介电电泳是一种通过电场和由此感应的偶极矩的相互作用来驱动放置在不均匀电场内的物质的现象。目前，利用该现象，进行生物体样品的分离、鉴定，在各个领域中开展了研究。例如，参照下述文献。
H.Li and R.B ashir，“Dielectrophoretic separation and manipulation oflive and heat-treated cells of Listeria on microfabricated devices withinterdigitater electrodes”，Sensors and Actuators B：Chemical，vol.86，no.2-3，pp.215-221，2002
P.Gascoyne，J.Satayavivad and M.Ruchirawat，“Microfluidic approachesto malaria detection”，Acta Tropica，vol.89，pp.357-369，2004。
测定由特定的物质生成的该驱动力即介电电泳力极其重要，而且求出其具体的数值并不容易。由于解析方式求出由设计成一般的电极生成的介电电泳力几乎不可能，因此采用有限元素法并通过计算来求出。但是，该方法并不适用于测定实际的介电电泳力。

本发明的目的在于提供一种能够进行介电电泳力的测定且还能够实现包含电介质部分的对象小物体的移动、停止、分离、排斥、辨别等处理(handling)的介电电泳装置。
另外，本发明还提供适用于上述介电电泳装置的器件(device)(装置)。
另外，本发明还提供上述对象小物体的处理方法、辨别方法、介电电泳力的测定方法等。使用上述介电电泳装置能够适当地实现这些方法。
本发明的介电电泳装置具备：壳体，壳体，其用于填充电介质溶液且放入包含电介质部分的对象小物体；电极装置，其包括多个电极，上述多个电极在上述壳体内形成不均匀交变电场，该不均匀交变电场对于作用于上述壳体内的对象小物体的介电电泳力与基于重力及浮力的力之间的平衡，产生至少一个稳定平衡点；和倾斜机构，其保持上述壳体和上述电极装置并使上述壳体和上述电极装置倾斜。
向上述电极装置的电极施加交流电压时，能够在上述壳体内形成不均匀交变电场。作用于小物体的介电电泳力依赖于所施加的不均匀交变电场强度及其倾斜度。基于重力和浮力的力依赖于壳体的倾斜角。通过上述倾斜机构能够获得该倾斜角。上述的两个力不平衡即产生不均衡时，小物体在溶液中移动。根据壳体的倾斜方向和角度、或施加在电极上的电压或频率，能够调整移动方向和速度。即，能够进行小物体的处理。
上述的两个力平衡时，小物体静止(上述稳定平衡点)。由于介电电泳力等于小物体静止时的基于重力和浮力的力，因此只要计算出基于重力和浮力的力，就能够求出介电电泳力。由于基于重力和浮力的力依赖于壳体的倾斜角，因此只要改变倾斜角来测定小物体静止时的倾斜角度，就能够测定介电电泳力。
上述介电电泳装置还具备旋转机构，其在上述倾斜机构造成的倾斜的平面内使上述壳体和上述电极装置旋转。
上述介电电泳力和基于重力和浮力的力不在正相反方向上时，通过利用上述旋转机构并在朝斜向倾斜的平面内旋转上述壳体，能够使述介电电泳力和基于重力和浮力的力平衡。当然，也能够通过基于上述旋转机构的壳体和电极装置的旋转来积极产生不平衡，从而控制小物体的移动。上述旋转机构也能适用于小物体的处理。
上述电极装置的电极在优选的实施方式中，多个(一对)电极的互相相向的边关于电极间中心线线对称，并且按照从一端向另一端以狭窄的电极间隔平行延伸后接着电极间隔逐渐增大的方式形成为曲线。该一对电极产生稳定平衡点和不稳定平衡点。
上述介电电泳装置还具备交流产生装置，其产生施加于上述多个电极的至少频率或电压可变的交流电压。
在优选的实施方式中，能够测定基于上述倾斜机构的倾斜角度以及基于上述旋转机构的旋转角度。角度的测定可通过目视，也可通过传感器来自动测定。
另外，该发明提供一种适用于上述介电电泳装置的器件(装置)。该器件具备：壳体，用于在内部填充电介质溶液且放入包含电介质部分的对象小物体；和多个电极，其在上述壳体内形成不均匀交变电场，上述多个电极的互相相向的边对于电极间中心线线对称，并且按照从一端向另一端以狭窄的电极间隔平行延伸，之后电极间隔逐渐增大的方式形成为曲线。
一个实施方式中，在上述壳体形成有用于吸引或排出对象小物体的开口。
其它实施方式中，在上述壳体形成有用于向上述壳体内注入电介质溶液的注入口和排出电介质溶液的排出口。
这样的器件能够利用在小物体的分离、排斥、辨别等中。
该发明的小物体的处理方法在壳体内填充电介质溶液且放入包含电介质部分的对象小物体，并在上述壳体内形成不均匀交变电场，并且调整不均匀交变电场的强度以及频率、上述壳体倾斜的方向以及角度之中的至少一个，从而在作用于上述壳体内的对象小物体的介电电泳力、与基于重力和浮力的力之间产生不平衡来使对象小物体向期望的方向移动。移动小物体后，能够在期望的位置(稳定平衡点)处使其停止。
该发明的小物体的辨别方法在壳体内填充电介质溶液且放入分别包含电介质部分的不同的多种对象小物体，并在上述壳体内形成不均匀交变电场，并且调整不均匀交变电场的强度以及频率、上述壳体倾斜的方向以及角度之中的至少一个，从而在作用于上述壳体内的对象小物体的介电电泳力、与基于重力和浮力的力之间产生不平衡来使不同的多种对象小物体向不同方向移动，使得所期望种类的对象小物体在期望的稳定平衡点停止。
该发明的小物体的介电电泳理的测定方法在壳体内填充电介质溶液且放入包含电介质部分的对象小物体，并在上述壳体内形成不均匀交变电场，并且调整不均匀交变电场的强度以及频率、上述壳体倾斜的方向以及角度之中的至少一个，从而使作用于上述壳体内的对象小物体的介电电泳力、与基于重力和浮力的力平衡，使得小物体静止，使用上述小物体静止时的上述壳体的规定方向的倾斜角度来计算介电电泳力。
根据本发明，对象小物体可适用于包括生物体细胞的所有电介质或包含电介质部分的一部分的小物体。
附图说明
图1表示作用于电介质粒子的重力的斜面分力与介电电泳力的平衡原理。
图2是表示DEP器件的剖视图。
图3是去除了DEP器件的罩玻璃的状态的俯视图。
图4a表示作用于粒子的力，粒子在中心线上，且表示平衡状态。
图4b是表示介电电泳力的形状与重力的斜面分力的图表。
图5a表示倒置DEP器件来进行配置时作用于粒子的力，图5b是表示此时产生的介电电泳力的形状与重力的斜面分力的图表。
图6表示作用于粒子的力，表示粒子偏离中心线而产生合力的状态。
图7表示作用于粒子的力，表示虽然粒子偏离了中心线，但是处于平衡的状态。
图8表示倾斜板与旋转盘的配置关系，即DEP器件的倾斜。
图9表示倾斜板与旋转盘的配置关系，即DEP器件的旋转。
图10表示坐标轴。
图11a和图11b是随着时间的推移表示分别急剧使角度θpitch从60°到15°、以及从15°到60°变化时的粒子的移动量的图表。
图12是表示连续进行多次角度阶跃响应的图表。
图13a表示角度阶跃响应中的粒子的位置，图13b是表示每个角度的稳定平衡点的图表。
图14是以角度θpitch为横轴表示重力的斜面分力与介电电泳力平衡的静止粒子的位置的变化的图表。
图15a和图15b是随着时间的推移表示分别急剧使电压从8Vpp到20Vpp、以及从20Vpp到8Vpp变化时的粒子的移动量的图表。
图16是表示连续进行多次电压阶跃响应的图表。
图17a表示电压阶跃响应中的粒子的位置，图17b是表示每个电压的稳定平衡点的图表。
图18是以电压Vpp为横轴表示重力的斜面分力与介电电泳力平衡的静止粒子的位置的变化的图表。
图19a和图19b是随着时间的推移表示分别急剧使频率f从300KHz到5MHz、以及从5MHz到300KHz变化时的粒子的移动量的图表。
图20是表示连续进行多次频率阶跃响应的图表。
图21a表示频率阶跃响应中的粒子的位置，图21b是表示每个频率的稳定平衡点的图表。
图22是以频率f为横轴表示重力的斜面分力与介电电泳力平衡的静止粒子的位置的变化的图表。
图23表示电介质粒子的移动(处理)的状态。
图24表示分离多个电介质粒子的状态。
图25是表示介电电泳装置的整体构成的立体图。
图26是表示介电电泳装置的倾斜板的安装结构的立体图。
图27是表示介电电泳装置的倾斜板的定位固定结构的侧视图。
图28是沿图27的a-a线的放大剖视图。
图29是表示在介电电泳装置的XY台子上设置旋转盘的状态的立体图。
图30是表示介电电泳装置的旋转盘的安装结构的剖视图。
图31是表示介电电泳装置的电结构的模块图。
图32表示DEP器件的变形例，是切取一部分后进行表示俯视图。
图33是图32的纵向剖视图。

(1)介电电泳与介电电泳力
在电介质溶液中放入电介质粒子并施加不均匀的(根据位置，电场强度不同)交变(alternate current)电场(electric field)时，依次施加的力FDEP(将该力称作介电电泳力(dielectrophoreticforcce))会作用在电介质粒子上，通过该介电电泳力，电介质粒子在溶液(不均匀交变电场)内进行移动(将该现象称作介电电泳)。
$F_{\mathrm{DEP}}=2\pi {ϵ}_0{ϵ}_m{r}^3\mathrm{Re}\left(f_{\mathrm{CM}}\right)▿E_{\mathrm{rms}}^2$....式(1)
这里，ε0是真空中的介电常数，εm是溶液的相对介电常数，r是粒子(假设为球形)的半径，Re(fCM)是克劳休斯-莫索提方程式(Clausius-Mosotti equation)的实部，由式(2)来进行表示。Erms表示交流电场强度的有效值。
$R_e\left(f_{\mathrm{CM}}\right)=R_e\{({ϵ}_p^{*}-{ϵ}_m^{*})/({ϵ}_p^{*}+2{ϵ}_m^{*})\}$....式(2)
这里，εP*和εm*分别是粒子和溶液的复数相对介电常数。
εP＜εm时，粒子接受朝向电场分布稀疏的一方的介电电泳力(将该力称作负介电电泳)，εm＞εp时，粒子接受朝向电场分布稠密的一方的介电电泳力(将该力称作正介电电泳)。
溶液中的非带电粒子特别是生物体细胞(红血球或白血球的正常细胞以及癌细胞、疟原虫寄生红血球、各种细菌等)、DNA分子等的辨别方法(过滤)或特性评价在其粒子大小为数微米以下的情况下极其难进行。也难操作(处理)这些对象物。
由于随着粒子(包括上述生物体细胞)的介电常数大于或小于溶液(溶剂)的介电常数，介电电泳力的方向与大小会不同，因此能够实现粒子的移动与停止、混合粒子(包括上述生物体细胞)的分离或辨别、特定粒子(包括上述生物体细胞)的鉴定等处理。
(2)介电电泳力与重力之间的平衡以及其应用
如图1所示，考虑在溶液中容纳粒子的介电电泳器件(装置)(以下，称作DEP器件)(壳体)。该DEP器件在平坦的基板玻璃(下面板)上的周围固定隔离物的框体，在由该隔离物包围的空间内填充溶液并且容纳粒子，用平坦的罩玻璃(上面板)覆盖该框体的上表面，形成内部充满溶液(密闭)的空间。在(密闭)的空间内，在基板玻璃等上表面设置形成不均匀交变电场的电极，其详细的说明将在后叙述。
粒子的重力和基于溶液的浮力作用于DEP器件内的粒子。若重力大于浮力，则根据下式描述作用于粒子的力FG(以下，只称作“重力”)(浮力大于粒子的重力时，将(ρP-ρm)替换成(ρm-ρP)并将作用于粒子的力的方向指向上方向，则以下的讨论完全适用于这样的情况)。
FG＝(4/3)πr3(ρp-ρm)g             ....式(3)
这里，ρP是粒子的密度，ρm是溶液的浓度，g是重力加速度。
在斜面上放置上述的DEP器件。设斜面的倾斜角度为θpitch，并将沿斜面向上的方向作为X轴方向。
上述的力FG的平行于斜面向下方向的分力是FGsinθpitch(以下，将该力称作重力的斜面分力)。施加不均匀交变电场，使平行于斜面向上方向的介电电泳力FDEP作用于溶液中的粒子时，若这些力FGsinθpitch与FDEP平衡，则粒子静止。
在该状态(电介质粒子静止的状态)下，下式成立。
FDEP-FGsinθpitch＝0                 ....式(4)
即，通过改变斜面的倾斜角度θpitch来制造出FDEP＞FGsinθpitch或FDEP＜FGsinθpitch的状态时，能够使电介质粒子沿着斜面向上方或向下方进行移动，通过制造出式(4)成立的状态，能够使电介质粒子静止(粒子的处理)。
并且，若表示FGsinθpitch的所有的参数r、ρP、ρm、g、θpitch已知，则通过作出式(4)成立的状态，能够使用式(4)来测定介电电泳力FDEP(将该方法称作零位法)。另外，若ε0、εm、εP已知，则能够从式(1)、(2)计算出电场强度E的值。
该介电电泳力测定法的特征如下。
由于粒子静止，因此能够消除基于粘性阻力的测定误差。
能够通过改变斜面的角度θpitch来制造出平衡，从而能够使粒子静止(显然，改变产生介电电泳力的交变电场强度(施加电压或频率)也能够使粒子静止，但是不一定必须这么做)。
(3)DEP器件的结构与特征
DEP器件10的结构的一例如图2和图3所示。
基板玻璃11的平坦面上的大致中央处形成有左右一对电极(支流间隙电极：Creek-Gap Electrode)13A、13B。电极13A、13B互相相向的边形成为如下形状的曲线：从一方侧即图3右侧(配置于斜面时位于下部的一侧)(以下，称作下侧或端子侧)向另一方侧即图3左侧(配置于斜面时位于上部的一侧)(以下，称作上侧)，首先在电极长度的1/3～1/4左右的长度处以非常狭窄的间隔平行延伸，接着间隔逐渐增大(增大的比例也增加)。从电极13A、13B的下侧分别延伸布线图案，连接有形成在基板玻璃11的端部上的电极端子13a、13b。假设一条穿过电极13A、13B的上述边的中间的线，将该线作为电极间的中心线N。电极13A与13B相对于中心线N线对称。
这些电极13A、13B、布线图案、端子13a、13b通过溅射在基板玻璃11表面上形成铝薄膜，能够通过使用光刻技术进行构图来形成。
基板玻璃11表面上包括电极13A、13B及其布线图案之上而形成有绝缘膜14(例如，感光性聚酰亚胺：厚度在1μm以下)，其表面是与基板玻璃11的表面平行的平坦的表面。在包括端子13a、13b的基板11的右端部之上未形成绝缘膜14。
穿有圆形的孔15A的隔离物15被配置并固定在绝缘膜14之上。按照电极13A、13B恰好进入孔15A中的方式决定孔15A的位置与大小。隔离物15例如能够用硅胶(厚度为100μm)来制作。
在隔离物15的孔15A中填满相对介电常数εm的电介质溶液S(例如，蒸馏水)，且放入相对介电常数为εP的一个或多个电介质粒子P(例如，直径为9.9μm的聚苯乙烯珠粒)。
在放入溶液S与粒子P的空间(孔15A)中，按照空气无法进入的方式在隔离物15上放置罩玻璃12并进行固定。由此，填充电介质溶液，且完成放入电介质粒子(对象小物体)的壳体。端子13a、13b露出在外部。
通过在端子13a、13b之间施加高频电压，在充满由孔15A规定的溶液S的空间内的电极13A与13B之间(上述的电极的两个边之间)形成不均匀交变电场。以上述的情况为例时，由于聚苯乙烯珠粒的介电常数比蒸馏水S的介电常数小，因此产生负介电电泳，聚苯乙烯珠粒(粒子P)接受朝向电极间隔大的一方的介电电泳力，若假设水平配置了DEP器件10时，向该方向(图3左方向)进行移动。
将这样的DEP器件10如图1所示的斜面上并将其端子侧作为下侧。为了简化说明，假设DEP器件10内的空间中的中心线N上存在一个电介质粒子P。另外，将中心线N的倾斜角度设为θpitch。沿着斜面向上的介电电泳力FDEP和沿着斜面向下的重力的斜面分力FGsinθpitch作用在如上所述的粒子P上。图4a和图4b表示该状态。在图4b中，用曲线表示介电电泳力FDEP，用直线表示重力的斜面分力FGsinθpitch(根据倾斜角度θpitch而变化)。这些两个力FDEP与FGsinθpitch的交点是如上所述的两个力平衡的点(称作“平衡点”)。
在支流间隙电极中具有两个平衡点。这是因为介电电泳力FDEP具有如图4b所示的在中央具有峰值的曲线形状。由于在电极的下方两个电极13A与13B之间的间隔狭窄，因此电场强度虽然大，但是，由于左右电极13A、13B相向的边平行，因此不存在电场的倾斜，所以不会产生介电电泳力。另一方面，在电极的上方，电极间隔极其大，电场强度、倾斜角度都极其小，介电电泳力几乎为零。其结果，介电电泳力在中央处具有峰值。
两个平衡点中的上侧的平衡点是稳定平衡点。即，作用在位于该平衡点之下的粒子上的介电电泳力FDEP比重力的斜面分力FGsinθpitch大，粒子朝向平衡点上升，作用在位于该平衡点之上的粒子上的介电电泳力FDEP比重力的斜面分力FGsinθpitch小，粒子朝向平衡点下降。无论如何粒子都会朝向平衡点进行移动，因此是稳定的平衡点。与此相反，下侧的平衡点是不稳定平衡点，因为使粒子朝向远离平衡点的方向移动的力作用在存在于该平衡点之上或之下的粒子上。
图5a表示与图4a相比倒置DEP器件来配置在斜面上的状态，图5b是表示此时作用于电介质粒子上的介电电泳力的形状。此时也产生两个平衡点，其中一个是稳定平衡点。
这样，无论在正介电电泳力下还是在负介电电泳力下，具有支流间隙电极的DEP器件都能确保一个稳定平衡点，能够使粒子以稳定的状态静止(停止)。
上述情况是粒子P存在于电极间中心线N上的情况。
如图6所示，粒子P不在中心线N上时，介电电泳力FDEP的方向不是平行于中心线N的方向，而是偏离了中心线N。由于重力的斜面分力FGsinθpitch作用在与中心线N平行的方向上，因此产生这些力的合力C，根据该合力C使粒子P在溶液中移动。
为了使重力作用在消除该合力C的方向上，使DEP器件10在斜面上进行旋转(如后述所示，使搭载DEP器件10的旋转盘50进行旋转)(用θyaw表示旋转角)。那么如图7所示，根据DEP器件10(旋转盘50)的某一角度位置θyaw，介电电泳力FDEP与重力的斜面分力FGsinθpitch平衡，粒子静止(停止)。即，此时也存在稳定平衡点。另外，此时，式(4)也成立。
因此，即使粒子不在中心线N上，也能使粒子的移动停止(除了在中心线N上之外，也在横切中心线N的方向上移动)，使用粒子静止时的条件，根据式(3)、(4)能够计算出介电电泳力FDEP。
为了与下述的介电电泳装置关联，在图8至图10中简单统一表示构成斜面的倾斜板30、保持DEP器件10切在斜面(倾斜板30)上进行旋转的旋转盘50的位置、角度关系、以及坐标轴。
如图1所示，沿着倾斜板30的方向是X轴，与该X轴正交且沿着倾斜板30的表面的方向是Y轴，垂直于倾斜板30的表面的方向是Z轴(是不同于后述的XY台子41的X、Y轴的坐标系)。倾斜板30的倾斜角度θpitch相当于Y轴的旋转。旋转盘50的旋转相当于Z轴的旋转θyaw。通过旋转旋转盘50，能够理解上述的合力C会被消除。倾斜板30的倾斜角度θpitch与介电电泳力FDEP的大小相关，旋转盘50的旋转角θyaw表示介电电泳力FDEP的方向。
(4)介电电泳装置及其方法
图25至图31表示介电电泳装置的一例。作为介电电泳力测定装置、电介质粒子的处理装置、辨别装置也能够使用介电电泳装置，能够实现各种方法(介电电泳力测定方法、处理方法、辨别方法)。
特别是参照图25、图26来说明倾斜机构。在基台20上倾斜自如地在其下端部枢接倾斜板30。即，基台20上固定有多个轴承21。另一方面，倾斜板30的下端部上一体形成有形成了轴孔的多个安装部32，在这些安装部32的轴孔内插入旋转轴31且进行固定。旋转轴31旋转自如地承接在轴承21中。在基台20(或一个轴承21)上安装有检测旋转轴31的旋转角的旋转传感器(例如，电位计)25。
特别是，参照图27、图28可知，在基台20的一侧，垂直于基台20的表面竖直设置有扇形定位板22。定位板22的圆弧状的侧缘附近形成有圆弧状的定位槽23。另一方面，在倾斜板30的一侧，根据倾斜板30的倾斜而沿着上述定位槽23移动的位置处，从倾斜板30的一侧稍微突出地设置有形成了螺丝孔的滑坐33。将具有旋钮24a的固定螺丝24慢慢从定位板22的外侧旋入定位槽23内，在滑坐33的螺丝孔中使其进行螺合。
倾斜板30形成上述的斜面，通过以旋转轴31为中心手动操作旋转倾斜板30，θpitch至少在0°至90°之间能够使倾斜板30取任意的角度位置。而且，通过紧固固定螺丝24，能够在已定位的位置处固定倾斜板30。倾斜板30的角度位置(角度θpitch)可通过旋转传感器25的输出以电信号形式获得，也可以通过在定位板22上画刻度来目视获得。将倾斜板30呈水平状态时的角度θpitch设为0°。
特别是参照图25、图29可知，在倾斜板30上固定有XY台子机构40。XY台子机构40在其上部具备XY台子41，XY台子41的位置能够通过旋钮42、43在X、Y方向上进行调整。XY台子41的表面平行于倾斜板30的表面。XY台子机构40的X方向(不同于如图1所示的沿斜面的方向的坐标系)存在于XY台子41的表面内，且是平行于倾斜板30的旋转轴31的方向，Y方向是在XY台子41的表面内与X方向正交的方向。
另外，参照图29、图30说明旋转机构。XY台子41上形成有圆形的凹部44，该旋转盘50旋转自如地被包含在该凹部44中。即，固定在旋转盘50的中心下部的旋转轴52旋转自如地承接在设置于XY台子41上的轴承45上。XY台子41上设置有用于检测旋转轴52(即旋转盘50)的旋转角度位置(角度θyaw)的旋转传感器46。
在XY台子41上的圆形凹部44的周围，形成180°(-90°～+90°)以上的角度范围内的定位槽47。该定位槽47形成为其下部的槽宽较宽，在该宽度的槽内放入沿着槽移动自如的滑坐55。
另一方面，旋转盘50的周围固定有向径向外方延伸的手柄53。该手柄53上穿有孔，在该孔内旋转自如地插入具有旋钮54a的固定螺丝54，固定螺丝54的前端部与形成在滑坐55上的螺丝孔进行螺合。
因此，通过手动操作手柄53能够旋转旋转盘50(至少在-90°～90°的范围内)，且在任意的角度位置旋转旋钮54a并通过紧固固定螺丝54，能够将旋转盘50固定在XY台子41上。旋转盘50的角度位置能够以电信号形式从旋转传感器(transducer)46获得，也能够使用画(刻)在旋转盘50的周围位置处的XY台子41上的刻度41A并通过目视来读取。
旋转盘50的表面上形成有用于容纳DEP器件10的凹部51。将凹部51制作成恰好容纳DEP器件10的大小(也可以使凹部51比DEP器件10大)，被容纳在该凹部51内的DEP器件10除了在上下方向移动外，不进行移动。凹部51中形成有用于使用镊子等装卸DEP器件10的切口部51A。
旋转盘50上的凹部51的周围的多个位置处安装有通过销钉能够旋转的由弹簧部件构成的爪58。通过该爪58，能够进一步加强被容纳在凹部51内的DEP器件10的固定。但是，也可以在凹部51的底面与DEP器件10的背面之间加入粘接剂来确保DEP器件10的固定。
旋转盘50的表面、其凹部51的底面都平行于XY台子41的表面和倾斜板30的表面。因此，被容纳在凹部51内的DEP器件10(基板玻璃11、绝缘膜14的表面)的倾斜角度等于倾斜板30的倾斜角度，能够作为倾斜板30的倾斜角度来测定。另外，旋转盘50的角度位置为0°时，被容纳在凹部51内的DEP器件10的电极13A、13B的中心线N与倾斜时的倾斜板30、XY台子41、旋转盘50的最大角度方向(XY台子41的Y方向)一致。相反，将在倾斜板30的某一角度位置处最大角度方向与中心线的方向一致时的旋转盘50的角度位置(θyaw)设为0°。
在图25中，最后将支承体63固定在倾斜板30上，使得显微镜60被该支承体63支承为能够在上下方向(垂直于倾斜板30的表面的方向)升降自如。显微镜60将固定在旋转盘50上的DEP器件10内的粒子P(例如将旋转盘50的旋转中心附近)配置在可视位置处。通过由XY台子机构40向X、Y方向移动XY台子41，能够调整显微镜60的视野的位置。由旋钮62调整显微镜60的视野像的聚焦。另外，显微镜60中内置有CCD照相机(在图31中用符号61表示)，能够获得表示视野像的影像信号。显然，显微镜60能够进行倍率调整。
图31表示介电电泳装置的电结构的主要部分。
优选由计算机系统构成处理装置70，测定介电电泳力等时，接收后述的各种输入，进行基于上述的式(1)至式(4)的计算，求出介电电泳力FDEP、电场强度E等，并输出给输出装置72(打印机、显示装置等)。
由于高频产生装置73产生施加在DEP器件10的电极13A、13B之间的高频电压，因此其频率f和电压V可变。能够通过示波器75观察所产生的高频信号波形。将高频电压的频率f和电压V提供给处理装置70。也能够从示波器75的波形显示通过目视来读取频率f和电压V。也可以是处理装置70控制高频产生装置73，且频率f和电压V可变。
通过接口76，向处理装置70输入旋转传感器25、45所检测的倾斜板30的倾斜角度θpitch、表示旋转盘50的角度位置θyaw的信号。也能够从刻度22A、41A目视读取这些角度θpitch、θyaw，并从输入装置71(键盘、显示装置、鼠标等)进行输入。
从显微镜60内的CCD照相机61输出的影像信号通常(作为影片)显示在显示装置74上。根据需要，通过接口76将影像信号变换成数字图像数据并提供给处理装置70。处理装置70进行这些数字图像数据的图像处理，能够对判定粒子P是否静止进行程序化。
从输入装置71向处理装置70输入介电电泳力FDEP的计算中必要的参数(粒子的半径r、溶液的密度ρm、粒子的密度ρp、重力加速度g等)。根据需要，也从输入装置71输入真空中的介电常数ε0、溶液的相对介电常数εm、粒子的相对介电常数εp。
在最先进的方式中，基于输入的数字图像数据，既能够由处理装置70控制调整自动聚焦、倍率等的显微镜控制装置77，也能够设置使旋转轴31、52旋转的电动机78、79，在处理装置70的程序控制下，调整倾斜板30的角度θpitch、旋转盘50的角度θyaw来使粒子P静止。
说明使用该介电电泳装置的电介质粒子的处理以及介电电泳力测定例。
在旋转盘50的凹部51上放置DEP器件10，在旋转盘50的角度位置为0°(θyaw＝0°)的状态下，向DEP器件10的电极13A、13B之间施加高频电压(将频率f和电压V设定成固定值)。
如图4所示，粒子P位于中心线N上时，通过改变倾斜板30(即，DEP器件10)的角度θpitch，能够使粒子P移动或停止(静止)。由于在作用于粒子P的介电电泳力FDEP与作用于粒子P的重力的斜面分力FGsinθpitch平衡时粒子P静止，因此使用此时的倾斜角度θpitch，根据式(3)、(4)能够求出介电电泳力FDEP。
如图6所示，粒子P不在中心线N上时，介电电泳力FDEP的方向是不与中心线N平行的方向，偏离中心线N。由于重力的斜面分力FGsinθpitch作用在与中心线N平行的方向上，因此产生这些力的合力C，根据该力C使粒子在溶液中移动。
为了使重力作用在消除该合力C的方向上，旋转旋转盘50。那么如图7所示，在旋转盘50的某一角度位置θyaw，介电电泳力FDEP与重力的斜面分力FGsinθpitch平衡。由于此时式(4)也成立，因此能够根据式(3)、(4)计算出介电电泳力FDEP。
如图23所示，在DEP器件10内的空间，能够将处于任意位置G的粒子P移动到其它期望的位置H并停止在位置H上。此时，优选改变倾斜板30的倾斜角度θpitch和旋转盘50的旋转角度θyaw，但是也可以改变施加在电极13A、13B上的电压V或频率f(如后述所示，也可以使基台20倾斜或旋转)。
由式(1)、(2)可知，由于介电电泳力FDEP是粒子P的介电常数(相对介电常数)和半径的函数，因此在DEP器件10内放入介电常数或半径不同的多个粒子，并调整倾斜角度θpitch、旋转角度θyaw、电压、频率等(包括基台20的倾斜、旋转)，使各粒子向不同方向移动，最终能够按照如图24所示那样进行分离。在该图中，P1、P2、P3表示介电常数或半径不同的粒子，在中心线N上进行分离并进行定位。
从基于手动操作的测定到基于自动控制的测定，具有各种粒子的处理或介电电泳力FDEP的测定方式。
在显示装置74上显示基于从显微镜60的CCD照相机61输出的影像信号的DEP器件10的电极13A、13B或粒子P的图像(如图4a、图6、图7、图23、图24所示)的同时，观察粒子P的移动(速度和方向)，并通过手动操作来调整倾斜板30的倾斜角度θpitch或旋转盘50的角度θyaw等，能够将粒子P移动到期望的位置处，或者使其静止。从输出装置71通过手动操作输入粒子静止时的倾斜角θpitch，能够使处理装置70计算介电电泳力FDEP。或者，若从旋转传感器25获取粒子P静止时的倾斜角θpitch，则不需要基于手动操作的输入。显然，介电电泳力FDEP的计算也可以通过手动操作来进行，而并非由处理装置70进行。
也能够在处理装置70中取入从CCD照相机61得到的数字图像数据，并在处理装置70内判断粒子P的移动(方向和大小)并自动控制倾斜板30的倾斜、旋转盘50的旋转，以使粒子P静止，并能够从静止时的倾斜角θpitch计算出介电电泳力FDEP。
通过改变施加在电极13A、13B之间的高频信号的电压V或频率f(可以固定倾斜角θpitch，也可以改变倾斜角θpitch)(根据需要改变旋转盘50的角度θyaw)，能够使粒子P移动或静止。
如上所述，也能够进行电场强度Erpm的测定。
(5)阶跃响应
通过以下所示的实验结果，证明用于在DEP器件内使粒子移动或停止所需的时间处于充分可实用化的范围内。
使用上述的DEP器件10和介电电泳装置进行了该实验。粒子P是直径为9.9μm的聚苯乙烯珠粒，溶液是蒸馏水。
图11a、图11b、图12、图13a、图13b、图14表示角度阶跃响应。
通过在施加电压20Vpp、频率1MHz的条件下，从60°到15°(从B到A)以及从15°到60°(从B到A)急剧改变角度θpitch(参照图12、图13a、图13b)来测定粒子的移动量，从而获得角度阶跃响应。从B点到A点的移动的时间常数是3分钟，从A点到B点的时间常数是1.9分钟(参照图11a、图11b)。图14以角度θpitch为横轴表示了重力的斜面分力与介电电泳力平衡的状态下的粒子的静止位置的变化(移动量)。可知角度θpitch越大，越在下方的位置处形成平衡。
通过在频率1MHz、角度θpitch＝30°(149fN)的条件下，从8Vpp到20Vpp(从D到C)以及从20Vpp到8Vpp(从C到D)急剧改变电压(参照图16、图17a、图17b)来测定粒子的移动量，从而获得电压阶跃响应。从D点到C点的移动的时间常数是1分钟，从C点到D点的时间常数是5分钟(参照图15a、图15b)。随着电压上升，静止位置移动到上方(参照图18)。
通过在施加电压15Vpp、角度θpitch＝30°(149fN)的条件下，从300KHz到5MHz(从F到E)以及从5MHz到300KHz(从E到F)急剧改变频率(参照图20、图21a、图21b)来测定粒子的移动量，从而获得频率特性。从F点到E点的移动的时间常数是0.7分钟，从E点到F点的时间常数是2.8分钟(参照图19a、图19b)。随着频率变大，静止位置移动到上方(参照图22)。
如上所述，在各阶跃响应中时间常数在几分钟以内，大约15分钟就会到达稳定状态。是在实用中充分能够接受的应答速度。
(6)变形例
如上所述，能够使用介电电泳装置来进行电介质粒子的处理和介电电泳力的测定。图32、图33表示能够进一步放大粒子的处理的范围的DEP器件的例子。
该DEP器件10A的基本结构与图2、图3所示的结构相同，因此在图32、图33中省略细部结构的图示，仅图示电极13A、13B。
DEP器件10A在其一端部中央具有溶液的注入口17A，在另一端部中央具有溶液的排出口18A。在这些注入口17A、排出口18A分别结合溶液的注入管(tube)17、排出管(tube)18，这些管17、18上分别设置有阀(栓或阀门)。另外，在电极间中心线上或其它适当的位置处，在下面板上穿出了粒子的吸引口(收集口)，其上结合有吸引管(管16)。
能够将该DEP器件10A使用于例如从导入到DEP器件内的多个粒子(对象小物体)之中仅辨别一个粒子的情况。即，如上所述，通过调整角度θpitch、θyaw、电压、频率(进一步若需要可使基台20倾斜或旋转)，能够使特定的粒子移动到吸引口16A的位置，吸引该粒子并使吸引管16(或连接在吸引管16上的适当的活板门)退避。在该状态下，经由注入管17从注入口17A向DEP器件10A内部注入溶液，并经由排出口18A、排出管18排出存在于装置内部中的其它粒子。之后，使退避到吸引管16的特定的粒子回到DEP器件10A内部。这样，能够在DEP器件10A内部仅确保特定的粒子。在上述的辨别操作的过程中，进行溶液的注入、排出时，开启和关闭阀门17B、18B。在吸引管16中也可以根据需要设置阀门。
从上述的阶跃响应可知，由于通过使DEP器件急剧倾斜、急剧旋转、或者急剧改变电压或频率，能够加速粒子的移动，因此在粒子的处理中，产生如上所述的急剧的变化来使粒子朝向目标位置移动并在接近于目标位置处微调角度、电压、频率即可。此时，若有需要也可以旋转基台20自身(使图10所示的X轴向角度θpitch逆方向旋转并在基台20上进行移动时的X轴的旋转θroll)，也可以使基台20在θpitch方向上进行旋转。
在上述实施例中，为了搭载DEP器件并使其进行旋转，使用了旋转盘，但是不一定需要盘状体。特别是如图32、图33所示，是一种设有吸引口16A或吸引管16的DEP器件10A时，使用适合于支持的形状的旋转体即可。同样，显然也能够使用非板状的倾斜体来代替倾斜机构的倾斜板。
另外，在上述实施例中使用了一对电极13A、13B，但是也可以在纵向(上下方向)上隔着间隔配置多对电极，也可以配置在横向上。在横向上进行配置时，也可以使相邻的两个电极(属于不同对)一体化。