(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、
前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、
前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、
前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、
前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、
を備え、
前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、
前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、
前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、
前記制御部は、測定開始から所定時間Ｔ１、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させ、測定開始から所定時間Ｔ１経過後から所定時間（Ｔ２―Ｔ１）、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させ、
前記インピーダンス測定手段は、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と、測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間（Ｔ２―Ｔ１）経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の変化とを測定し、
前記演算部は、前記測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値との差分から算出する時間変化を、前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間Ｔ２までの前記一対の電極間のインピーダンス値の時間変化から差し引くことにより、前記液体内の微粒子数を算出する微粒子測定装置。
【請求項２】
微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、
前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、
前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、
前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、
前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、
前記液体の導電率を測定する導電率測定手段と、
を備え、
前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、
前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、
前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、
前記インピーダンス要素は、値の異なる複数のインピーダンス要素を含み、
前記回路切り替え手段は、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される回路素子を、前記複数のインピーダンス要素から選択される一のインピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替え、
前記制御部は、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に、前記液体の導電率に応じて前記複数のインピーダンス要素から選択した所定のインピーダンス要素を接続させる微粒子測定装置。
【請求項３】
微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、
前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、
前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、
前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、
前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、
前記液体の温度を測定する温度測定手段と、
を備え、
前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、
前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、
前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、
前記インピーダンス要素は、値の異なる複数のインピーダンス要素を含み、
前記回路切り替え手段は、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記複数のインピーダンス要素から選択される一のインピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替え、
前記制御部は、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に、前記温度測定手段の測定結果に応じて前記複数のインピーダンス要素から選択した所定のインピーダンス要素を接続させる微粒子測定装置。
【請求項４】
微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、
所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、
その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、
インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、
測定開始から所定時間Ｔ１、前記インピーダンス要素に電圧を印加し、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値を測定するステップと、
測定開始から所定時間Ｔ１経過後から所定時間（Ｔ２―Ｔ１）、前記一対の電極に電圧を印加し、測定開始から所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間（Ｔ２―Ｔ１）経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の変化を測定するステップと、
測定開始から所定時間Ｔ２経過後に前記インピーダンス要素に電圧を印加し、当該インピーダンス要素のインピーダンス値を測定するステップと、
前記測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値との差分から算出する時間変化を、前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間Ｔ２経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の時間変化から差し引くことにより、前記液体内の微粒子数を算出するステップと、
を有する微粒子測定方法。
【請求項５】
微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、
所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、
その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、
インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、
前記試料液に応じて複数のインピーダンス要素から所定のインピーダンス要素を選択するステップと、
前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素の測定開始時インピーダンスを測定するステップと、
前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、
前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素の測定終了時インピーダンスを測定するステップと、
前記測定開始時インピーダンスと前記測定終了時インピーダンスから、測定回路のドリフト分を求めるステップと、
前記一対の電極間のインピーダンスの時間変化を前記測定回路のドリフト分で補正し、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、
を有する微粒子測定方法。
【請求項６】
微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、
所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、
その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、
インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、
前記試料液の温度を測定するステップと、
前記試料液の温度の測定結果に応じて複数のインピーダンス要素から所定のインピーダンス要素を選択するステップと、
を有する微粒子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電泳動を用いて試料液中の微粒子数を測定するための微粒子測定装置および微粒子測定方法に関する。更に詳しくは、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高感度、高精度に測定する微粒子測定装置および微粒子測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、食中毒や感染症などの原因となり、人体に何らかの害を及ぼす可能性がある微生物を、迅速、簡便、高感度に定量測定するニーズは特に高い。食品の製造工程や微生物検査施設を備えない診療所などにおいて、その場で微生物検査を実施することで、食中毒や感染症などの防止、予防が可能になるためである。
【０００３】
また、いわゆるバイオセンサにおいて、抗体など、測定対象に特異的に結合する物質を標識したポリスチレンなどの人工微粒子を用いて、検体中の生化学的物質を定量測定する際に、検体中の微粒子数あるいはその結合状態を定量測定する必要がある。このように、昨今、液体中に含まれる微粒子を迅速、簡便、定量的に測定する要求は高い。
【０００４】
ここで、本願における微粒子の定義について説明する。本願で言う微粒子とは、ポリスチレンやそれらに何らかのコーティングを施した粒子、カーボンナノチューブ、金コロイドなどの金属粒子、細菌、真菌、放線菌、リケッチア、マイコプラズマ、ウイルス、として分類されているいわゆる微生物、原生動物や原虫のうちの小型のもの、生物体の幼生、動植物細胞、精子、血球、核酸、蛋白質等も含む広い意味での生体または生体由来の微粒子である。この他にも、本願で言う微粒子とは、誘電泳動可能な大きさのあらゆる粒子を意味する。本願では特に、微生物の測定を想定している。
【０００５】
従来、微生物の検査法として最も一般的に用いられるのは培養法である。培養法は、培地上に微生物検体を塗抹し、微生物が生育条件下で培養を行い、形成される培地上のコロニー数を計数することで微生物数を定量する方法である。
【０００６】
しかし、コロニー形成までに通常１〜２日、微生物種によっては数週間を要するため、迅速な検査を実施できない問題があった。また、濃縮や希釈、培地への塗抹などが必要なため、専門家による操作が必要であり、簡便な検査が実施できない、あるいは操作上のバラツキによる精度低下の問題があった。
【０００７】
これら従来の問題を解決するため、本発明者は他の発明者らと共に、迅速、簡便、高感度な微生物数測定法として、誘電泳動とインピーダンス計測を組み合わせたＤＥＰＩＭ（Dielectrophoretic Impedance Measurement Method）法を提案した（例えば、特許文献１を参照）。
【０００８】
ＤＥＰＩＭ法は、微生物を誘電泳動力によってマイクロ電極に捕集し、同時にマイクロ電極のインピーダンス変化を測定することによって試料液中の微生物数を定量測定する方法である。以下、その測定原理について概説する。
【０００９】
微生物は一般に、イオンリッチで誘電率および導電率の高い細胞質および細胞壁が、比較的誘電率および導電率の低い細胞膜に囲まれた構造を有し、誘電体粒子とみなすことができる。ＤＥＰＩＭ法では、電界中で分極した誘電体粒子に一定方向に働く力である誘電泳動力を利用し、誘電体粒子である微生物をマイクロ電極のギャップ間に捕集する。
【００１０】
誘電体粒子に働く誘電泳動力ＦＤＥＰは、以下の（数１）で与えられることが公知である（例えば、非特許文献１を参照）。以下、誘電体粒子が、微生物である場合を例として説明する。
【００１１】
【数１】
0005384479.tif 000002
【００１２】
ここで、a：球形近似したときの微生物の半径、ε０：真空の誘電率、εｍ：試料液の比誘電率、Ｅ：電界強度であり、▽は演算子で勾配（gradient）を表す。この場合、▽Ｅ２は、電界Ｅ２の勾配なので、その位置でどれだけＥ２が傾斜を持っているか、つまり電界Ｅが空間的にどれだけ急に変化をするかを意味する。また、Ｋはクラウジウス・モソッティ数と呼ばれ、（数２）で表され、Ｒｅ［Ｋ］＞０は正の誘電泳動を表し、微生物は電界勾配と同方向、つまり、電界集中部に向かって泳動される。Ｒｅ［Ｋ］＜０は負の誘電泳動を表し、電解集中部から遠ざかる方向、すなわち弱電界部に向かって泳動される。
【００１３】
【数２】
0005384479.tif 000003
【００１４】
ここで、εｂ＊およびεｍ＊はそれぞれ、微生物および溶液の複素誘電率を表し、一般に複素誘電率εｒ＊は（数３）で表される。
【００１５】
【数３】
0005384479.tif 000004
【００１６】
ここで、εｒ：微生物あるいは試料液の比誘電率、σ：微生物あるいは試料液の導電率、ω：印加電界の角周波数を表す。
【００１７】
（数１）（数２）（数３）から、誘電泳動力は、微生物の半径、クラウジウス・モソッティ数の実部（以下、Ｒｅ［Ｋ］と表す）および電界強度に依存することが分かる。また、Ｒｅ［Ｋ］は、試料液および微生物の複素誘電率、電界周波数に依存して変化することが分かる。
【００１８】
そのため、ＤＥＰＩＭ法では、これらのパラメータを適切に選択し、微生物に働く誘電泳動力を十分大きくし、微生物を電極ギャップに確実に捕集する必要がある。また、ＤＥＰＩＭ法では、上記誘電泳動による電極への微生物捕集と同時に、電気的計測を行い、試料液中の微生物数を定量測定することを特徴としている。
【００１９】
微生物は、前述した構造を有するため、電気的には固有のインピーダンスを持った微粒子と考えることができる。そのため、誘電泳動によりマイクロ電極のギャップ間に捕集される微生物数が増加すると、その捕集数に応じて電極間のインピーダンスが変化する。
【００２０】
従って、電極間インピーダンス時間変化の傾きは、単位時間当たりに電極ギャップ間に捕集される微生物数に応じた値となり、傾きの大きさは試料液中の微生物濃度に対応する。よって、電極間インピーダンス時間変化の傾きを測定することで、試料液中の微生物濃度、言い換えれば微生物数を測定することが可能となる。
【００２１】
更に、ＤＥＰＩＭ法では、誘電泳動を開始直後のインピーダンス時間変化の傾きから微生物数を定量することで、短時間での微生物測定を実現している。以上、ＤＥＰＩＭ法の測定原理について概説したが、詳しくは非特許文献２を参照されたい。
【００２２】
一方、電極間インピーダンスの時間変化の測定では、被測定物質の状態や電極の状態、測定時の周囲条件等に応じて、測定レンジを調整した後、測定を実行しているが、インピーダンス計測を行う回路温度などの初期条件によっては、誘電泳動およびインピーダンス計測のために電圧を電極に印加することで生じる電流によって回路が発熱し、望ましくない測定ドリフトを生じる問題があった。また、測定装置の電極に被測定物質中の有機物等が付着したり吸着されたりして電極の表面状態が時間的に変化することが多い。そのため、測定中に望ましい測定基準点からのドリフトが生じる。
【００２３】
このドリフトなどの変動をキャンセルするために、同じ電極セルを２つ用意し、両者の信号の差分を取ることで、位置的にあるいは時間的に異なる複数の測定点間の電気伝導度の差や変化を高精度に測定する電気伝導度測定装置が知られている。
【００２４】
図１６は、従来の電気伝導度測定装置の概略構成図である。この電気伝導度測定装置７１は、被測定物質に接する少なくとも２個の電極を有する電気伝導度測定セル６２，６３を有している。そして、一方の電気伝導度測定セル６３の電流供給用電極の前に、供給される交流電流の値を所定の倍率で乗算する、あるいは所定の割合で除算する乗算器または除算器７２が設けられており、電気伝導度測定セル６３で検出対象となる被測定物質の電気伝導度のレベルを、電気伝導度測定セル６２のそれに比べ異ならしめることができるようになっている。
【００２５】
そしてこの乗算器または除算器７２には、位相反転機能が付与されている。つまり、電流供給用電極に供給する前の交流電流を所定の倍率で増幅あるいは減幅するとともに、その供給交流電流の位相を反転する。これにより、各電気伝導度測定セル６２、６３からの検出信号自身が、実質的に減算されることになり、減算処理された信号が増幅器６６に送られる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２０００−１２５８４６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１７１０号公報
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】Hywel Morgan、他:「AC Electrokinetics:colloids and nanoparticles」、RESERCH STUDIES PRESS LTD.2003年出版、pp.15~63
【非特許文献２】J.Suehiro, R.Yatsunami, R.Hamada, M,Hara，J.Phys. D: Appl. Phys. 32(1999)2814-2820
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
このように、ＤＥＰＩＭ測定を実現する測定回路では、測定対象である微粒子に起因するインピーダンス変化の微少な傾きを測定する必要があるため、回路チップや電極、溶液などの温度変動などに起因する測定値ドリフトが重要な問題である。尚、本発明でいうドリフトとは、電極に捕集された測定対象である細菌によるもの以外に起因するインピーダンスの変化を表す。
【００２９】
特許文献２に記載された電気伝導度測定装置では、同じ電極セルを２つ用意し、両者の信号の差分を取ることで、ドリフトなどの変動をキャンセルするが、個々の電極の個体差に起因するドリフト補償誤差が生じるし、電極セルが２つ必要となりシステムが複雑化してしまう。
【００３０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することが可能な微粒子測定装置および微粒子測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の微粒子測定装置は、微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、を備え、前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、前記制御部は、測定開始から所定時間Ｔ１、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させ、測定開始から所定時間Ｔ１経過後から所定時間（Ｔ２―Ｔ１）、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させ、前記インピーダンス測定手段は、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と、測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間（Ｔ２―Ｔ１）経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の変化とを測定し、前記演算部は、前記測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値との差分から算出する時間変化を、前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間Ｔ２までの前記一対の電極間のインピーダンス値の時間変化から差し引くことにより、前記液体内の微粒子数を算出するものである。
【００３２】
上記構成によれば、インピーダンス要素を用いることにより、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することができる。また、電極のインピーダンスを測定するのに先立ち、ダミー素子のインピーダンスを測定することで、インピーダンス測定の初期に大きくなる回路等のドリフト変動を低減することができ、高精度な微粒子測定を実現することができる。また、電極の測定開始時インピーダンスと測定終了時インピーダンスから測定回路のドリフト分を求め、一対の電極間のインピーダンスの時間変化を測定回路のドリフト分で補正するので、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動の検出精度を一層高めることができる。
【００３７】
また、本発明の微粒子測定装置は、微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、前記液体の導電率を測定する導電率測定手段と、を備え、前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、前記インピーダンス要素は、値の異なる複数のインピーダンス要素を含み、前記回路切り替え手段は、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される回路素子を、前記複数のインピーダンス要素から選択される一のインピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替え、前記制御部は、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に、前記液体の導電率に応じて前記複数のインピーダンス要素から選択した所定のインピーダンス要素を接続させるものである。
【００３８】
上記構成によれば、インピーダンス要素を用いることにより、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することができる。また、電極のインピーダンスを測定するのに先立ち、ダミー素子のインピーダンスを測定することで、インピーダンス測定の初期に大きくなる回路等のドリフト変動を低減することができ、高精度な微粒子測定を実現することができる。また、液体の導電率に適したインピーダンス要素を用いることにより、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動の検出精度を一層高めることができる。
【００４１】
また、本発明の微粒子測定装置は、微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極、およびインピーダンス要素からなる、測定負荷と、前記測定負荷に交流電圧を印加し、前記微粒子に前記一対の電極によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部と、前記測定負荷のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する演算部と、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替える回路切り替え手段と、前記回路切り替え手段、前記泳動電源部、および前記インピーダンス測定手段を制御する制御部と、前記液体の温度を測定する温度測定手段と、を備え、前記泳動電源部は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に交流電圧を印加し、前記インピーダンス測定手段は、前記回路切り替え手段によって選択された前記インピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方のインピーダンスを測定し、前記制御部は、所定時間、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記インピーダンス要素を接続させ、前記泳動電源部に、前記インピーダンス要素に電圧を印加させた後、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に前記一対の電極を接続させ、前記泳動電源部に、前記一対の電極に電圧を印加させ、前記インピーダンス要素は、値の異なる複数のインピーダンス要素を含み、前記回路切り替え手段は、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に接続される前記測定負荷を、前記複数のインピーダンス要素から選択される一のインピーダンス要素および前記一対の電極のいずれか一方に切り替え、前記制御部は、前記回路切り替え手段に、前記泳動電源部と前記インピーダンス測定手段との間に、前記温度測定手段の測定結果に応じて前記複数のインピーダンス要素から選択した所定のインピーダンス要素を接続させるものである。
【００４２】
上記構成によれば、インピーダンス要素を用いることにより、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することができる。また、電極のインピーダンスを測定するのに先立ち、ダミー素子のインピーダンスを測定することで、インピーダンス測定の初期に大きくなる回路等のドリフト変動を低減することができ、高精度な微粒子測定を実現することができる。また、液体の温度に応じた適切なインピーダンス要素を用いることにより、溶液の温度が異なる場合のドリフトの変動を高精度に補正することができる。
【００４５】
また、本発明の微粒子測定方法は、微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、測定開始から所定時間Ｔ１、前記インピーダンス要素に電圧を印加し、測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値を測定するステップと、測定開始から所定時間Ｔ１経過後から所定時間（Ｔ２―Ｔ１）、前記一対の電極に電圧を印加し、測定開始から所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間（Ｔ２―Ｔ１）経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の変化を測定するステップと、測定開始から所定時間Ｔ２経過後に前記インピーダンス要素に電圧を印加し、当該インピーダンス要素のインピーダンス値を測定するステップと、前記測定開始から前記所定時間Ｔ２経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値と前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後における前記インピーダンス要素のインピーダンス値との差分から算出する時間変化を、前記測定開始から前記所定時間Ｔ１経過後から前記所定時間Ｔ２経過するまでの前記一対の電極間のインピーダンス値の時間変化から差し引くことにより、前記液体内の微粒子数を算出するステップと、を有する。
【００４７】
また、本発明の微粒子測定方法は、微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、前記試料液に応じて複数のインピーダンス要素から所定のインピーダンス要素を選択するステップと、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素の測定開始時インピーダンスを測定するステップと、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素の測定終了時インピーダンスを測定するステップと、前記測定開始時インピーダンスと前記測定終了時インピーダンスから、測定回路のドリフト分を求めるステップと、前記一対の電極間のインピーダンスの時間変化を前記測定回路のドリフト分で補正し、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、を有する。
【００４９】
また、本発明の微粒子測定方法は、微粒子含有の試料液に浸漬した一対の電極間及びインピーダンス要素のいずれか一方に交流電圧を印加し、誘電泳動力により前記微粒子を所定位置に配置し、前記試料液中における微粒子数を測定する微粒子測定方法であって、所定時間、前記インピーダンス要素に交流電圧を印加し、前記インピーダンス要素のインピーダンスを測定するステップと、その後、前記一対の電極間に交流電圧を印加し、前記一対の電極間のインピーダンスを測定するステップと、インピーダンスの測定結果から、前記試料液中の微粒子数を算出するステップと、前記試料液の温度を測定するステップと、前記試料液の温度の測定結果に応じて複数のインピーダンス要素から所定のインピーダンス要素を選択するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図（１）
【図２】本発明の実施形態にかかる微粒子測定装置の電極チップを説明するための概略図
【図３】本発明の実施形態において測定電極１１ａ，１１ｂ間に印加される電圧によって生じる電気力線１５を示す図
【図４】電極１１ａ、１１ｂの対向するエッジ部に微粒子１４が電気力線に沿ってトラップされる説明図
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図（２）
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図（３）
【図７】誘電泳動用交流電圧の周波数をパラメータとした場合に、溶液導電率（μＳ／ｃｍ）とＲｅ［Ｋ］の関係を示すグラフ
【図８】誘電泳動用交流電圧の周波数（Ｈｚ）とクラウジウス・モソッティ数の実部（Ｒｅ［Ｋ］）の関係を示すグラフ
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる微粒子測定方法を説明するためのフローチャート
【図１０ａ】本発明の第２の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図
【図１０ｂ】本発明の第２の実施形態にかかる微粒子測定装置におけるインピーダンス測定ステップを説明するための図
【図１０ｃ】本発明の第３の実施形態にかかる微粒子測定装置におけるインピーダンス測定ステップを説明するための図
【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図
【図１２】本発明の第８の実施形態にかかる微粒子測定装置におけるダミー素子の具体的構成を示す図
【図１３】本発明の第８の実施形態において、位相角によってインピーダンス値に対する変動幅が異なることを示すベクトル図
【図１４】本発明の実施例の測定結果１を示す図
【図１５】本発明の実施例の測定結果２を示す図
【図１６】従来の電気伝導度測定装置の概略構成図
【図１７】本発明の第９の実施形態にかかる微粒子測定装置を説明するための概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００６５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態の微粒子測定装置について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の微粒子測定装置の構成図、図２は、本実施形態の微粒子測定装置の電極チップを表す概略図である。
【００６６】
図１において、１は測定対象の微粒子が含まれる試料液２を保持するセル、３は誘電泳動で微粒子を捕集する電極対を含む電極チップ、４は泳動電源部、５は誘電泳動によってトラップされた微粒子によって生じた光学的あるいは電気的な変化を測定する測定部、６は微粒子測定装置全体の制御や測定結果の解析演算や入出力処理などを行う制御演算部、７は試料液２の導電率を入力するための導電率入力手段である。
【００６７】
図２において、１０は基板、１１ａ、１１ｂは基板１０上に形成され一対の極をなす電極、１３は電極１１ａと１１ｂとの電極間ギャップである。基板１０には、金属などの導電性材料によって電極１１ａ、１１ｂのパターンが形成される。好ましい材料の一例としては、金、銀、銅、アルミニウム、白金など、十分な導電性を有することが望ましく、本実施の形態では銀を使用している。
【００６８】
図３は、測定電極１１ａ，１１ｂ間に印加される電圧によって生じる電気力線１５を示す。本実施の形態では測定電極１１ａ，１１ｂ間のギャップ１３付近の構成が電界集中部にあたり、中でも最も電界が集中するのはギャップ１３である。従ってギャップ１３部分にもっとも強く微粒子が泳動される。
【００６９】
電極１１ａ、１１ｂはその幅に対して十分に薄い薄膜であることが望ましく、例えば１００μmの幅に対して厚さ１０００Å程度である。これにより、厚さ方向で見たエッジ部分に不平等電界が形成され、微粒子を効率的に誘電泳動することが可能となる。
【００７０】
電極１１ａ、１１ｂのパターニングを行う方法は、選択した材料で所望のパターンを形成できれば良い。例えば、金属薄膜をスパッタあるいは蒸着、めっきなどにより形成し、フォトリソグラフィー、レーザー加工などによってパターンを形成する方法、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷などの、直接パターンを形成する方法など、電極を形成するために用いられる一般的なプロセスが選択可能である。生産性やコストなどを勘案して最も適切なプロセスを選択すればよい。本実施の形態では、スパッタによって銀の薄膜を形成し、フォトリソグラフィーによってパターンを形成している。
【００７１】
電極１１ａ、１１ｂはそれぞれ泳動電源部４に接続されており、泳動電源部４は電極１１ａ、１１ｂ間に特定周波数の交流電圧を印加する。なお、ここで交流電圧というのは、正弦波のほか、ほぼ一定の周期で流れの向きを変える電圧のことであり、かつ両方向の電流の平均値が等しいものである。後述するが、泳動電源部４が印加する周波数は、制御演算部６によって適切に決定される。
【００７２】
電極チップ３が試料液２中に浸漬され、電極１１ａ、１１ｂが試料液２に接した状態で、電極１１ａ、１１ｂ間に交流電圧が印加されると、試料液２中に含まれる微粒子が、電極１１ａと１１ｂに挟まれたギャップ１３に、誘電泳動力によって捕捉される。
【００７３】
微粒子に正の誘電泳動力が働く場合は図４（ａ）のように電界集中部であるギャップ１３の領域中、電極１１ａ、１１ｂの対向するエッジ部に、微粒子１４が電気力線に沿って微粒子がパールチェーンと呼ばれる数珠状にトラップされる。
【００７４】
一方、微粒子１４に負の誘電泳動が働く場合は、図４（ｂ）のように、電界集中部から遠ざかる方向、すなわち弱電界部であるギャップ１３の領域中、電極１１ａ、１１ｂの対向する中心部分にかけてトラップされる。
【００７５】
測定部５は、このようにしてギャップ１３にトラップされた微粒子によるインピーダンス変化を測定する。具体的には、図５に示すように、泳動電源部４と電極チップ３の間に、測定部５を電極１１ａ、１１ｂ間のインピーダンスを測定する回路を構成する。
【００７６】
この場合、測定部５は電極１１ａ、１１ｂ間に流れる電流値と、泳動電源部４が印加した電圧と電流の位相差を測定するための回路等から構成される。測定部５は、誘電泳動によって微粒子が移動し電界集中部近傍に濃縮されることに起因する電極１１ａ、１１ｂ間の電流および位相差の変化を測定する。
【００７７】
測定部５で測定した電流値と位相差は、制御演算部６に渡される。制御演算部６は、これら電流、位相差、および、泳動電源部４が印加している電圧および周波数の情報から、電極１１ａ、１１ｂ間のインピーダンス値を計算する。
【００７８】
電圧印加前、電極１１ａ、１１ｂ間の試料液２のみで満たされた領域が、誘電泳動によるトラップによって誘電率の異なる微粒子で置き換えられることで、電極１１ａ、１１ｂ間のインピーダンスはトラップされた微粒子数に応じて変化する。
【００７９】
従って、ある時間におけるインピーダンス値と、電圧印加直後の初期インピーダンス値との差分、言い換えれば変化分から、ギャップ１３にトラップされた微粒子数を推定することが可能である。そして、トラップされた微粒子数は試料液中に含まれる微粒子濃度に依存するものであるから、試料液中の微粒子数を測定することが可能になる。
【００８０】
測定部５はまた、図６に示すように、光学的測定手段によっても実現可能である。この場合、光源２１と受光部２２の光路内にギャップ１３が含まれるような位置関係にセル１を配置する。ギャップ１３にトラップされた微粒子数によって、受光部２１に入射する光量が変化することを利用して、ギャップ１３にトラップされた微粒子数を推定することができる。
【００８１】
あるいは、受光部２２の情報を制御演算部６に渡して画像化し、制御演算部６が粒子判定アルゴリズムなどを用いて直接粒子数を計数してもよいし、視野面積に対する微粒子面積を求めることで微粒子数に換算してもよい。このようにして得られたギャップ１３にトラップされた微粒子数は試料液中に含まれる微粒子濃度に依存するものであるから、試料液中の微粒子数を測定することが可能になる。
【００８２】
以上のように微粒子をギャップ１３にトラップするためには、微粒子に働く粘性力や重力、ブラウン運動など、誘電泳動以外の全ての外力に対して十分大きな誘電泳動力を誘起する必要がある。これが不十分であれば、測定部５が測定できる微粒子数が減少するため、測定感度および精度が著しく低下し、測定部５が測定可能な信号の大きさを下回ると微粒子の測定が出来なくなる。
【００８３】
従って、本実施の形態では、微粒子をギャップ１３にトラップするために十分な誘電泳動力が働くような周波数を、制御演算部６が適切に決定し、泳動電源部４が決定した周波数の電圧を印加する。これにより、測定部５が十分に検出可能な信号を取り出すことが出来るため、微粒子濃度の測定が高精度かつ高感度に行える。
【００８４】
制御演算部６は、図示しないＣＰＵや、一連の動作を規定するプログラムや各種データが格納されたメモリ６ａなどの回路から構成され、一連の測定動作を制御する。導電率入力手段７は、試料液の導電率を、測定前に入力できるようになっている。例えば、テンキーで数値入力する方法や、「０〜５０μＳ／ｃｍ」、「５０〜１００μＳ／ｃｍ」など複数の導電率範囲に対応したスイッチを押下するなどの方法で実現できる。
【００８５】
メモリ６ａは、導電率入力手段７から与えられた試料液の導電率の値から、泳動電源部４が印加する電圧の適切な周波数を選択するための周波数選択テーブルを有する。周波数選択テーブルには、試料液２の導電率毎に、微粒子に十分な誘電泳動力が働く最適な周波数と印加電圧値がテーブル化されている。
【００８６】
ここで、メモリ６ａに格納されている周波数選択テーブルについて詳説する。表１に示すように、周波数選択テーブルは少なくとも、試料液の導電率、印加する交流電圧の振幅、最適周波数が互いに関連付けられて格納されている。試料液の導電率は特定の数値であってもよいし、ある範囲を設定してテーブルを作成してもよい。制御演算部６は、与えられた導電率に該当する交流電圧の振幅と最適周波数を選択する。尚、導電率３００μS／ｃｍ〜に対応する周波数の“Ｅ”は、エラーであることを示しており、あまりにも導電率が高い場合には測定が出来ないことを表している。
【００８７】
【表１】
0005384479.tif 000005
【００８８】
次に、最適周波数について説明する。（数１）において、誘電泳動力ＦＤＥＰは、クラウジウス・モソッティ数Ｋの実部、すなわちＲｅ［Ｋ］に比例する。そして、Ｒｅ［Ｋ］は、（数２）および（数３）から明らかなように、試料液２の導電率に依存する。試料液２の導電率が変化した場合、Ｒｅ［Ｋ］すなわち誘電泳動力がどのように変化するかを示したものが図７である。
【００８９】
図７においては、誘電泳動に用いる電界、言い換えれば印加電圧の周波数をパラメータに、試料液２の導電率の関数として示している。Ｒｅ［Ｋ］は、誘電泳動力ＦＤＥＰに対応しており、その正負は誘電泳動力が引力として作用するか、あるいは斥力として作用するかにそれぞれ対応する。
【００９０】
図７（ａ）に示すように、たとえば、誘電泳動用交流電圧の周波数が（１）１０ＫＨｚの場合は、溶液導電率３μＳ／ｃｍ付近でＲｅ［Ｋ］が正から負に変わっており、微粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰが引力から斥力に変化する。
【００９１】
一方、誘電泳動用交流電圧の周波数が（２）１００ＫＨｚの場合は、溶液導電率３０μＳ／ｃｍ付近でＲｅ［Ｋ］が正から負に変わっており、微粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰが引力から斥力に変化する。
【００９２】
なお、図７（ｂ）は、誘電泳動用交流電圧の周波数が（２）１００ＫＨｚおよび（３）８００ＫＨｚの場合に、溶液導電率を１μＳ／ｃｍ〜１０００μＳ／ｃｍまで変化させた場合の誘電泳動力ＦＤＥＰの変化を示す。周波数が（２）１００ＫＨｚの場合、約２０μＳ／ｃｍ以上でＲｅ［Ｋ］＜０となるが、８００ＫＨｚでは導電率上昇に対する誘電泳動力の低下が抑えられ、約２５０μＳ／ｃｍまでＲｅ［Ｋ］＞０となり引力によりギャップ１３のエッジ部にトラップすることができる。
【００９３】
このことは、試料液の導電率上昇に対して最も誘電泳動力の低下が小さくなる最適な周波数が存在することを示している。この最適周波数を決定するには、次のような実験を行って決定するのがよい。すなわち、同じ微粒子濃度で、導電率を変えた複数の試料液を用意し、それぞれの試料液に対して印加電圧の周波数を変えながら測定を行う。その結果、測定応答が最も大きくなった周波数が、それぞれの試料液導電率に対する最適周波数となる。表１に示した最適周波数は、このようにして決定する。
【００９４】
しかしながら、あまりにも周波数が高いと測定回路の実現が困難となり、あまりにも周波数が低いとジュール熱による対流や、極端な場合、電気分解による気泡発生が測定に悪影響をもたらす。このため、最適周波数は、誘電泳動にとって最適とはいえないが、微粒子測定を行うのに十分な誘電泳動を働かせることの出来る、許容範囲の周波数が存在する。
【００９５】
図８は、溶液導電率（μＳ／ｃｍ）をパラメータとした場合における、誘電泳動用交流電圧の周波数（Ｈｚ）とクラウジウス・モソッティ数の実部（Ｒｅ［Ｋ］）の関係を示すグラフである。試料液の導電率１００μＳ／ｃｍにおいて、正の誘電泳動を利用して微粒子の測定を行う場合、測定応答を得られる十分な誘電泳動力がＲｅ［Ｋ］＞０．４であったとすると、最適周波数は約７００ＫＨｚ〜４ＭＨｚとなる。この場合、高周波による測定回路の複雑化を避けるために、下限の周波数である７００ＫＨｚを最適周波数として採用することも可能である。
【００９６】
また、測定する必要がある試料液導電率の範囲内で、ある特定の一つの周波数で十分に誘電泳動力が得られることがある。その場合は、表２に示すような周波数選択テーブルになる。
【００９７】
【表２】
0005384479.tif 000006
【００９８】
例えば、測定する必要のある試料液導電率の範囲が０〜１００μＳ／ｃｍであった場合、周波数８００ＫＨｚであれば、全ての導電率領域に対してＲｅ［Ｋ］＞０．４となり、単一の周波数で所望の試料液導電率の範囲で測定を行うことができるため、回路構成が簡易となり好都合である。この場合、試料液導電率が１００μＳ／ｃｍを超えた場合には、周波数選択テーブルに示されるよう、エラーに該当するデータが書き込まれている。
【００９９】
図９は、本実施形態にかかる微粒子測定方法を説明するためのフローチャートである。以下、フローチャートを参照して、試料の導入からセル１内の微粒子の濃縮、測定、結果提示にいたるまでの一連の流れを説明する。まず、初期状態では、セル１に測定対象の微粒子が含有された試料液を投入する（ステップＳ１１）。
【０１００】
次に、導電率入力手段７によって、投入した試料液の導電率を入力する。入力された導電率は、制御演算部６に渡される（ステップＳ１２）。
【０１０１】
試料液の導電率を渡された制御演算部６は、メモリ６ａに備わる最適周波数テーブルを参照し、電極に印加すべき電圧振幅値および周波数を選択する（ステップＳ１３）。この時の電圧振幅値（以下、「誘電泳動のための電圧」と呼ぶ）は、微粒子をギャップ１３にトラップするために十分な値を選択すればよく、本実施の形態では１０Vｐ−ｐとしている。
【０１０２】
また、表１および表２では、誘電泳動のための電圧は導電率に対して一定の値としているが、それぞれの導電率で最適な値を選択することができる。例えば、導電率が高い場合は、あまりに電圧が高すぎるとジュール熱が発生し、誘電泳動による微粒子トラップに影響が出るため、導電率が高くなるに従い、誘電泳動のための電圧を低くする、などとする。
【０１０３】
次いで、制御演算部６は、メモリ上に保存された、入力された導電率に対応する周波数がエラーコード（Ｅ）であるか判断する（ステップＳ１４）。エラーコード（Ｅ）であった場合には、ステップＳ１６に進み、制御演算部６は、入力された導電率が測定範囲外であることを表示手段９に表示するよう指示し、測定を終了する（ステップＳ２２）。
【０１０４】
ステップＳ１４において、選択した周波数がエラーコード（Ｅ）でなかった場合、制御演算部６は泳動電源部４に対し、最適周波数テーブルで選択した電圧振幅および周波数にて、電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加させる（ステップＳ１５）。
【０１０５】
電極１１ａ、１１ｂ間に所定の電圧が印加されると、測定部５は直ちに電圧印加直後の初期状態のデータとして、電極１１ａ、１１ｂ間のインピーダンスを測定し、測定結果は制御演算部６に渡され、メモリ６ａに初期のインピーダンス値として保存する（ステップＳ１７）。
【０１０６】
ここでは、インピーダンス測定を例として記載するが、測定部５が光学的な手段を用いてギャップ１３の状態を測定するのであれば、電圧を印加しなくても初期状態が測定できるので、ステップＳ１７はステップＳ１５の前に行うことも可能である。
【０１０７】
次に、制御演算部６は、図示しない時計手段によって所定の時間が経過するまで待つ。この時、泳動電源部４は電圧印加を保持したままである（ステップＳ１８）。
【０１０８】
所定の時間が経過すると、制御演算部６は所定の測定回数が満了したかを判断し（ステップＳ１９）、満了していなければステップＳ１７に戻る。ステップＳ１７に戻り、制御演算部６は測定部５に命じ、電極１１ａ、１１ｂ間のインピーダンスを測定し、その結果をメモリ６ａに所定時間経過後の結果として保存する。
【０１０９】
所定の測定回数が満了した場合、制御演算部６は泳動電源部４に電圧印加を止めるよう指示する（ステップＳ２０）。
【０１１０】
電圧印加を停止後、制御演算部６は、メモリ６ａに保存された、電極１１ａ、１１ｂ間インピーダンスの経時変化データから、試料液２中の微粒子濃度を算出し、表示手段９に結果を表示させ（ステップＳ２１）、一連の測定動作を終了する（ステップＳ２２）。
【０１１１】
微粒子濃度の算出は、メモリ６ａに予め保存された、検量線から求めることができる。この検量線は、微粒子濃度が明らかな校正用試料を、本実施の形態で説明した微粒子測定装置の測定系を用いて予め測定し、その時の微粒子数とインピーダンス変化の相関関係からばらつきを回帰分析して得られる曲線をあらわす関数を使用する。
【０１１２】
この変換式を制御演算部６のメモリ６ａに記憶させ、微粒子濃度が未知の試料を測定する場合には、所定時間内におけるインピーダンス変化の値を代入することにより、セル１内の微粒子濃度を算出できる。なお、換算テーブルを用いる場合は、変換式による演算結果を予めメモリさせている。
【０１１３】
以上、本実施の形態によれば、試料液の導電率に応じて、最適な印加電界周波数を選択することにより、測定を行うために十分な誘電泳動力を微粒子に働かせることができるため、試料液の導電率が上昇しても、前処理無く、微粒子の測定を行うことができる。
【０１１４】
（第２の実施形態）
図１０ａは、本発明の第２の実施形態にかかる微粒子測定装置の概略構成図を示す。本実施形態の微粒子測定装置は、図１に示した微粒子測定装置の測定部５に新たな機能を付加したものであり、ドリフトを低減または検出するために、ダミー素子（インピーダンス要素）４０を備え、ダミー素子４０と電極１１とを切り換えるための回路選択手段４３とを設け、少なくともＤＥＰＩＭ測定前にダミー素子に電圧を印加し、測定部５がダミー素子４０のインピーダンスを測定する。
【０１１５】
すなわち、本実施形態の微粒子測定装置は、微粒子含有の液体を導入するセル内部に浸漬する、少なくとも一対の電極１１および、ダミー素子４０からなる測定負荷ＲＬと、測定負荷ＲＬに交流電圧を印加し、前記微粒子に一対の電極１１によって誘電泳動力を作用させる泳動電源部４と、測定負荷ＲＬのインピーダンスを測定する測定部５と、測定部５の測定結果から前記液体内の微粒子数を算出する制御演算部６と、泳動電源部４と測定部５との間に接続される測定負荷ＲＬを、ダミー素子４０および一対の電極１１のいずれか一方に切り替える回路選択手段４３と、を備え、泳動電源部４は、回路選択手段４３によって選択された測定負荷ＲＬに交流電圧を印加し、測定部５は、回路選択手段４３によって選択された測定負荷ＲＬのインピーダンスを測定するものである。
【０１１６】
ダミー素子４０は、抵抗素子（Ｒ）とキャパシタンス素子（Ｃ）とコイル素子（Ｌ）の並列回路もしくは直列回路もしくは、並列および直列回路の組み合わせで構成する。一般的に、溶液中の対向電極は、ＲとＣの並列回路で電気的な等価回路を表現できるため、ダミー素子４０も、ＲとＣの並列回路で構成するのが望ましい。更に、溶液中に含浸された状態の電極インピーダンス値と等価となるようなＲ値およびＣ値の組み合わせで構成することがより好ましい。後述するが、電極１１とダミー素子４０のインピーダンス値が等価であれば、ダミー素子４０測定時と電極１１測定時の回路で生じるドリフト量が等価になるため、高精度のドリフト補正を行うことができる。
また、試料溶液の導電率によっては、等価回路として、ＲとＣの並列回路に加え、直列の溶液抵抗分（Ｒｓｏｌ）などを考慮に入れる必要がある。このため、必要に応じて、ダミー素子の構成を、想定される等価回路に合わせて構成すればよい。
【０１１７】
図１０ｂは、本実施形態の微粒子測定装置におけるインピーダンス測定ステップを示す。この測定ステップでは、まず（１）制御演算部６が回路選択手段４３を接点（１）側にして泳動電源部４がダミー素子４０に電圧を印加すると共に、測定部５がダミー素子４０のインピーダンスを測定する。以下、このステップを第一のダミー測定と呼ぶ。図１０ｂに示すように、ダミー素子４０のインピーダンスは、曲線ａのように、回路の温度上昇などに起因するドリフトを生じる。このドリフトは、電圧印加直後で最大の傾きを持ち、時間と共に指数関数的に減少する。これはドリフトの原因が主に温度変化であることによる。
【０１１８】
次に、（２）所定時間Ｔ１が経過すると、制御演算部６は回路選択手段４３を接点（２）側に切り換えて、泳動電源部４が電極１１間に電圧を印加し、測定部５は電極１１間のインピーダンスを測定する。以後、本ステップを本測定と呼ぶ。本測定の結果は、図１０ｂにおいて、直線ｂで表わされ、微粒子捕集およびドリフトによるインピーダンス変動が加算された値に相当する。所定時間Ｔ１は、直線ｄで表される、試料液２中に微粒子が全く含まれていない場合の電極１１間のインピーダンス測定時に計測されるドリフトによる変動分が、微粒子の測定精度に影響を与えない程度まで、十分に小さくなるような時間を設定することが望ましい。そうすることで直線ｂは、ほぼ全て微粒子捕集による変動とみなしてよく、ドリフトによるインピーダンス変動の影響を排除した測定が可能となる。本実施の形態では、Ｔ１を１分間としている。
【０１１９】
この時、回路の温度上昇に起因するドリフト量は、回路を流れる電流の量に依存するものであるため、回路に接続される負荷インピーダンス、言い換えればダミー素子４０および電極１１のインピーダンス値によってドリフト量が変化する。従って、ダミー素子４０のインピーダンスを電極１１のインピーダンスと等価な構成とすることで、ダミー素子４０の測定時と電極１１の測定時のドリフト量を一定にできるため、より高精度な測定が可能となる。
【０１２０】
次に、（３）制御演算部６は、直線ｂの傾きから、微粒子濃度を算出し、結果表示などを行い、測定動作を完了する。
【０１２１】
このように、本実施形態の微粒子測定装置によれば、微粒子を捕集する電極に電圧を印加する前に、ダミー素子に電圧を印加してドリフトが十分に小さくなってから、電極に電圧を印加するので、電極に微粒子が捕集されたことによるインピーダンス変化のみを測定することが可能なため、高精度な微粒子数測定を実現することができる。
【０１２２】
（第３の実施形態）
図１０ｃは、本実施形態の微粒子測定装置におけるインピーダンス測定ステップを示す。この測定ステップでは、まず（１）制御演算部６が回路選択手段４３を接点（１）側にして、測定部５がダミー素子４０のインピーダンスを測定する（第一のダミー測定）。この測定結果は、図１０ｃにおいて、曲線ａで表され、所定時間Ｔ１後のダミー素子４０のインピーダンスは値ａ‘となり、ドリフトによって初期値からの変動が生じる。ａ‘は、本測定直前の回路のドリフト前の状態（測定開始時インピーダンス）に相当する。
【０１２３】
次に、（２）制御演算部６が回路選択手段４３を接点（２）側に切り換えて、測定部５が電極１１間のインピーダンスを測定する（本測定）。この測定結果は、図１０ｃにおいて、直線ｂで表わされ、微粒子捕集およびドリフトによるインピーダンス変動が加算された値に相当する。
【０１２４】
次に、（３）制御演算部６が回路選択手段４３を接点（１）側に切り換えて、測定部５がダミー素子４０のインピーダンスを測定する（第二のダミー測定）。このときのダミー素子４０のインピーダンスは、図１０ｃにおいて値ｄ‘で表わされ、本測定直後の回路のドリフト後の状態（測定終了時インピーダンス）に相当する。次に、（４）測定時間Ｔ１における値ａ’と測定時間Ｔ２における値ｄ‘から求めた、所定の測定時間（Ｔ２−Ｔ１）内における直線ｄの傾き分を、直線ｂから差し引いてドリフト分を相殺し、直線ｅ（最終結果）を求める。次に、（５）制御演算部６は、直線ｂの傾きから、微粒子濃度を算出し、結果表示などを行い、測定動作を完了する。
【０１２５】
このように、本実施形態の微粒子測定装置によれば、測定開始時インピーダンス（値ａ’）と測定終了時インピーダンス（値ｄ’）から測定回路のドリフト分（直線ｄ）を求め、電極１１間のインピーダンスの時間変化（直線ｂ）を測定回路のドリフト分で補正（直線ｅ）するので、本測定前のダミー素子４０を測定する時間（Ｔ１）に十分な長さが取れず、ドリフトの影響を十分に小さくできない場合や、微粒子が電極に捕集されたことによるインピーダンス変化がドリフトによるインピーダンス変化に比べ相対的に微少な変化である場合であっても、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を適切に補正できるため、高精度な微粒子測定を実現することができる。
【０１２６】
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４の実施の形態にかかる微粒子測定装置を示す図である。本実施形態の微粒子測定装置において、複数のダミー素子を含むダミー素子アレイ４４と、ダミー素子アレイ４４中に含まれるダミー素子の数Ｎ＋１個の切り替え部（同図中（１）、（２）、（３）…Ｎで示す接点）を持つ多段回路選択手段４５を備える。そして制御演算部６が、溶液のコンダクタンスあるいは導電率に応じてダミー素子アレイ４４の中から所定のダミー素子Ｎを選択する。前述したように、ダミー素子のインピーダンスは電極１１のインピーダンスと等価であることが好ましいが、電極１１のインピーダンスは、試料液２の導電率によって変動する。よって、ダミー素子の値は、試料液２の導電率によって最適な値を選ぶことでより高精度の補正が可能となる。
【０１２７】
まず、（１）制御演算部６が多段回路選択手段４３を接点Ｅ側にして、泳動電源部４が電極１１に電圧を印加すると共に、測定部５がこの時の電極１１間のインピーダンス（以下、電極インピーダンスと呼ぶ）を測定する（電極インピーダンス測定ステップ）。この時、印加する電圧および測定時間は、電極に微粒子が捕集されない程度に低電圧・短時間とする。これにより、より高精度に電極インピーダンスが測定できるし、本測定時の測定誤差を低減することができる。制御演算部６は、測定したインピーダンスの値からコンダクタンスの値あるいは、導電率の値を算出する。このように、電極が導電率測定手段を兼ねることにより、装置の簡略化が可能となる。
【０１２８】
次に、（２）制御演算部６は、ステップ（１）で測定したインピーダンスあるいは、コンダクタンスあるいは、導電率の値に応じて、多段回路選択手段４５を切り替えて、ダミー素子アレイ４４の中から、電極インピーダンスの値に近いものを選択する。以後、前述の測定ステップと同様のため、説明を省略する。
【０１２９】
これによれば、溶液のコンダクタンスあるいは導電率に応じて最適なダミー素子を選択し、溶液の導電率が異なる場合のドリフトの変動を高精度に補正することができる。
【０１３０】
（第５の実施の形態）
本実施の形態における微粒子測定装置は、図１０ａまたは図１１を参照して説明した装置を用いて実現する。以下、説明の簡略化のため、図１０ａの装置を用いた場合について説明する。本実施の形態における微粒子測定装置は、試料液２の導電率に応じて、本測定時に生じるドリフト量を推定し、補正を行う。装置の複雑化を避けるため、単一のダミー素子４０でドリフトの補正を行おうとすれば、前述したように、試料液２の導電率によってドリフト量が変化することから、正確な補正が行えない問題が生じる。このため、本実施の形態では、あるインピーダンス値を持つダミー素子４０を用いた場合に、試料液２の導電率によって生じるドリフト量（図１０ｂないし図１０ｃの直線ｄに相当）を予め推定し、傾きの測定結果ｂから推定したドリフト量を差し引くことで、単一のダミー素子でも高精度の補正を行うことができる。
【０１３１】
この時、ダミー素子の構成を抵抗ＲＤとキャパシタンスＣＤの並列回路とし、電極１１のインピーダンスを抵抗ＲＥとキャパシタンスＣＥの並列回路とみなしたとき、のＣＤとＣＥは等価なものを選ぶことが望ましい。
【０１３２】
ドリフト量の推定は具体的には、予め決められたダミー素子４０および、電極１１において、導電率が異なり、微粒子を含まない溶液を測定する（ブランク測定実験と呼ぶ）。このとき測定される直線ｄの傾きが、各導電率におけるドリフトに相当する。このようにして求めた、各導電率に対応するドリフトの傾きと、溶液導電率とが関連付けされたテーブルを制御演算部６内のメモリ６ａに保存しておき、電極インピーダンス測定ステップによって求めたインピーダンスから算出したコンダクタンスあるいは導電率からドリフトの推定値を参照し、直線ｄの傾きからドリフトの推定値を差し引くことで補正を行う。あるいは、ブランク測定実験から求めた、溶液導電率とドリフトとの関係を関数化し、溶液導電率からドリフトの推定値を求め、補正を行っても良い。
尚、この時、電極インピーダンス測定ステップは必ずしも必要なく、本測定で測定される電極インピーダンスの初期値からコンダクタンスあるいは導電率の値を推定することもできる。補正は本測定を行った後に演算処理を行うため、電極インピーダンスを最初に測定する必要は無い。このように電極インピーダンス測定ステップを省略することで、測定時間の短縮が可能である。
これによれば、導電率が異なる試料液を測定する場合、単一のダミー素子で高精度な補正を行うことができるため、測定装置の簡素化ができる。
【０１３３】
（第６の実施の形態）
本実施形態の微粒子測定装置は、図１１に示した装置に、試料液２の温度を測定するための温度測定手段（図示しない）を備え、制御演算部６が、試料液２の温度に応じて所定のダミー素子を選択する。温度測定手段は、熱伝対やサーミスタなど、既知の測定手段が利用可能である。これによれば、試料液２の温度に応じて最適なダミー素子を選択し、溶液の温度が異なる場合のドリフト変動を高精度に補正することができる。
【０１３４】
（第７の実施形態）
第７の実施の形態における微粒子測定装置は、図５に示す装置、すなわち図１０中のダミー素子４０を除いた構成で実現される。制御演算部６内のメモリ６ａ中に、前述のブランク測定実験から求めた、各導電率に対応するドリフトの傾きと、溶液導電率とが関連付けされたテーブルあるいは、溶液導電率とドリフトとの関係を表す関数が保存されている。
【０１３５】
まず、（１）制御演算部６は、電極インピーダンス測定ステップにより、電極インピーダンスを測定し、コンダクタンスあるいは導電率の値を算出する。
次いで、（２）制御演算部６は、本測定を行い、微粒子捕集およびドリフトによるインピーダンス変動が加算されたインピーダンス変化の傾き直線ｂを得る。
次いで、（３）制御演算部６は、メモリ６ａに保存されたテーブルあるいは関数を用いて、ステップ（１）で得られたコンダクタンスあるいは導電率に対応した推定ドリフトの値を算出し、算出した推定ドリフトの値を直線ｂの傾きの値から差し引くことで補正を行い、最終的な傾き（直線ｅ）を得る。ここで、コンダクタンスあるいは導電率は、ステップ（２）の本測定のインピーダンスの初期値によって求めることも可能である。これにより、ステップ（１）は省略でき、測定時間の短縮が可能となる。
次いで、（４）制御演算部６は、直線ｅの傾きから、微粒子濃度を算出し、結果表示などを行い、測定動作を完了する。
【０１３６】
これによれば、ダミー素子がなくても、導電率が異なる試料液のドリフトを推定して高精度な補正を行うことができるため、測定装置の簡素化およびダミー素子測定時間の削減により測定時間の短縮ができる。
【０１３７】
（第８の実施形態）
図１２は、本発明の第８の実施形態にかかる微粒子測定装置におけるダミー素子の具体的構成を示す。微粒子測定装置には、図１２（ａ）に示すように、電極１１間のインピーダンスを測定するために検出抵抗５１が接続されているが、本実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、ダミー素子としてのキャパシタンス５２を電極１１間に挿入して位相変動の影響を低減する。
【０１３８】
図１２（ｂ）に示すように、電極１１は、抵抗成分５４とキャパシタンス成分５３の並列回路で表わされ、抵抗成分５４は、溶液導電率によって変化する。本実施形態では、キャパシタンス５２を電極１１のキャパシタンス成分５３に並列に挿入することにより、測定回路の位相誤差に起因するインピーダンス測定値の変動を低減することができる。
【０１３９】
同じ位相誤差でも、位相角によってインピーダンス値に対する変動幅が異なることを、検出抵抗を含めたインピーダンスのベクトル図である図１３を参照して説明する。
【０１４０】
図１３（ａ）におけるベクトル（１）は、電極１１および検出抵抗５１のインピーダンス・ベクトルであり、電極１１の抵抗成分５４と検出抵抗５１（５６０Ω）の合計の２２ＫΩと、電極１１のキャパシタンス成分５３の１５０ｐＦで表わされ、周波数８００KHｚで測定した場合の位相角が−６４°であることを示している。
【０１４１】
溶液導電率が上昇すると、電極１１および検出抵抗５１のインピーダンス・ベクトルは、ベクトル（２）に変化し、電極１１の抵抗成分５４と検出抵抗５１の合計が１ＫΩ、電極１１のキャパシタンス成分５３が１５０ｐＦ、位相角が−２２°になる。なお、導電率上昇は、溶液中のイオン（Na+、Cl‐など）濃度の上昇により起こり、この程度の上昇であれば、溶液の誘電率はほとんど変化しないため、電極１１のキャパシタンス成分５３は変化しない。
【０１４２】
ベクトル（３）は、電極１１にキャパシタンス５２（２００ｐＦ）を追加して、電極１１の抵抗成分５４と検出抵抗５１の合計が１ＫΩ、キャパシタンス５２と電極１１のキャパシタンス成分５３の合計が３５０ｐＦ、位相角が−２８°になった状態を示す。
【０１４３】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すインピーダンス・ベクトル（１），（２），（３）の位相角が０．０２°変動したときのキャパシタンス変動を示す。すなわち、ベクトル（１）のキャパシタンス変動は０．０１８ｐF、ベクトル（２）のキャパシタンス変動は０．０８６ｐF、ベクトル（３）のキャパシタンス変動は０．０１２ｐFである。
【０１４４】
このように、溶液導電率が上昇した場合のベクトル（２）のキャパシタンス変動が０．０８６ｐFであったのに対して、キャパシタンス５２（２００ｐＦ）を追加したベクトル（３）のキャパシタンス変動は０．０１２ｐFとなり、約１／７〜１／８に低減する。
【０１４５】
インピーダンス測定回路が理想的に安定していれば測定回路での位相変動はゼロになるが、実際には０．０２°程度の位相変動が生じる。本実施形態によれば、測定回路の測定誤差によって生じる位相変動が真の測定値に影響を与えないように、キャパシタンスを追加することによって位相を予めずらし、位相変動による測定誤差を抑えることができる。
【０１４６】
（第９の実施形態）
図１７に本実施の形態に係る微粒子測定装置の概略図を示す。本実施の形態は前述した図５における微粒子測定装置の電極チップ３上に複数の電極対を有することが特徴であり、重複する部分の説明は割愛する。図１７において、電極チップ３上に、第一の電極対６０および第二の電極対６１が形成されており、各々、泳動電源部４および測定部５に接続されている。詳細は後述するが、一方の電極で誘電泳動を行いながらインピーダンス変化の計測を行い、他方の電極では誘電泳動は行わずインピーダンス変化のみを計測しドリフト変動分を検出して相殺するため、電極形状、サイズは双方同一であることが望ましい。
【０１４７】
既述の通り、泳動電源部４は交流電源回路によって構成され、測定部５インピーダンス計測回路によって構成されるが、第一の電極対６０および第二の電極対６１に対して交流電源回路およびインピーダンス計測回路を個別に設けてもよいし、交流電源回路およびインピーダンス計測回路をそれぞれ１系統として共用する構成としても良い。詳細後述するが、誘電泳動を行う最中に他方の電極のインピーダンス計測を行うために電圧印加を中止すると、電極間にトラップされた微粒子が試料液１中に分散するため、交流電源回路は第一の電極対６０および第二の電極対６１に対して個別に設けることが望ましい。また、インピーダンス計測回路は１系統を共用として逐次切り替えて第一の電極対６０および第二の電極対６１それぞれのインピーダンス変化を計測することで回路構成が簡易になるため、望ましい。
【０１４８】
以下、本実施の形態において、望ましくない測定ドリフト量を検出し補償するための装置構成および方法について説明する。まず、セル１に試料液２が導入された状態で測定が開始される。電極チップ３は、セル１内において、第一の電極対６０および第二の電極対６１が双方試料液２に含浸する位置に設けられる。すなわち、第一の電極対６０および第二の電極対６１は、同一の導電率を有する液体に含浸される。
【０１４９】
次いで、制御演算部６は、泳動電源部４に対して測定を行うための電圧印加を指示する。指示を受けた泳動電源部４は、第一の電極対６０および第二の電極対６１に対してそれぞれ交流電圧を印加する。印加する電圧は具体的には、一方の電極対に対しては誘電泳動の誘起とインピーダンス計測を行うための電圧を、他方の電極対に対しては、誘電泳動は誘起せずインピーダンス計測のみを行う電圧を印加する。どちらの電極で誘電泳動を行っても良いが、ここでは説明の簡略のため、第一の電極対６０を誘電泳動を行う上記一方の電極、第二の電極対６１をインピーダンス計測のみを行う他方の電極として説明する。
【０１５０】
一方の電極に印加する誘電泳動とインピーダンス計測を行う電圧については既述の通りである。他方の電極に印加するインピーダンス計測のみを行う電圧については、電極間に検出対象の微粒子が誘電泳動したことによるインピーダンス変化を生じない程度の電圧を印加する。具体的には誘電泳動を誘起せず、かつ、インピーダンス計測が高精度に行える振幅であればよい。より具体的には、振幅０．００１〜１Vｐｐ程度が望ましい。また、後述する理由により、一方の電極対と他方の電極対のインピーダンス計測を行う周波数は同一であることが望ましい。この時、一方の電極対では試料液１中の微粒子を連続的に誘電泳動を行い、微粒子が電極間にトラップされたインピーダンスを信号として検出する必要があるため、泳動電源部４は、それぞれの電極対に対して個別の回路系統を設けて独立して交流電圧を印加することが望ましい。
【０１５１】
電圧印加が開始されると、制御演算部６は測定部５に対して、それぞれの電極対のインピーダンスを計測するよう指示する。このインピーダンス計測は予め定められた時間間隔毎に行われる。このように、インピーダンスの計測は、必要な分解能を得られるために最低限の時間間隔毎に行えばよく、すなわち間欠的な計測となるため、計測回路の簡素化のためには計測回路を１系統とし、それぞれの電極対に対するインピーダンス計測のタイミングに合わせて逐次切替するとよい。また、インピーダンス計測結果はメモリ６ａに転送され、測定終了後の演算に用いられる。この測定動作は、制御演算部６と測定部５が連携してスムーズに行われる。
【０１５２】
予め設定された測定時間が経過すると、制御演算部６は泳動電源部４に電圧印加の中止を、測定部５にはインピーダンス測定の中止を指示する。測定動作が完了すると、制御演算部６はメモリ６ａ内に蓄積された二対の電極のインピーダンス計測結果から試料液１中の微粒子数を算出する。一方の電極のインピーダンス変化には、電極間に微粒子がトラップされたことによるインピーダンス変化の他、電極表面状態や回路の状態に起因するドリフトが含まれている。他方の電極のインピーダンス変化には、ドリフトのみの変化が含まれている。よって、双方のインピーダンス変化の差分を算出することで、微粒子がトラップされたことによるインピーダンス変化、すなわち信号量のみのインピーダンス変化を実質的に得ることができるため、電極表面や計測回路の状態によらず、高精度な微粒子数計測を行うことが可能である。
【０１５３】
この時、他方の電極は、一方の電極によるドリフトを再現することが必要であるため、形状、サイズは一方の電極と同一であることが望ましい。電極チップ３のサイズに制限があるなどでやむを得ず異なる形状やサイズとなる場合は、異なる導電率をもつ、検出対象の微粒子を含まない試料液（以下、ブランク液と呼ぶ）を測定し、一方の電極と他方の電極でのドリフト量の相関を予め取得したものをメモリ６ａ内に保存しておき、差分を演算する際に補正するなどとすればよい。
【０１５４】
また、測定手段５内のインピーダンス計測回路は、それぞれの電極対に個別に計測回路系統を設けると、回路を構成する部品バラツキなどに起因して、それぞれの回路で生じるドリフト量が異なることが考えられる。このため、それぞれの電極対に対して同一の回路系統を用いることで、より高精度に回路状態に起因するドリフト量をキャンセルすることが可能である。計測回路によって生じるドリフト量は、回路を構成する部品の発熱が主要因である。このため、インピーダンス計測を行うために生じる電流量が異なるとドリフト量も異なることになる。よって、二対の電極は同一の試料液１に含浸して溶液導電率に依存する電極インピーダンスを同一にしてインピーダンス計測のために生じる電流量を同一にすることが望ましい。誘電泳動を行うための電圧印加によって双方の電極間に流れる電流量にアンバランスを生じる場合は、導電率の異なるブランク液を用いてそれぞれの電極に生じるドリフト量の相関を予め取得したものをメモリ６ａ内に保存しておき、差分を演算する際に補正するなどとすればよい。
【０１５５】
以上、本実施の形態によれば、電極および回路に起因して生じる実際のドリフト量を直接測定して差し引くことができるため、より高精度な微粒子測定装置および微粒子測定方法を提供することが可能である。
【０１５６】
以下に、本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【０１５７】
（１）試料液の調整
標準寒天培地（ＭＢ００１０、栄研器材（株））上で３７℃、１６時間の好気培養を行った大腸菌Ｋ−１２株（ＮＢＲＣ３３０１、製品評価技術基盤機構）をコンラージ棒で採取し、０．１Ｍ  Ｄ−マニトール溶液（導電率、約５μＳ／ｃｍ）に懸濁したものを標準試料とし、適宜希釈して１．４×１０＾５〜１．４×１０＾７ｃｆｕ／ｍｌの懸濁濃度となるように３段階の希釈系列を作成した。
【０１５８】
懸濁濃度は、適宜希釈した標準試料を標準寒天培地状に塗抹し、３７℃、１６時間の好気培養を行った結果生育したコロニー数を計数することによって規定した。標準試料に、ＮａＣｌ溶液を適宜追加し、試料液導電率が５、５０、１００μＳ／ｃｍとなるように調整した。試料液導電率は、導電率計（Ｂ−１７３、堀場製作所（株））により測定した。
【０１５９】
（２）測定装置
図１０ａの測定装置を使用した。印加電圧振幅は１０Ｖｐ−ｐ、周波数は８００ＫＨｚとした。ダミー素子は、５．２ＫΩの抵抗と１５０ｐＦのコンデンサの並列回路とした。
【０１６０】
（３）結果１（ブランク測定実験）
試料液導電率を５、５０、１００、２５０μＳ／ｃｍとしたときの、ドリフト量を測定した。第一のダミー素子測定の時間Ｔ１は３０秒、本測定の時間は２０秒とした。この時のドリフト量を、５μＳ／ｃｍの場合のドリフト量で規格化してプロットしたものが図１４である。導電率の上昇と共に、ドリフト量が増加することが分かる。
【０１６１】
（４）結果２（微生物測定実験）
結果１のドリフト量測定結果から、溶液導電率とドリフト量の関係を２次近似式から関数を求め、ドリフト補正量とした。導電率を５、５０、１００μＳ／ｃｍ、大腸菌濃度を１．４×１０＾５〜１．４×１０＾７ｃｆｕ／ｍｌとし、結果１と同様な測定を行った。表３は、ドリフト補正を含まない測定結果である。
【０１６２】
【表３】
0005384479.tif 000007
【０１６３】
表３に示す値は、導電率５μＳ／ｃｍ、大腸菌濃度１．４×１０＾５ｃｆｕ／ｍｌの時の傾きで規格化した値である。導電率５０μＳ／ｃｍで大腸菌濃度１．４×１０＾５ｃｆｕ／ｍｌ、および導電率１００μＳ／ｃｍで大腸菌濃度１．４×１０＾７ｃｆｕ／ｍｌ未満の場合、インピーダンス変化の傾きはマイナスの値となり、測定が不可能となる。
【０１６４】
一方、図１５は、求めたドリフト補正量によって補正を行った大腸菌濃度に対するインピーダンス（キャパシタンス）の傾きである。大腸菌濃度１．４×１０＾５ｃｆｕ／ｍｌ以上の全ての導電率に対してプラスの傾きが得られており、大腸菌濃度に対するキャパシタンスの傾きの直線性も良好であり、補正の効果が証明された。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、電極や試料溶液の温度上昇、回路ドリフトによる測定インピーダンス値変動を検出／低減し、高精度なインピーダンス変化測定を実現することが可能な微粒子測定装置および微粒子測定方法等として利用可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１  セル
２  試料液
３  電極チップ
４  泳動電源部
５  測定部
６  制御演算部
６ａ  メモリ
７  導電率入力手段
９  表示手段
１０  基板
１１，１１ａ，１１ｂ  電極
１３  ギャップ
１４  微粒子
１５  電気力線
１７  攪拌手段
２１  光源
２２  受光部
４０  ダミー素子
４１  抵抗素子
４２  キャパシタンス素子
４３  回路選択手段
４４  ダミー素子アレイ
４５  多段回路選択手段
５１  検出抵抗
５２  キャパシタンス
５３  キャパシタンス成分
５４  抵抗成分
ＲＬ  測定負荷
６０  第一の電極対
６１  第二の電極対
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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