(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022191724
(43)【公開日】2022-12-28
(54)【発明の名称】検出システム及び検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 15/14 20060101AFI20221221BHJP
G01N 33/53 20060101ALI20221221BHJP
【ＦＩ】
G01N15/14 A
G01N33/53 D
G01N15/14 K
G01N15/14 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021100121
(22)【出願日】2021-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(74)【代理人】
【識別番号】100137235
【弁理士】
【氏名又は名称】寺谷 英作
(74)【代理人】
【識別番号】100131417
【弁理士】
【氏名又は名称】道坂 伸一
(72)【発明者】
【氏名】平岡 類
(72)【発明者】
【氏名】有本 聡
(72)【発明者】
【氏名】管野 天
(57)【要約】
【課題】複数種類の標的物質を個別に検出しやすくすること。
【解決手段】検出システム１００は、送液部１７０と、隔離部１８０と、検出部１５０と、を備える。送液部１７０は、それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子５を含む試料を、流路４の上流から下流へと流す。隔離部１８０は、流路４を流れる試料に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。検出部１５０は、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質を検出する。
【選択図】図１
【解決手段】検出システム１００は、送液部１７０と、隔離部１８０と、検出部１５０と、を備える。送液部１７０は、それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子５を含む試料を、流路４の上流から下流へと流す。隔離部１８０は、流路４を流れる試料に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。検出部１５０は、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質を検出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子を含む試料を、流路の上流から下流へと流す送液部と、
前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する隔離部と、
前記隔離部により隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する検出部と、を備える、
検出システム。
前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する隔離部と、
前記隔離部により隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する検出部と、を備える、
検出システム。
【請求項2】
前記一の種類の修飾粒子は、前記誘電体粒子が前記標的物質と結合した複合体粒子と、前記複合体粒子を形成していない前記誘電体粒子である未結合粒子と、を含む、
請求項１に記載の検出システム。
請求項１に記載の検出システム。
【請求項3】
前記一の種類の修飾粒子は、前記誘電体粒子が前記標的物質と結合した複合体粒子を含み、
前記他の粒子は、前記複合体粒子を形成していない前記誘電体粒子である未結合粒子を含む、
請求項１に記載の検出システム。
前記他の粒子は、前記複合体粒子を形成していない前記誘電体粒子である未結合粒子を含む、
請求項１に記載の検出システム。
【請求項4】
前記流路は、２つの分岐路を有し、
前記隔離部は、前記一の種類の修飾粒子と、前記他の粒子とをそれぞれ前記２つの分岐路に分かれて流れるように隔離する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の検出システム。
前記隔離部は、前記一の種類の修飾粒子と、前記他の粒子とをそれぞれ前記２つの分岐路に分かれて流れるように隔離する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項5】
前記隔離部は、前記一の種類の修飾粒子が前記下流へと流れないように捕集し、前記他の粒子を前記流路の前記下流へ流すことにより隔離する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の検出システム。
請求項１～３のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項6】
前記隔離部は、複数であって、
前記誘電泳動を前記試料に作用させるために印加される交流電圧の周波数は、前記上流側にある前記隔離部よりも、前記下流側にある前記隔離部の方が低い、
請求項１～５のいずれか１項に記載の検出システム。
前記誘電泳動を前記試料に作用させるために印加される交流電圧の周波数は、前記上流側にある前記隔離部よりも、前記下流側にある前記隔離部の方が低い、
請求項１～５のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項7】
前記隔離部は、前記試料に不均一な電場を生成することにより、前記誘電泳動を前記試料に作用させる、
請求項１～６のいずれか１項に記載の検出システム。
請求項１～６のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項8】
前記特定物質は、抗体である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の検出システム。
請求項１～７のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項9】
それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子を含む試料を、流路の上流から下流へと流し、
前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離し、
隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する、
検出方法。
前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離し、
隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する、
検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、例えばウイルス等の標的物質を検出するための検出システム及び検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、近接場を用いて、微小な標的物質を高感度に検出する光学的検出方法等が提供されている。例えば、特許文献１では、標的物質と磁性粒子及び蛍光粒子との結合によって形成された結合体を近接場が形成された検出板の表面から遠ざける方向に移動させる第１の磁場の印加によって生じる光信号の低減等を計測することで標的物質が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１７／１８７７４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１の検出方法では、１種類の標的物質を検出対象としている。したがって、特許文献１の検出方法では、例えば複数種類の標的物質が存在する場合に、これらを個別に検出することは難しい。
【0005】
そこで、本開示は、複数種類の標的物質を個別に検出しやすい検出システム等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る検出システムは、送液部と、隔離部と、検出部と、を備える。前記送液部は、それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子を含む試料を、流路の上流から下流へと流す。前記隔離部は、前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。前記検出部は、前記隔離部により隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する。
【0007】
本開示の一態様に係る検出方法は、それぞれ互いに異なる標的物質に特異的に結合する性質を有する特定物質で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子を含む試料を、流路の上流から下流へと流す。前記検出方法では、前記流路を流れる前記試料に前記誘電泳動を作用させることで、前記複数種類の修飾粒子のうちの一の種類の修飾粒子と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。前記検出方法では、隔離された前記一の種類の修飾粒子から対応する前記標的物質を検出する。
【0008】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【0009】
本開示の一態様に係る検出システム等によれば、複数種類の標的物質を個別に検出しやすい、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0012】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。
【0013】
また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
【0014】
また、以下において、平行及び垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、矩形状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する。
【0015】
また、以下において、標的物質を検出するとは、標的物質を見つけ出して標的物質の存在を確認することに加えて、標的物質の量（例えば数又は濃度等）又はその範囲を測定することを含む。
【0016】
（実施の形態）
実施の形態では、液体中で複合体粒子及び未結合粒子が誘電泳動（ＤＥＰ：Dielectrophoresis）によって分離され、分離された複合体粒子に含まれる標的物質が検出される。
実施の形態では、液体中で複合体粒子及び未結合粒子が誘電泳動（ＤＥＰ：Dielectrophoresis）によって分離され、分離された複合体粒子に含まれる標的物質が検出される。
【0017】
誘電泳動とは、不均一な電場にさらされた誘電体粒子に力が働く現象である。この力は、粒子の帯電を要求しない。
【0018】
標的物質とは、検出の対象となる物質であり、例えば病原性タンパク質等の分子、ウイルス（外殻タンパク質等）、又は細菌（多糖等）などである。標的物質は、被検物あるいは検出対象物と呼ばれる場合もある。実施の形態においては、標的物質として、複数種類の標的物質が同時に存在する場合に、これらの複数種類の標的物質のそれぞれを個別に検出する検出方法について説明する。以下に説明する実施の形態では、２種類の標的物質が存在する場合について説明するが、標的物質の種類はこれに限られない。本開示の検出システム及び検出方法は、３種類以上の標的物質に対して適用することもできる。
【0019】
以下に、誘電泳動を用いた複数種類の標的物質の検出を実現する検出システム及び検出方法の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0020】
［検出システムの構成］
まず、検出システム１００の構成について図１～図５を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る検出システム１００の概略構成を示す図である。図２は、実施の形態に係る検出部１５０を含む構成についての説明図である。図３は、実施の形態に係る粒子種についての説明図である。図４は、実施の形態に係る電極セット１１１１の構成を示す平面図である。図５は、実施の形態に係る隔離部１８０の構成についての説明図である。
まず、検出システム１００の構成について図１～図５を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る検出システム１００の概略構成を示す図である。図２は、実施の形態に係る検出部１５０を含む構成についての説明図である。図３は、実施の形態に係る粒子種についての説明図である。図４は、実施の形態に係る電極セット１１１１の構成を示す平面図である。図５は、実施の形態に係る隔離部１８０の構成についての説明図である。
【0021】
図１及び図２に示すように、検出システム１００は、分離部１１０と、電源１２０と、光源１３０と、撮像素子１４０と、検出部１５０と、反応部１６０と、送液部１７０と、隔離部１８０と、を備える。実施の形態では、図１に示すように、検出部１５０は２つ存在し、説明の便宜上、後述する流路４の上流側にある検出部１５０を「第１検出部１５１」、下流側にある検出部１５０を「第２検出部１５２」という。なお、図１では図示を省略しているが、各検出部１５０には、図２に示す電源１２０等の検出部１５０以外の構成が共に設けられている。また、実施の形態では、図１に示すように、隔離部１８０は２つ存在し、説明の便宜上、後述する流路４の上流側にある隔離部１８０を「第１隔離部１８１」、下流側にある隔離部１８０を「第２隔離部１８２」という。
【0022】
分離部１１０は、流路４を介して流れ込む試料１０を収容する容器であり、空間１１２１を内部に有する。分離部１１０は、空間１１２１内で、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５について、複合体粒子３と未結合粒子２とを試料１０中で誘電泳動により分離する。ここでは、分離部１１０は、複合体粒子３と未結合粒子２とを位置的に分離する。ただし、分離部１１０での分離は、あくまで空間１１２１内での位置的な分離であって、複合体粒子３と未結合粒子２とが互いに異なる場所へ隔離されるわけではない。試料１０は、未結合粒子２を含み、標的物質１が含まれる場合、標的物質１と未結合粒子２によって形成された複合体粒子３をさらに含む。また、試料１０には、夾雑物６が混入する場合がある。
【0023】
実施の形態では、図３中に矩形で示す第１標的物質１１、及び三角形で示す第２標的物質１２が、送液部１７０から供給される試料１０中に含まれている。以下、第１標的物質１１、及び第２標的物質１２を総称して標的物質１と記載する場合がある。これらの標的物質１のそれぞれに対応するように、実施の形態では、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２が試料１０に収容され反応に供される。
【0024】
第１誘電体粒子２１は、第１基材２１ａの表面が、第１標的物質１１に特異的に結合する性質を有する第１特定物質２１ｂで修飾されることで作製される。同様に、第２誘電体粒子２２は、第２基材２２ａの表面が、第２標的物質１２に特異的に結合する性質を有する第２特定物質２２ｂで修飾されることで作製される。このように、第１基材２１ａ、及び第２基材２２ａのそれぞれは、誘電体粒子における標的物質に特異的に結合する性質を有する物質を除く基材部分である。また、以下、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２を総称して誘電体粒子と記載する場合がある。また、以下、第１特定物質２１ｂ、及び第２特定物質２２ｂを総称して特定物質２０と記載する場合がある。
【0025】
なお、第１基材２１ａ、及び第２基材２２ａのそれぞれは、粒子形状であり、互いに異なる粒径を有する。また、例えば、第１基材２１ａ、及び第２基材２２ａのそれぞれは、対応する第１特定物質２１ｂ、及び第２特定物質２２ｂに比べて十分に大きいサイズである。これにより、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２は、異なる誘電率を有する。したがって、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２は、誘電泳動特性が互いに異なるようになる。
【0026】
なお、一の粒径と他の粒径とが異なるとは、一の粒径を決定する粒度分布のメジャーピークと、他の粒径を決定する粒度分布のメジャーピークとが一致しないことを意味する。したがって、一の粒子種の粒径と他の粒子種の粒径とが異なる場合においても、一の粒子種の一部と他の粒子種の一部とが同じ粒径を有する場合がある。
【0027】
また、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２の誘電泳動特性に差異を与える条件として、粒径の異なる基材を用いる例を説明するが、粒子の材質（互いに誘電率又は導電率が異なる）、表面電荷状態、表面官能基の選択など、その他の構成を適用してもよい。この場合は、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２は同じ粒径の基材から構成されてもよい。
【0028】
誘電体粒子とは、印加された電場によって分極することができる粒子である。誘電体粒子は、例えば、蛍光物質を含んでもよい。後述する光源１３０から、当該蛍光物質を励起する波長の光が照射された場合、蛍光発光の波長帯の光を検出することで、誘電体粒子の検出を行うことができる。なお、誘電体粒子に用いられる各基材部分は、蛍光物質を含む基材に限定されない。例えば基材として、蛍光物質を含まないポリスチレン粒子、ガラス粒子等が用いられてもよい。
【0029】
上記の第１特定物質２１ｂ、及び第２特定物質２２ｂは、いずれも、対応する１種類の標的物質１に対して特異的に結合する抗体で実現される。つまり、実施の形態では、特定物質２０は、抗体である。例えば、それぞれの基材表面の官能基と抗体の定常領域とが化学的に結合される（修飾される）ことで誘電体粒子が形成される。なお、第１特定物質２１ｂ、及び第２特定物質２２ｂとしては、抗体に限らず、例えば、ＤＮＡアプタマー、酵素、又は、受容体などを用いることもできる。また、特異的に結合する性質とは、少なくとも、対応する標的物質との結合親和性が、試料１０の系内の他の物質よりも高ければよい。より好ましくは、第１特定物質２１ｂと、第２標的物質１２との交差反応がなく、第２特定物質２２ｂと、第１標的物質１１との交差反応がないとよい。
【0030】
複合体粒子３とは、標的物質１の１つと、当該標的物質１の１つに対応する誘電体粒子の１つとが結合した複合体である。つまり、複合体粒子３では、標的物質１に特異的に結合する性質を有する特定物質２０を介して、標的物質１と誘電体粒子とが結合されている。実施の形態では、第１標的物質１１と第１誘電体粒子２１とにより、第１複合体粒子３１が形成され、第２標的物質１２と第２誘電体粒子２２とにより、第２複合体粒子３２が形成される。
【0031】
未結合粒子２とは、複合体粒子３を形成していない誘電体粒子である。つまり、未結合粒子２は、標的物質１に結合していない誘電体粒子である。未結合粒子２は、フリー（Ｆ）成分とも呼ばれる。一方、複合体粒子３に含まれる未結合粒子２部分に相当する誘電体粒子は、バインド（Ｂ）成分とも呼ばれる。以下、未結合粒子２、及び複合体粒子３を総称して修飾粒子（ここでは、抗体修飾粒子）５と記載する場合がある。
【0032】
ここで、分離部１１０の内部構成について説明する。図２に示すように、分離部１１０は、第１基板１１１と、スペーサ１１２と、第２基板１１３と、を備える。
【0033】
第１基板１１１は、例えばガラス又は樹脂製のシートである。第１基板１１１は、空間１１２１の底を規定する上面を有し、当該上面には、電源１２０から交流電圧が印加される電極セット１１１１が形成される。電極セット１１１１は、第１電極１１１２及び第２電極１１１３を含み、第１基板１１１上に不均一な電場（電場勾配ともいう）を生成することができる。つまり、電極セット１１１１は、電場勾配を発生する（又は形成する）電場勾配発生部の一例である。
【0034】
ここで、第１基板１１１上の電極セット１１１１の形状及び配置について、図４を参照しながら説明する。図４では、撮像素子１４０側から平面視した場合の電極セット１１１１の構成が示されている。なお、図４では、簡略化のため、電極セット１１１１の一部分を示す概略構成図が示されている。
【0035】
上記に説明したように、電極セット１１１１は、第１基板１１１上に配置された第１電極１１１２と第２電極１１１３とを有する。第１電極１１１２及び第２電極１１１３の各々は、電源１２０と電気的に接続されている。
【0036】
第１電極１１１２は、第１方向（図４では紙面左右方向）に延びる第１基部１１１２ａと、第１方向と交差する第２方向（図４では紙面上下方向）に第１基部１１１２ａから突出する２つの第１凸部１１１２ｂと、を備える。２つの第１凸部１１１２ｂの間には、第１凹部１１１２ｃが形成されている。２つの第１凸部１１１２ｂは、第２電極１１１３（特に後述する第２凸部１１１３ｂ）に対向して配置されている。２つの第１凸部１１１２ｂ及び第１凹部１１１２ｃの各々の第１方向の長さ及び第２方向の長さは、例えば、いずれも約１０マイクロメートルである。なお、２つの第１凸部１１１２ｂ及び第１凹部１１１２ｃのサイズは、これに限定されない。
【0037】
第２電極１１１３の形状及びサイズは、第１電極１１１２の形状及びサイズと実質的に同一である。つまり、第２電極１１１３も、第１方向（図４では紙面左右方向）に延びる第２基部１１１３ａと、第１方向と交差する第２方向（図４では紙面上下方向）に第２基部１１１３ａから突出する２つの第２凸部１１１３ｂと、を備える。２つの第２凸部１１１３ｂの間には、第２凹部１１１３ｃが形成されている。２つの第２凸部１１１３ｂは、第１電極１１１２（特に、第１凸部１１１２ｂ）に対向して配置されている。
【0038】
このような第１電極１１１２及び第２電極１１１３に交流電圧が印加されることで、第１基板１１１上に不均一な電場が生成される。第１電極１１１２に印加される交流電圧と、第２電極１１１３に印加される交流電圧とは、実質的に同一であってもよく、位相差が設けられてもよい。印加される交流電圧の位相差としては、例えば１８０度を用いることができる。
【0039】
なお、電極セット１１１１の位置は、第１基板１１１上に限定されない。電極セット１１１１は、空間１１２１中の試料１０の近傍に配置されればよい。ここで、試料１０の近傍とは、電極セット１１１１に印加された交流電圧によって試料１０内に電場を生成することができる範囲を意味する。つまり、電極セット１１１１は、空間１１２１内で試料１０に直接接していてもよく、空間１１２１の外側から、試料１０を含む領域に電場を形成してもよい。
【0040】
図４に示すように、不均一な電場により、第１基板１１１上に、電界強度が相対的に高い第１電場領域Ａと電界強度が相対的に低い第２電場領域Ｂとが形成される。第１電場領域Ａは、第２電場領域Ｂよりも高い電界強度を有する領域であり、対向する第１凸部１１１２ｂ及び第２凸部１１１３ｂの間の領域である。
【0041】
電界強度は、電場を生成する電極どうしの電極間距離に依存する。電界強度は、電極間距離が長いほど低くなり、電極間距離が短いほど高くなる。第１凸部１１１２ｂと第２凸部１１１３ｂの第１方向における端部同士が対向した位置は、電極セット１１１１の中で、第１電極１１１２及び第２電極１１１３の間の距離が最も短い位置となり、最も電界強度が高くなる。第１電場領域Ａは、このような第１電極１１１２及び第２電極１１１３の間の距離が最も短い位置を含む所定の範囲の領域である。
【0042】
また、第２電場領域Ｂは、第１電場領域Ａよりも低い電界強度を有する領域であり、対向する第１凹部１１１２ｃ及び第２凹部１１１３ｃの間の領域内に形成される。この領域は、第１電極１１１２及び第２電極１１１３の間の距離が最も長い位置であり、特に、第１凹部１１１２ｃ又は第２凹部１１１３ｃに近いほど電界強度が低くなる。第２電場領域Ｂは、特に電界強度の低い第１凹部１１１２ｃ及び第２凹部１１１３ｃの底を含む領域である。
【0043】
以上のように構成された電極セット１１１１を用いた場合における誘電体粒子の正析出及び負析出について、図４を用いて説明する。電極セット１１１１に印加される交流電圧の周波数、又は誘電体粒子を取り囲む外液のイオン種等によって、誘電体粒子は、電界強度の高い第１電場領域Ａか、又は電界強度の低い第２電場領域Ｂに集積する。このとき、誘電泳動時の挙動（すなわち正析出をするか、又は、負析出をするか）は、クラウジウス・モソッティ係数の実部によって決定される。誘電泳動時の諸条件によって、クラウジウス・モソッティ係数の実部が正の数値となる場合、誘電体粒子は、正の誘電泳動（ｐＤＥＰ）の作用により、第１電場領域Ａに正析出する。一方、誘電泳動時の諸条件によって、クラウジウス・モソッティ係数の実部が負の数値となる場合、誘電体粒子は、負の誘電泳動（ｎＤＥＰ）の作用により、第２電場領域Ｂに負析出する。
【0044】
スペーサ１１２は、第１基板１１１上に配置される。スペーサ１１２には、空間１１２１の形状に対応する貫通孔が形成されている。言い換えると、空間１１２１は、第１基板１１１及び第２基板１１３に挟まれた貫通孔によって形成される。上記したように、空間１１２１には、流路４を介して流れ込む試料１０が導入される。スペーサ１１２は、貫通孔を囲む外壁であり、空間１１２１を規定する内側面を有する。スペーサ１１２は、例えば、第１基板１１１及び第２基板１１３との密着性が高い樹脂等の材料で構成される。
【0045】
第２基板１１３は、例えばガラス又は樹脂製の透明なシートであり、スペーサ１１２上に配置される。例えば、第２基板１１３としては、ポリカーボネート基板を用いることができる。第２基板１１３には、空間１１２１に繋がる供給孔１１３１及び排出孔１１３２が板面を貫通するように形成されている。試料１０は、供給孔１１３１を介して空間１１２１に供給され、排出孔１１３２を介して空間１１２１から排出される。なお、第２基板１１３を備えずに分離部１１０を構成してもよい。つまり、第２基板１１３は、必須の構成要素ではない。例えば、分離部１１０が容器として成立するための空間１１２１は、底及び内側面をそれぞれ規定する第１基板１１１及びスペーサ１１２のみで形成される。
【0046】
電源１２０は、交流電源であり、第１基板１１１の電極セット１１１１に交流電圧（正弦波又は矩形波を含む）を印加する。電源１２０は、交流電圧を供給できればどのような電源であってもよく、特定の電源に限定されない。また、交流電圧は外部電源から供給されてもよく、この場合、電源１２０は、検出システム１００に含まれなくてもよい。
【0047】
光源１３０は、空間１１２１内の試料１０に照射光１３１を照射する。照射光１３１は、透明な第２基板１１３を介して試料１０中に照射される。試料１０からは、照射光１３１に応じた検出光１３２が生じ、当該検出光１３２が検出されることで、試料１０に含まれる誘電体粒子の検出が行われる。例えば、上記したように、誘電体粒子に蛍光物質が含まれる場合、照射光１３１として励起光を照射することで蛍光物質が励起され、蛍光物質から発せられた蛍光を検出光１３２として検出する。
【0048】
光源１３０としては、公知の技術を特に限定することなく利用することができる。例えば半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザを光源１３０として用いることができる。光源１３０から照射される照射光１３１の波長としては、標的物質１に含まれる物質との相互作用が小さい波長が用いられる。例えば、標的物質１がウイルスである場合、４００ｎｍ～２０００ｎｍの波長の照射光１３１が選択される。また、照射光１３１の波長としては、半導体レーザが利用できる波長（例えば６００ｎｍ～８５０ｎｍ）が用いられてもよい。
【0049】
なお、光源１３０は、検出システム１００に含まれなくてもよい。例えば、誘電体粒子のサイズが大きい場合には、レンズ等の光学素子を組み合わせて観察が可能となり、蛍光発光等の発光現象を用いなくてもよい。つまり、誘電体粒子に蛍光物質が含まれなくてもよく、この場合、光源１３０から照射光１３１が照射されなくてもよい。太陽及び蛍光灯等を光源１３０として、照射される外光を利用して誘電体粒子の検出を行うことができる。
【0050】
撮像素子１４０は、ＣＭＯＳイメージセンサ及びＣＣＤイメージセンサ等であり、試料１０から生じた検出光１３２を受光することで、画像を生成して出力する。撮像素子１４０は、例えば、カメラ（不図示）等に内蔵されて第１基板１１１の板面に水平に配置され、カメラに含まれるレンズ等の光学素子（不図示）を介して、電極セット１１１１に対応する箇所を撮像する。このように、撮像素子１４０は、分離部１１０によって未結合粒子２と分離された複合体粒子３を撮影して、複合体粒子３に含まれる標的物質１を検出するために用いられる。
【0051】
誘電体粒子が蛍光物質を含む例では、撮像素子１４０は、誘電体粒子に含まれる蛍光物質から発せられた蛍光を撮像する。なお、検出システム１００は、撮像素子１４０の代わりに、フォトディテクタを備えてもよい。この場合、フォトディテクタは、第１基板１１１上の、誘電泳動によって分離された複合体粒子３が集まる領域から、蛍光等の検出光１３２を検出すればよい。なお、このように撮像素子１４０に代えてフォトディテクタが用いられる場合、検出部１５０は、検出光１３２の強度に基づいて、誘電体粒子に結合する標的物質１の検出を行ってもよい。
【0052】
検出システム１００は、光源１３０と分離部１１０との間、及び／又は、分離部１１０と撮像素子１４０との間に、光学レンズ及び／又は光学フィルタを備えてもよい。例えば、光源１３０からの照射光１３１を遮断し、かつ、検出光１３２を通過させることができるロングパスフィルタが、分離部１１０と撮像素子１４０との間に設置されてもよい。
【0053】
検出部１５０は、撮像素子１４０から出力された画像を取得し、当該画像に基づき、試料１０中に含まれる誘電体粒子の検出を行う。特に、実施の形態における検出システム１００では、複合体粒子３のそれぞれと未結合粒子２のそれぞれとを個別に計数できる。例えば、検出部１５０は、一の種類の修飾粒子５として、第１複合体粒子３１を形成する第１誘電体粒子２１と、未結合粒子２となっている第１誘電体粒子２１とを区別して検出することができる。ここで、複合体粒子３の数は、所定の結合比等によって標的物質１の数に対応している。したがって、検出部１５０は、画像に基づき誘電体粒子の検出を行うことで、複合体粒子３に含まれる標的物質１を検出することができる。
【0054】
例えば、検出部１５０は、予め撮像された誘電体粒子を含まない対照画像を用いて、取得した画像と対照画像との比較により、輝度値の異なる輝点を検出する。具体的に、検出光１３２として発光を検出する場合、対照画像に対して取得された画像中の輝度値の高い点を輝点とし、検出光１３２として透過光及び散乱光等を検出する場合、対照画像に対して取得された画像中の輝度値の低い点を輝点として検出すればよい。このようにして、検出部１５０は、試料１０中の複合体粒子３を検出し、対応する標的物質１を検出する。
【0055】
ここで、後述するように、分離部１１０には、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５を含む試料１０が、流路４を介して流れ込む。したがって、検出部１５０は、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質１を検出することになる。実施の形態では、第１検出部１５１は、一の種類の修飾粒子５としての第１複合体粒子３１から対応する第１標的物質１１を検出し、第２検出部１５２は、一の種類の修飾粒子５としての第２複合体粒子３２から対応する第２標的物質１２を検出する。
【0056】
検出部１５０は、例えば、プロセッサ等の回路とメモリ等の記憶装置とを用いて、上記画像解析のためのプログラムが実行されることで実現されるが、専用の回路によって実現されてもよい。検出部１５０は、例えば、コンピュータに内蔵される。
【0057】
反応部１６０は、試料１０を収容する容器であって、複数種類の標的物質１と、これらに対応する複数種類の誘電体粒子とが結合して複数種類の複合体粒子３を形成する結合反応の場である。反応部１６０では、複数種類の標的物質１と、各標的物質１と比較して多量の複数種類の誘電体粒子とを導入する。これにより、反応部１６０では、各種類について、標的物質１が誘電体粒子と結合することで生じる複合体粒子３と、標的物質１と反応しなかった未結合粒子２と、を含む試料１０が生成される。つまり、反応部１６０で生成された試料１０には、複数種類の修飾粒子５（実施の形態では、第１誘電体粒子２１及び第１複合体粒子３１、並びに第２誘電体粒子２２及び第２複合体粒子３２）が含まれることになる。反応部１６０で生成された後の試料１０は、送液部１７０に供給される。
【0058】
送液部１７０は、送液ポンプを備えており、反応部１６０から供給される試料１０を流路４へ輸送する。これにより、試料１０が流路４を流れる。つまり、送液部１７０は、複数種類の修飾粒子５を含む試料１０を、流路４の上流から下流へと流す。なお、流路４は、例えば水平面上に設置されている。このため、試料１０は、重力に従って自然落下することで流路４を上流から下流へと流れるわけではなく、送液部１７０により輸送されることで流路４を上流から下流へと流れる。また、流路４を流れる試料１０の単位時間当たりの流量は、送液部１７０により適宜調整可能であってもよい。また、試料１０を流路４へ輸送する状態と、流路４への輸送を停止する状態とを送液部１７０により適宜切り替え可能であってもよい。
【0059】
隔離部１８０は、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。複数種類の修飾粒子５は、それぞれ互いに異なる標的物質１に特異的に結合する性質を有する特定物質２０で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なっている。つまり、一の種類の修飾粒子５の特定物質２０に結合する標的物質１の種類と、他の種類の修飾粒子５の特定物質２０に結合する標的物質１の種類とは、互いに異なっている。
【0060】
特に、実施の形態では、一の種類の修飾粒子５は、複合体粒子３を形成していない誘電体粒子である未結合粒子２を更に含んでおり、隔離部１８０は、一の種類の修飾粒子５としての複合体粒子３及び未結合粒子２と、他の粒子とを互いに異なる場所へ隔離する。つまり、分離部１１０では、誘電泳動により分けられた粒子（ここでは、複合体粒子３と未結合粒子２）が同じ空間１１２１内に留まるのに対して、隔離部１８０では、誘電泳動により分けられた粒子（ここでは、一の種類の修飾粒子５と、他の粒子）が同じ場所に留まらず、互いに異なる場所へ隔離される。
【0061】
実施の形態では、流路４は、図１に示すように２つの第１分岐路４３Ａと、２つの第２分岐路４３Ｂと、を有している。２つの第１分岐路４３Ａは、いずれも１つの流路４から分岐した流路であり、一方の第１分岐路４３Ａは第１検出部１５１に繋がっている。２つの第２分岐路４３Ｂは、いずれも他方の第１分岐路４３Ａから分岐した流路であり、一方の第２分岐路４３Ｂは第２検出部１５２に繋がっている。以下、第１分岐路４３Ａ及び第２分岐路４３Ｂ、並びに後述する第３分岐路４３Ｃ及び第４分岐路４３Ｄを総称して分岐路４３と記載する場合がある。
【0062】
流路４において、２つの第１分岐路４３Ａに分岐する手前における内壁には、第１電極セット４１Ａが設けられており、第１電極セット４１Ａには、第１電源４２Ａから交流電圧が印加されている。また、流路４において、２つの第２分岐路４３Ｂに分岐する手前における内壁には、第２電極セット４１Ｂが設けられており、第２電極セット４１Ｂには、第２電源４２Ｂから交流電圧が印加されている。以下、第１電極セット４１Ａ及び第２電極セット４１Ｂ、並びに後述する第３電極セット４１Ｃ及び第４電極セット４１Ｄを総称して電極セット４１と記載する場合がある。また、以下、第１電源４２Ａ及び第２電源４２Ｂ、並びに後述する第３電源４２Ｃ及び第４電源４２Ｄを総称して電源４２と記載する場合がある。
【0063】
実施の形態では、検出システム１００は、隔離部１８０を複数（ここでは、２つ）備えている。２つの隔離部１８０のうちの第１隔離部１８１は、第１電極セット４１Ａに第１電源４２Ａから交流電圧を印加し、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第１誘電体粒子２１及び第１複合体粒子３１）と、他の粒子（ここでは、第２誘電体粒子２２、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第１分岐路４３Ａ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第１分岐路４３Ａのうちの一方の第１分岐路４３Ａを介して第１検出部１５１に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第１分岐路４３Ａへと流れ込む。
【0064】
また、第２隔離部１８２は、第２電極セット４１Ｂに第２電源４２Ｂから交流電圧を印加し、第１分岐路４３Ａを流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第２誘電体粒子２２及び第２複合体粒子３２）と、他の粒子（ここでは、夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第２分岐路４３Ｂ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第２分岐路４３Ｂのうちの一方の第２分岐路４３Ｂを介して第２検出部１５２に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第２分岐路４３Ｂを流れて流路４から排出される。
【0065】
つまり、実施の形態では、流路４は、２つの分岐路４３を有している。そして、隔離部１８０は、一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とをそれぞれ２つの分岐路４３に分かれて流れるように隔離している。
【0066】
ここで、隔離部１８０による一の種類の修飾粒子５と他の粒子との隔離について図５を用いて説明する。図５に示すように、各隔離部１８０が備える電極セット４１は、流路４において互いに対向する一対の内壁のうちの一方の内壁に設けられており、２つの櫛歯状の第１電極４１１及び第２電極４１２を有する。これら第１電極４１１及び第２電極４１２は、それぞれ分離部１１０における電極セット１１１１の第１電極１１１２及び第２電極１１１３と形状が実質的に同じである。なお、電極セット４１における第１電極４１１及び第２電極４１２のサイズは、電極セット１１１１における第１電極１１１２及び第２電極１１１３のサイズと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0067】
各隔離部１８０において、第１電極４１１及び第２電極４１２のうちいずれか一方の電極をグランドに接続して電源４２から交流電圧を印加することで、電極セット４１の前方を流れる試料１０内に不均一な電場を生成する。つまり、隔離部１８０は、試料１０に不均一な電場を生成することにより、誘電泳動を試料１０に作用させる。これにより、試料１０に含まれる誘電体粒子のうち正析出される誘電体粒子が電極セット４１へ寄ることで、正析出される誘電体粒子（図５では第１誘電体粒子２１及び第１複合体粒子３１）と、その他の粒子（図５では第２誘電体粒子２２及び第２複合体粒子３２）とが２つの分岐路４３に分かれて流れることになる。
【0068】
ここで、誘電体粒子が正析出するか負析出するかは、電極セット１１１１又は電極セット４１に印加される交流電圧の周波数に依存する。以下、図６及び図７を用いて、実施の形態における誘電体粒子の析出について説明する。図６は、実施の形態における交流電圧の設定周波数を示すグラフである。図７は、実施の形態における各周波数における粒子種ごとの析出パターンの説明図である。
【0069】
図６のグラフにおいて、縦軸は、クラウジウス・モソッティ係数の実部（Real-part of Clausius-Mossotti factor）を示し、横軸は、電極セット１１１１又は電極セット４１に印加される交流電圧の周波数を示す。上記したように、クラウジウス・モソッティ係数の実部が正であれば、誘電体粒子には正の誘電泳動が作用し、電界強度のより高い領域に誘電体粒子が移動する。逆に、クラウジウス・モソッティ係数の実部が負であれば、誘電体粒子には負の誘電泳動が作用し、電界強度のより低い領域に誘電体粒子が移動する。
【0070】
また、図６では、未結合粒子２である第１誘電体粒子２１に対応するグラフＧ１が一点鎖線で示され、第１複合体粒子３１に対応するグラフＧ２が破線で示されている。また、未結合粒子２である第２誘電体粒子２２に対応するグラフＧ３が実線で示され、第２複合体粒子３２に対応するグラフＧ４が点線で示されている。なお、図６では、紙面左右方向に延びる細い実線によって、クラウジウス・モソッティ係数の実部が０の位置を示している。
【0071】
図６に示すように、複合体粒子３及び未結合粒子２のそれぞれは、印加される交流電圧の周波数が低周波側でクラウジウス・モソッティ係数の実部が正となっている。また、印加される交流電圧の周波数が高周波側でクラウジウス・モソッティ係数の実部が負となっている。したがって、印加される交流電圧の周波数を低周波側から高周波側へと変化させることでクラウジウス・モソッティ係数の実部が正から負に変化する。このとき、複合体粒子３及び未結合粒子２のそれぞれは、クラウジウス・モソッティ係数の実部が正から負に変化する周波数点が異なっている。
【0072】
したがって、この例では、印加される交流電圧の周波数を低周波側から高周波側へと変化させるのみで、複合体粒子３及び未結合粒子２のそれぞれを正析出から負析出へと順次変化させることが可能となる。
【0073】
図７には、いくつかの周波数点における複合体粒子３及び未結合粒子２のそれぞれの誘電泳動時の挙動がまとめられている。図７では、第１カラムに複合体粒子３又は未結合粒子２の種類（粒子種）が示されている。また、第２カラム～第５カラムに各周波数点における複合体粒子３又は未結合粒子２ごとの誘電泳動時の挙動が示されている。なお、第２カラム～第５カラムでは、「正」が粒子種と周波数点との組み合わせで正析出が生じることを示し、「負」が粒子種と周波数点との組み合わせで負析出が生じることを示している。なお、図７の周波数点（第１周波数Ｆ１～第４周波数Ｆ４）は、図６に紙面上下方向に延びる破線とともに示す周波数点（第１周波数Ｆ１～第４周波数Ｆ４）と対応している。
【0074】
例えば、第１周波数Ｆ１の交流電圧が印加された場合、第１複合体粒子３１、第２複合体粒子３２、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２は、いずれも正析出が生じる。一方、第２周波数Ｆ２の交流電圧が印加された場合、第２複合体粒子３２のみが負析出に変化するため、第２複合体粒子３２を他の粒子と分離又は隔離することが可能である。このように、実施の形態では、第１周波数Ｆ１～第４周波数Ｆ４のそれぞれの交流電圧の印加によって、第１複合体粒子３１、第２複合体粒子３２、第１誘電体粒子２１、及び第２誘電体粒子２２のそれぞれを分離又は隔離することが可能である。
【0075】
実施の形態では、第１隔離部１８１は、第１電極セット４１Ａに第３周波数Ｆ３の交流電圧を印加する。これにより、正析出する一の種類の修飾粒子５（ここでは、第１誘電体粒子２１（未結合粒子２）及び第１複合体粒子３１（複合体粒子３））と、負析出する他の粒子（ここでは、第２誘電体粒子２２、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）とが隔離される。また、第２隔離部１８２は、第２電極セット４１Ｂに第１周波数Ｆ１の交流電圧を印加する。これにより、正析出する一の種類の修飾粒子５（ここでは、第２誘電体粒子２２（未結合粒子２）及び第２複合体粒子３２（複合体粒子３））と、負析出する他の粒子（ここでは、夾雑物６）とが隔離される。つまり、実施の形態では、隔離部１８０は複数であって、誘電泳動を試料１０に作用させるために印加される交流電圧の周波数は、上流側にある隔離部１８０（ここでは、第１隔離部１８１）よりも、下流側にある隔離部１８０（ここでは、第２隔離部１８２）の方が低い。
【0076】
また、実施の形態では、第１検出部１５１に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第４周波数Ｆ４の交流電圧を印加する。これにより、正析出する第１誘電体粒子２１と、負析出する第１複合体粒子３１とが分離される。また、第２検出部１５２に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第２周波数Ｆ２の交流電圧を印加する。これにより、正析出する第２誘電体粒子２２と、負析出する第２複合体粒子３２とが分離される。
【0077】
［動作］
以下、実施の形態に係る検出システム１００の動作（検出方法）の一例について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態に係る検出システム１００の動作（検出方法）の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理Ｓ１０１，Ｓ１０２は、検出システム１００の動作（検出方法）を実行する前に行われる処理であり、検出システム１００の動作（検出方法）に含まれなくてもよい。
以下、実施の形態に係る検出システム１００の動作（検出方法）の一例について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態に係る検出システム１００の動作（検出方法）の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理Ｓ１０１，Ｓ１０２は、検出システム１００の動作（検出方法）を実行する前に行われる処理であり、検出システム１００の動作（検出方法）に含まれなくてもよい。
【0078】
まず、試料１０として用いる検出用検体を捕集する（Ｓ１０１）。これは、図示しない検体捕集部が動作することによって行われる。検体捕集部は、サイクロン式分離装置、又は、フィルタ式分離装置等によって流体から標的物質１を含み得る画分を分離することで検出用検体を捕集する。その他、検体捕集部としては、静電方式による捕集など、標的物質１を含み得る画分を分離するための公知の技術を任意に選択して適用することができる。なお、検体捕集部の構成によって異なるものの、標的物質１を含みうる画分を分離するための流体は、気体であってもよいし、液体でもよい。言い換えると、流体の性状に応じた検体捕集部を選択することで、検出システム１００をあらゆる対象物に対して適用することができる。液体の画分が得られる場合には、得られた画分をそのまま試料１０として用いることができる。また、気体の画分が得られる場合には、これをリン酸緩衝生理食塩水等の水溶液に懸濁して試料１０とする。
【0079】
次に、試料１０と、複数種類の標的物質１のそれぞれに対応する複数種類の誘電体粒子とを反応部１６０の容器内にともに収容して結合反応を生じさせる（Ｓ１０２）。これにより、試料１０中に標的物質１が含まれる場合には、複合体粒子３が形成される。したがって、試料１０には、複数種類の複合体粒子３と、複数種類の未結合粒子２とが含まれることになる。
【0080】
次に、反応部１６０から供給される試料１０を、送液部１７０の備える送液ポンプを用いて流路４へ輸送することで、試料１０を流路４の上流から下流へと流す（Ｓ１０３）。そして、隔離部１８０を動作させることにより、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する（Ｓ１０４）。
【0081】
そして、検出部１５０を動作させることにより、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５を撮像素子１４０が撮像した画像に基づいて、試料１０中の複合体粒子３に含まれる標的物質１を検出する（Ｓ１０５）。実施の形態では、検出部１５０を動作させる前に、分離部１１０を動作させることにより、一の種類の修飾粒子５について複合体粒子３と未結合粒子２とを誘電泳動により分離する処理が実行される。
【0082】
上記の処理Ｓ１０４，Ｓ１０５は、未だ隔離されていない標的物質１が存在している間、繰り返される（Ｓ１０６：Ｎｏ）。そして、全ての標的物質１が隔離されると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、検出システム１００の動作が終了する。
【0083】
実施の形態では、１回目の処理Ｓ１０４で、第１隔離部１８１により第１複合体粒子３１及び第１誘電体粒子２１が一の種類の修飾粒子５として隔離され、１回目の処理Ｓ１０５で、第１検出部１５１により第１複合体粒子３１に含まれる第１標的物質１１が検出される。また、実施の形態では、２回目の処理Ｓ１０４で、第２隔離部１８２により第２複合体粒子３２及び第２誘電体粒子２２が一の種類の修飾粒子５として隔離され、２回目の処理Ｓ１０５で、第２検出部１５２により第２複合体粒子３２に含まれる第２標的物質１２が検出される。
【0084】
［効果等］
以上のように、実施の形態に係る検出システム１００は、送液部１７０と、隔離部１８０と、検出部１５０と、を備える。送液部１７０は、それぞれ互いに異なる標的物質１に特異的に結合する性質を有する特定物質２０で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子５を含む試料１０を、流路４の上流から下流へと流す。隔離部１８０は、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。検出部１５０は、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質１を検出する。
以上のように、実施の形態に係る検出システム１００は、送液部１７０と、隔離部１８０と、検出部１５０と、を備える。送液部１７０は、それぞれ互いに異なる標的物質１に特異的に結合する性質を有する特定物質２０で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子５を含む試料１０を、流路４の上流から下流へと流す。隔離部１８０は、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。検出部１５０は、隔離部１８０により隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質１を検出する。
【0085】
これによれば、試料１０中に複数種類の標的物質１が含まれている場合であっても、標的物質１を種類ごとに他の粒子とは異なる場所に隔離した上で検出することが可能である。このため、実施の形態に係る検出システム１００では、複数の標的物質１を個別に検出しやすい、という利点がある。
【0086】
また、実施の形態に係る検出システム１００では、一の種類の修飾粒子５は、誘電体粒子が標的物質１と結合した複合体粒子３と、複合体粒子３を形成していない誘電体粒子である未結合粒子２と、を含む。
【0087】
これによれば、一の種類の修飾粒子５として複合体粒子３のみを他の粒子と隔離する場合と比較して、隔離部１８０に要求される性能が低くて済むので、検出システム１００を設計しやすい、という利点がある。
【0088】
また、実施の形態に係る検出システム１００では、流路４は、２つの分岐路４３を有する。そして、隔離部１８０は、一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とをそれぞれ２つの分岐路４３に分かれて流れるように隔離する。
【0089】
これによれば、一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とをより精度良く互いに異なる場所へと隔離しやすくなる、という利点がある。
【0090】
また、実施の形態に係る検出システム１００では、隔離部１８０は、複数である。そして、誘電泳動を試料１０に作用させるために印加される交流電圧の周波数は、上流側にある隔離部１８０よりも、下流側にある隔離部１８０の方が低い。
【0091】
これによれば、上流から下流に向かうにつれて、各隔離部１８０において正析出された一の種類の修飾粒子５を順番に隔離しやすくなる、という利点がある。
【0092】
また、実施の形態に係る検出システム１００では、隔離部１８０は、試料１０に不均一な電場を生成することにより、誘電泳動を試料１０に作用させる。
【0093】
これによれば、試料１０に生成された不均一な電場に基づいて、誘電泳動を作用させることができる、という利点がある。
【0094】
また、実施の形態に係る検出システム１００では、特定物質２０は、抗体である。
【0095】
これによれば、標的物質１と誘電体粒子との結合を抗原抗体反応によって高い特異性で形成させることができる、という利点がある。
【0096】
また、実施の形態に係る検出方法では、それぞれ互いに異なる標的物質１に特異的に結合する性質を有する特定物質２０で修飾された誘電体粒子であって、互いに誘電泳動に対する挙動が異なる複数種類の修飾粒子５を含む試料１０を、流路４の上流から下流へと流す。また、実施の形態に係る検出方法では、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、複数種類の修飾粒子５のうちの一の種類の修飾粒子５と、他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離する。また、実施の形態に係る検出方法では、隔離された一の種類の修飾粒子５から対応する標的物質１を検出する。
【0097】
これによれば、試料１０中に複数種類の標的物質１が含まれている場合であっても、標的物質１を種類ごとに他の粒子とは異なる場所に隔離した上で検出することが可能である。このため、実施の形態に係る検出方法では、複数の標的物質１を個別に検出しやすい、という利点がある。
【0098】
（変形例）
以上、本開示の１つ又は複数の態様に係る検出システム及び検出方法について、それぞれ実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
以上、本開示の１つ又は複数の態様に係る検出システム及び検出方法について、それぞれ実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【0099】
［第１変形例］
図９は、実施の形態の第１変形例に係る検出システム１００Ａの概略構成を示す図である。本変形例に係る検出システム１００Ａは、４つの隔離部１８０Ａ（第１隔離部１８１Ａ、第２隔離部１８２Ａ、第３隔離部１８３Ａ、及び第４隔離部１８４Ａ）を備えている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。また、本変形に係る検出システム１００Ａは、４つの隔離部１８０Ａとそれぞれ対応する４つの検出部１５０（第１検出部１５１、第２検出部１５２、第３検出部１５３、及び第４検出部１５４）を備えている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。なお、図９では図示を省略しているが、各検出部１５０には、図２に示す電源１２０等の検出部１５０以外の構成が共に設けられている。
図９は、実施の形態の第１変形例に係る検出システム１００Ａの概略構成を示す図である。本変形例に係る検出システム１００Ａは、４つの隔離部１８０Ａ（第１隔離部１８１Ａ、第２隔離部１８２Ａ、第３隔離部１８３Ａ、及び第４隔離部１８４Ａ）を備えている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。また、本変形に係る検出システム１００Ａは、４つの隔離部１８０Ａとそれぞれ対応する４つの検出部１５０（第１検出部１５１、第２検出部１５２、第３検出部１５３、及び第４検出部１５４）を備えている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。なお、図９では図示を省略しているが、各検出部１５０には、図２に示す電源１２０等の検出部１５０以外の構成が共に設けられている。
【0100】
また、本変形に係る検出システム１００Ａでは、流路４は、２つの第１分岐路４３Ａと、２つの第２分岐路４３Ｂとの他に、２つの第３分岐路４３Ｃと、２つの第４分岐路４３Ｄと、を更に有している点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。２つの第３分岐路４３Ｃは、いずれも第２分岐路４３Ｂから分岐した流路であり、一方の第３分岐路４３Ｃは第３検出部１５３に繋がっている。２つの第４分岐路４３Ｄは、いずれも他方の第３分岐路４３Ｃから分岐した流路であり、一方の第４分岐路４３Ｄは第４検出部１５４に繋がっている。
【0101】
本変形例では、第１隔離部１８１Ａは、第１電極セット４１Ａに第１電源４２Ａから第４周波数Ｆ４の交流電圧を印加し、流路４を流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第１誘電体粒子２１（未結合粒子２））と、他の粒子（ここでは、第１複合体粒子３１、第２誘電体粒子２２（未結合粒子２）、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第１分岐路４３Ａ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第１分岐路４３Ａのうちの一方の第１分岐路４３Ａを介して第１検出部１５１に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第１分岐路４３Ａへと流れ込む。
【0102】
第１検出部１５１に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第５周波数Ｆ５（＞第４周波数Ｆ４）の交流電圧を印加する。これにより、第１誘電体粒子２１が負析出されるため、第１検出部１５１は、第１誘電体粒子２１を検出することが可能である。
【0103】
また、第２隔離部１８２Ａは、第２電極セット４１Ｂに第２電源４２Ｂから第３周波数Ｆ３の交流電圧を印加し、第１分岐路４３Ａを流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第１複合体粒子３１）と、他の粒子（ここでは、第２誘電体粒子２２（未結合粒子２）、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第２分岐路４３Ｂ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第２分岐路４３Ｂのうちの一方の第２分岐路４３Ｂを介して第２検出部１５２に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第２分岐路４３Ｂへと流れ込む。
【0104】
第２検出部１５２に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第４周波数Ｆ４の交流電圧を印加する。これにより、第１複合体粒子３１が負析出されるため、第２検出部１５２は、第１複合体粒子３１を検出し、かつ、第１複合体粒子３１に含まれる第１標的物質１１を検出することが可能である。
【0105】
また、第３隔離部１８３Ａは、第３電極セット４１Ｃに第３電源４２Ｃから第２周波数Ｆ２の交流電圧を印加し、第２分岐路４３Ｂを流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第２誘電体粒子２２（未結合粒子２））と、他の粒子（ここでは、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第３分岐路４３Ｃ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第３分岐路４３Ｃのうちの一方の第３分岐路４３Ｃを介して第３検出部１５３に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第３分岐路４３Ｃへと流れ込む。
【0106】
第３検出部１５３に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第３周波数Ｆ３の交流電圧を印加する。これにより、第２誘電体粒子２２が負析出されるため、第３検出部１５３は、第２誘電体粒子２２を検出することが可能である。
【0107】
また、第４隔離部１８４Ａは、第４電極セット４１Ｄに第４電源４２Ｄから第１周波数Ｆ１の交流電圧を印加し、第３分岐路４３Ｃを流れる試料１０に誘電泳動を作用させることで、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第２複合体粒子３２）と、他の粒子（ここでは、夾雑物６）とを互いに異なる場所（ここでは、２つの第４分岐路４３Ｄ）へと隔離する。一の種類の修飾粒子５は、２つの第４分岐路４３Ｄのうちの一方の第４分岐路４３Ｄを介して第４検出部１５４に対応する分離部１１０へと流れ込み、他の粒子は、他方の第４分岐路４３Ｄを流れて流路４から排出される。
【0108】
第４検出部１５４に対応する分離部１１０は、電極セット１１１１に第２周波数Ｆ２の交流電圧を印加する。これにより、第２複合体粒子３２が負析出されるため、第４検出部１５４は、第２複合体粒子３２を検出し、かつ、第２複合体粒子３２に含まれる第２標的物質１２を検出することが可能である。
【0109】
以上のように、第１変形例に係る検出システム１００Ａでは、一の種類の修飾粒子５は、誘電体粒子が標的物質１と結合した複合体粒子３を含む。そして、他の粒子は、複合体粒子３を形成していない誘電体粒子である未結合粒子２を含む。
【0110】
これによれば、標的物質１が結合した複合体粒子３のみと、未結合粒子２を含む他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離することができるので、標的物質１をより精度良く検出しやすくなる、という利点がある。
【0111】
なお、本変形例では、各検出部１５０と対応する分離部１１０において、隔離された試料１０に対して誘電泳動を作用させて分離しているが、誘電泳動を作用させなくてもよい。この場合、各検出部１５０において分離部１１０は不要である。また、本変形例では、第１誘電体粒子２１に対応する第１検出部１５１、及び第２誘電体粒子２２に対応する第３検出部１５３を備えているが、これらの検出部１５１，１５３を備えていなくてもよい。
【0112】
［第２変形例］
図１０は、実施の形態の第２変形例に係る検出システム１００Ｂの概略構成を示す図である。本変形例に係る検出システム１００Ｂは、２つの検出部１５０（ここでは、第１検出部１５１、及び第２検出部１５２）にそれぞれ対応する分離部１１０が、２つの隔離部１８０Ｂ（ここでは、第１隔離部１８１Ｂ、及び第２隔離部１８２Ｂ）を兼ねている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。また、本変形例に係る検出システム１００Ｂでは、流路４が分岐路を有していない点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。
図１０は、実施の形態の第２変形例に係る検出システム１００Ｂの概略構成を示す図である。本変形例に係る検出システム１００Ｂは、２つの検出部１５０（ここでは、第１検出部１５１、及び第２検出部１５２）にそれぞれ対応する分離部１１０が、２つの隔離部１８０Ｂ（ここでは、第１隔離部１８１Ｂ、及び第２隔離部１８２Ｂ）を兼ねている点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。また、本変形例に係る検出システム１００Ｂでは、流路４が分岐路を有していない点で、実施の形態に係る検出システム１００と相違する。
【0113】
本変形例では、隔離部１８０Ｂにおいて、電極セット１１１１は、例えば流路４の内壁（側壁又は底壁）に設けられている。そして、本変形例では、隔離部１８０Ｂは、試料１０の流路４への輸送を停止させた状態で、電極セット１１１１に電源１２０から交流電圧を印加することで、試料１０に対して誘電泳動を所定時間にわたって作用させ、正析出される誘電体粒子を電極セット１１１１にて捕集する。その後、隔離部１８０Ｂは、試料１０の流路４への輸送を再開させることで、負析出される他の粒子を流路４の下流側へと流す。これにより、隔離部１８０Ｂでは、一の種類の修飾粒子５が捕集され、他の粒子が流路４の下流へと流されることで、一の種類の修飾粒子５と他の粒子とが互いに異なる場所へ隔離される。
【0114】
具体的には、第１隔離部１８１Ｂは、試料１０の流路４への輸送を停止させた状態で、対応する電極セット１１１１に対応する電源１２０から第３周波数Ｆ３の交流電圧を印加し、試料１０に誘電泳動を所定時間にわたって作用させる。これにより、第１隔離部１８１Ｂは、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第１誘電体粒子２１、及び第１複合体粒子３１）を捕集する。その後、第１隔離部１８１Ｂは、試料１０の流路４への輸送を再開させることで、他の粒子（ここでは、第２誘電体粒子２２、第２複合体粒子３２、及び夾雑物６）を流路４の下流へと流すことで、一の種類の修飾粒子５と他の粒子とを互いに異なる場所へ隔離する。
【0115】
そして、第１隔離部１８１Ｂにおいて、対応する電極セット１１１１に対応する電源１２０から第４周波数Ｆ４の交流電圧を印加する。これにより、正析出する第１誘電体粒子２１と、負析出する第１複合体粒子３１とが分離されるので、第１検出部１５１は、分離された第１複合体粒子３１を検出し、かつ、第１複合体粒子３１に含まれる第１標的物質１１を検出することが可能である。
【0116】
また、第２隔離部１８２Ｂは、試料１０の流路４への輸送を停止させた状態で、対応する電極セット１１１１に対応する電源１２０から第１周波数Ｆ１の交流電圧を印加し、試料１０に誘電泳動を所定時間にわたって作用させる。これにより、第２隔離部１８２Ｂは、一の種類の修飾粒子５（ここでは、第２誘電体粒子２２、及び第２複合体粒子３２）を捕集する。その後、第２隔離部１８２Ｂは、試料１０の流路４への輸送を再開させることで、他の粒子（ここでは、夾雑物６）を流路４の下流へと流すことで、一の種類の修飾粒子５と他の粒子とを互いに異なる場所へ隔離する。下流へと流された他の粒子は、流路４から排出される。
【0117】
そして、第２隔離部１８２Ｂにおいて、対応する電極セット１１１１に対応する電源１２０から第２周波数Ｆ２の交流電圧を印加する。これにより、正析出する第２誘電体粒子２２と、負析出する第２複合体粒子３２とが分離されるので、第２検出部１５２は、分離された第２複合体粒子３２を検出し、かつ、第２複合体粒子３２に含まれる第２標的物質１２を検出することが可能である。
【0118】
以上のように、第２変形例に係る検出システム１００Ｂでは、隔離部１８０Ｂは、一の種類の修飾粒子５が下流へと流れないように捕集し、他の粒子を流路４の下流へ流すことにより隔離する。
【0119】
これによれば、流路４を分岐させずとも、一の種類の修飾粒子５と他の粒子とを互いに異なる場所へと隔離することができる、という利点がある。
【0120】
なお、本変形例では、流路４に沿って複数（ここでは、２つ）の検出部１５０と、対応する複数（ここでは、２つ）の隔離部１８０Ｂが設けられているが、これに限られない。例えば、流路４には、１つの検出部１５０と、対応する１つの隔離部１８０Ｂとが設けられていてもよい。この場合、検出部１５０及び隔離部１８０Ｂよりも下流に流れた試料１０は一旦回収され、再び検出部１５０及び隔離部１８０Ｂの上流から流すように循環させることで、試料１０を複数回、検出部１５０及び隔離部１８０Ｂを通過させることが可能である。そして、試料１０を通過させるごとに、隔離部１８０Ｂで印加する交流電圧の周波数を変化させることで、本変形例と同様に、一の種類の修飾粒子５と他の粒子とを隔離させることが可能である。
【0121】
［その他の変形例］
例えば、上記実施の形態において、第１電極の第１凸部と第２電極の第２凹部とが第２方向に対向する電極セットを用いて不均一な電場を生成してもよい。
例えば、上記実施の形態において、第１電極の第１凸部と第２電極の第２凹部とが第２方向に対向する電極セットを用いて不均一な電場を生成してもよい。
【0122】
また、電極セットに含まれる電極の数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。３つ以上の電極を含む電極セットを用い、隣り合う電極間に印加される交流電圧に位相差が設けられてもよい。このような電極セットは、Ｃａｓｔｅｌｌａｔｅｄ電極と呼ばれる場合がある。
【産業上の利用可能性】
【0123】
本開示は、例えば感染症等の原因となるウイルス等の標的物質を検出する検出システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【0124】
１ 標的物質
２ 未結合粒子
３ 複合体粒子
４ 流路
５ 修飾粒子
６ 夾雑物
１０ 試料
１１ 第１標的物質
１２ 第２標的物質
２０ 特定物質
２１ 第１誘電体粒子
２１ａ 第１基材
２１ｂ 第１特定物質
２２ 第２誘電体粒子
２２ａ 第２基材
２２ｂ 第２特定物質
３１ 第１複合体粒子
３２ 第２複合体粒子
４１ 電極セット
４１Ａ 第１電極セット
４１Ｂ 第２電極セット
４１Ｃ 第３電極セット
４１Ｄ 第４電極セット
４２ 電源
４２Ａ 第１電源
４２Ｂ 第２電源
４２Ｃ 第３電源
４２Ｄ 第４電源
４３ 分岐路
４３Ａ 第１分岐路
４３Ｂ 第２分岐路
４３Ｃ 第３分岐路
４３Ｄ 第４分岐路
１００，１００Ａ，１００Ｂ 検出システム
１１０ 分離部
１１１ 第１基板
１１２ スペーサ
１１３ 第２基板
１２０ 電源
１３０ 光源
１３１ 照射光
１３２ 検出光
１４０ 撮像素子
１５０ 検出部
１５１ 第１検出部
１５２ 第２検出部
１５３ 第３検出部
１５４ 第４検出部
１６０ 反応部
１７０ 送液部
１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ 隔離部
１８１，１８１Ａ，１８１Ｂ 第１隔離部
１８２，１８２Ａ，１８２Ｂ 第２隔離部
１８３Ａ 第３隔離部
１８４Ａ 第４隔離部
４１１ 第１電極
４１２ 第２電極
１１１１ 電極セット
１１１２ 第１電極
１１１２ａ 第１基部
１１１２ｂ 第１凸部
１１１２ｃ 第１凹部
１１１３ 第２電極
１１１３ａ 第２基部
１１１３ｂ 第２凸部
１１１３ｃ 第２凹部
１１２１ 空間
１１３１ 供給孔
１１３２ 排出孔
２ 未結合粒子
３ 複合体粒子
４ 流路
５ 修飾粒子
６ 夾雑物
１０ 試料
１１ 第１標的物質
１２ 第２標的物質
２０ 特定物質
２１ 第１誘電体粒子
２１ａ 第１基材
２１ｂ 第１特定物質
２２ 第２誘電体粒子
２２ａ 第２基材
２２ｂ 第２特定物質
３１ 第１複合体粒子
３２ 第２複合体粒子
４１ 電極セット
４１Ａ 第１電極セット
４１Ｂ 第２電極セット
４１Ｃ 第３電極セット
４１Ｄ 第４電極セット
４２ 電源
４２Ａ 第１電源
４２Ｂ 第２電源
４２Ｃ 第３電源
４２Ｄ 第４電源
４３ 分岐路
４３Ａ 第１分岐路
４３Ｂ 第２分岐路
４３Ｃ 第３分岐路
４３Ｄ 第４分岐路
１００，１００Ａ，１００Ｂ 検出システム
１１０ 分離部
１１１ 第１基板
１１２ スペーサ
１１３ 第２基板
１２０ 電源
１３０ 光源
１３１ 照射光
１３２ 検出光
１４０ 撮像素子
１５０ 検出部
１５１ 第１検出部
１５２ 第２検出部
１５３ 第３検出部
１５４ 第４検出部
１６０ 反応部
１７０ 送液部
１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ 隔離部
１８１，１８１Ａ，１８１Ｂ 第１隔離部
１８２，１８２Ａ，１８２Ｂ 第２隔離部
１８３Ａ 第３隔離部
１８４Ａ 第４隔離部
４１１ 第１電極
４１２ 第２電極
１１１１ 電極セット
１１１２ 第１電極
１１１２ａ 第１基部
１１１２ｂ 第１凸部
１１１２ｃ 第１凹部
１１１３ 第２電極
１１１３ａ 第２基部
１１１３ｂ 第２凸部
１１１３ｃ 第２凹部
１１２１ 空間
１１３１ 供給孔
１１３２ 排出孔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】