検出し、粒子状物質の移動動作に関する時系列データを作成する工程と、時系列データに基づき、粒子状物質の特性を解析する工程とを含む。時系列データは、粒子状物質の移動動作を撮像して得られる動画データであり、動画データは撮像時間のデータを含む。粒子状物質の特性を解析する工程は、動画データとともに撮像時間のデータを、ディスプレイに表示させる段階と、ディスプレイに表示される動画データに基づき、選択された粒子状物質が一対の電極のうち一方の電極の先端近傍に滞在している時間を求める段階と、求められた時間から、選択された粒子状物質に対する誘電泳動力が引力から斥力に切り替わる境界周波数を算出する段階とを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００７／０９１４５０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示の特性分析方法では、微細なマイクロ電極間に誘電体粒子（粒子状物質）を位置させる操作が煩雑である。また、特許文献１に開示の特性分析方法は、クロスオーバー周波数の計測に特化したものであり、計測した誘電体粒子をそのまま分離することはできない。

【0006】

本発明の目的は、誘電体粒子のクロスオーバー周波数を簡易に解析することができ、解析後もその誘電体粒子を利用することが可能な解析装置及び分離装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る解析装置は、誘電体粒子に対する誘電泳動力が斥力から引力に又は引力から斥力に切り替わるクロスオーバー周波数を解析する解析装置であって、第１流路と、一対の第１電極と、第１電源部と、撮影部と、解析部とを備える。第１流路は、誘電泳動液中に誘電体粒子を含む試料液が流れる。一対の第１電極は第１流路に配置され、第１電源部は、一対の第１電極に、周波数変調された交流電圧を印加する。撮影部は、第１流路における一対の第１電極間を流れる誘電体粒子の移動軌跡を撮影する。解析部は、移動軌跡を撮影した画像に基づいて、誘電体粒子のクロスオーバー周波数を求める。

【0008】

本発明に係る分離装置は、誘電体粒子の分離を行う分離装置であって、上記の解析装置と、一対の第２電極と、制御部とを備える。一対の第２電極は、解析装置の第１流路における一対の第１電極の後段に配置され、第２電源部は、一対の第２電極に、所定周波数の交流電圧を印加する。制御部は、解析装置で解析された誘電体粒子が第１流路における一対の第２電極を通過するときに、当該誘電体粒子が誘電泳動を起こすように、上記の所定周波数を、当該誘電体粒子に対して解析装置で求められたクロスオーバー周波数に基づいて制御する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、誘電体粒子のクロスオーバー周波数を簡易に解析することができ、解析後もその誘電体粒子を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】誘電泳動力に関するClausius-Mossotti因子の周波数特性の一例を示す図

【図2】実施形態１に係る分離装置及び解析装置の構成を示す図

【図3】解析装置における交流電圧の周波数の変化の一例を示す図

【図4】解析装置における周波数変調された誘電体粒子の移動軌跡の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付の図面を参照して本発明に係る誘電体粒子に対する誘電泳動力のクロスオーバー周波数を解析する解析装置、及び、解析したクロスオーバー周波数に基づいて当該誘電体粒子を分離する分離装置の実施形態を説明する。

【0012】

０．誘電泳動の概要
本実施形態の説明の前に、誘電泳動の概要について説明する。細菌や細胞等の誘電体粒子を含む試料液に対して電極を配置し、電極に周波数ωの交流電圧を供給した場合、試料液中の誘電体粒子に誘電泳動力が作用する。この誘電泳動力Ｆ_ＤＥＰは、次式で表される。
Ｆ_ＤＥＰ＝２πｒ^３ε_ｍＲｅ［Ｋ（ω）］∇Ｅ^２ …（１）

【0013】

上式（１）において、ｒは誘電体粒子の半径であり、ε_ｍは試料液の媒質（溶液）の誘電率であり、Ｅは電場の強度である。また、Ｒｅ［Ｘ］は複素数Ｘの実部を表す。Ｋ（ω）は、Clausius-Mossotti因子であり、次式で表される。
Ｋ（ω）＝（ε_ｐ^＊−ε_ｍ^＊）／（ε_ｐ^＊＋２ε_ｍ^＊） …（２）

【0014】

上式（２）において、ε_ｐ^＊（＝ε_ｐ＋ρ_ｐ／（ｊω））は、粒子の複素誘電率である（ε_ｐは粒子の誘電率（実部）で、ρ_ｐは粒子の導電率）。また、ε_ｍ^＊（＝ε_ｍ＋ρ_ｍ／（ｊω））は、周囲媒質の複素誘電率である（ε_ｍは周囲媒質の誘電率（実部）で、ρ_ｍは周囲媒質の導電率）。

【0015】

図１は、上記のＲｅ［Ｋ（ω）］の周波数特性を示す図である。図１には、異なる２つの誘電体粒子Ａ、ＢのＲｅ［Ｋ（ω）］が示されている。図１に示すように、Ｒｅ［Ｋ（ω）］は周波数依存性を有する。Ｒｅ［Ｋ（ω）］＞０であるとき、上式（１）より、電極の設置方向に対して正の誘電泳動力Ｆ_ＤＥＰ（引力）が粒子に作用し、粒子は電極近傍に引きつけられる。一方、Ｒｅ［Ｋ（ω）］＜０であるとき、負の誘電泳動力Ｆ_ＤＥＰ（斥力）が粒子に作用し、粒子は電極に対して反発する。この誘電泳動力Ｆ_ＤＥＰが正から負又はその逆に変化する境界における周波数、すなわちＲｅ［Ｋ（ω）］＝０のときの周波数を、クロスオーバー周波数（ＣＯＦ）という。

【0016】

図１に示すように、Ｒｅ［Ｋ（ω）］の周波数特性は誘電体粒子Ａ、Ｂによって異なり、クロスオーバー周波数ＣＯＦも誘電体粒子Ａ、Ｂによって異なる。

【0017】

（実施形態１）
１．構成
以下の説明では、血液中に含まれる癌細胞を分離する装置を説明する。

【0018】

１−１．分離装置
以下、実施形態１の分離装置を説明する。図２は、実施形態１に係る分離装置１００の構成を示す図である。図２に示す分離装置１００は、血中循環癌細胞（ＣＴＣ）１を含む試料液が所定方向（液流方向）に流れる流路（第１流路）５と、置換部１０と、解析部２０と、分離部３０とを備える。なお、置換部１０と解析部２０とは、解析装置２００を構成する。

【0019】

（１）置換部
置換部１０は、血液（懸濁液）における赤血球等の小型細胞２、及び溶液を、ＤＥＰ液（誘電泳動液）に置換すると共に、血液に含まれる癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞のみを抽出する。置換部１０は、主流路（第２流路）１１と、複数の分岐流路１２と、廃液チャンバ１３とを備え、主流路１１と分岐流路１２の流路幅、流路高、流路長を変えることで所望のサイズ以上の細胞のみを流路５に導入することができる。

【0020】

主流路１１は、流路５の前段に配置され、流路５に連続する流路を形成する。主流路１１には、癌細胞１を含む血液と、ＤＥＰ液とが導入される。血液は、主流路１１の液流方向から導入され、ＤＥＰ液は、主流路１１の液流方向に直交する方向から導入される。主流路１１の幅は、癌細胞１および白血球等の細胞の直径と略同等以上であればよい。なお、主流路１１の幅は、約１０μｍ以上約１００μｍ以下であってもよく、より最適には２０μm以上６０μm以下であることが望ましい。

【0021】

分岐流路１２は、主流路１１におけるＤＥＰ液の導入部分の後段に、液流方向においてほぼ等間隔に配置される。分岐流路１２は、主流路１１において、ＤＥＰ液の流入部分と反対側に配置される。分岐流路１２の幅は、主流路１１の幅よりも小さい。

【0022】

この構成により、血液における赤血球等の細胞２及び溶液は分岐流路１２に分流し、癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞、及びＤＥＰ液は主流路１１を流れる。これにより、主流路１１において、血液における赤血球等の細胞２及び溶液がＤＥＰ液に置換され、ＤＥＰ液中に癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞を含む試料液が生成される。主流路１１は、試料液における癌細胞１および白血球等の細胞を個々に順次に主流路１１から上記した流路５へ導出する。

【0023】

廃液チャンバ１３は、分岐流路１２に分流された赤血球等の細胞２、溶液等を溜めるチャンバである。

【0024】

（２）解析部
解析部２０は、流路５を流れる試料液中の癌細胞１および白血球等の細胞に対する誘電泳動力のクロスオーバー周波数を解析する。解析部２０は、一対の電極（第１電極）２２、２３と、電源部（第１電源部）２４と、撮影部２５と、制御部（解析部）２６とを備える。

【0025】

電極２２、２３は、流路５において、流路５の液流方向に直交する方向に対向して配置される。電極２３は接地され、電極２１には電源部２４から交流電圧が供給される。

【0026】

電源部２４は、例えばファンクションジェネレータで構成される。電源部２４は、制御部２６の制御により、周波数変調された交流電圧を発生して、電極２２、２３間に供給する。図３は、交流電圧の周波数の変化の一例を示す図である。図３に示すように、電源部２４は、ｆｍｉｎからｆｍａｘの周波数範囲で周期的に周波数を変化させた交流電圧を生成する。

【0027】

このような構成により、電極２２、２３の間を通過する癌細胞１および白血球等の細胞に作用する誘電泳動力が周期的に変化する。

【0028】

撮影部２５は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を有するカメラと、光学顕微鏡モジュールとを備える。光学顕微鏡モジュールは、位相差顕微鏡であってもよいし、落射顕微鏡であってもよい。また、光学顕微鏡モジュールは、例えばレンズ交換などにより、位相差顕微鏡と落射顕微鏡とに切替え可能に構成されてもよい。また、蛍光観察を行う場合、適宜、蛍光フィルタを用いる。撮影部２５は、一対の電極２２、２３の間を通過する癌細胞１および白血球等の細胞を撮像し、撮像画像を制御部２６に出力する。撮影部２５の撮像動作は、制御部２６によって制御されてもよい。

【0029】

制御部２６は、例えばパーソナルコンピュータで構成される。制御部２６は、ＨＤＤやＳＳＤなどの記憶部やＣＰＵ等のコントローラを備え、コントローラが記憶部に格納されたプログラムを実行することで、各種の機能を実現する。例えば、制御部２６は、撮影部２５の撮像画像の画像解析を行い、一対の電極２２、２３の間を通過する癌細胞１および白血球等の細胞の移動軌跡を求める。なお、制御部２６は、撮影部２５の撮像画像を記憶部に蓄積し、蓄積した撮像画像に対して画像解析を行ってもよい。また、制御部２６は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイを備え、撮影部２５の撮像画像、又は、画像解析によって求められた移動軌跡を表示してもよい。

【0030】

（３）分離部
分離部３０は、流路５において解析部２０の後段に設けられ、解析部２０で解析された癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数に基づいて当該癌細胞１を分離する。分離部３０は、一対の電極（第２電極）３２、３３と、電源部（第２電源部）３４と、収集部６、７とを備える。

【0031】

電極３２、３３は、それぞれ等間隔に並んだ櫛歯形状を有する。２つの電極３２、３３の櫛歯形状における複数の凸部は、流路５の液流方向において、交互に所定間隔をあけて配列される。電極３２、３３の各凸部は、液流方向と例えば１０°以上６０°以下の鋭角な角度をなすように液流方向と斜めに交差する方向に延在している。

【0032】

電源部３４は、例えばファンクションジェネレータで構成される。電源部３４は、解析部２０の制御部２６の制御により、癌細胞１が電極３２、３３を通過するときに、当該癌細胞１に対して解析部２０で求められたクロスオーバー周波数よりも大きく、当該癌細胞１以外の白血球等の細胞に対して解析部２０で求められたクロスオーバー周波数付近の周波数を有する交流電圧を発生して、電極３２、３３間に供給する。

【0033】

これにより、正の誘電泳動力（引力）が癌細胞１に作用し、癌細胞１は電極３２、３３に引きつけられながら電極３２、３３の延在方向に沿って流路５を流れ、収集部６に収集される。一方、白血球等の細胞には誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さい。このため、白血球等の細胞は流路５における流れによって流され、収集部７に収集される。

【0034】

なお、収集部６は、流路５を流れてきた癌細胞１を分離して収集するためのものであり、収集部７は不要な白血球等を収集するためのものである。

【0035】

２．動作
以下、分離装置１００の動作を説明する。図２に示すように、分離装置１００は、置換部１０において、血液における赤血球等の細胞２及び溶液を、ＤＥＰ液に置換すると共に、血液に含まれる癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞のみを抽出する。解析部２０は、抽出された癌細胞１および白血球等の細胞に対する誘電泳動力のクロスオーバー周波数を解析する。分離部３０は、解析部２０で解析された癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数に基づいて当該癌細胞１を分離する。以下、分離装置１００の動作を詳細に説明する。

【0036】

まず、置換部１０の主流路１１に、主流路１１の液流方向から癌細胞１および白血球等の細胞を含む血液が導入され、同時に主流路１１の液流方向に直交する方向からＤＥＰ液が導入される。血液における赤血球等の細胞２及び溶液は分岐流路１２に分流し、癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞、及びＤＥＰ液は主流路１１を流れる。このように、置換部１０は、溶液置換（バッファ置換）を行い、ＤＥＰ液中に癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞を含む試料液を生成して主流路１１から流路５へ導出する。このとき、置換部１０は、癌細胞１および白血球等の細胞を一つずつ順に主流路１１から流路５へ導出する。

【0037】

解析部２０の電源部２４は、制御部２６の制御に従って、図３に示すように、ｆｍｉｎからｆｍａｘの周波数範囲で周期的に周波数を変化させた交流電圧を生成して電極２２、２３間に供給する。これにより、流路５における電極２２、２３間に、周期的に周波数変調された交流電圧が印加される。これにより、流路５を流れる癌細胞１および白血球等の細胞が電極２２、２３間を通過するときに、癌細胞１および白血球等の細胞は誘電泳動力を受ける。

【0038】

このとき、撮影部２５は、電極２２、２３の間を通過する癌細胞１および白血球等の細胞を撮像する。制御部２６は、撮影部２５の撮像画像の画像解析を行い、電極２２、２３の間を通過する癌細胞１および白血球等の細胞の移動軌跡を求める。制御部２６は、求めた移動軌跡に基づいて、誘電泳動力が斥力から引力に切り替わるタイミングを解析し、タイミングにおける電源部２４への制御情報から、タイミングにおける電源部２４の交流電圧の周波数を求め、求めた周波数をクロスオーバー周波数（ＣＯＦ）として求める。この解析処理の詳細は後述する。

【0039】

その後、解析部２０で解析された癌細胞１および白血球等の細胞は、分離部３０に向けて流れる。制御部２６は、解析後の癌細胞１および白血球等の細胞が分離部３０の電極３２、３３を通過するときに、当該癌細胞１に対応する解析により求められたクロスオーバー周波数よりも大きく、当該癌細胞１以外の白血球等の細胞に対応する解析により求められたクロスオーバー周波数付近の周波数を有する交流電圧を発生するように、電源部３４を制御する。解析後の癌細胞１および白血球等の細胞が分離部３０の電極３２、３３を通過するタイミングは、例えば、電極２２、２３と電極３２、３３との距離と、流路５を流れる試料液の流量とから概算することができる。電源部３４は、制御部２６の制御に基づく周波数を有する交流電圧を生成して電極３２に供給する。これにより、流路５において、電極３２、３３間に当該周波数を有する交流電圧が印加される。このとき、正の誘電泳動力（引力）が癌細胞１に作用し、癌細胞１は電極３２、３３に引きつけられながら電極３２、３３の延在方向に沿って流路５を流れ、収集部６に収集される。一方、不要な白血球等の細胞には誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さい。このため、白血球等の細胞は流路５における流れによって流され、収集部７に収集される。

【0040】

２−１．クロスオーバー周波数解析処理
以下、解析部２０におけるクロスオーバー周波数の解析処理について説明する。図４は、一対の電極２２、２３の間における癌細胞１の移動軌跡の一例を示す図である。以下では、癌細胞１のクロスオーバー周波数解析処理について説明するが、癌細胞１以外の白血球等の細胞のクロスオーバー周波数解析処理も以下と同様である。図４において、軌跡Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、図３における時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における癌細胞１の位置である。図３及び図４に示すように、電極２２、２３間に印加される交流電圧の周波数がクロスオーバー周波数ＣＯＦよりも低いとき、負の誘電泳動力（斥力）が癌細胞１に作用し、癌細胞１は電極２２、２３に対して反発して、電極２２、２３から離れながら流路５を流れる（例えば、区間Ｔ１、Ｔ３）。一方、電極２２、２３間に印加される交流電圧の周波数がクロスオーバー周波数ＣＯＦよりも高いとき、正の誘電泳動力（引力）が癌細胞１に作用し、癌細胞１は電極２２、２３に引きつけられながら流路５を流れる（例えば、区間Ｔ２）。

【0041】

制御部２６は、例えば図４に示すように変化する移動軌跡に基づいて、誘電泳動力が斥力から引力に切り替わる癌細胞１の位置Ｐ２、Ｐ４を求め、その位置Ｐ２、Ｐ４から誘電泳動力が斥力から引力に切り替わるタイミングｔ２、ｔ４を求める。制御部２６は、タイミングｔ２、ｔ４における電源部２４への制御情報から、タイミングｔ２、ｔ４における電源部２４の交流電圧の周波数をクロスオーバー周波数として求める。以上のようにして、癌細胞１のクロスオーバー周波数（ＣＯＦ）を求めることができる。

【0042】

３．まとめ
以上のように、置換部１０と解析部２０は解析装置２００を構成する。本実施形態に係る解析装置２００は、血中循環癌細胞（誘電体粒子）１および白血球等の細胞に対する誘電泳動力が斥力から引力に又は引力から斥力に切り替わるクロスオーバー周波数を解析する解析装置であって、流路（第１流路）５と、一対の電極（第１電極）２２、２３と、電源部（第１電源部）２４と、撮影部２５と、制御部（解析部）２６とを備える。流路５は、誘電泳動液中に癌細胞１および白血球等の細胞を含む試料液が流れる。一対の電極２２、２３は流路５に配置され、電源部２４は、一対の電極２２、２３に、周波数変調された交流電圧を印加する。撮影部２５は、流路５における一対の電極２２、２３間を流れる癌細胞１および白血球等の細胞の移動軌跡を撮影する。制御部２６は、移動軌跡を撮影した画像に基づいて、癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数を求める。

【0043】

また、本実施形態に係る分離装置１００は、癌細胞１とその他白血球等の細胞の分離を行う分離装置であって、上記の解析装置２００と、一対の電極（第２電極）３２、３３と、電源部（第２電源部）３４と、制御部２６とを備える。一対の電極３２、３３は、解析装置２００の流路５における一対の電極２２、２３の後段に配置され、電源部３４は、一対の電極３２、３３に、所定周波数の交流電圧を印加する。制御部２６は、解析装置２００で解析された癌細胞１および白血球等の細胞が流路５における一対の電極３２、３３を通過するときに、当該癌細胞１が誘電泳動を起こすように、上記の所定周波数を、当該誘電体粒子に対して解析装置２００で求められたクロスオーバー周波数に基づいて制御する。

【0044】

本実施形態によれば、癌細胞１および白血球等の細胞を含む試料液が導入される流路５において癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数の解析を行うので、従来のように微細なマイクロ電極間に誘電体粒子を配置する操作を行うことなく、簡易に癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数を解析することができ、この解析および分離後も解析および分離に用いられた癌細胞１を利用することができる（非破壊解析）。

【0045】

また、本実施形態に係る解析装置２００は、流路５の前段に配置され、癌細胞１および白血球等の細胞を含む懸濁液とＤＥＰ液（誘電泳動液）とが導入される流路（第２流路）１１と、流路１１から分岐する分岐流路１２とを有し、懸濁液における溶液を分岐流路１２に分岐させることにより、懸濁液における溶液をＤＥＰ液に置換して試料液を生成する置換部１０をさらに備える。置換部１０は、試料液における癌細胞１および白血球等の所望のサイズ以上の細胞を個々に順次に流路１１から流路５へ導出する。

【0046】

これにより、癌細胞１および白血球等の細胞を含む懸濁液とＤＥＰ液とを、分岐流路１２が形成された流路１１に導入することにより、懸濁液における溶液をＤＥＰ液に置換して、ＤＥＰ液中に癌細胞１および白血球等の細胞を含む試料液を生成するので、ＤＥＰ液単独で導電率調整を行うことにより試料液の導電率調整を行うことができる。

【0047】

そのため、例えば懸濁液とＤＥＰ液とを混合して試料液の濃度調整を行うことにより試料液の導電率調整を行う従来の溶液置換（バッファ置換）と比較して、試料液の導電率調整の時間を短縮することができ、溶液置換による癌細胞１および白血球等の細胞のクロスオーバー周波数の経時変動を低減することができる。

【0048】

また、上記した従来の溶液置換と比較して、容易にかつ高精度に試料液の導電率調整を行うことができ、試料液の導電率ばらつきに伴うクロスオーバー周波数の解析ばらつきを低減することができる。

【0049】

（他の実施形態）
上記した実施形態において、本システムの検査対象として細菌や細胞を例示した。本システムの検査対象は、細菌や細胞に限らず、誘電体粒子であればよく、例えば微生物や、真菌、芽胞、ウイルスであってもよい。

【0050】

また、上記した実施形態において、誘電泳動力が斥力から引力に切り替わるタイミング（例えば、図３のｔ２、ｔ４）でクロスオーバー周波数を解析する制御部２６について説明したが、制御部２６は、誘電泳動力が引力から斥力に切り替わるタイミング（例えば、図３のｔ１、ｔ３）でクロスオーバー周波数を解析してもよい。

【0051】

また、上記した実施形態において、解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数よりも高い周波数を有する交流電圧を電極３２、３３に印加して、電極３２、３３を通過する癌細胞１に正の誘電泳動力（引力）を作用させて癌細胞１を分離する分離部３０について説明したが、分離部３０はこれに限らない。分離部３０は、解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数よりも低い周波数を有する交流電圧を電極３２、３３に印加して、電極３２、３３を通過する癌細胞１に負の誘電泳動力（斥力）を作用させて癌細胞１を分離してもよい。この場合、図２において、癌細胞１は電極３２、３３に対して反発し電極３２、３３から離れつつ、電極３２、３３の延在方向に沿って流路５を流れ、収集部６に収集される。

【0052】

また、分離部３０は、解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数と同一周波数を有する交流電圧を電極３２、３３に印加して、電極３２、３３を通過する癌細胞１に誘電泳動力を作用させないようにしてもよい。この場合、図２において、癌細胞１は誘電泳動することなく流路５を流れ、収集部６と収集部７との間に到達する。この場合、収集部６と収集部７との間に収集部が設けられればよい。

【0053】

また、上記した実施形態において、癌細胞１に対して解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数よりも大きく、癌細胞１以外の白血球等の細胞に対して解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数付近の周波数を有する交流電圧を電極３２、３３に印加して、電極３２、３３を通過する癌細胞１に正の誘電泳動力（引力）を作用させて癌細胞１を分離する分離部３０について説明した。これに対し、分離部３０は、癌細胞１以外の白血球等の細胞に対して解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数よりも小さく、癌細胞１に対して解析部２０で解析されたクロスオーバー周波数付近の周波数を有する交流電圧を電極３２、３３に印加して、電極３２、３３を通過する癌細胞１以外の白血球等の細胞に負の誘電泳動力（斥力）を作用させて癌細胞１とそれ以外の細胞とを分離してもよい。このとき、負の誘電泳動力（斥力）が癌細胞１以外の白血球等の細胞に作用し、白血球等の細胞は電極３２、３３に対して反発し電極３２、３３から離れつつ、電極３２、３３の延在方向に沿って流路５を流れ、収集部６に収集される。一方、癌細胞１には誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力（引力又は斥力）が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さい。このため、癌細胞１は流路５における流れによって流され、収集部７に収集される。

【符号の説明】

【0054】

１ 血中循環癌細胞（誘電体粒子）
２ 白血球、赤血球等の細胞
５ 流路（第１流路）
６、７ 収集部
１０ 置換部
１１ 主流路（第２流路）
１２ 分岐流路
１３ 廃液チャンバ
２０ 解析部
２２、２３ 一対の電極（第１電極）
２４ 電源部（第１電源部）
２５ 撮影部
２６ 制御部（解析部、制御部）
３０ 分離部
３２、３３ 一対の電極（第２電極）
３４ 電源部（第２電源部）
１００ 分離装置
２００ 解析装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】