(57)【要約】【課題】従来の技術では、簡易な構成により、サンプルの定量を行うことができない。【解決手段】サンプルが移動する流路と、第一電極と、第二電極と、第一電極と第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、流路内において、サンプルを速度ｖで移動させる導入部と、時間を計測する時間計測部と、サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算するサンプル量計算部と、を備え、流路は、断面積Ｓを有し、第一電極と第二電極とは、流路内に配置され、抵抗値測定部は、流路内においてサンプルが第一電極と第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示し、時間計測部は、導入部で流路内のサンプルを移動させる間に、抵抗値測定部が第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測し、サンプル量計算部は、下記の式、サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、に基づいて、サンプル量Ｖを計算し、導入部は、時間Ｔの間で、速度ｖを一定とする、測定装置。【選択図】図４
2015203662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルが移動する流路と、
第一電極と、
第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、
前記流路内において、前記サンプルを速度ｖで移動させる導入部と、
時間を計測する時間計測部と、
前記サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算するサンプル量計算部と、
を備え、
前記流路は、断面積Ｓを有し、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記流路内に配置され、
前記抵抗値測定部は、前記流路内において前記サンプルが前記第一電極と前記第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示し、
前記時間計測部は、前記導入部で前記流路内の前記サンプルを移動させる間に、前記抵抗値測定部が前記第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測し、
前記サンプル量計算部は、下記の式、
サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、
に基づいて、前記サンプル量Ｖを計算し、
前記導入部は、前記時間Ｔの間で、前記速度ｖを一定とする、
測定装置。
【請求項２】
前記第一電極および前記第二電極は、互いに、くし状にかみ合った構造である、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
底板を備え、
前記第一電極および前記第二電極は、前記底板上に平滑に担持されている、
請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記第一電極と前記抵抗値測定部とを接続する第一リード線と、
前記第一リード線を覆う第一絶縁部と、
前記第二電極と前記抵抗値測定部とを接続する第二リード線と、
前記第二リード線を覆う第二絶縁部と、
を備え、
前記流路は、前記第一絶縁部と前記第二絶縁部とにより、形成される、
請求項１〜３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
測定装置を用いた測定方法であって、
前記測定装置は、
サンプルが移動する流路と、
第一電極と、
第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、
を備え、
前記流路は、断面積Ｓを有し、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記流路内に配置され、
前記抵抗値測定部は、前記流路内において前記サンプルが前記第一電極と前記第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示し、
測定方法は、
前記流路内において、前記サンプルを速度ｖで移動させる導入工程と、
時間を計測する時間計測工程と、
前記サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算するサンプル量計算工程と、
を包含し、
前記時間計測工程は、前記導入工程で前記流路内の前記サンプルを移動させる間に、前記抵抗値測定部が前記第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測し、
前記サンプル量計算工程は、下記の式、
サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、
に基づいて、前記サンプル量Ｖを計算し、
前記導入工程は、前記時間Ｔの間で、前記速度ｖを一定とする、
測定方法。
【請求項６】
前記第一電極および前記第二電極は、互いに、くし状にかみ合った構造である、
請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】
前記測定装置は、底板を備え、
前記第一電極および前記第二電極は、前記底板上に平滑に担持されている、
請求項５または６に記載の測定方法。
【請求項８】
前記測定装置は、
前記第一電極と前記抵抗値測定部とを接続する第一リード線と、
前記第一リード線を覆う第一絶縁部と、
前記第二電極と前記抵抗値測定部とを接続する第二リード線と、
前記第二リード線を覆う第二絶縁部と、
を備え、
前記流路は、前記第一絶縁部と前記第二絶縁部とにより、形成される、
請求項５〜７のいずれかに記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルを定量する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、導電率の変化を基に、液体の流量を算出する手法を開示している。一定断面積Ｄの配管内に備えた２つの導電率計を用いて、それぞれの導電率変化を経時的にモニタリングする。２つの導電率計間の距離Ｌおよび導電率波形の位相差ｔより、液体の流速ｖが式１で表される。さらに、液体の流量Ｍは式２で表される。
式１：ｖ＝Ｌ／ｔ
式２：Ｍ＝ｖｘＤ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、簡易な構成により、サンプルの定量を行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
サンプルが移動する流路と、第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、前記流路内において、前記サンプルを速度ｖで移動させる導入部と、時間を計測する時間計測部と、前記サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算するサンプル量計算部と、を備え、前記流路は、断面積Ｓを有し、前記第一電極と前記第二電極とは、前記流路内に配置され、前記抵抗値測定部は、前記流路内において前記サンプルが前記第一電極と前記第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示し、前記時間計測部は、前記導入部で前記流路内の前記サンプルを移動させる間に、前記抵抗値測定部が前記第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測し、前記サンプル量計算部は、下記の式、サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、に基づいて、前記サンプル量Ｖを計算し、前記導入部は、前記時間Ｔの間で、前記速度ｖを一定とする、測定装置。
【０００６】
測定装置を用いた測定方法であって、前記測定装置は、サンプルが移動する流路と、第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、前記流路は、断面積Ｓを有し、前記第一電極と前記第二電極とは、前記流路内に配置され、前記抵抗値測定部は、前記流路内において前記サンプルが前記第一電極と前記第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示し、測定方法は、前記流路内において、前記サンプルを速度ｖで移動させる導入工程と、時間を計測する時間計測工程と、前記サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算するサンプル量計算工程と、を包含し、前記時間計測工程は、前記導入工程で前記流路内の前記サンプルを移動させる間に、前記抵抗値測定部が前記第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測し、前記サンプル量計算工程は、下記の式、サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、に基づいて、前記サンプル量Ｖを計算し、前記導入工程は、前記時間Ｔの間で、前記速度ｖを一定とする、測定方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明であれば、簡易な構成により、サンプルの定量を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは実施の形態２における液滴定量デバイス１００を上面から見た図、図１Ｂは実施の形態における液滴定量デバイス１００の立体図。
【図２】図２は、実施の形態２における工程（ｂ）を概念的に示す図。
【図３】図３は、実施の形態において得られるシグナルを概念的に示す図。
【図４】実施の形態１の測定装置を示す図
【図５】実施の形態１の測定方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
まず、本発明の発明者の着眼点について説明する。
【００１１】
比較例として、２対の電極を用いる測定系を考えると、２つの導電率計を用いるので、例えば、水道管のような数リットルオーダーの液体の流速および定量を行うことはできる。しかしながら、数マイクロリットルオーダーの極微量の液滴を定量する場合、２つの検出器（すなわち、２対の電極）を用いる測定系では、その流路の設計が困難であるという課題があった。
【００１２】
さらに、比較例では、２つの検出器（すなわち、２対の電極）を必要とするため、構成が複雑化する。また、それに応じた構成部材が必要となりコストを要する。
【００１３】
実施の形態のある一様態は、上記従来技術の課題を解決し、例えば、数マイクロリットルオーダーの極微量の液滴を定量する方法を提供する。
【００１４】
（実施の形態１）
図４は、実施の形態１の測定装置１０００を示す図である。
【００１５】
実施の形態１の測定装置１０００は、流路１２００と、第一電極１７００と、第二電極１８００と、抵抗値測定部１６００と、導入部１３００と、時間計測部１４００と、サンプル量計算部１５００と、を備える。
【００１６】
流路１２００は、その内部においてサンプル１１００が移動する。
【００１７】
抵抗値測定部１６００は、第一電極１７００と第二電極１８００との間の抵抗値を測定する。
【００１８】
導入部１３００は、流路１２００内において、サンプル１１００を速度ｖで移動させる。
【００１９】
時間計測部１４００は、時間を計測する。
【００２０】
サンプル量計算部１５００は、サンプル１１００の量であるサンプル量Ｖを計算する。
【００２１】
流路１２００は、断面積Ｓを有する。
【００２２】
第一電極１７００と第二電極１８００とは、流路１２００内に配置される。
【００２３】
抵抗値測定部１６００は、流路１２００内においてサンプル１１００が第一電極１７００と第二電極１８００とに接していない場合は、第一の抵抗値を示す。
【００２４】
時間計測部１４００は、導入部１３００で流路内のサンプル１１００を移動させる間に、抵抗値測定部１６００が第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測する。
【００２５】
サンプル量計算部１５００は、下記の式、
サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、
に基づいて、サンプル量Ｖを計算する。
【００２６】
導入部１３００は、時間Ｔの間で、速度ｖを一定とする。
【００２７】
以上の構成であれば、１対の電極を用いた簡易な構成により、サンプルの定量を行うことができる。
【００２８】
なお、実施の形態１の測定装置１０００においては、第一電極１７００および第二電極１８００は、互いに、くし状にかみ合った構造であっても良い。
【００２９】
以上の構成であれば、測定精度をより向上させることができる。
【００３０】
また、実施の形態１の測定装置１０００は、底板を備えていても良い。このとき、第一電極１７００および第二電極１８００は、底板上に平滑に担持されていても良い。
【００３１】
また、実施の形態１の測定装置１０００は、第一電極１７００と抵抗値測定部１６００とを接続する第一リード線と、第一リード線を覆う第一絶縁部と、を備えていても良い。さらに、実施の形態１の測定装置１０００は、第二電極１８００と抵抗値測定部１６００とを接続する第二リード線と、第二リード線を覆う第二絶縁部と、を備えていても良い。このとき、流路は、第一絶縁部と第二絶縁部とにより、形成されていても良い。
【００３２】
以上の構成であれば、流路を簡易な構成で精度よく設計することができる。
【００３３】
図５は、実施の形態１の測定方法を示す図である。
【００３４】
実施の形態１の測定方法は、測定装置を用いた測定方法である。
【００３５】
ここで、当該測定装置は、サンプルが移動する流路と、第一電極と、第二電極と、第一電極と第二電極との間の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備える。
【００３６】
なお、流路は、断面積Ｓを有する。
【００３７】
また、第一電極と第二電極とは、流路内に配置される。
【００３８】
また、抵抗値測定部は、流路内においてサンプルが第一電極と第二電極とに接していない場合は、第一の抵抗値を示す。
【００３９】
実施の形態１の測定方法は、導入工程と、時間計測工程と、サンプル量計算工程と、を包含する。
【００４０】
導入工程は、流路内において、サンプルを速度ｖで移動させる工程である。
【００４１】
時間計測工程は、時間を計測する工程である。
【００４２】
サンプル量計算工程は、サンプルの量であるサンプル量Ｖを計算する工程である。
【００４３】
時間計測工程は、導入工程で流路内のサンプルを移動させる間に、抵抗値測定部が第一の抵抗値とは異なる値を示す期間の時間Ｔを計測する。
【００４４】
サンプル量計算工程は、下記の式、
サンプル量Ｖ＝ｖ×Ｔ×Ｓ、
に基づいて、サンプル量Ｖを計算する。
【００４５】
導入工程は、時間Ｔの間で、速度ｖを一定とする。
【００４６】
以上の構成であれば、１対の電極を用いた簡易な構成により、サンプルの定量を行うことができる。
【００４７】
なお、実施の形態１の測定方法においては、第一電極および第二電極は、互いに、くし状にかみ合った構造であっても良い。
【００４８】
以上の構成であれば、測定精度をより向上させることができる。
【００４９】
また、実施の形態１の測定方法においては、測定装置は、底板を備えていても良い。このとき、第一電極および第二電極は、底板上に平滑に担持されていても良い。
【００５０】
また、実施の形態１の測定方法においては、測定装置は、第一電極と抵抗値測定部とを接続する第一リード線と、第一リード線を覆う第一絶縁部と、を備えていても良い。さらに、測定装置は、第二電極と抵抗値測定部とを接続する第二リード線と、第二リード線を覆う第二絶縁部と、を備えていても良い。このとき、流路は、第一絶縁部と第二絶縁部とにより、形成されても良い。
【００５１】
以上の構成であれば、流路を簡易な構成で精度よく設計することができる。
【００５２】
なお、サンプルは、液滴であっても良い。もしくは、実施の形態の構成により測定できれば、気体であっても良い。
【００５３】
また、流路は、第一電極と第二電極とを配置できれば、ガラスキャピラリであっても良い。
【００５４】
また、導入部は、ポンプを含んでいても良い。
【００５５】
また、時間計測部やサンプル量計算部は、ＣＰＵなどで構成される制御部の一部であっても良い。
【００５６】
（実施の形態２）
図１ＡおよびＢは、実施の形態２において用いられる測定装置の一例である液滴定量デバイス１００を示す。
【００５７】
液滴定量デバイス１００は、底板１０１、第一リード線１０２、第二リード線１０３、第一電極１０４、第二電極１０５、第一絶縁部１０６、第二絶縁部１０７、液滴サンプル注入口１０８、液滴サンプル排出口１０９、天板１１０、第一配管１１１、第二配管１１２、吸引ポンプ１１３を具備する。
【００５８】
底板１０１の材料は、親水性の強いものが望ましい。底板１０１の材料は、オゾンアッシングや親水性コーティング剤などを塗布したガラスやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）である。
【００５９】
第一リード線１０２および第二リード線１０３は電気伝導性の高い金属であることが望ましい。第一リード線１０２および第二リード線１０３の材料は、たとえば銅、銀、白金、金である。
【００６０】
第一電極１０４および第二電極１０５は、それ自身が反応することの少ない電気化学的に安定なものが望ましい。第一電極１０４および第二電極１０５の材料は、たとえば白金、金、カーボンである。
【００６１】
第一電極１０４および第二電極１０５は、底板１０１上に担持されており、底板１０１に対して平滑であることが望ましい。第一電極１０４および第二電極１０５の担持方法は、たとえば金属スパッタリング、金属蒸着である。
【００６２】
第一電極１０４および第二電極１０５は、当該デバイスの測定精度の向上を考慮すると、電極幅、電極間の距離はマイクロメートル程度に近接している、くし型電極であることが望ましいが、本手法はくし型電極に限定されるものではない。
【００６３】
第一絶縁部１０６および第二絶縁部１０７は、それぞれ第一リード線１０２および第二リード線１０３を覆うように具備されており、第一リード線１０２および第二リード線１０３の液滴との接触を防いでいる。
【００６４】
第一絶縁部１０６および第二絶縁部１０７は、底板１０１と同様に親水性の強いものが望ましい。第一絶縁部１０６および第二絶縁部１０７の材料は、オゾンアッシングや親水性コーティング剤などを塗布したガラスやＰＥＴ、ＰＤＭＳである。
【００６５】
液滴サンプル注入口１０８および液滴サンプル排出口１０９は、底板１０１、第一絶縁部１０６、第二絶縁部１０７および天板１１０から形成され、その面積をＳとする。底板１０１、第一絶縁部１０６、第二絶縁部１０７、液滴サンプル注入口１０８および液滴サンプル排出口１０９、天板１１０からなる流路は、断面積Ｓで一定の空洞からなる。
【００６６】
天板１１０もまた、底板１０１、液滴サンプル注入口１０８および液滴サンプル排出口１０９と同様に親水性の強いものが望ましい。天板１１０の材料は、オゾンアッシングや親水性コーティング剤などを塗布したガラスやＰＥＴ、ＰＤＭＳである。
【００６７】
第一配管１１１および第二配管１１２は、それぞれ液滴サンプル注入口１０８および液滴サンプル排出口１０９に接続されており、接続部では液滴が滞りなく流れることが望ましい。第一配管１１１および第二配管１１２の材料は特に限定されないが、たとえば耐腐食性の強いステンレスである。
【００６８】
第二配管１１２の他端には吸引ポンプ１１３が接続されており、流路内を一定の速度で吸引している。吸引ポンプ１１３はたとえば、自動制御可能なマイクロシリンジポンプである。
【００６９】
第一配管１１１から測定対象の液滴２０１を吸引する。液滴の吸引は吸引ポンプ１１３によって行う。このときの、吸引速度をｖとする。
【００７０】
図２Ａは、実施形態における液滴定量デバイス１００を示す。まず初めに、図２Ａに示すように、第一電極１０４と測定対象の液滴２０１が接触する。このとき、第二電極１０５と液滴２０１は接触していないため、電極間の抵抗は限りなく大きい。
【００７１】
図２Ｂおよび図２Ｃは、実施形態における液滴定量デバイス１００を示す。測定対象の液滴２０１は第一電極１０４および第二電極１０５の双方に接触しており、電極間の抵抗は一定値Ｒとなる。
【００７２】
図２Ｄおよび図２Ｅは、実施形態における液滴定量デバイス１００を示す。測定対象の液滴２０１は第一電極１０４および第二電極１０５のいずれか、もしくは双方に接触していないため、電極間の抵抗は限りなく大きい。
【００７３】
図３は実施形態において得られる、第一電極１０４および第二電極１０５間の抵抗値Ｒの逆数（１／Ｒ）を経時変化を示す。抵抗値が示された時間Ｔが測定される。
【００７４】
測定されたＴに基づいて、測定対象の液滴２０１の体積Ｖが以下の式３によって算出される。
式３：Ｖ＝ｖ＊Ｔ＊Ｓ
ｖ：ポンプの吸引速度
Ｔ：測定された時間
Ｓ：流路の断面積
【００７５】
以上のように、本実施の形態２のある一様態における液滴定量デバイスは、底板と、第一リード線と、第二リード線と、第一リード線に接続された第一電極と、第二リード線に接続された第二電極と、第一リード線を覆う第一絶縁部と、第二リード線を覆う第二絶縁部と、液滴定量デバイスの一端に設けられた液滴サンプル注入口と、液滴定量デバイスの他端に設けられた液滴サンプル排出口と、天板と、液滴サンプル注入口に接続された第一配管と、液滴サンプル排出口に接続された第二配管と、第二配管の他端に接続された吸引ポンプとを具備している。
【００７６】
また、本実施の形態２のある一様態における液滴定量方法は、数マイクロリットルオーダーの極微量の液滴を定量する方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｄ）を具備する。すなわち、液滴定量方法は、液滴定量デバイスを準備する工程（ａ）、吸引ポンプを用いて、第一配管、液滴サンプル注入口、液滴サンプル排出口、第二配管の順に測定対象の液滴が移動する工程（ｂ）、第一電極および第二電極間の抵抗値を測定し、その継続時間Ｔを測定する工程（ｃ）、測定対象の液滴を、上述の式３に基づいて算出する工程（ｄ）、を包含する。
【００７７】
なお、本実施の形態２のある一様態における液滴定量方法においては、液滴の移動は、吸引ポンプによって一定速度に維持されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、例えば、数マイクロリットルオーダーの極微量の液滴を定量する方法に利用されうる。
【符号の説明】
【００７９】
１００    液滴定量デバイス
１０１    底板
１０２    第一リード線
１０３    第二リード線
１０４    第一電極
１０５    第二電極
１０６    第一絶縁部
１０７    第二絶縁部
１０８    液滴サンプル注入口
１０９    液滴サンプル排出口
１１０    天板
１１１    第一配管
１１２    第二配管
１１３    吸引ポンプ
２０１    液滴
【図１】
2015203662.tif 000003
【図２】
2015203662.tif 000004
【図３】
2015203662.tif 000005
【図４】
2015203662.tif 000006
【図５】
2015203662.tif 000007