(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定容器と、前記測定容器を絶縁性の隔壁により区画された第１のチャンバーおよび第２のチャンバーと、前記隔壁に開口された前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを連通する貫通孔と、前記第１のチャンバー内に配置された第１の電極と、前記第２のチャンバー内に配置された第２の電極とを具備し、前記第１の電極と第２の電極との間に前記隔壁の前記貫通孔を通して通電し、前記第１のチャンバー内の粒子状の測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過するときの検出信号を測定することにより前記測定対象物の形状を測定する一粒子解析装置であって、
（ａ）前記測定対象粒子の径をａとして、前記貫通孔の径をｄとし、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると次の式；
ｔ＜ａ＜ｄ≦１００ａ
が満たされる、または
（ｂ）前記測定対象粒子の長径をＬとし、短径をｓとし、前記貫通孔の径をｄとし、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると次の式；
ｓ＜Ｌ、
ｓ＜ｄ≦１００ｓ、
ｔ＜Ｌ、および
ｔ＜ｄ
が満たされる一粒子解析装置。
【請求項２】
前記貫通孔の径ｄが５０ｎｍ以上１ｍｍ以下である請求項１に記載の一粒子解析装置。
【請求項３】
前記測定対象が、１ｍｍ以下の径ａを有する粒子である請求項１または２に記載の一粒子解析装置。
【請求項４】
前記測定対象が、花粉、細菌およびウイルスからなる群より選択される請求項１〜３の何れか１項に記載の一粒子解析装置。
【請求項５】
前記第１の電極および前記第２の電極は、前記隔壁と接触していない請求項１〜４の何れか１項に記載の一粒子解析装置。
【請求項６】
前記隔壁が第１の面と第２の面を有し、前記第１の面が前記第１のチャンバー内の第１の電極に接触し、前記第２の面が前記第２のチャンバー内の第２の電極に接触している請求項１〜４の何れか１項に記載の一粒子解析装置。
【請求項７】
前記隔壁の厚さがｔである領域の径をＡとすると次の式；
２ｄ≦Ａ≦１５０００ｔ
が満たされる、請求項１〜６の何れか１項に記載の一粒子解析装置。
【請求項８】
（１）測定容器と、前記測定容器を絶縁性の隔壁により区画された第１のチャンバーおよび第２のチャンバーと、前記隔壁に開口された前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを連通する貫通孔と、前記第１のチャンバー内に配置された第１の電極と、前記第２のチャンバー内に配置された第２の電極とを具備し、前記第１の電極と第２の電極との間に前記隔壁の前記貫通孔を通して通電し、前記第１のチャンバー内の粒子状の測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過するときの検出信号を測定し、
（ａ）前記測定対象粒子の径をａとして、前記貫通孔の径をｄとし、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると次の式；
ｔ＜ａ＜ｄ≦１００ａ
が満たされる、または
（ｂ）前記測定対象粒子の長径をＬとし、短径をｓとし、前記貫通孔の径をｄとし、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると次の式；
ｓ＜Ｌ、
ｓ＜ｄ≦１００ｓ、
ｔ＜Ｌ、および
ｔ＜ｄ
が満たされる、一粒子解析装置を準備することと、
（２）前記第１のチャンバーおよび第２のチャンバーに通電可能な液体を含ませることと、
（３）前記第１のチャンバーに測定対象物を含ませることと、
（４）前記第１のチャンバー内の粒子状の測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過するときの電気特性を測定することと、
を具備する前記測定対象物の形状を測定する一粒子解析方法。
【請求項９】
前記第１の電極と前記第２の電極の間の通電が、電圧を印加されることにより行われ、前記検出信号が電流値である請求項８に記載の一粒子解析方法。
【請求項１０】
前記貫通孔の径ｄが５０ｎｍ以上１ｍｍ以下である請求項８または９に記載の一粒子解析方法。
【請求項１１】
前記測定対象が、１ｍｍ以下の径ａを有する粒子である請求項８〜１０の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１２】
前記測定対象が、花粉、細菌およびウイルスからなる群より選択される請求項８〜１１の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１３】
前記第１のチャンバー内の前記測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過することが、前記第１のチャンバー内から第２のチャンバー内への前記測定対象物の電気泳動により促進される、請求項８〜１２の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１４】
前記第１のチャンバー内の前記測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過することが、前記第１のチャンバー内から第２のチャンバー内への前記測定対象物を含む液体の流動により促進される、請求項８〜１３の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１５】
前記液体の流動が、電気浸透流によることを特徴とする請求項１４記載の一粒子解析方法。
【請求項１６】
前記液体の流動が、前記第１のチャンバーと、前記第２のチャンバーとの圧力差によることを特徴とする請求項１４記載の一粒子解析方法。
【請求項１７】
前記第１の電極および前記第２の電極は、前記隔壁と接触していない請求項８〜１６の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１８】
前記隔壁が第１の面と第２の面を有し、前記第１の面が前記第１のチャンバー内の第１の電極に接触し、前記第２の面が前記第２のチャンバー内の第２の電極に接触している請求項８〜１６の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【請求項１９】
前記一粒子解析装置において、前記隔壁の厚さがｔである領域の径をＡとすると次の式；
２ｄ≦Ａ≦１５０００ｔ
が満たされる、請求項８〜１８の何れか１項に記載の一粒子解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一粒子解析装置および解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウイルスや細菌を同定する方法としては、遺伝子を同定するＰＣＲ法やＤＮＡチップを用いる方法、抗原抗体反応を用いるＥＬＩＳＡ法等がよく知られている。また試料中の粒子の大きさを判定することでウイルスや細菌を検出する試みもなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２，６５６，５０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、粒子の大きさおよび形状の違いをより正確に識別することができる一粒子解析装置および解析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施形態によれば、測定容器と、前記測定容器を絶縁性隔壁により区画された第１のチャンバーおよび第２のチャンバーと、前記隔壁に開口された前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを連通する貫通孔と、前記第１のチャンバー内に配置された第１の電極と、前記第２のチャンバー内に配置された第２の電極とを具備する一粒子解析装置が提供される。前記第１の電極と第２の電極との間は前記隔壁の前記貫通孔を通して通電される。前記第１のチャンバー内の粒子状の測定対象物が前記貫通孔から前記第２のチャンバー内に通過するときの電気特性を測定し、前記測定対象物の形状が測定される。（ａ）前記測定対象粒子の径をａ、前記貫通孔の径をｄ、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると、次式ｔ＜ａ＜ｄ≦１００ａが満たされる、または（ｂ）前記測定対象粒子の長径をＬ、短径をｓ、前記貫通孔の径をｄ、前記貫通孔近傍の前記隔壁の厚さをｔとすると次式ｓ＜Ｌ、ｓ＜ｄ≦１００ｓ、ｔ＜Ｌが満たされる。
【発明の効果】
【０００６】
粒子の大きさおよび形状の違いをより正確に識別することができる一粒子解析装置および解析方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態の断面構造を示す模式図である。
【図２】図２は、隔壁を示す平面図および断面図である。
【図３】図３は、貫通孔の開口形状の例を示す平面図である。
【図４】図４は、実施形態により得られる検出信号の例を示すグラフである。
【図５】図５は、測定対象物の例を示す略図である。
【図６】図６は、実施形態の断面構造を示す模式図である。
【図７】図７は、実施形態により得られる検出信号の例を示すグラフである。
【図８】図８は、実施形態により得られる検出信号の例の経時的な変化を示すグラフである。
【図９】図９は、隔壁に貫通孔を形成する工程を示す模式図である。
【図１０】図１０は、実施形態を示す平面図および断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態の分解図である。
【図１２】図１２は、実施例で測定された検出信号を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例で測定された検出信号を示すグラフである。
【図１４】図１４は、異なる径を有する２粒子を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、単体ビーズが直径１μｍポアを通過した際のイオン電流変化を示すグラフである。
【図１６】図１６は、イオン電流変化を示すグラフ（ａ）、イオン電流変化から計算される測定対象物の形状を示す図（ｂ）、および測定対象物の電子顕微鏡写真（ｃ）である。
【図１７】図１７は、二量体ビーズが直径１μｍポアを通過した際のイオン電流変化を示すグラフである。
【図１８】図１８は、三量体ビーズが直径１μｍポアを通過した際のイオン電流変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。
【０００９】
（１）装置の構成
図１に一粒子解析装置の１例である第１の実施形態の断面構成を示す。図１に示すように、一粒子解析装置は測定容器１０を備える。測定容器１０は、絶縁性の隔壁１１により区画された第１のチャンバー１２と第２のチャンバー１３を有する。隔壁１１には、前記第１のチャンバー１２と前記第２のチャンバー１３とを連通するように貫通孔１４が開口する。隔壁１１は、貫通孔１４の近傍部を除いて、十分な厚さを有する基板１５により支持される。測定容器１０の壁には電極１６と電極１７が設けられる。電極１６は、一部が第１のチャンバー１２内に露出するように設けられている。電極１７は、一部が第２のチャンバー１３内に露出するように設けられている。電極１６はリード１８を通してアース１９に接続されている。電極１７はリード２０を通してアース２１に接続されている。電流計２２および電源２３は、このリード２０に電極１７側からこの順序で介装されている。なお、図１に示した装置は、さらにノイズ除去回路や電圧安定化回路等を実装するのが好ましい。
【００１０】
図２（ａ）は、第１のチャンバー１２側から見た隔壁１１の平面図である。隔壁１１には、開口形状が円形の貫通孔１４が開口されている。図２（ｂ）は隔壁１１を線ｂ−ｂに沿って切断した断面である。隔壁１１に開口している貫通孔１４の開口部の径をｄとし、隔壁１１の厚さをｔとすると次式
ｔ＜ｄ
が満たされる。
【００１１】
隔壁１１を支持する基板１５が配置される位置は、隔壁１１の貫通孔１４の近傍部を除く領域である。即ち、基板１５は、貫通孔１４の内部を測定対象物が通り抜けている際に、測定対象物に係る電気抵抗が貫通孔１４を規定するように存在する隔壁１１のみが影響するように配置される。従って、基板１５は、貫通孔１４の内部を測定対象物が通り抜けている際に、測定対象物に係る電気抵抗には影響せず、測定対象物に係る電気抵抗を得るための計算において無視することができる。隔壁１１の貫通孔１４の近傍は、貫通孔１４を規定する隔壁１１の縁から基板１５までの距離で規定される範囲であり、図２（２）において記号ｐで示される。貫通孔１４の近傍は、貫通孔１４の全周囲に広がる領域である。貫通孔１４の近傍と貫通孔１４の開口部の径ｄとの関係は、好ましくは次式
ｐ≧ｄ
が満たされ、より好ましくは次式
ｐ≧０．５ｄ
が満たされてよい。
【００１２】
測定容器１０は、全体または第１のチャンバー１２内部、第２のチャンバー１３の内部、第１の電極１６との接触部分、第２の電極との接触部分がそれ自身電気的および化学的に不活性なそれ自身公知の何れかの材質により構成されればよい。例えば、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂、ゴム、エラストマー、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などから形成されてよい。
【００１３】
隔壁１１は、それ自身電気的および化学的に不活性であり且つ絶縁性の材質、例えば、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂、ゴム、エラストマー、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などにより形成されてよい。
【００１４】
第１の電極および第２の電極のための電極材料としては、例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極、Ｐｔ電極、Ａｕ電極など、それ自身公知の何れの材料が使用されてもよい。好ましくは、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極である。
【００１５】
第１のチャンバーの容積と、第２のチャンバーの容積は同じであっても、異なっていてもよい。第１のチャンバーの容積は、例えば、１ｚＬ〜１ｍＬであってよく、好ましくは１ｆＬ〜１μＬであってよい。第２のチャンバーの容積は、例えば、１ｚＬ〜１ｍＬであってよく、好ましくは１ｆＬ〜１μＬであってよい。また、貫通孔の大きさに依存して第１チャンバーと第２のチャンバーの容積を変更してもよい。例えば、貫通孔の径ｄが１ｎｍオーダーの場合、即ち、１ｎｍ≦ｄ＜１０ｎｍの場合には、それぞれのチャンバーの容積は、例えば、１ｚＬ〜１ｍＬ、１ｚＬ〜１０ｍＬなどであってよい。貫通孔の径ｄが１ｍｍオーダーの場合、即ち、１ｍｍ≦ｄ＜１０ｍｍの場合には、それぞれのチャンバーの容積は、例えば、１μＬ〜１ｍＬ、１μＬ〜１Ｌであってもよい。
【００１６】
貫通孔１４の径および貫通孔１４近傍の隔壁１１の厚さは、具体的には測定対象粒子の大きさに依存して決定されてよい。詳しくは後述する。
【００１７】
（２）解析方法
図１に記載の実施形態を用いて、粒子の大きさおよび形状を測定する方法を以下に説明する。
【００１８】
第１のチャンバー１２内および第２のチャンバー１３内に液体を充填する。このとき、第１のチャンバー１２内と第２のチャンバー１３内との間には、貫通孔１４を介して液絡が取れている。第１のチャンバー１２内には、測定対象物である粒子２４が含まれる。第１の電極１６および第２の電極１７は、それぞれ第１のチャンバー１２および第２のチャンバー１３内に充填されて液体に浸漬されている。
【００１９】
第１のチャンバーおよび第２のチャンバーに含まれる液体は、第１の電極１６と第２の電極１７の間に通電可能な液体であってよい。通電可能な液体は、例えば、ＫＣｌ水溶液などの電解質溶液、ＴＥ緩衝溶液およびＰＢＳ緩衝溶液などの緩衝溶液などであってよい。
【００２０】
前記第１のチャンバー１２内と前記第２のチャンバー１３内に、溶液が満たされた状態で、第１の電極１６と第２の電極１７の間に電源２３により通電する。この通電により発生する電流値を電流計２２で経時的に測定する。第１のチャンバー内の粒子２４は、拡散により貫通孔１４を通り第２のチャンバー内に移動する。粒子２４が貫通孔１４を通過するときに電流計２２で測定される電流値は粒子２４の大きさおよび形状に依存して低下する。
【００２１】
測定される検出信号としての電流値の変化の例を図４に示す。縦軸に電流値、横軸に測定時間を示す。貫通孔１４内に粒子が存在していない状態では、貫通孔１４を介する第１の電極と第２の電極との間の電流値は一定の値を示す（４１）。この電流値は基底値である。貫通孔１４を粒子２４が通過するときには、電流値は粒子２４の大きさおよび形状に依存して低下する（４２）。粒子２４が貫通孔１４を完全に通過した後に、電流値は、粒子２４が通過する以前のレベルにまで回復する（４３）。
【００２２】
この現象は次のように説明できる。貫通孔１４内を粒子２４が通過するときには、電流パスである貫通孔１４内のイオンなどの通電可能な液体中の通電物質が、粒子２４の分だけ排除される。それにより、電流抵抗が上昇し、その結果、電流値が低下する。粒子２４の通過が終了すれば、電流値は元のレベルに回復する。粒子２４が一つ通過すれば、電流低下信号は一つ観測される。電流低下信号をカウントすれば、通過した粒子の数を数えることができる。ここで、粒子２４の存在により貫通孔１４内で排除されるイオンの量は、粒子２４の大きさおよび形状に依存する。
【００２３】
また、上記の例においては、第１のチャンバー内から第２のチャンバー内への粒子２４の移動は、拡散によるものである。しかしながら、この移動は拡散に限るものではない。例えば、第１のチャンバー内から第２のチャンバー内に粒子を移動するような電気泳動または液体の流動によって、粒子の移動が促進されてもよい。電気泳動により移動を促進する場合には、例えば、第１の電極１６と第２の電極１７との間の通電により行われてもよく、第１の電極１６および第２の電極１７以外の電極を用いることにより電気泳動が行われてもよい。例えば、粒子２４が負に帯電している場合には、第２の電極１７の電圧を正に設定することにより、第１のチャンバーから第２のチャンバーに向けた電気泳動が行われる。第１のチャンバー内から第２のチャンバー内への液体の流動により粒子２４の移動が促進される場合には、例えば、次のようにそれを行ってよい。第１のチャンバー側の測定容器壁面に液体が流入するための第１の開口部を設ける。更に第２のチャンバー側の測定容器壁面に液体を排出するための第２の開口部を設ける。第１の開口部から液体を流入すること、および／または第２の開口部から液体を排出することにより、粒子２４の移動が促進される。
【００２４】
もしくは、第１のチャンバー側の測定容器壁面に液体が流入するための第１の流入口と、液体が流出するための第１の流出口とが設けられる。第２のチャンバー側の測定容器壁面に液体が流入するための第２の流入口と、液体が流出するための第２の流出口とが設けられる。第１のチャンバー側において、液体を第１の流入口から第１の流出口にフローさせ、第２のチャンバー側において、液体を第２の流入口から第２の流出口にフローさせる。このとき、第１のチャンバー側のフロー速度よりも、第２のチャンバー側のフロー速度の方が速い場合には、貫通孔１４において、第１のチャンバーから第２のチャンバーへの液体の流れが発生する。この流れによって、粒子２４の移動が促進される。
【００２５】
また、電気浸透流によって、第１のチャンバーから第２のチャンバーへの液体の流れを生じさせてもよい。また、第１のチャンバー内と第２のチャンバー内との圧力差により、第１のチャンバーから第２のチャンバーへの液体の流れを生じさせてもよい。電気浸透流および圧力差を得るための手段はそれ自身公知の何れの手段を利用してもよい。
【００２６】
上述では、検出信号として一定電圧を印加した際の電流値を測定した例を示したが、検出信号は、定電流を印加した際の電圧値であっても、抵抗値であってもよい。電流値および抵抗値の測定は、それ自身公知の何れの方法を利用して行われてよい。
【００２７】
また、電源２３と電流計２２は第２の電極にリード２０により電極１７に介装されなくてもよい。即ち、電流計２２および電源２３は、リード１８に第１の電極１６側からこの順序で介装されてもよい。
【００２８】
上述の実施形態では、測定容器の壁面に第１の電極１６および第２の電極１７を配置した例を示した。しかしながら、第１の電極１６および第２の電極１７は、それぞれ第１のチャンバー内および第２のチャンバー内に配置されればよい。従って、第１のチャンバー内の溶液に接する隔壁上に第１の電極１６が配置され、第２のチャンバー内の溶液に接する隔壁上もしくは基板１５上に第２の電極１７が配置されてもよい。また、第１のリードなどに接続されて第１のチャンバー内の溶液中に第１の電極１６が配置され、第２のリードなどに接続されて第２のチャンバー内の溶液中に第２の電極１７が配置されてもよい。
【００２９】
上記の実施形態では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように開口形状が円形の貫通孔１４について説明した。しかしながら、貫通孔の開口形状は円形に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すような楕円形の貫通孔３１であってもよい。図３（ｂ）に示すような楕円形と円形との複合円形の貫通孔３２であってもよい。しかしながら、これらに限定するものではない。測定対象物となる粒子の形状に応じて、貫通孔の開口形状が選択されてよい。例えば、円盤状の粒子または棒状粒子の場合、図３（ａ）の開口形状が楕円形の貫通孔が形状認識の点で好ましいであろう。土星形状または突起のある球状の粒子の場合には、図３（ｂ）の開口部形状が複合円形である貫通孔が形状認識の点で好ましいであろう。また、矩形や多角形、若しくは矩形または多角形と、楕円形又は円形との組み合わせの貫通孔形状としてもよいことは言うまでもない。
【００３０】
（３）貫通孔の径および隔壁の厚さ
上述した通り、第１の電極１６および第２の電極１７は、第１のチャンバー１２内の液体、貫通孔１４、および第２のチャンバー１３内の液体を介して通電される。この通電により生じる電気信号を測定することにより、貫通孔１４を通過する測定対象、即ち、粒子２４の大きさおよび形状が測定される。この測定を達成するために、次の関係が重要である。即ち、隔壁１１に開口している貫通孔１４の開口部の径（以下、「貫通孔の径」と記す）をｄとし、貫通孔１４の近傍の隔壁１１の厚さをｔとすると、貫通孔の径ｄは、厚さｔよりも大きい。また、測定対象である球形粒子２４の径をａとすると、貫通孔１４の径ｄは、球形粒子２４の径ａよりも大きい。また、貫通孔１４近傍の隔壁１１の厚さｔは球形粒子２４の径ａよりも小さい。更に、この関係について説明する。
【００３１】
図５に測定対象である粒子の例として、球状粒子５１と細長粒子５２とを示す。ここで粒子の「径」について、粒状粒子５１においては径をａとする。一方、細長粒子５２においては、「径」について「長径」をＬとし、「短径」をｓとする。図２（ａ）に示すように、開口形状が円形の場合、貫通孔１４の径をｄとし、貫通孔近傍の隔壁１１の厚さをｔとする。また、例えば、図３（ａ）に示すように、開口部は円形を除く形状、例えば、楕円状、細長形状などであってもよい。この場合には、楕円の短径を貫通孔の径ｄとして参照する。例えば、図３（ｂ）に示すように、開口部は、例えば、楕円形の一部と円形の一部を組み合わせたような形状でもよい。この場合、開口部の径ｄは、最も小さい径の大きさとし、その大きさをｄとして参照する。このような条件において、測定対象である粒子５１の径ａと貫通孔１４の径ｄと貫通孔１４近傍の隔壁の厚さｔとの関係は次の式を満たす；
ｔ＜ａ＜ｄ≦１００ａ。
【００３２】
また、測定対象が長細粒子５２である場合、短径ｓ、長径L、貫通孔１４の径ｄおよび貫通孔１４近傍の厚さｔの関係は次の式を満たす；
ｓ＜ｄ≦１００ｓ、および
ｔ＜Ｌ。
【００３３】
ここで、ｔはｓよりも小さくとも（ｔ＜ｓ）、大きくともよく（ｔ＞ｓ）、ｔとｓが同じ大きさであってもよい（ｔ＝ｓ）。また、Ｌは、ｄよりも小さくとも（Ｌ＜ｄ）、大きくともよく（Ｌ＞ｄ）、Ｌとｄが同じ大きさであってもよい（Ｌ＝ｄ）。
【００３４】
球状粒子５１の径ａと貫通孔１４近傍の隔壁の厚さｔとの関係はｔ〜１００ｔ＜ａであってよく、例えば、２ｔ＜ａ、５ｔ＜ａ、１０ｔ＜ａ、１００ｔ＜ａであってもよい。
【００３５】
球形粒子５１の径ａと貫通孔１４の径ｄとの関係は、１〜２＜ｄ／ａ≦５〜１００であってよく、例えば、１＜ｄ／ａ≦７５、１＜ｄ／ａ≦５０、１＜ｄ／ａ≦２５、１＜ｄ／ａ≦１０および１＜ｄ／ａ≦５であってもよい。
【００３６】
長細粒子５２の長径Ｌと貫通孔１４近傍の隔壁の厚さｔとの関係はｔ〜１００ｔ＜Ｌであってよく、例えば、２ｔ＜Ｌ、５ｔ＜Ｌ、１０ｔ＜Ｌ、１００ｔ＜Ｌであってもよい。
【００３７】
長細粒子５２の短径ｓと貫通孔１４の径ｄとの関係は、１〜２＜ｄ／ｓ≦５〜１００であってよく、例えば、１＜ｄ／ｓ≦７５、１＜ｄ／ｓ≦５０、１＜ｄ／ｓ≦２５、１＜ｄ／ｓ≦１０および１＜ｄ／ｓ≦５であってもよい。
【００３８】
なお、貫通孔近傍とは、測定されるべき粒子の形状および大きさを測定可能にするために必要とされる隔壁の厚さがｔであるべき領域であればよい。隔壁の厚さがｔであるべき領域、即ち、貫通孔近傍の径をＡとすると、Ａは貫通孔ｄに対して次の式が満たされてよい；２ｄ≦Ａ≦１５０００ｔ、好ましくは３ｄ≦Ａ≦１００００ｔ。
【００３９】
測定対象物は、１ｍｍ以下の粒子であってよい。例えば、測定対象物は、花粉、細菌およびウイルスであってよい。
【００４０】
花粉は球状粒子であり、その粒径は約５０μｍ〜約１００μｍである。花粉の例は、例えば、ヒノキ花粉（粒径約３０μｍ〜約４５μｍ）、スギ花粉（粒径約３０μｍ〜約４０μｍ）、マツ花粉（粒径約４５μｍ〜約５５μｍ）を含む。
【００４１】
細菌の例は、例えば、炭疽菌、ペスト菌およびボツリヌス菌などを含む。炭疽菌は、約１．０μｍ〜約１．２μｍの短径を有し、約５．０μｍ〜約２．０μｍの粒子長を有する。ペスト菌は、約０．５μｍ〜約０．８μｍの短径を有し、約１．５μｍ〜２．０μｍの粒子長を有する。ボツリヌス菌は、約０．５μｍ〜約２．０μｍの短径を有し、約２．０〜約１０μｍの粒子長を有する。
【００４２】
ウイルスの例は、例えば、天然痘ウイルス、鳥インフルエンザウイルス、ＳＡＲＳウイルス、口蹄疫ウイルスおよびエボラウイルスなどを含む。天然痘ウイルスは約２００ｎｍの粒子径を有する。鳥インフルエンザウイルスは約８０ｎｍ〜約１３０ｎｍの粒子径を有する。ＳＡＲＳウイルスは約６０ｎｍ〜約２２０ｎｍの粒子径を有する。口蹄疫ウイルスは約２１〜約２５ｎｍの粒子径を有する。エボラウイルスは約８０ｎｍ〜約８００ｎｍの粒子長を有するひも状のウイルスである。
【００４３】
上述のような測定対象物を測定するためには、貫通孔１４の径ｄは１０ｎｍ以上１ｍｍ以下、または５０ｎｍ以上１ｍｍ以下であってよい。例えば、貫通孔１４の径ｄは、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、７５ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、１５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、８００ｎｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上、５０μｍ以上、７５μｍ以上、１００μｍ以上、２５０μｍ以上、５００μｍ以上または７５０μｍ以上などであってよい。或いは、例えば、貫通孔１４の径ｄは、１ｍｍ以下、８００μｍ以下、７５０μｍ以下、５００μｍ以下、２５０μｍ以下、１００μｍ以下、７５μｍ以下、５０μ以下、２０μ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、８００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下または５０ｎｍ以下などであってよい。また、上記下限と上限を組み合わせてなる範囲も好ましい。
【００４４】
隔壁１１の厚さは、測定対象物の大きさ、即ち、径の大きさに応じて決定されればよい。例えば、隔壁１１の厚さは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、２０ｎｍ〜４５０ｎｍなどであってよい。例えば、細菌などを測定する場合には、隔壁１１の厚さは、３５ｎｍ〜５０ｎｍであることがより好ましい。しかしながら、隔壁１１の厚さはこのような範囲に限定されるものではなく、上述の測定対象物の径ａ、貫通孔１４の径ｄおよび貫通孔１４の近傍の隔壁の厚さｔの関係を満たせばよい。
【００４５】
（４）異なる形状の２種類の粒子を測定したときの検出信号
上記（１）および（３）に記載される装置を用いて、異なる２種類の粒子を測定すること以外は上記（２）の方法により測定することを想定する。
【００４６】
図６に示すように第１のチャンバー１２には、形状の異なる２つの異なる粒子、粒子Ａ６１と、粒子Ｂ６２が含まれる。粒子Ａ６１は、長手方向に沿った断面がほぼ一定の円である長細粒子である。粒子Ｂ６２は長手方向の軸の中央に絞り部を有する長細粒子である。上述の方法と同様に、第１の電極１６と第２の電極１７間に電源２３により通電する。この通電により発生する電流値を電流計２２で経時的に測定する。
【００４７】
測定される検出信号としての電流値の変化の例を図７に示す。貫通孔１４内に粒子が存在していない状態では、電流値は一定の基底値を示す（７１）。図７には、粒子Ａ６１と、粒子Ｂ６２がこの順番で順次に貫通孔１４を通過した場合の電流信号を示す。
【００４８】
貫通孔１４を粒子Ａ６１が貫通孔１４を通過すると、その大きさおよび形状に依存して電流値が低下する（７２）。粒子Ａ６１が貫通孔１４を完全に追加した後、電流値は基底値にまで回復する（７３）。更に、粒子Ｂ６２が貫通孔１４を通過すると、その大きさおよび形状に依存して電流値が低下する（７４）。粒子Ｂ６２が貫通孔１４を完全に追加した後、電流値は基底値にまで回復する（７５）。粒子Ｂ６２の場合には、長手方向軸の中央の絞り部が貫通孔１４を通過しているときの電流値が、絞り部の形状に依存して電流値が上昇する。このような経時的な電流値の変化に基づいて、第１のチャンバーに存在する粒子群に、粒子Ａ６１および粒子Ｂ６２が存在し、最初に貫通孔１４を通過した粒子は粒子Ａ６１であり、次に貫通孔１４を通過した粒子は粒子Ｂ６２であると判定することが可能になる。従って、このように検出される電気信号の経時的変化を測定することにより、試料中の粒子の大きさおよび形状を判定することが可能になる。
【００４９】
更に、図８を用いて、粒子Ｂ６２が貫通孔１４を通過する状態と、得られる電気信号との関係を経時的に説明する。図８（ａ）には、粒子Ｂ６２が貫通孔１４を通過する際の、粒子Ｂ６２と貫通孔１４の位置関係を模式的に示す。図８（ｂ）には、図８（ａ）で示されたそれぞれの位置関係に粒子Ｂ６２と貫通孔１４とがあるときに検出される電流値の変化を経時的に示す。図８（ａ−１）〜（ａ−５）は上段から下段に向けて時系列順に粒子Ｂ６２と隔壁との位置関係を記載する。図８（ｂ）は（ｂ−１）〜（ｂ−５）を含む。図８（ｂ−１）〜（ｂ−５）は、図８（ａ−１）〜（ａ−５）にそれぞれ対応し、上段から下段に向けて時系列順に電流値の変化を記載する。
【００５０】
粒子Ｂ６２が、貫通孔１４に入ってない場合（ａ−１）には、電流信号は基底値のままであり変化は見られない（ｂ−１）。粒子Ｂ６２が貫通孔１４を通過し始めると（ａ−２）、粒子Ｂ６２が貫通孔１４を横切っている領域の形状に応じて、電流値が低下する（ｂ−２）。さらに、粒子Ｂ６２の長手方向の軸中央の絞り部が貫通孔１４を通過すると（ａ−３）、電流値が上昇する（ｂ−３）。更に、粒子Ｂ６２の形状の変化に従い（ａ−４）、再び絞り部よりも太い部分が貫通孔１４を通過すると（ａ−４）、再び電流値は低下する（ｂ−４）。粒子Ｂ６２が、完全に貫通孔１４を通過した後（ａ−５）には、基底値にまで電流値は回復する（ｂ−５）。
【００５１】
このように検出される電気信号の経時的変化を測定することにより、試料中の粒子の大きさおよび形状を判定することが可能になる。この現象は、隔壁１１の厚さが粒子Ｂの長さよりも充分に薄く設定されていることにより、初めて観測できる現象である。なお、本発明により、粒子が１粒子の状態で存在しているのか、２粒子以上が凝集しているのかも識別が可能であることは言うまでもない。
【００５２】
（５）隔壁の製造方法
図９を用いて、隔壁１１の製造方法の１例を説明する。
【００５３】
まず、Ｓｉ基板９１に、ＳｉＯ２膜９２を積層する（図９ａ）。なお、ＳｉＯ２膜９２は、熱酸化膜でも、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法でも、プラズマＣＶＤ法でもよい。次にＳｉＯ２膜９２上にレジスト９３を塗布する。更に、貫通孔を形成すべき領域に対して露光および現像することによってレジスト９３に開口パターンを形成する（図９ｂ）。露光は光を用いたフォトリソグラフィ法を用いても、電子線描画法を用いてもよい。一般には、１μｍよりも大きいパターンを形成するためには、フォトリソグラフィがよく用いられている。１μｍよりも小さいパターン形成するためには、電子線描画法を用いることが多い。しかしながら、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００５４】
次に、形成したレジスト９３パターンをマスクにして、ＳｉＯ２膜９２をエッチングする（図９ｃ）。エッチングは、ＮＨ４ＦまたはＨＦを用いたウェットエッチングであってもよく、ＣＦ４ガスによるＲＩＥ(Reactive Ion Etching)などの異方性のあるドライエッチングであってもよい。パターン精度を得るためには、ドライエッチングが好ましい。また、ドライエッチング耐性を確保するために、レジストパターンを金属層に転写してから、金属膜をマスクにしてＳｉＯ２膜９２のエッチングを行ってもよい。
【００５５】
エッチング後にレジストを剥離する（図９ｄ）。次にＳｉ基板９１の裏面にレジスト９４を塗布する。更に、貫通孔を形成すべき領域を含む領域を開口するようにパターン形成を行う（図９ｅ）。パターン形成したレジストをマスクにして、Ｓｉ基板９１をエッチングして、貫通孔部分のＳｉＯ２膜８２を露出する（図９ｆ）。最後にマスクとして使用したレジスト９４を除去する（図９ｇ）。裏面エッチングの際にも、表面と同様に金属膜にパターンを転写してから行ってもよい。
【００５６】
これにより、ＳｉＯ２膜９２の膜厚で規定される貫通孔９５を持つ隔壁が形成される。
【００５７】
なお、隔壁として用いられる膜は、ＳｉＯ２膜に限定されるものではなく、ＳｉＮ膜であっても、Ａｌ２Ｏ３膜であっても、他の絶縁膜であってもよい。更に、基板材料もＳｉに限定されるものではなく、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂でもよい。
【００５８】
裏面のエッチング方法は、それ自身公知のエッチング技術が利用できる。そのような技術は、例えば、ＳＦ６とＣ４Ｆ８ガスなどによる垂直深堀エッチング、ＫＯＨによるウェットエッチング、ＣＦ４系ガスによるドライエッチングなどによる等方的なエッチングなどを含むが、これらに限定するものではない。また、貫通孔９５の形成方法は、基板上の薄膜に貫通孔を形成する方法に限定するものではない。例えば、貫通孔を形成した薄膜を支持基板上に接着することによって、貫通孔を有する隔壁を形成してもよい。
【００５９】
実施例１  隔壁の製造
１０ｍｍ角の大きさであり、厚さ０．２ｍｍのＳｉ基板を用意した。ＳｉＯ２膜としてＴＥＯＳ膜を４００ｎｍの厚さで積層した。次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィにより露光および現像することにより貫通孔のための直径１．５μｍの円形パターンを基板の第１の面に形成した上で、ＳｉＯ２膜をＣＦ４ガスによってエッチングを行った。基板の第２の面に対して、ＳＦ６とＣ４Ｆ８ガスを切り替えることによる垂直深堀エッチングを行った。それにより、直径２００μｍの領域をエッチングした。基板両面（即ち、第１の面および第２の面）のレジストを除去した。これにより、直径１．５μｍの円形の開口形状を有する貫通孔を有する隔壁を形成した。
【００６０】
実施例２  隔壁の製造
１０ｍｍ角の大きさであり、厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板に２０ｎｍのＳｉＮ膜を積層した。更にレジストを塗布し、電子線描画法により、直径７５ｎｍの円形の開口パターンを形成した。形成したレジストパターンをマスクにしてＳｉＮ膜をＣＦ４ガスによりエッチングした。更には、裏面に対して、レジストを塗布した上でフォトリソグラフィによりパターン形成を行った。次に、ＫＯＨによるウェットエッチングを行い５０μｍ角の開口部を形成した。その後、レジストを除去した。これにより、直径７５ｎｍの円形開口形状の貫通孔を有する隔壁を形成した。この隔壁の貫通孔近傍の厚さは２０ｎｍであった。
【００６１】
実施例３  一粒子解析装置
実施例１で形成された隔壁を使用して実施形態の１例である一粒子解析装置１を製造した。この一粒子解析装置１を図１０および１１を使用して説明する。図１０（ａ）は、一粒子解析装置１の平面図である。図１０（ｂ）は線Ｂ−Ｂに沿って切断した一粒子解析装置１の断面図である。図１１は、一粒子解析装置１の分解図である。一粒子解析装置１の大きさは２．５ｃｍ×２．５ｃｍであり、厚さが１ｃｍである。
【００６２】
図１１に示すようにこの装置は、９つの部材を積層させ、ねじ１１６で固定された装置である。まず、実施例２で形成された貫通孔が開口している隔壁を、厚さ０．６ｍｍのシリコンゴム板１０１の中央に固定した。予め隔壁の厚さを考慮して、固定部には１０ｍｍ角の大きさで深さ０．６ｍｍの凹部を形成した。更に、シリコンゴム板１０１の中央部に開口部を形成し、隔壁における貫通孔の部分およびその周辺の部分をシリコンゴム板１０１から露出させた。
【００６３】
シリコンゴム板１０１からＺ軸方向には、第１のチャンバー１２が形成される。第１のチャンバーは、その内部空間を規定するための開口部をそれぞれに有する３枚の板状部材とカセット部材が積層されて構成される。即ち、第１のチャンバー１２は、シリコンゴム板１０２、アクリル板１０３、シリコンゴム板１０４、並びにアクリル製のカセット部材１０５が、シリコンゴム板１０１側からこの順番でＺ軸方向に積層されてなる（図１０（ｂ））。シリコンゴム板１０２、アクリル板１０３およびシリコンゴム板１０４の厚さは各０．５ｍｍである。
【００６４】
シリコンゴム板１０１からＺ軸方向と反対の方向には、第２のチャンバー１３が形成される。第２のチャンバーは、その内部空間を規定するための開口部を有する３枚の板状部材とカセット部材が積層されて構成される。即ち、第２のチャンバー１３は、シリコンゴム板１０６、アクリル板１０７、シリコンゴム板１０８、並びにアクリル製のカセット部材１０９をシリコンゴム板１０１側からこの順番でＺ軸方向とは反対の方向に積層されてなる（図１０（ｂ））。シリコンゴム板１０６、アクリル板１０７およびシリコンゴム板１０８の厚さは各０．５ｍｍである。
【００６５】
シリコンゴム板１０２、１０４、１０６および１０８は、それぞれ直線状の開口部１２Ａ、１２Ｃ、１３Ａおよび１３Ｃを有する（図１１）。各開口部１２Ａ、１２Ｃ、１３Ａおよび１３Ｃは、各板の平面に沿ってＸ軸方向に直線状に伸びる。それぞれの開口部１２Ａ、１２Ｃ、１３Ａおよび１３Ｃの長径は７ｍｍ短径は２ｍｍである。
【００６６】
アクリル板１０３および１０７は、Ｌ字型の開口部１２Ｂおよび１３Ｂを有する。各開口部１２Ｂは、アクリル板１０３の平面に沿ってＸ軸方向に直線状に伸びた後でＹ軸方向に折れ曲がり伸びる。各開口部１３Ｂは、アクリル板１０７の平面に沿ってＸ軸方向に反対の方向に直線状に伸びた後でＹ軸方向に反対の方向に折れ曲がり伸びる。それぞれの開口部開口部１２Ｂおよび１３ＢのＸ軸方向の長径は２０ｍｍ、Ｙ軸方向の長径は９ｍｍであり、短径は２ｍｍである。
【００６７】
このように規定される第１のチャンバーおよび第２のチャンバーの容積は、それぞれ４０μＬである。
【００６８】
第１のチャンバーに液体を流入するための流路は、シリコンゴム板１０４に穿孔された孔１１８ａとカセット部材１０５に穿孔された孔とそこに取り付けられた開口部１１０を有するノズル１１９ａにより形成される。第２のチャンバーに液体を流入するための流路は、シリコンゴム１０８に穿孔された１１８ｂとカセット部材１０９に穿孔された孔とそこに取り付けられた開口部１１１を有するノズル１１９ｂにより形成される。また、第１および第２のチャンバー内から液体が排出される場合には、これらの開口部１１７ａおよび１１７ｂからそれぞれ排出される。このノズル１１９ａおよび１１９ｂの長さは、１０ｍｍであり、内径は０．８ｍｍである。また、第１のチャンバーへの液体の供給は、ノズル１１９ａから流入させる場合に限定されず、ノズル１１７ａから流入させてもよい。第２のチャンバーへの液体の供給は、ノズル１１９ｂから流入させる場合に限定されず、ノズル１１７ｂから流入させてもよい。それぞれの場合を組み合わせた供給ルートであってもよい。
【００６９】
或いは、各チャンバーへの液体の供給を次のように行ってもよい。第１および第２のチャンバーへの液体の供給および／または排出のために、液体が、ノズル１１９ａの開口部１１０から流入され、ノズル１１９ｂの開口部１１１から流出されてもよい。これにより、液体は、第１のチャンバーを満たし、それに続いて、貫通孔１４を通過して第２のチャンバー内に流入され、それを満たす。或いは、その逆、即ち、液体が、ノズル１１９ｂの開口部１１１から流入され、第２のチャンバー内を満たし、それに続いて、貫通孔１４を通過して第１のチャンバー内に流入されて、それを満たしてもよい。この場合、第１および第２のチャンバーへの液体の供給および／または排出のために、液体は、ノズル１１９ｂの開口部１１１から流入され、ノズル１１９ａの開口部１１０から流出される。
【００７０】
第１の電極１６として、第１のチャンバー内部に露出するようにシリコンゴム板１０４表面にＡｇ／ＡｇＣｌ電極を配置した。第２の電極１７として、第２のチャンバー内部に露出するようにシリコンゴム板１０８表面にＡｇ／ＡｇＣｌ電極を配置した。
【００７１】
シリコンゴム板１０１、１０２、１０４、１０６および１０８と、アクリル板１０３および１０７と、カセット部材１０５および１０９との組み立ては、位置決めのための２本のピンに沿って行った。ピン１１２に対して、各部材に穿孔されたピン穴１１３Ａ〜１１３Ｈを順次に挿入した。同時に、図１１では示されていないがもう１つのピンに対して、各部材に穿孔されたピン穴１１４Ａ〜１１４Ｈを順次に挿入した。これにより互いに対応する部位同士を適切な位置で積層した。次に、ねじ穴１１５を通してこれらの７つの部材とカセット部材１０５および１０９を４本のねじ１１６によって固定した。
【００７２】
第１の電極に接続された配線は、シリコンゴム板１０４内部およびカセット部材１０５内部を通過して一粒子解析装置１の外部にノズル１１７ａを通り突出するようにリード１８に接続された。第２の電極に接続された配線は、シリコンゴム板１０８内部およびカセット部材１０９内部を通過して一粒子解析装置１の外部にノズル１１７ｂを通り突出するようにリード２０に接続された。なお、ここでは、電極をノズル１１７ａ及び１１７ｂを介して、接続する場合について図を用いて説明したが、これに限るものではない。例えば、カセット部材１０５及び１０９の、それぞれ貫通孔１４直上及び直下に穿孔を開口し、その孔を介して、電極を貫通孔１４の直上および直下に配置する構成にしてもよい（図示せず）。
【００７３】
第１の電極１６と第２の電極１７との間の通電は、リード１８またはリード２０を通して行う。リード１８およびリード２０をそれぞれアースに接続した（図示せず）。更に、リード２０に、電流計および電源をこの順番で介装した（図示せず）。
【００７４】
実施例４  一粒子解析
（１）直径０．７８μｍの粒子の検出
実施例３で製造した一粒子解析装置１を使用して一粒子解析を行った。
【００７５】
第２のチャンバー１３内にＴＥ（１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、１ｍＭ  ＥＤＴＡ）緩衝溶液を充填した。第１のチャンバー１２内には測定対象である粒子を懸濁したＴＥ緩衝溶液を充填した。測定対象である粒子は、カルボキシレート基で表面修飾された直径０．７８μｍのポリスチレン微粒子である。
【００７６】
次に、第１の電極を接地し、第２の電極に１Ｖの電圧を印加して、電流を計測した。その結果、図１２に示すように、８７ｎＡのベース電流に対して、４．９ｎＡのスパイク状の電流低下が観測された。スパイク状の電流低下信号１つ１つが、微粒子の貫通孔通過に対応する。また、逆バイアスに切り替えたときには、信号が観測されないことから、負に帯電している微粒子が電気泳動によって正の電位方向に移動していることが分かる。
【００７７】
（２）直径０．７８μｍの粒子と直径０．９０μｍの粒子の検出
上記（１）と同様の構造の一粒子解析装置１の第１のチャンバー１２内に、異なる粒子径を有する２種類の粒子を懸濁したＴＥ緩衝溶液を充填した。一方の粒子は、カルボキシレート基で表面修飾された直径０．７８μｍのポリスチレン微粒子である。他方の粒子は、カルボキシレート基で表面修飾された直径０．９０μｍのポリスチレン微粒子である。第２のチャンバー１３内には、ＴＥ緩衝溶液を充填した。
【００７８】
１Ｖの電圧を第２の電極１７に印加して、電流計測を行った。図１３には、その際の電流信号を示す。９０ｎＡのベース電流に対して、上記（１）の検出と同様にスパイク状の電流低下信号が検出された。
【００７９】
ベース電流値からの電流低下量をヒストグラムとしてプロットしたグラフを図１４に示した。このグラフから５ｎＡ付近の分布と７ｎＡ付近の分布に、検出された電流値を明確に分類することができた。
【００８０】
更に、ヒストグラムをプロットした上記の結果と、上記の（１）において得られた直径０．７８μｍの粒子を単独で検出したデータと、直径０．９０μｍ微粒子を単独で検出したデータ（ここには示さず）とを比較した。
【００８１】
この比較の結果、５ｎＡ付近の分布は直径０．７８μｍの粒子による信号であることが同定された。更に、７ｎＡ付近の分布は直径０．９０μｍの粒子による信号であることが同定された。このように、径が１．５μｍである貫通孔を有し、貫通周囲の厚さが４３０ｎｍである隔壁を用いて、それぞれの径が０．７８μｍと０．９０μｍという僅か０．１２μｍの粒径を有する２種類の粒子を識別できることが明らかになった。
【００８２】
このような一粒子解析装置により、様々な形状を持つ細菌、ウイルスまたは花粉などの微小粒子を容易に識別することが可能になる。また、このような一粒子解析装置を使用して解析することにより、様々な形状を持つ細菌、ウイルスまたは花粉などをはじめとする微小粒子を容易に識別することが可能になる。
【００８３】
実施例５  粒子形状解析
直径１μｍの円形開口形状の貫通孔を有する厚さ３５ｎｍのＳｉＮ薄膜からなる隔壁を実施例２と同様の方法により製造し、これを用いて実施例３の方法と同様に一粒子解析装置を製造した。この装置を用いて複数の形状を有する粒子について計測を行った。第２のチャンバー１３内にＴＥ（１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、１ｍＭ  ＥＤＴＡ）緩衝溶液を充填した。第１のチャンバー１２内には測定対象である粒子を懸濁したＴＥ緩衝溶液を充填した。測定対象である粒子は、カルボキシレート基で表面修飾された直径０．７８μｍのポリスチレン微粒子である。このポリスチレン微粒子は、一量体、二量体または三量体として存在している。一量体とは、１つの粒子が単独で存在する単体状態である。二量体は、２つの粒子が、それぞれの表面の一部分を介して互いに結合されている二量体の状態である。三量体は、３つの粒子が、それぞれの表面の一部分を介して直列に結合されている三量体の状態である。
【００８４】
次に、第１の電極を接地し、第２の電極に１００ｍＶの電圧を印加して、電流を計測した。その結果を図１５〜図１８に示す。約９．６ｎＡのベース電流に対して、約４００ｐＡのスパイク状の電流低下が観測された。図１５（ａ）には、単体状態のポリスチレン微粒子が通過した際の信号を示す。図１５（ａ）中の（１）、（２）および（３）でそれぞれ示した領域は、図１５（ｂ）に示した粒子と貫通孔との相対的な位置関係（１）、（２）および（３）にそれぞれ対応する。単体の場合には、スパイク状の電流低下はなく、単一の谷のみを有する単純な信号形状を示す。
【００８５】
次に、二量体状態のポリスチレン微粒子が貫通孔を通過した場合の信号を図１６（ａ）に示す。この場合には、スパイク状の電流低下信号が、２連続で観測された。即ち電流信号は、２つの大きな谷を有する。図１６（ｂ）には、計測された電流信号を基にして、算出した粒子形状を示す。０．７８μｍの２つの球形粒子が、それぞれの表面の一部分を介して互いに繋がっている。くびれた部分である結合部の幅は０．３８μｍであることが想定される。図１６（ｃ）には計測した二量体状態のポリスチレン微粒子の走査型電子顕微鏡写真を示す。この電気顕微鏡写真から、実際に測定されたポリスチレン微粒子が、まさに、図１６（ｂ）に示した計算により導き出された形状と同等の形状を有する粒子であることが明らかになった。図１７（ａ）は、ベース電流を０Ａとした以外は図１６（ａ）の電流データと同じグラフを示した。図１７（ａ）中の（１）、（２）および（３）を付した領域は、それぞれ図１７（ｂ）に示した粒子と貫通孔との相対的な位置関係（１）、（２）および（３）に対応する。図１７（ａ）の（２）の領域は、まさにくびれた部分である結合部が隔壁の位置を通過しているときの電流値の変化に対応する。
【００８６】
さらに、三量体状態のポリスチレン微粒子が貫通孔を通過した場合の信号を図１８（ａ）に示す。この場合には、スパイク状の電流低下信号が３連続で観測された。即ち、データは、３つの谷を有する。図１８（ａ）中の（１）、（２）および（３）で示された領域は、それぞれ図１８（ｂ）に示した粒子と貫通孔との相対的な位置関係（１）、（２）および（３）に対応する。図１８（ａ）の領域（１）および領域（２）の間の電流値の増加は、ちょうど１番目と２番目の粒子間の結合部であるくびれ部分が隔壁の位置を通過しているタイミングに対応する。図１８（ａ）の領域（２）と領域（３）の間の電流値の増加は、２番目と３番目の粒子間の結合部であるくびれ部分が隔壁の位置を通過しているときの電流値の変化に対応する。
【００８７】
なお、測定された電流値の変化から、測定対象物の形状を算出するための計算は、例えば、ＡＣＳ  ＮＡＮＯ，ＶＯＬ．６，ＮＯ．４，３４９９−３５０５，２０１２の「Single-Nanoparticle Detection Using a Low-Aspect-Ratio Pore」の記載に基づいて行うことが可能である。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８８】
以上のように、電流信号形状から、粒子の形状を判別することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１：一粒子解析装置      １０：測定容器      １１：隔壁
１２：第１のチャンバー      １３：第２のチャンバー      １４、３１、３２：貫通孔
１５：基板      １６：第１の電極      １７：第２の電極      １８、２０：リード
１９、２１：アース      ２２：電流計      ２３：電源      ２４：粒子
４１、４３、７１、７３、７５：粒子不在時の電流値レベル（基底電流値）
４２、７２、７４：粒子存在時の電流値レベル
５１：球形粒子      ５２：長細粒子      ６１：粒子Ａ      ６２：粒子Ｂ
９１：Ｓｉ基板      ９２：ＳｉＯ２膜      ９３、９４：レジスト      ８５：貫通孔
１０５、１０９：カセット部材
１０１、１０２、１０４、１０６、１０８：シリコンゴム板
１０３、１０７：アクリル板      １１０、１１１：開口部      １１２：ピン
１１３、１１４：ピン穴      １１５：ねじ穴      １１６：ねじ
１１７ａ、１１７ｂ、１１９ａ、１１９ｂ：ノズル      １１８ａ、１１８ｂ：孔
【図１】
0005866652.tif 000002
【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１０】
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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１７】
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【図１８】
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【図１６】
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