(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う表面分子とを含む第２分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記表面分子が占める体積と、前記表面分子の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面分子が占める体積を取得する工程と、
前記表面分子が占める体積を、前記表面分子の分子長で割ることで、前記第１分散質の表面積を取得する工程と
を包含する、分散質分析方法。
【請求項２】
前記第１分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第１分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第１分散媒中における前記第１分散質の動きを測定する工程と、
前記第１分散質の動きの測定結果から、前記第１分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第１分散質の磁気泳動速度から、前記第１分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含し、
前記第２分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第２分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第２分散媒中における前記第２分散質の動きを測定する工程と、
前記第２分散質の動きの測定結果から、前記第２分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第２分散質の磁気泳動速度から、前記第２分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含する、請求項１に記載の分散質分析方法。
【請求項３】
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の本体部分の体積磁化率と、前記第１分散媒の体積磁化率との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙率を取得する工程と、
前記空隙率と、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記第１分散質の体積との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙部分の体積を取得する工程と、
前記第１分散質の空隙部分の体積と前記第１分散質の表面積との比に基づいて、前記第１分散質に形成されている各細孔の直径の平均値を取得する工程と
をさらに包含する、請求項２に記載の分散質分析方法。
【請求項４】
前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記表面分子が占める体積と、前記各細孔の直径の平均値と、前記表面分子の分子長との関係に基づいて、前記各細孔の深さの平均値を取得する工程をさらに包含する、請求項３に記載の分散質分析方法。
【請求項５】
前記各細孔の直径の平均値と、前記各細孔の深さの平均値とに基づいて、前記各細孔の体積の平均値を取得する工程をさらに包含する、請求項４に記載の分散質分析方法。
【請求項６】
前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記各細孔の体積の平均値とに基づいて、前記第１分散質に形成されている細孔の個数を取得する工程をさらに包含する、請求項５に記載の分散質分析方法。
【請求項７】
第１分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う修飾分子とを含む第２分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記修飾分子が占める体積と、前記修飾分子の体積磁化率との関係に基づいて、前記修飾分子が占める体積を取得する工程と、
前記修飾分子が占める体積と、前記修飾分子の密度と、前記修飾分子の分子量と、アボガドロ定数とに基づいて、前記修飾分子の個数を取得する工程と、
前記修飾分子の個数と前記修飾分子の断面積とに基づいて、前記修飾分子が占める面積を取得して、前記第１分散質の表面積に対して前記修飾分子が占める面積の割合を取得する工程と
を包含する、分散質分析方法。
【請求項８】
演算部を備え、
前記演算部が、
第１分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う表面分子とを含む第２分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記表面分子が占める体積と、前記表面分子の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面分子が占める体積を取得し、
前記表面分子が占める体積を、前記表面分子の分子長で割ることで、前記第１分散質の表面積を取得する、分散質分析装置。
【請求項９】
磁場を生成する磁場生成部と、
前記磁場生成部によって分散媒に磁場が生成されている期間に、前記分散媒中の分散質の動きを測定する分散質測定部と
を更に備え、
前記分散質測定部が、前記第１分散質の動きと、前記第２分散質の動きとを測定し、
前記演算部が、
前記第１分散質の動きの測定結果から、前記第１分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第１分散質の磁気泳動速度から、前記第１分散質の体積磁化率を取得し、
前記第２分散質の動きの測定結果から、前記第２分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第２分散質の磁気泳動速度から、前記第２分散質の体積磁化率を取得する、請求項８に記載の分散質分析装置。
【請求項１０】
前記演算部が、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の本体部分の体積磁化率と、前記第１分散媒の体積磁化率との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙率を取得し、
前記空隙率と、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記第１分散質の体積との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙部分の体積を取得し、
前記第１分散質の空隙部分の体積と前記第１分散質の表面積との比に基づいて、前記第１分散質に形成されている各細孔の直径の平均値を取得する、請求項９に記載の分散質分析装置。
【請求項１１】
前記演算部が、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記表面分子が占める体積と、前記各細孔の直径の平均値と、前記表面分子の分子長との関係に基づいて、前記各細孔の深さの平均値を取得する、請求項１０に記載の分散質分析装置。
【請求項１２】
前記演算部が、前記各細孔の直径の平均値と、前記各細孔の深さの平均値とに基づいて、前記各細孔の体積の平均値を取得する、請求項１１に記載の分散質分析装置。
【請求項１３】
前記演算部が、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記各細孔の体積の平均値とに基づいて、前記第１分散質に形成されている細孔の個数を取得する、請求項１２に記載の分散質分析装置。
【請求項１４】
演算部を備え、
前記演算部が、
第１分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う修飾分子とを含む第２分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記修飾分子が占める体積と、前記修飾分子の体積磁化率との関係に基づいて、前記修飾分子が占める体積を取得し、
前記修飾分子が占める体積と、前記修飾分子の密度と、前記修飾分子の分子量と、アボガドロ定数とに基づいて、前記修飾分子の個数を取得し、
前記修飾分子の個数と前記修飾分子の断面積とに基づいて、前記修飾分子が占める面積を取得して、前記第１分散質の表面積に対して前記修飾分子が占める面積の割合を取得する、分散質分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体積磁化率を用いて、分散質（例えば、粒子）を個々に分析する分散質分析方法及び分散質分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、粒子製造技術の向上に伴い、粒子の高機能化が進展している。このため、粒子を正確に評価するための分析技術の発展が産業分野から望まれている。【０００３】
粒子は様々な分野で使用されている。例えば、電池材料、化粧品、医薬品、ゴム、樹脂、食品添加物、塗料、及び顔料のような日常生活で目にするあらゆる製品に粒子が利用されている。しかし、粒子の評価方法は発展途上にある。【０００４】
例えば、分散剤として広く使われているシリカゲル粒子の表面には、種々の化学的修飾が施されている。具体的には、シリカゲル粒子の表面が修飾分子で修飾されている。この修飾分子により、疎水性などの機能がシリカゲル粒子に付与される。表面が修飾された粒子の評価には、顕微ラマン分光法による元素分析、又は電子顕微鏡による元素分析が、利用されている。しかし、これらの評価法は、１回の測定に非常に長い時間を必要とする。例えば、１粒子の測定に１時間程度かかる。【０００５】
このため、顕微ラマン分光法及び電子顕微鏡による元素分析は、産業分野における品質管理等には利用できなかった。産業分野では、数をこなす必要があるためである。さらに、顕微ラマン分光法及び電子顕微鏡による元素分析では、修飾分子の表面被覆率などの重要項目の測定ができなかった。修飾分子の表面被覆率は、粒子の表面積に対して修飾分子が占める面積の割合を示す。その他の粒子評価項目である粒子の表面積や、粒子に形成されている細孔の直径等についても、顕微ラマン分光法及び電子顕微鏡による元素分析では、測定できなかった。【０００６】
粒子の表面積の測定、及び粒子に形成されている細孔の直径の測定には、一般的に、水銀圧入法、又はＢＥＴ法が利用されている。ＢＥＴ法では、窒素ガス等の不活性ガスが使用される。しかし、水銀圧入法、及びＢＥＴ法は、溶液中の粒子を測定対象にすることができない。このため、水銀圧入法、及びＢＥＴ法では、溶液中で膨潤する高分子粒子の表面積等について、実際の使用環境である溶液中での正確な値を求めることができない。さらに、水銀圧入法、及びＢＥＴ法では、１粒子ごとの測定ができない。【０００７】
修飾分子の表面被覆率は、修飾分子の反応量から求めることができる。修飾分子の反応量は、粒子表面を修飾するために使用された修飾分子の量と、残滓として残った修飾分子の量との比較により、推定される。しかし、この測定方法では、表面被覆率のバラツキ等が十分に評価できなかった。このため、正確な表面被覆率の測定は困難であった。【０００８】
一方、本発明者らは、過去に、空隙率測定装置を提案した（特許文献１）。この空隙率測定装置は、体積磁化率（単位体積当たりの磁化率）を用いて、分散媒中に分散された分散質の個々の空隙率、及び個々の分散質の空隙部分の体積を測定するものである。この空隙率測定装置において、分散媒は、液体であってもよいし、気体であってもよい。また、分散質は、例えば、微粒子であってもよいし、細胞であってもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０２１９１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、体積磁化率を用いた新規な手法を見出した。この新規な手法によれば、分散質の表面を覆う物質が占める体積を分散質ごとに測定することが可能となる。そして本発明者らは、分散質の表面を覆う物質が占める体積を用いて、分散質の表面積や、分散質に形成されている各細孔の直径の平均値、各細孔の深さの平均値、各細孔の体積の平均値及び細孔の個数を、分散質ごとに測定可能な手法を見出した。さらに本発明者らは、上記した新規な手法を応用して、修飾分子の表面被覆率を分散質ごとに測定可能な手法を見出した。【００１１】
本発明の目的は、分散質の表面を覆う物質が占める体積を分散質ごとに測定可能な分散質分析方法及び分散質分析装置を提供することである。【００１２】
また本発明の他の目的は、分散質の表面積や、分散質に形成されている各細孔の直径の平均値、各細孔の深さの平均値、各細孔の体積の平均値及び細孔の個数を分散質ごとに測定可能な分散質分析方法及び分散質分析装置を提供することである。【００１３】
また本発明の更に他の目的は、修飾分子の表面被覆率を分散質ごとに測定可能な分散質分析方法及び分散質分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る分散質分析方法は、
第１分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質とは異なる第２分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記第２分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得する工程と
を包含してもよい。【００１５】
本発明に係る分散質分析方法において、
前記第１分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第１分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第１分散媒中における前記第１分散質の動きを測定する工程と、
前記第１分散質の動きの測定結果から、前記第１分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第１分散質の磁気泳動速度から、前記第１分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含し、
前記第２分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第２分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第２分散媒中における前記第２分散質の動きを測定する工程と、
前記第２分散質の動きの測定結果から、前記第２分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第２分散質の磁気泳動速度から、前記第２分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含してもよい。【００１６】
本発明に係る分散質分析方法は、前記表面物質が占める体積を、前記表面物質を構成する表面分子の分子長で割ることで、前記第１分散質の表面積を取得する工程をさらに包含してもよい。【００１７】
本発明に係る分散質分析方法は、
前記表面物質が占める体積を、前記表面物質を構成する表面分子の分子長で割ることで、前記第１分散質の表面積を取得する工程と、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の本体部分の体積磁化率と、前記第１分散媒の体積磁化率との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙率を取得する工程と、
前記空隙率と、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記第１分散質の体積との関係に基づいて、前記第１分散質の空隙部分の体積を取得する工程と、
前記第１分散質の空隙部分の体積と前記第１分散質の表面積との比に基づいて、前記第１分散質に形成されている各細孔の直径の平均値を取得する工程と
をさらに包含してもよい。【００１８】
本発明に係る分散質分析方法は、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記表面物質が占める体積と、前記各細孔の直径の平均値と、前記表面分子の分子長との関係に基づいて、前記各細孔の深さの平均値を取得する工程をさらに包含してもよい。【００１９】
本発明に係る分散質分析方法は、前記各細孔の直径の平均値と、前記各細孔の深さの平均値とに基づいて、前記各細孔の体積の平均値を取得する工程をさらに包含してもよい。【００２０】
本発明に係る分散質分析方法は、前記第１分散質の空隙部分の体積と、前記各細孔の体積の平均値とに基づいて、前記第１分散質に形成されている細孔の個数を取得する工程をさらに包含してもよい。【００２１】
本発明に係る分散質分析方法は、
前記表面物質が占める体積と、前記表面物質を構成する表面分子の密度と、前記表面分子の分子量と、アボガドロ定数とに基づいて、前記表面分子の個数を取得する工程と、
前記表面分子の個数と前記表面分子の断面積とに基づいて、前記表面分子が占める面積を取得して、前記第１分散質の表面積に対して前記表面分子が占める面積の割合を取得する工程と
をさらに包含してもよい。【００２２】
本発明に係る分散質分析方法において、前記第２分散質は、前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う前記表面物質とを含んでもよい。【００２３】
本発明に係る分散質分析装置は、
演算部を備え、
前記演算部が、
第１分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質とは異なる第２分散質の体積磁化率を取得し、
前記第１分散質の体積磁化率と、前記第１分散質の体積と、前記第２分散質の体積磁化率と、前記第２分散質の体積と、前記第２分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得してもよい。【００２４】
本発明に係る分散質分析装置は、
磁場を生成する磁場生成部と、
前記磁場生成部によって分散媒に磁場が生成されている期間に、前記分散媒中の分散質の動きを測定する分散質測定部と
を更に備え、
前記分散質測定部が、前記第１分散質の動きと、前記第２分散質の動きとを測定し、
前記演算部が、
前記第１分散質の動きの測定結果から、前記第１分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第１分散質の磁気泳動速度から、前記第１分散質の体積磁化率を取得し、
前記第２分散質の動きの測定結果から、前記第２分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第２分散質の磁気泳動速度から、前記第２分散質の体積磁化率を取得してもよい。【００２５】
本発明に係る分散質分析装置において、前記第２分散質は、前記第１分散質と前記第１分散質の表面を覆う前記表面物質とを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、分散質の表面を覆う物質が占める体積を分散質ごとに測定することが可能となる。また本発明によれば、分散質の表面積や、分散質に形成されている各細孔の直径の平均値、各細孔の深さの平均値、各細孔の体積の平均値及び細孔の個数を分散質ごとに測定することが可能となる。また本発明によれば、修飾分子の表面被覆率を分散質ごとに測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る分散質分析装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態において第１分散質の体積磁化率を取得するための処理フローを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において第２分散質の体積磁化率を取得するための処理フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において第１分散質の表面が表面物質で覆われている状況を想定した模式図である。
【図５】本発明の実施の形態において細孔径を取得するための処理フローを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における円筒形状の細孔のモデルを示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態において第１分散質の表面全面が表面物質で被覆された状況を想定した場合の細孔の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態において修飾前の分散質の体積磁化率を取得するための処理フローを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態において修飾後の分散質の体積磁化率を取得するための処理フローを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における修飾分子の模式図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態に係る分散質分析方法を説明するための模式図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態に係る分散質分析装置における分散質の体積磁化率と、分散媒の体積磁化率と、分散質の移動方向との関係を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る分散質分析装置の模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る分散質分析装置の他例１の模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る分散質分析装置の他例２の模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る分散質分析装置の他例３の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１〜図１６を参照して、本発明に係る分散質分析方法及び分散質分析装置の実施形態を説明する。本発明は、以下に説明する実施形態の構成ならびに図面に記載される構成に限定されることを意図せず、当該構成と均等な構成も含む。
【００２９】
［分散質分析装置の基本構成］
図１は、本実施形態の分散質分析装置１０の模式図である。分散質分析装置１０は、磁場生成部２０と、分散質測定部３０と、演算部４０とを備える。磁場生成部２０の近傍には分散媒ｆに分散質ｐが分散された分散系Ｄが配置されている。分散系Ｄは、例えば、管状部材に入れられている。磁場生成部２０によって分散系Ｄに磁場が生成される場合、分散質ｐは所定の方向に移動する。このような現象は磁気泳動とも呼ばれる。磁場生成部２０は、超電導磁石、磁気回路、又は永久磁石などを含む。
【００３０】
分散質測定部３０は、磁場生成部２０によって分散系Ｄに磁場が生成されている期間に、分散媒ｆ中における分散質ｐの動きを測定する。なお、以下の説明において、分散質測定部３０を単に測定部３０と記載することがある。
【００３１】
図１は、分散媒ｆ中に１つの分散質ｐが存在している様子を示しているが、分散媒ｆに複数の分散質ｐが存在していてもよい。分散媒ｆは液体であってもよく、気体であってもよい。例えば、分散媒ｆはアセトンであってもよく、アセトニトリルであってもよい。あるいは、分散媒ｆはメタノールであってもよく、水であってもよい。あるいは、分散媒ｆは、例えば空気であってもよい。また、分散質ｐは微粒子であってもよい。あるいは、分散質ｐは細胞（例えば、赤血球）であってもよい。分散質ｐの直径は１０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
分散質ｐの比重が分散媒ｆの比重に対して２倍以上であると、分散質ｐの沈降が比較的早い。この場合、分散媒ｆを比重の比較的高いものに変更するか、又は、ポンプ等によって分散媒ｆを流動させることが好ましい。また、分散系Ｄの延びている方向を鉛直方向に一致させて、分散質ｐの重力落下に対する磁場による速度変化を測定することが好ましい。この場合、分散系Ｄの延びている方向は、磁場生成部２０による磁気泳動方向に一致する。なお、分散系Ｄの延びている方向を鉛直方向に一致させることに加えて、ポンプ等によって分散媒ｆを流動させてもよい。
【００３３】
分散質ｐの体積磁化率は分散媒ｆの体積磁化率とは異なるため、磁場の生成により、分散質ｐは所定の方向に移動する。分散質ｐの移動の程度は、磁場の大きさに応じて変化する。
【００３４】
演算部４０は、分散質ｐの表面積、分散質ｐの空隙率、分散質ｐの空隙部分の体積、分散質ｐに形成されている各細孔の直径の平均値、分散質ｐに形成されている各細孔の深さの平均値、分散質ｐに形成されている各細孔の体積の平均値、及び分散質ｐに形成されている細孔の個数を取得できる。これらの取得に先立ち、演算部４０は、分散質ｐの表面を覆う表面物質が占める体積を取得する。また、分散質Ｐの表面が修飾分子で修飾されている場合、演算部４０は、修飾分子の表面被覆率を取得できる。修飾分子の表面被覆率の取得に先立ち、演算部４０は、修飾分子が占める体積を取得する。演算部４０として、例えば、パーソナルコンピュータの演算部が用いられる。
【００３５】
［表面物質が占める体積の取得］
演算部４０は、分散質ｐの表面を覆う表面物質が占める体積を取得するために、第１分散質及び第２分散質の体積磁化率を取得する。第２分散質は、第１分散質（分散質ｐ）の表面が表面物質で覆われたものに対応する。したがって、第１分散質の表面は、第２分散質に含まれる表面物質によって覆われていない。
【００３６】
表面物質としては、非イオン性の界面活性剤、陽イオン性の界面活性剤、又は陰イオン性の界面活性剤等の吸着性の高い物質が用いられる。界面活性剤が使用される場合、第１分散質の表面全面が界面活性剤で被覆されるように、第１分散質の表面の性状に応じて、非イオン性の界面活性剤、陽イオン性の界面活性剤、及び陰イオン性の界面活性剤のうちの一つが選択される。なお、表面物質は、特に限定されるものではなく、第１分散質の表面全面を覆うことが可能な物質であればよい。例えば、表面物質は、第１分散質の表面全面を覆うことが可能な修飾分子であってもよい。
【００３７】
ここで、図１を参照して、分散質分析装置１０による分散質ｐの磁気泳動速度ｖpの取得の概要を説明する。演算部４０は、測定部３０の測定結果から分散質ｐの磁気泳動速度ｖpを取得する。例えば、演算部４０は、測定部３０によって測定された分散質ｐの位置を示す位置情報の時間的な変化から、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpを取得してもよい。その一例として、測定部３０は、所定の時間ごとに分散質ｐを撮像し、演算部４０は、それらの撮像結果から分散質ｐの磁気泳動速度ｖpを取得してもよい。その後、演算部４０は、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpから分散質ｐの体積磁化率χpを取得する。分散質ｐの動きは、分散質ｐの体積磁化率χp、及び分散媒ｆの体積磁化率χfに応じて決定される。なお、体積磁化率は、電子状態に依存するパラメータであり、物理学的に信頼性の高い指標である。このようにして、分散質分析装置１０は、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpを取得する。
【００３８】
したがって、第１分散質（分散質ｐ）の体積磁化率の取得時には、第１分散媒ｆ１に第１分散質ｐ１が分散された第１分散系が用意され、第２分散質の体積磁化率の取得時には、第２分散媒ｆ２に第２分散質ｐ２が分散された第２分散系が用意される。
【００３９】
まず、図２を参照して、第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１が取得される際の分散質分析装置１０の動作を説明する。図２は第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１を取得するための処理フローを示す。図２に示すように、まず、測定部３０によって第１分散質ｐ１の動きが測定される（ステップＳ１）。次いで、第１分散質ｐ１の動きの測定結果に基づき、演算部４０によって第１分散質ｐ１の磁気泳動速度ｖp１が取得される（ステップＳ２）。次いで、演算部４０によって第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１が取得される（ステップＳ３）。
【００４０】
続いて、図３を参照して、第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２が取得される際の分散質分析装置１０の動作を説明する。図３は第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２を取得するための処理フローを示す。図３に示すように、まず、測定部３０によって第２分散質ｐ２の動きが測定される（ステップＳ１１）。次いで、第２分散質ｐ２の動きの測定結果に基づき、演算部４０によって第２分散質ｐ２の磁気泳動速度ｖp２が取得される（ステップＳ１２）。次いで、演算部４０によって第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２が取得される（ステップＳ１３）。なお、第２分散媒ｆ２は、第１分散媒ｆ１と同じ種類であることが望ましいが、異なっていてもよい。
【００４１】
その後、演算部４０は、第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１と、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１と、第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２と、第２分散質ｐ２の体積Ｖｐ２と、第２分散質ｐ２に含まれる表面物質ｓが占める体積Ｖｓと、表面物質ｓの体積磁化率χsとの関係に基づいて、表面物質ｓが占める体積Ｖｓを取得する。第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１は、例えば、第１分散媒ｆ１中の第１分散質ｐ１が撮像された画像から第１分散質ｐ１の径を求め、第１分散質ｐ１の形状を球形と仮定して取得してもよい。又は、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１は、第１分散質ｐ１の径にカタログ値を使用して、第１分散質ｐ１の形状を球形と仮定して取得されてもよい。又は、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１として、第１分散質ｐ１の体積のカタログ値が使用されてもよい。第２分散質ｐ２の体積Ｖｐ２は、例えば、第２分散媒ｆ２中の第２分散質ｐ２が撮像された画像から第２分散質ｐ２の径を求め、第２分散質ｐ２の形状を球形と仮定して取得してもよい。表面物質ｓの体積磁化率χsは、パスカルの法則に基づき、表面物質ｓの構造式から推定できる。あるいは、表面物質ｓの体積磁化率χsは、ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて、グラム単位で実測できる。
【００４２】
第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２の取得時には、第２分散媒ｆ２に分散された複数の第２分散質ｐ２のうちから１個の第２分散質ｐ２が任意に選択されて、選択された第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２が取得されてもよい。又は、複数の第２分散質ｐ２のうちから所定数の第２分散質ｐ２が任意に選択され、選択された第２分散質ｐ２の個々の体積磁化率χp２が取得されて、それらの体積磁化率χp２の平均値が取得されてもよい。又は、複数の第２分散質ｐ２の全ての体積磁化率χp２が個々に取得されて、それらの体積磁化率χp２の平均値が取得されてもよい。
【００４３】
第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１の取得時には、ターゲットの第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１が取得される。これにより、ターゲットの第１分散質ｐ１の表面が表面物質ｓで覆われている状況を想定した場合に該表面物質ｓが占める体積Ｖｓが取得できる。したがって、表面物質ｓが占める体積Ｖｓを第１分散質ｐ１ごとに取得することができる。又は、複数の第１分散質ｐ１のうちから所定数の第１分散質ｐ１が任意に選択され、選択された第１分散質ｐ１の個々の体積磁化率χp１が取得されて、それらの体積磁化率χp１の平均値が取得され、これにより、第１分散質ｐ１の表面が表面物質ｓで覆われている状況を想定した場合に該表面物質ｓが占める体積Ｖｓが取得されてもよい。又は、複数の第１分散質ｐ１の全ての体積磁化率χp１が個々に取得されて、それらの体積磁化率χp１の平均値が取得され、これにより、第１分散質ｐ１の表面が表面物質ｓで覆われている状況を想定した場合に該表面物質ｓが占める体積Ｖｓが取得されてもよい。
【００４４】
なお、第１分散質ｐ１、及び第２分散質ｐ２は、分散媒に分散されて膨潤してもよい。
【００４５】
［表面積の取得］
図４を参照して説明するように、演算部４０は、表面物質ｓが占める体積Ｖｓを取得した後、第１分散質ｐ１の表面積を取得する。第１分散質ｐ１の表面積は、表面物質ｓを構成する分子が最密充填構造を取って第１分散質ｐ１の表面全面に単層膜を形成するものと仮定して求める。
【００４６】
図４は第１分散質ｐ１の表面が表面物質ｓで覆われている状況を想定した模式図であり、第１分散質ｐ１の一部を切り出して示している。つまり、図４は、第２分散質ｐ２の一部を切り出して拡大した模式断面図である。
【００４７】
図４に示すように、表面物質ｓを構成する分子（表面分子）ｓｍが最密充填構造を取って第１分散質ｐ１の表面全面に単層膜を形成するものと仮定した場合、第１分散質ｐ１の表面全面を覆う表面物質ｓが占める体積Ｖｓを、表面分子ｓｍの分子長ｔ１で割ることで、第１分散質ｐ１の表面積を取得することができる。したがって、演算部４０は、先に取得した表面物質ｓが占める体積Ｖｓを、表面分子ｓｍの分子長ｔ１で割って、第１分散質ｐ１の表面積を取得する。分子長ｔ１は、ファンデルワールス半径を用いて算出されてもよい。
【００４８】
なお、取得される表面積の値が、より確からしくなるように、複数種類の表面物質をそれぞれ用いて求めた表面積が比較されてもよい。例えば、表面物質として陽イオン性の界面活性剤が使用される場合、複数種類の陽イオン性の界面活性剤をそれぞれ用いて求めた表面積が比較されてもよい。又は、複数種類の分散媒をそれぞれ用いて求めた表面積が比較されてもよい。
【００４９】
［細孔径の取得］
図５、及び図６を参照して説明するように、第１分散質ｐ１（分散質ｐ）が多孔質の場合、演算部４０は、第１分散質ｐ１に形成されている各細孔の直径の平均値（細孔径）を取得することもできる。
【００５０】
図５は細孔径を取得するための処理フローを示す。細孔径が取得される場合、図５に示すように、演算部４０は、まず、第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１と、第１分散質ｐ１の本体部分（実質部分）の体積磁化率χd１と、第１分散媒ｆ１の体積磁化率χf１との関係に基づいて、第１分散質ｐ１の空隙率を取得する（ステップＳ２１）。第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１は、第１分散質ｐ１の各細孔に第１分散媒ｆ１が侵入している状態における体積磁化率であり、第１分散質ｐ１の本体部分の体積磁化率χd１は、第１分散質ｐ１の各細孔に分散媒が侵入していない状態における体積磁化率である。第１分散質ｐ１の本体部分の体積磁化率χd１、及び第１分散媒ｆ１の体積磁化率χf１には、文献値が使用される。分散質分析装置１０は、１つの分散質ｐの動きから、分散質ｐの空隙率を直接的に求めることができ、分散質ｐ毎の空隙率を測定することができる。
【００５１】
次いで、図５に示すように、演算部４０は、第１分散質ｐ１の空隙率と、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１との関係に基づいて、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを取得する（ステップＳ２２）。第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅの値は、第１分散質ｐ１に形成されている各細孔の体積の合計値である。
【００５２】
次いで、図５に示すように、演算部４０は、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと第１分散質ｐ１の表面積との比に基づいて、細孔径を取得する（ステップＳ２３）。第１分散質ｐ１が多孔質の場合、第１分散質ｐ１の表面積は、第１分散質ｐ１に形成されている各細孔の内面の面積の合計値に等しいと推定できる。したがって、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと第１分散質ｐ１の表面積との比は、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、各細孔の内面の面積の合計値との比（比表面積）に等しいと推定される。本実施形態において各細孔の形状は、同形の円筒形状に仮定される。
【００５３】
図６は円筒形状の細孔３１のモデルを示す模式図である。細孔３１が円筒の場合、細孔３１の体積（円筒の容積）αと円筒の側面の面積βとの比は、上記した比表面積に等しいと考えられる。つまり、図６に示すように、円筒の半径がｓｒ、円筒の高さがｈとすると、細孔３１の体積αは“πｓｒ2ｈ”であり、円筒の側面の面積βは“２πｓｒｈ”であるので、細孔３１の体積αと円筒の側面の面積βとの比“β／α”は“２／ｓｒ”となり、この比“β／α”が、上記した比表面積の値と等しいと考えられる。したがって、細孔径を取得することができる。本実施形態において細孔径（各細孔の直径の平均値）は、円筒形状の同形の細孔３１が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【００５４】
なお、分散質分析装置１０で測定される空隙率は、単純に分散質ｐの形状のみによって規定されるものではなく、分散質ｐと、分散質ｐが分散された分散媒ｆとの関係をも示す指標である。例えば、仮に分散質ｐが同じものであっても、分散媒ｆが異なることにより、空隙率は異なる値を示すことがある。このため、空隙率により、分散質ｐ内に浸透した分散媒ｆの状況を把握することができる。
【００５５】
［細孔深さの取得］
図７を参照して説明するように、演算部４０は、さらに、第１分散質ｐ１に形成されている各細孔の深さの平均値を取得することもできる。各細孔の深さの平均値が取得される場合、演算部４０は、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、表面物質ｓが占める体積Ｖｓと、細孔径（各細孔の直径の平均値）と、表面分子ｓｍの分子長ｔ１との関係に基づいて、各細孔の深さの平均値（細孔深さ）を取得する。
【００５６】
図７は、第１分散質ｐ１の表面全面が表面物質ｓで被覆された状況を想定した場合の細孔３１の模式図である。つまり、図７は、第２分散質ｐ２の細孔の模式断面図である。ここでは前述したように、各細孔３１の形状が同形の円筒形状であると仮定している。つまり、本実施形態において各細孔の深さの平均値（細孔深さ）は、円筒形状の同形の細孔３１が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【００５７】
図７に示すように、細孔３１が円筒の場合、円筒の内面が表面物質ｓで被覆される。第１分散質ｐ１の細孔３１の体積α１は、前述したように“πｓｒ2ｈ”であるので、第１分散質ｐ１の表面全面が表面物質ｓで被覆された状況を想定した場合、細孔３１の体積α２は、すなわち第２分散質ｐ２の細孔の体積は、“π（ｓｒ−ｔ１）2（ｈ−ｔ１）”となる。ここで、“ｔ１”は、表面物質ｓを構成する表面分子ｓｍの分子長である。
【００５８】
細孔３１の内面を覆う表面物質ｓの体積α３は“α１−α２”で求めることができるので、細孔３１の内面を覆う表面物質ｓの体積α３と、第１分散質ｐ１の細孔３１の体積α１との比（体積比）α３／α１は、“（α１−α２）／α１”となる。そして、細孔３１が円筒の場合、表面物質ｓが占める体積Ｖｓと第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅとの比Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅは、上記した体積比α３／α１に等しいと考えられるので、比Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅと比α３／α１との間に以下の式で示す関係が成立する。
Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅ＝（α１−α２）／α１
【００５９】
上記式において、表面物質ｓが占める体積Ｖｓ、及び第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅは既に取得されている。また、細孔径“２ｓｒ”も既に取得されている。よって、各細孔の深さの平均値を示す円筒の高さｈ（細孔深さ）を求めることができる。
【００６０】
［細孔体積の取得］
演算部４０は、さらに、各細孔の体積の平均値を取得することもできる。ここでは前述したように、各細孔３１の形状が同形の円筒形状であると仮定している。つまり、本実施形態において各細孔の体積の平均値（細孔体積）は、円筒形状の同形の細孔３１が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。各細孔の体積の平均値が取得される場合、演算部４０は、細孔３１の体積（円筒の容積）αを求める式を用い、細孔径（各細孔の直径の平均値）と、細孔深さ（各細孔の深さの平均値）ｈとに基づいて、各細孔の体積の平均値（細孔体積）を取得する。
【００６１】
［細孔数の取得］
演算部４０は、さらに、第１分散質ｐ１に形成されている細孔の個数を取得することができる。細孔の個数が取得される場合、演算部４０は、第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを細孔体積（各細孔の体積の平均値）で割ることにより、細孔の個数（細孔数）を取得する。したがって、本実施形態において細孔の個数（細孔数）は、円筒形状の同形の細孔３１が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【００６２】
［修飾分子の表面被覆率の取得］
演算部４０は、さらに、修飾分子ｍの表面被覆率を取得することができる。修飾分子ｍの表面被覆率の取得に先立ち、演算部４０は、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得する。
【００６３】
修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得するために、修飾前の分散質ｐｂが分散媒ｆｂに分散された分散系と、修飾後の分散質ｐａ、すなわち分散質ｐが分散媒ｆａに分散された分散系が用意される。ここで、修飾前の分散質ｐｂは上記した第１分散質ｐ１に相当し、修飾後の分散質ｐａは上記した第２分散質ｐ２に相当し、修飾分子ｍは上記した表面物質ｓを構成する表面分子ｓｍに相当する。よって、修飾前の分散質ｐｂと、修飾後の分散質ｐａと、修飾分子ｍとの関係は、第１分散質ｐ１と第２分散質ｐ２と表面分子ｓｍとの関係に等しい。
【００６４】
したがって、図８、及び図９を参照して説明するように、演算部４０は、第１分散質ｐ１及び第２分散質ｐ２の体積磁化率の取得と同様にして、修飾前の分散質ｐｂ及び修飾後の分散質ｐａの体積磁化率を取得できる。また演算部４０は、表面物質ｓが占める体積Ｖｓの取得と同様にして、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得できる。
【００６５】
なお、修飾前の分散質ｐｂ、及び修飾後の分散質ｐａは、分散媒に分散されて膨潤してもよい。また、分散媒ｆｂは、分散媒ｆａと同じ種類であることが望ましいが、異なっていてもよい。
【００６６】
図８は修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂを取得するための処理フローを示す。修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂの取得時には、図８に示すように、まず、測定部３０によって修飾前の分散質ｐｂの動きが測定される（ステップＳ３１）。次いで、修飾前の分散質ｐｂの動きの測定結果に基づき、演算部４０によって修飾前の分散質ｐｂの磁気泳動速度ｖpｂが取得される（ステップＳ３２）。次いで、演算部４０によって修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂが取得される（ステップＳ３３）。
【００６７】
図９は修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａを取得するための処理フローを示す。図９に示すように、まず、修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａの取得時には、測定部３０によって修飾後の分散質ｐａの動きが測定される（ステップＳ４１）。次いで、修飾後の分散質ｐａの動きの測定結果に基づき、演算部４０によって修飾後の分散質ｐａの磁気泳動速度ｖpａが取得される（ステップＳ４２）。次いで、演算部４０によって修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａが取得される（ステップＳ４３）。
【００６８】
その後、演算部４０は、修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂと、修飾前の分散質ｐｂの体積Ｖｐｂと、修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａと、修飾後の分散質ｐａの体積Ｖｐａと、修飾後の分散質ｐａに含まれる修飾分子ｍが占める体積Ｖｍと、修飾分子ｍの体積磁化率χmとの関係に基づいて、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得する。修飾分子ｍの体積磁化率χmは、パスカルの法則に基づき、修飾分子ｍの構造式から推定できる。あるいは、修飾分子ｍの体積磁化率χmは、ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて、グラム単位で実測できる。
【００６９】
修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得した演算部４０は、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍと、修飾分子ｍの密度ｄｍと、修飾分子ｍの分子量Ｍ．Ｗと、アボガドロ定数Ｎａとに基づいて、修飾後の分散質ｐａに含まれる修飾分子ｍの個数を取得する。修飾分子ｍの密度ｄｍには、分散質を修飾する際に使用された修飾分子ｍの試料の密度が用いられる。この試料の密度と同じ密度で、修飾分子ｍが分散質の表面に配置される。修飾分子ｍが占める体積Ｖｍと修飾分子ｍの密度ｄｍとの積は、修飾後の分散質ｐａに含まれる修飾分子ｍの質量を示し、その修飾分子ｍの質量を修飾分子ｍの分子量Ｍ．Ｗで割った値と、アボガドロ定数Ｎａとの積の値が、修飾分子ｍの個数を示す。
【００７０】
次いで、演算部４０は、修飾分子ｍの個数と修飾分子ｍの断面積Ｓｍとに基づいて、修飾分子ｍが占める面積を取得して、修飾前の分散質ｐｂの表面積Ｓｂに対して修飾分子ｍが占める面積の割合（修飾分子の表面被覆率）を取得する。この取得された値は、修飾後の分散質ｐａにおける修飾分子の表面被覆率と等しい。図１０は、分散質ｐの表面に配置された修飾分子ｍの模式図であり、分散質ｐの一部を切り出して示している。図１０に示すように修飾分子ｍは分散質ｐの表面に立設している。よって、修飾分子ｍの個数と修飾分子ｍの断面積Ｓｍとの積の値が、修飾分子ｍが占める面積を示す。修飾分子ｍの断面積Ｓｍは、ファンデルワールス半径から算出することができる。また、修飾前の分散質ｐｂの表面積Ｓｂは、第１分散質ｐ１の表面積の取得と同様にして、求めることができる。
【００７１】
以上のように、本実施形態の分散質分析装置によれば、分散質ｐを破壊することなく分散質ｐの内部及び表面の情報を得ることができる。また本実施形態の分散質分析装置によれば、分散媒ｆに分散された複数の分散質ｐの均一性を調べることができる。
【００７２】
以下、本実施形態の分散質分析方法を説明する。
【００７３】
[体積磁化率の測定方法]
図１１（ａ）、及び図１１（ｂ）は、本実施形態の分散質分析方法を説明するための模式図である。図１１（ａ）、及び図１１（ｂ）を参照して、分散質ｐの体積磁化率χpの測定方法について説明する。
【００７４】
まず、図１１（ａ）に示すように、分散媒ｆに磁場が生成されている期間に、分散媒ｆ中における分散質ｐの動きを測定する。
【００７５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、分散質ｐの動きの測定結果から、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpが取得され、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpから、分散質ｐの体積磁化率χpが取得される。
【００７６】
なお、分散質ｐはインクトナーに用いられる磁性粒子であってもよい。また、分散質ｐは化粧品（例えば、ファウンデーション）に用いられる材料であってもよく、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）に適用される材料であってもよい。なお、上述したように、分散質ｐは細胞であってもよい。分散質ｐが細胞の場合、分散質ｐの形状が時間とともに変化することがある。
【００７７】
ここで、図１２（ａ）、及び図１２（ｂ）を参照して、分散質ｐの動きを説明する。図１２（ａ）、及び図１２（ｂ）は、本実施形態の分散質分析装置における分散質の体積磁化率と、分散媒の体積磁化率と、分散質の移動方向との関係を説明するための模式図である。例えば、磁場生成部２０はポールピースによって強い磁場、及び大きな磁場勾配を生成することが好ましい。
【００７８】
図１２（ａ）に示すように、分散質ｐの体積磁化率χpが分散媒ｆの体積磁化率χfよりも小さい場合、分散質ｐは磁場から遠ざかる方向に移動する。なお、分散質ｐは磁石（超電導磁石、磁気回路、又は永久磁石など）の端部の近傍において力を受ける。例えば、分散質ｐは磁石の端部の近傍から±２００μｍ程度の範囲で力を受ける。
【００７９】
図１２（ｂ）に示すように、分散質ｐの体積磁化率χpが分散媒ｆの体積磁化率χfよりも大きい場合、分散質ｐは磁場に近づく方向に移動する。
【００８０】
図１３は本実施形態の分散質分析装置１０の模式図である。図１３に示した分散質分析装置１０において分散系Ｄの入れられたセルＣは磁場生成部２０の近傍に配置されている。例えば、測定対象の分散質ｐを含む溶媒（溶液）を導入するためのセルＣは、ガラスキャピラリであり、キャピラリの軸方向に直交する断面が約１００μｍのほぼ正方形状に構成されている。分散質ｐは、キャピラリ内に、溶媒に分散した状態で毛細管現象又はポンプによって導入される。
【００８１】
測定部３０は、拡大部３２、及び撮像部３４を有している。例えば、拡大部３２は対物レンズを含み、撮像部３４は電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を含む。分散質ｐは、拡大部３２によって適当な倍率で拡大されて、撮像部３４で撮影される。なお、撮像部３４は一般に分散質ｐの位置だけでなく、その径も併せて測定可能である。よって、撮像部３４は分散質ｐの径を測定してもよい。但し、撮像部３４は分散質ｐの径を測定しなくてもよい。例えば、撮像部３４は分散質ｐから散乱する光を検出することによって分散質ｐの位置を測定してもよい。
【００８２】
演算部４０は、測定部３０の測定結果に基づいて磁気泳動速度ｖpを求める。分散質ｐの磁気泳動速度ｖpは以下の式（１）ように表される。
【数１】
0005988120.tif 000002
【００８３】
上記式（１）において、χpは分散質ｐの体積磁化率であり、χfは分散媒ｆの体積磁化率であり、ｒは分散質ｐの半径であり、ηは分散媒ｆの粘性率であり、μoは真空の透磁率であり、Ｂは磁束密度であり、（ｄＢ／ｄｘ）は磁束密度の勾配である。なお、上記式（１）は、キャピラリ（セルＣの一例）の軸方向において分散質ｐと分散媒ｆとに作用する磁気力の差と、粘性抵抗力とがほぼ等しいことから導かれる。
【００８４】
上述したように、分散質ｐの磁気泳動方向は、分散質ｐの体積磁化率χp、及び分散媒ｆの体積磁化率χfに応じて決定される。また、上記の式（１）から理解されるように、分散質ｐの磁気泳動速度ｖpは、磁束密度Ｂ及び／又は磁束密度の勾配（ｄＢ／ｄｘ）に依存して変化する。
【００８５】
演算部４０は、測定部３０の測定結果から求めた磁気泳動速度ｖpを利用して、分散質ｐの体積磁化率χpを取得する。
【００８６】
[分散質の表面積の測定方法]
分散質ｐの表面積の測定のために、上述したように、分散質ｐである第１分散質ｐ１の他に、分散質ｐの表面が表面物質ｓで覆われた第２分散質ｐ２が用意される。第２分散質ｐ２は、例えば、分散質ｐの表面に界面活性剤を吸着させることにより得ることができる。
【００８７】
演算部４０は、上記した体積磁化率の測定方法に基づいて、第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１、及び第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２を取得する。
【００８８】
その後、演算部４０は、第２分散質ｐ２に含まれる表面物質ｓが占める体積Ｖｓを取得する。この体積Ｖｓは、第１分散質ｐ１が表面物質ｓで覆われている状況を想定した場合に該表面物質ｓが占める体積に相当する。
【００８９】
分散質ｐが多孔質の場合、分散質ｐには分散媒ｆの充填された空隙部分があり、分散質ｐは、本体部分（実質部分）と、空隙部分とに分けられる。また、体積磁化率と体積との積には加成性があり、分散質ｐの体積磁化率χpと体積Ｖｐとの積の値は、分散質ｐを構成する各成分の体積磁化率と体積との積の合計値に等しい。したがって、以下の式（２）、及び式（３）の関係が成立する。
χp２×Ｖｐ２＝χd２×Ｖｄ２＋χs×Ｖｓ＋χpore２×Ｖｐｏｒｅ２・・・（２）
χp１×Ｖｐ１＝χd１×Ｖｄ１＋χpore１×Ｖｐｏｒｅ１・・・（３）
【００９０】
上記式（２）において、χp２は第２分散質ｐ２の体積磁化率、Ｖｐ２は第２分散質ｐ２の体積、χd２は第２分散質ｐ２の本体部分の体積磁化率、Ｖｄ２は第２分散質ｐ２の本体部分の体積、χsは表面物質ｓの体積磁化率、Ｖｓは表面物質ｓが占める体積、χpore２は第２分散質ｐ２の空隙部分の体積磁化率、Ｖｐｏｒｅ２は第２分散質ｐ２の空隙部分の体積である。また、上記式（３）において、χp１は第１分散質ｐ１の体積磁化率、Ｖｐ１は第１分散質ｐ１の体積、χd１は第１分散質ｐ１の本体部分の体積磁化率、Ｖｄ１は第１分散質ｐ１の本体部分の体積、χpore１は第１分散質ｐ１の空隙部分の体積磁化率、Ｖｐｏｒｅ１は第１分散質ｐ１の空隙部分の体積である。
【００９１】
第１分散系の分散媒ｆ１と第２分散系の分散媒ｆ２とが同じ種類の場合、上記の式（２）及び式（３）において、“χd２×Ｖｄ２”と“χd１×Ｖｄ１”とは等しくなる。また、第１分散質ｐ１と第２分散質ｐ２との間で空隙部分の体積（細孔の体積）の差が無視できるほど小さい場合、“χpore２×Ｖｐｏｒｅ２”と“χpore１×Ｖｐｏｒｅ１”とも等しいとみなすことができる。よって、“式（２）−式（３）”から、以下の式（４）の関係が成立する。
χp２×Ｖｐ２−χp１×Ｖｐ１＝χs×Ｖｓ・・・（４）
【００９２】
したがって、第１分散質ｐ１の体積磁化率χp１と、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１と、第２分散質ｐ２の体積磁化率χp２と、第２分散質ｐ２の体積Ｖｐ２と、第２分散質ｐ２に含まれる表面物質ｓが占める体積Ｖｓと、表面物質ｓの体積磁化率χsとの関係に基づいて、演算部４０は、表面物質ｓが占める体積Ｖｓを取得することができる。表面物質ｓの体積磁化率χsは、パスカルの法則に基づき、表面物質ｓの構造式から推定できる。あるいは、表面物質ｓの体積磁化率χsは、ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて、グラム単位で実測できる。
【００９３】
なお、第１分散質ｐ１には、大きさが既知の材料を用いてもよく、あるいは、第１分散質ｐ１の直径を測定し、第１分散質ｐ１の形状を球形と仮定して、第１分散質ｐ１の体積Ｖｐ１を求めてもよい。例えば、第１分散質ｐ１の直径は測定部３０を用いて測定してもよい。なお、測定部３０が第１分散質ｐ１の直径を直接的に測定する場合、図１４に示すように、分散質分析装置１０は光源５０を有することが好ましい。第２分散質ｐ２の体積Ｖｐ２は、第２分散質ｐ２の直径を測定し、第２分散質ｐ２の形状を球形と仮定して求めてもよい。
【００９４】
あるいは、凸レンズと平板ガラスとの間、又は、平板ガラスと平板ガラスとの間に形成される空隙によって第１分散質ｐ１をトラップさせて、第１分散質ｐ１の直径を測定してもよい。このとき、２つの光学部材の間における光の干渉が利用される。あるいは、ブラウン運動を行う第１分散質ｐ１からの散乱光を利用して第１分散質ｐ１の直径を測定してもよい。第２分散質ｐ２の直径も同様に測定することが可能である。
【００９５】
なお、図１３及び図１４に示した分散質分析装置１０では、分散系Ｄが導入されるキャピラリＣは垂直に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。図１５に示すように、分散質分析装置１０において、キャピラリＣは水平に配置されてもよい。例えば、磁場生成部２０は磁束密度３Ｔの磁場を生成する。
【００９６】
表面物質ｓが占める体積Ｖｓが取得された後、演算部４０は、体積Ｖｓを、表面物質ｓを構成する分子（表面分子）ｓｍの分子長ｔ１で割ることで、表面分子ｓｍが占める面積を取得する。表面分子ｓｍは分散質ｐ（第１分散質ｐ１）の表面全面を覆っているので、表面分子ｓｍが占める面積は、分散質ｐの表面積を示す。この演算は、表面物質ｓを構成する表面分子ｓｍが最密充填構造を取って分散質ｐの表面全面に単層膜を形成すると仮定することで成立する（図４を参照）。
【００９７】
[分散率の空隙率の測定方法]
分散質ｐが多孔質の場合、分散質ｐには分散媒ｆの充填された空隙部分があり、分散質ｐは、本体部分（実質部分）と、空隙部分とに分けられる。この場合、分散質ｐの空隙率は、以下の式（５）で表される。
空隙率＝Ｖｐｏｒｅ／Ｖｐ＝Ｖｐｏｒｅ／（Ｖｄ＋Ｖｐｏｒｅ）・・・（５）
【００９８】
上記式（５）において、Ｖｐは分散質ｐの体積であり、Ｖｄは分散質ｐの本体部分の体積であり、Ｖｐｏｒｅは分散質ｐの空隙部分の体積である。
【００９９】
また、上記式（５）から明らかなように、分散質ｐの体積Ｖｐは、分散質ｐの本体部分の体積Ｖｄと、空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅとの和で表される。つまり、以下の式（６）の関係が成立する。
Ｖｐ＝Ｖｄ＋Ｖｐｏｒｅ・・・（６）
【０１００】
また、体積磁化率と体積との積には加成性があり、分散質ｐの体積磁化率χpと体積Ｖｐとの積の値は、分散質ｐを構成する各成分の体積磁化率と体積との積の合計値に等しい。したがって、分散質ｐの体積磁化率χpと体積Ｖｐとの積の値は、分散質ｐの本体部分の体積磁化率χdと体積Ｖｄとの積と、分散質ｐの空隙部分の体積磁化率χporeと体積Ｖｐｏｒｅとの積を合計した値に等しい。つまり、以下の式（７）の関係が成立する。
χpＶｐ＝χdＶd＋χporeＶpore・・・（７）
【０１０１】
したがって、上記の式（５）、式（６）及び式（７）より、以下の式（８）の関係が成立する。
空隙率＝Ｖｐｏｒｅ／（Ｖｄ＋Ｖｐｏｒｅ）＝Ｖｐｏｒｅ／Ｖｐ＝（χp−χd）／（χpore-χd）・・・（８）
【０１０２】
分散質ｐの空隙部分に分散媒ｆが充填されている場合、分散質ｐの空隙部分の体積磁化率χporeは分散媒ｆの体積磁化率χfに等しいので、上記の式（８）は、以下の式（９）に変換できる。
空隙率＝（χp−χd）／（χf-χd）・・・（９）
【０１０３】
分散質ｐの本体部分の体積磁化率χd、及び分散媒ｆの体積磁化率χfには、文献値が使用される。よって、分散質ｐの体積磁化率χpが測定されることにより、上記の式（９）で表される分散質ｐの体積磁化率χpと、分散質ｐの本体部分の体積磁化率χdと、分散媒ｆの体積磁化率χfとの関係に基づいて、演算部４０は分散質ｐの空隙率を求めることができる。
【０１０４】
[分散質ｐの空隙部分の体積の測定方法]
上記の式（５）によれば、空隙率が測定されることにより、分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを求めることができる。即ち、体積Ｖｐｏｒｅは、以下の式（１０）で表される。
Ｖｐｏｒｅ＝空隙率×Ｖｐ・・・（１０）
【０１０５】
よって、演算部４０は、上記の式（１０）で表される分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、分散質ｐの空隙率と、分散質ｐの体積Ｖｐとの関係に基づいて、分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを取得できる。
【０１０６】
[細孔径の測定方法]
分散質ｐの表面積、及び分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅが測定されることにより、分散質ｐに形成されている各細孔の直径の平均値（細孔径）を求めることができる。上述したように、各細孔の直径の平均値は、円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【０１０７】
具体的には、分散質ｐが多孔質の場合、分散質ｐの表面積は、分散質ｐに形成されている各細孔の内面の面積の合計値に等しいと推定できる。したがって、分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと分散質ｐの表面積との比は、分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、各細孔の内面の面積の合計値との比（比表面積）に等しいと推定される。一方、各細孔の形状が同形の円筒形状であると仮定された場合、細孔半径ｓｒを用いて、細孔の体積（円筒の容積）αは以下の式（１１）で表され、円筒の側面の面積βは以下の式（１２）で表される（図６を参照）。
α＝πｓｒ2ｈ・・・（１１）
β＝２πｓｒｈ・・・（１２）
【０１０８】
したがって、細孔の体積αと円筒の側面の面積βとの比“β／α”は、以下の式（１３）で表される。
β／α＝２／ｓｒ・・・（１３）
【０１０９】
この式（１３）で表される比“β／α”が、上記した比表面積の値と等しいと考えられる。つまり、以下の式（１４）の関係が成立する。
β／α＝２／ｓｒ＝分散質ｐの表面積／Ｖｐｏｒｅ・・・（１４）
【０１１０】
よって、半径ｓｒは、以下の式（１５）で表される。
ｓｒ＝２（Ｖｐｏｒｅ／分散質ｐの表面積）・・・（１５）
【０１１１】
細孔径は“２ｓｒ”であるので、分散質ｐの表面積、及び分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅが測定されることにより、演算部４０は、上記の式（１５）に基づいて、細孔径を取得できる。
【０１１２】
[細孔深さの測定方法]
円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定されて、分散質ｐに形成されている各細孔の深さの平均値が取得される。つまり、各細孔の深さの平均値（細孔深さ）は、上述したように、円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【０１１３】
具体的には、各細孔の形状が同形の円筒形状であると仮定された場合、表面物質ｓで分散質ｐの表面全面が被覆される前の細孔の体積（円筒の容積）α１は、以下の式（１６）で表される（図６参照）。
α１＝πｓｒ2ｈ・・・（１６）
【０１１４】
一方、表面物質ｓで分散質ｐの表面全面が被覆された後の細孔の体積（円筒の容積）α２は、以下の式（１７）で表すことができる（図７参照）。
α２＝π（ｓｒ−ｔ１）2（ｈ−ｔ１）・・・（１７）
【０１１５】
上記式（１７）において、“ｔ１”は、上述したように、表面物質ｓを構成する表面分子ｓｍの分子長である。
【０１１６】
したがって、細孔の内面を覆う表面物質ｓの体積α３は、以下の式（１８）で表すことができる。
α３＝α１−α２・・・（１８）
【０１１７】
したがって、細孔の内面を覆う表面物質ｓの体積α３と、表面物質ｓで分散質ｐの表面全面が被覆される前の細孔の体積α１との比（体積比）α３／α１は、以下の式（１９）で表すことができる。
α３／α１＝（α１−α２）／α１・・・（１９）
【０１１８】
細孔が円筒の場合、表面物質ｓが占める体積Ｖｓと第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅとの比Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅは、上記した体積比α３／α１に等しいと考えられる。したがって、以下の式（２０）の関係が成立する。
Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅ＝（α１−α２）／α１・・・（２０）
【０１１９】
表面物質ｓが占める体積Ｖｓ、及び第１分散質ｐ１の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを求める演算については既に説明されている。よって、Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅは求めることができる。Ｖｓ／Ｖｐｏｒｅを“Ａ”と定義すると、上記式（２０）は、以下の式（２１）に変換することができる。
Ａ＝（α１−α２）／α１・・・（２１）
【０１２０】
したがって、上記した式（１６）、式（１７）、及び式（２１）より、以下の式（２２）の関係が成立する。
【数２】
0005988120.tif 000003
【０１２１】
上記の式（２２）により、各細孔の深さの平均値を示す円筒の高さｈは、以下の式（２３）から求めることができる。
【数３】
0005988120.tif 000004
【０１２２】
よって、演算部４０は、分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅと、表面物質ｓが占める体積Ｖｓと、細孔径と、表面分子ｓｍの分子長ｔ１との関係に基づいて、分散質ｐに形成されている各細孔の深さの平均値（細孔深さ）を取得できる。
【０１２３】
[細孔体積の測定方法]
円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定されて、分散質ｐに形成されている各細孔の体積の平均値が取得される。つまり、各細孔の体積の平均値（細孔体積）は、上述したように、円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【０１２４】
具体的には、各細孔の形状が同形の円筒形状であると仮定された場合、細孔の体積は、“πｓｒ2ｈ”で計算できるので、細孔径（各細孔の直径の平均値）と、細孔深さ（各細孔の深さの平均値）とが取得されることで、演算部４０は、各細孔の体積の平均値（細孔体積）を取得できる。
【０１２５】
[細孔数の測定方法]
分散質ｐの空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅを、細孔体積（各細孔の体積の平均値）で割ることにより、細孔の個数を求めることができる。よって、細孔体積が取得されることにより、演算部４０は、細孔の個数（細孔数）を取得できる。上述したように、本実施形態において細孔の個数（細孔数）は、円筒形状の同形の細孔が分散質ｐに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
【０１２６】
[修飾分子の表面被覆率の測定方法]
分散質ｐの表面が修飾分子ｍで修飾されている場合、本実施形態の分散質分析装置１０は、分散質ｐの表面を修飾している修飾分子ｍが占める割合（修飾分子の表面被覆率）を取得できる。修飾分子ｍの表面被覆率の取得に先立ち、演算部４０は、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得する。
【０１２７】
修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得するために、修飾前の分散質ｐｂが分散媒ｆｂに分散された分散系と、分散質ｐ、すなわち修飾後の分散質ｐａが分散媒ｆａに分散された分散系が用意される。本実施形態の分散質分析装置１０は、上記した体積磁化率の測定方法に基づき、修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂと修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａを取得する。
【０１２８】
その後、演算部４０は、修飾後の分散質ｐａにおいて修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得する。上述したように、分散質が多孔質の場合、分散質には分散媒の充填された空隙部分があり、分散質は、本体部分（実質部分）と、空隙部分とに分けられる。また、体積磁化率と体積との積には加成性があり、分散質の体積磁化率と体積との積の値は、分散質を構成する各成分の体積磁化率と体積との積の合計値に等しい。したがって、以下の式（２４）、及び式（２５）の関係が成立する。
χpａ×Ｖｐａ＝χdａ×Ｖｄａ＋χm×Ｖｍ＋χporeａ×Ｖｐｏｒｅａ・・・（２４）
χpｂ×Ｖｐｂ＝χdｂ×Ｖｄｂ＋χporeｂ×Ｖｐｏｒｅｂ・・・（２５）
【０１２９】
上記式（２４）において、χpａは修飾後の分散質ｐａの体積磁化率、Ｖｐａは修飾後の分散質ｐａの体積、χdａは修飾後の分散質ｐａの本体部分の体積磁化率、Ｖｄａは修飾後の分散質ｐａの本体部分の体積、χmは修飾分子ｍの体積磁化率、Ｖｍは修飾分子ｍが占める体積、χporeａは修飾後の分散質ｐａの空隙部分の体積磁化率、Ｖｐｏｒｅａは修飾後の分散質ｐａの空隙部分の体積である。また、上記式（２５）において、χpｂは修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率、Ｖｐｂは修飾前の分散質ｐｂの体積、χdｂは修飾前の分散質ｐｂの本体部分の体積磁化率、Ｖｄｂは修飾前の分散質ｐｂの本体部分の体積、χporeｂは修飾前の分散質ｐｂの空隙部分の体積磁化率、Ｖｐｏｒｅｂは修飾前の分散質ｐｂの空隙部分の体積である。
【０１３０】
修飾前の分散質ｐｂが分散された分散系の分散媒ｆｂと、修飾後の分散質ｐａが分散された分散系の分散媒ｆａとが同じ種類の場合、上記の式（２４）及び式（２５）において、“χdａ×Ｖｄａ”と“χdｂ×Ｖｄｂ”とは等しくなる。また、修飾前後で空隙部分の体積（各細孔の体積の合計値）の変化が無視できるほど小さい場合、“χporeａ×Ｖｐｏｒｅａ”と“χporeｂ×Ｖｐｏｒｅｂ”とも等しいとみなすことができる。よって、“式（２４）−式（２５）”から、以下の式（２６）の関係が成立する。
χpａ×Ｖｐａ−χpｂ×Ｖｐｂ＝χm×Ｖｍ・・・（２６）
【０１３１】
したがって、修飾後の分散質ｐａの体積磁化率χpａと、修飾後の分散質ｐａの体積Ｖｐaと、修飾前の分散質ｐｂの体積磁化率χpｂと、修飾前の分散質ｐｂの体積Ｖｐｂと、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍと、修飾分子ｍの体積磁化率χmとの関係に基づいて、演算部４０は、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得することができる。修飾分子ｍの体積磁化率χmは、パスカルの法則に基づき、修飾分子ｍの構造式から推定できる。あるいは、修飾分子ｍの体積磁化率χmは、ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて、グラム単位で実測できる。
【０１３２】
修飾分子ｍが占める体積Ｖｍを取得した演算部４０は、下記の式（２７）に基づいて、修飾後の分散質ｐａに含まれる修飾分子ｍの個数（分子数ｎ）を取得する。
ｎ＝Ｖｍ×ｄｍ×（１／Ｍ．Ｗ）×Ｎａ・・・（２７）
【０１３３】
上記式（２７）において、Ｖｍは修飾分子ｍが占める体積であり、ｄｍは修飾分子ｍの密度であり、Ｍ．Ｗは修飾分子ｍの分子量であり、Ｎａはアボガドロ定数である。また、上記の式（２７）において、修飾分子ｍが占める体積Ｖｍと修飾分子ｍの密度ｄｍとの積は、修飾後の分散質ｐａに含まれる修飾分子ｍの質量を示し、その修飾分子ｍの質量を修飾分子ｍの分子量Ｍ．Ｗで割った値は、修飾分子ｍのモル数を示す。よって、修飾分子ｍのモル数とアボガドロ定数Ｎａとの積の値が、修飾分子ｍの個数（分子数ｎ）である。なお、修飾分子ｍの密度ｄｍには、分散質を修飾する際に使用された修飾分子ｍの試料の密度が用いられる。この試料の密度と同じ密度で、修飾分子ｍが分散質の表面に配置される。
【０１３４】
次いで、演算部４０は、下記の式（２８）に基づいて、修飾分子ｍの表面被覆率を取得する。
表面被覆率＝ｎ×Ｓｍ×（１／Ｓｂ）×１００・・・（２８）
【０１３５】
上記式（２８）において、Ｓｍは修飾分子ｍの断面積であり、Ｓｂは修飾前の分散質ｐｂの表面積、すなわち分散質ｐａ（分散質ｐ）の表面積である。また、上記の式（２８）において、分子数ｎ（修飾分子ｍの個数）と修飾分子ｍの断面積Ｓｍとの積は、修飾分子ｍが占める面積を示す。したがって、修飾分子ｍが占める面積を、修飾前の分散質ｐｂの表面積Ｓｂで割ることで、分散質ｐの表面積に対して修飾分子ｍが占める面積の割合（修飾分子の表面被覆率）を求めることができる。上述したように、修飾分子ｍは分散質ｐの表面に立設している（図１０を参照。）。よって、修飾分子ｍの個数と修飾分子ｍの断面積Ｓｍとの積の値が、修飾分子ｍが占める面積を示す。修飾分子ｍの断面積Ｓｍは、ファンデルワールス半径から算出することができる。また、修飾前の分散質ｐｂの表面積Ｓｂは、上記した分散質の表面積の測定方法によって求めることができる。
【０１３６】
なお、化学分析においてしばしば用いられる高速液体クロマトグラフィーでは、充填剤として一般に、粒子表面に疎水コート（直鎖炭化水素オクタデシル基）が施されたシリカゲル粒子が用いられる。高速液体クロマトグラフィーは、医薬品、食品、工業製品、公衆衛生などの分野で広く利用されている。本実施形態の分散質分析装置１０を用いて、オクタデシル修飾によって粒子表面が疎水処理されたシリカゲル（ＯＤＳ）粒子を分析することができる。
【０１３７】
例えば、ＯＤＳ粒子をアセトンに分散させ、表面物質ｓとして界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を使用して、界面活性剤が吸着する前のＯＤＳ粒子（第１分散質ｐ１）の平均体積磁化率χp１と、界面活性剤が吸着した後のＯＤＳ粒子（第２分散質ｐ２）の平均体積磁化率χp２とを測定した結果、平均体積磁化率χp１は“−９．４０×１０-6”と求められ、平均体積磁化率χp２は“−８．４０×１０-6”と求められた。よって、界面活性剤の吸着前後での平均体積磁化率の変化量は、“１．００×１０-6”であった。なお、ここでは、平均体積磁化率を求めるために、２０００個のＯＤＳ粒子が使用された。
【０１３８】
そして、前記した式（４）を用いて界面活性剤の吸着体積（界面活性剤が占める体積）Ｖｓを求めた結果、界面活性剤の吸着体積Ｖｓは“３．８２×１０-17［ｍ3］”と求められた。したがって、ＯＤＳ粒子の体積に対して界面活性剤の吸着体積Ｖｓが占める割合は１４．２％であった。ここでは、界面活性剤が吸着する前のＯＤＳ粒子（第１分散質ｐ１）の平均粒子体積Ｖｐ１、及び界面活性剤が吸着した後のＯＤＳ粒子（第２分散質ｐ２）の平均粒子体積Ｖｐ２は、“２．６８×１０-16［ｍ3］”であり、界面活性剤の体積磁化率χsは、“−７．００×１０-6”であった。
【０１３９】
次に、界面活性剤の分子長をファンデルワールス半径から計算し、界面活性剤の吸着体積（占有体積）Ｖｓから界面活性剤の吸着面積を算出した。界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ−１００の分子長は“１ｎｍ”であるので、１粒子当たりの吸着面積（ＯＤＳ粒子の表面積）は、“３．８２×１０-8［ｍ2］”と求められた。また、比表面積は“２．３８×１０8［ｍ］”と求められた。一方、窒素ガスをＯＤＳ粒子に吸着させて、ＢＥＴ法により、ＯＤＳ粒子の空隙部分の体積、及びＯＤＳ粒子の表面積を求めた結果、空隙部分の体積は“１［ｍｌｇ-1］”と求められ、表面積は“３００［ｍ2ｇ-1］”と求められた。したがって、ＢＥＴ法により、比表面積は“３．００×１０8［ｍ］”と求められた。この値は、本実施形態の手法に基づいて求めた比表面積“２．３８×１０8［ｍ］”に近い値である。よって、本実施形態の手法の妥当性が理解される。
【０１４０】
また、ＯＤＳ粒子の空隙部分の体積は“１．６０×１０-16［ｍ3］”と求められた。一方、上述したようにＯＤＳ粒子の表面積は“３．８２×１０-8［ｍ2］”と求められた。よって、上記した式（１５）により細孔径は“１６ｎｍ”と求められた。これに対して、窒素ガスをＯＤＳ粒子に吸着させて、ＢＥＴ法により、細孔径を求めた結果、細孔径は“１４ｎｍ”と求められた。この値は、本実施形態の手法に基づいて求めた細孔径“１６ｎｍ”に近い値である。よって、本実施形態の手法の妥当性が理解される。
【０１４１】
また、本実施形態の分散質分析装置１０を用いて、シリカゲル粒子を分析することができる。例えば、表面物質ｓとして界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ−１００を使用して、シリカゲル粒子をアセトンに分散させて分析した結果、界面活性剤が吸着する前のシリカゲル粒子については、その平均粒子径が“５．８１μｍ”と求められ、その平均体積磁化率χp１が“−９．３６×１０-6”と求められ、その空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅが“６．１７×１０-17［ｍ3］”と求められた。一方、界面活性剤が吸着した後のシリカゲル粒子については、その平均粒子径が“５．６２μｍ”と求められ、その平均体積磁化率χp２が“−８．９２×１０-6”と求められ、その空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅが“６．２５×１０-17［ｍ3］”と求められた。シリカゲル粒子の形状を球形とみなすことで、界面活性剤の吸着体積Ｖｓは“１．７５×１０-17［ｍ3］”と求められた。また、界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ−１００の分子長は“１ｎｍ”であるので、細孔径は“１３．３ｎｍ”と求められた。また、界面活性剤の吸着体積Ｖｓとシリカゲル粒子の空隙部分の体積Ｖｐｏｒｅとの比Ａは、“０．２８３”と求められた。この結果、各細孔の深さの平均値ｈは“１２０ｎｍ”と求められ、各細孔の体積の平均値は“１．６８×１０-23［ｍ3］”と求められ、細孔の個数は“３．６８×１０7個”と求められた。
【０１４２】
また、本実施形態の分散質分析装置１０を用いて、ＯＤＳ粒子におけるオクタデシル基の表面被覆率を測定できる。この場合、表面処理前のシリカゲル粒子が修飾前の分散質ｐｂ（比較対象）となり、細孔内に溶媒（アセトン）を含んだシリカゲル粒子（比較対象）の平均体積磁化率χpｂは“−９．２２×１０-6”と求められ、オクタデシル基の体積磁化率χmは、パスカルの法則を用いてオクタデシル基の分子構造から“−８．０１×１０-6”と求められた。一方、ＯＤＳ粒子の平均体積磁化率χpａは、上記したように“−９．４０×１０-6”と求められた。ここでは、修飾前のシリカゲル粒子の平均粒子体積Ｖｐｂ、及びＯＤＳ粒子の平均粒子体積Ｖｐａは、“２．６８×１０-16［ｍ3］”であり、オクタデシル基の密度ｄｍは、“９．６０×１０8［ｇｍ-3］”であった。
【０１４３】
オクタデシル基の分子量Ｍ．Ｗは“２５６［ｇｍｏｌ-1］”であり、アボガドロ定数Ｎａは“６．０２×１０23［分子ｍｏｌ-1］”であるので、１粒子当たりのオクタデシル基の分子数ｎは“１．３７×１０19個”と求められる。そして、オクタデシル基の断面積Ｓｍは、ファンデルワールス半径から算出すると、“１．１２×１０-8［ｍ2］”であり、上述したようにＯＤＳ粒子の表面積は“３．８２×１０-8［ｍ2］”であるので、１粒子当たりのオクタデシル基の表面被覆率は、“２９．３％”と求められた。これに対して、粒子表面を修飾するために使用されたオクタデシル基の量と、残滓として残ったオクタデシル基の量との比較により算出したオクタデシル基の表面被覆率は、“２６％”であった。この値は、本実施形態の手法に基づいて求めた表面被覆率“２９．３％”に近い値である。よって、本実施形態の手法の妥当性が理解される。
【０１４４】
以上のように、本実施形態によれば、個々の分散質の表面積、細孔径（各細孔の直径の平均値）等を測定できる。さらに本実施形態によれば、分散質の表面が修飾されている場合に、修飾分子の表面被覆率を測定できる。したがって、本実施形態によれば、分散質の特性のバラツキを評価することができるので、製品のバラツキや、製品のロットブレの低減化を図ることが可能となる。例えば、高速液体クロマトグラフィーの充填剤や、接着剤、化粧品、医薬品、インク顔料のような粒子製品の歩留まりの改善を図ることが可能となる。特に、本実施形態によれば、個々の分散質における表面被覆率の測定が可能となるので、接着剤や、インク顔料、抗体修飾された医薬品原料分離用樹脂など、分散質の表面の機能が大きな役割を果たす製品の品質向上を図ることが可能となる。
【０１４５】
なお、本実施の形態において、磁気泳動させた分散質の動きを測定することにより分散質の体積磁化率を取得する分散質分析装置１０が説明されたが、本発明はこれに限定されない。図１６に示すように、分散質分析装置１０は、演算部４０と入力部６０とを備えた構成であってもよい。入力部６０は、ＭＭＩ(Man Machine Interface)やポインティングデバイスなどで構成することができ、具体的には、例えば、マウス、トラックボール、トラックパッド、ジョイスティック、キーボード、コントローラなどが含まれる。図１６に示す分散質分析装置１０において、演算部４０には、入力部６０を介して分散質の体積磁化率を示すデータが入力される。更に分散質分析装置１０は、表示部７０を備えてもよい。表示部７０に、入力部６０を介して入力された数値（分散質の体積磁化率）が表示されることで、利便性が向上する。表示部７０は、例えば液晶ディスプレイのような表示装置で構成することができる。図１６に示す分散質分析装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータであり得る。
【０１４６】
また、本実施の形態において、分散質の体積磁化率は、磁気泳動させた分散質の動きを測定することにより取得されたが、分散質の体積磁化率を取得する方法は、これに限定されない。分散質の体積磁化率は、ＳＱＵＩＤ素子（例えば、日本カンタム・デザイン社製の磁気特性測定装置：型番ＭＰＭＳ３）、又は磁気天秤（例えば、ＳＳＬ社製の磁気天秤：型番ＭＳＢ−ＡＵＴＯ）などを用いて取得されてもよい。ＳＱＵＩＤ素子、又は磁気天秤などを用いて取得された分散質の体積磁化率は、図１６に示す分散質分析装置１０において、入力部６０を介して演算部４０に入力されてもよい。あるいは、分散質の体積磁化率は、文献値から取得されてもよい。文献値から取得された分散質の体積磁化率も同様に、図１６に示す分散質分析装置１０において、入力部６０を介して演算部４０に入力されてもよい。
【０１４７】
また、本実施の形態において、分散質は粒子や細胞であったが、分散質はこれらに限定されるものではく、例えば、分散質は板状の物質であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、分散質の表面積や、分散質に形成されている各細孔の直径の平均値、修飾分子の表面被覆率等を分散質ごとに測定することができ、化粧品分野や、医療品分野、環境分野などで使用されるナノ粒子の製造に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０  分散質分析装置
２０  磁場生成部
３０  分散質測定部
３１  細孔
３２  拡大部
３４  撮像部
４０  演算部
５０  光源
ｐ    分散質
ｆ    分散媒
Ｄ    分散系
Ｃ    セル
ｓ    表面物質
ｓｍ  表面分子
ｍ    修飾分子
【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１６】
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