(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体媒体（Ｍ）内で懸濁する粒子を検知し特徴づけるための粒子検知装置において、この装置は、
検知し特徴づけられるべき粒子の液体懸濁がそこを通り通過するようにされ得る流体力学的に滑らかな管（１０’）を形成する管形成粒子検知構造（Ｗ’）と、
粒子の該液体懸濁を該管を通過させるための液体処理装置（６，８，１１）と、
該管を通る公称の電気励磁電流を生成するための第１の電気回路（１７）であって、該公称の電流と同時に該管を通り通過する粒子により生成されるような、該公称の電気励磁電流における変化が計測可能である、粒子検知領域を提供する電場を該管の付近に確立するために、該励磁電流が有効である第１の電気回路（１７）と、更に
該管を通り通過する粒子の特性を検知するために、管を通る公称の電気励磁電流の特性を監視するための少なくとも一つの第２の電気回路（２０，２１，２３，２４，２５）と、
を具備しており、
そこでは該管形成粒子検知構造は、それが形成する管の全長にわたって粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はそれより小さい電気抵抗を有する材料を具備することを特徴とする粒子検知装置。
【請求項２】
該管形成粒子検知構造（Ｗ’）は、該第２の電気回路（２０，２１，２３，２４，２５）の１つに作動するように接続する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該管形成粒子検知構造（Ｗ’）は、該第１の電気回路（１７）に作動するように接続する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
該管形成粒子検知構造は、そこに形成されていて小さな流体力学的に滑らかな貫通孔（１０’）を有する、非絶縁性の導電性材料の単一のウェファー（Ｗ’）を具備しており、その様な貫通孔は、粒子懸濁が通過させられる管を形成する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
該ウェファー（Ｗ’）は、タングステン又は白金の均質な合金を具備する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
該管形成粒子検知構造（Ｗ’）は、非絶縁性導電性材料の複数の隣接するウェファー（５０，５２，５３）を具備する単位の構造であり、該ウェファーは各々そこに形成されていて小さな流体力学的に滑らかな貫通孔を有しており、該貫通孔は、粒子懸濁が通過させられる管を形成するように流体的に整列させられており、各該ウェファーは粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はより小さい電気抵抗を有しており、その様なウェファーの１つは別のウェファーの抵抗より実質的に小さい抵抗を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
該管形成粒子検知構造は３つの隣接するウェファー（５０，５２，５３）を具備しており、中央のウェファーは別の２つのウェファーの抵抗より実質的に小さい抵抗を有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
該管形成粒子検知構造は、そこに形成された小さな貫通孔を有する誘電体材料（４１）の単一のウェファー（Ｗ’）を具備しており、該ウェファーは、粒子懸濁が通過させられる被覆された流体力学的に滑らかな管を形成するために非絶縁性導電性材料（４０）により、該貫通孔の付近においてクラッドである請求項１に記載の装置。
【請求項９】
該誘電体材料（４１）はルビー、サファイア、酸化珪素、又はガラスを具備しており、そこでは該導電性材料は白金を具備する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載される粒子検知装置における使用のために、
管形成粒子検知構造（Ｗ’）は、検知し特徴づけられるべき粒子の液体懸濁がそこを通り通過させられ得る流体力学的に滑らかな管（１０’）を形成しており、該管形成粒子検知構造は、それが形成する管の全長にわたって粒子懸濁液体媒体の電気抵抗に等しいか又はより小さい電気抵抗を有する材料を具備する、
請求項１に記載される粒子検知装置。
【請求項１１】
該管形成粒子検知構造は、該第１又は第２の回路手段のいずれかに接続するための作動する電気接続部（４２）を具備しており、それにより該管形成粒子検知構造はまた電極として機能する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
該管形成粒子検知構造は、そこに形成されていて小さな流体力学的に滑らかな貫通孔を有する、非絶縁性の導電性材料の単一のウェファー（Ｗ’）を具備しており、その様な貫通孔は、粒子懸濁が通過させられる管を形成する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
該ウェファー（Ｗ’）は、タングステン又は白金の均質な合金を具備する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
該管形成粒子検知構造は、非絶縁性導電性材料の複数の隣接するウェファー（５０，５２，５３）を具備する単位の構造であり、該ウェファーは各々そこに形成されていて小さな流体力学的に滑らかな貫通孔を有しており、該貫通孔は、粒子懸濁が通過させられる管を形成するように流体的に整列させられており、各該ウェファーは粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はより小さい電気抵抗を有しており、その様なウェファーの１つは別のウェファーの抵抗より実質的に小さい抵抗を有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
該管形成粒子検知構造は３つの隣接するウェファー（５０，５２，５３）を具備しており、中央のウェファーは別の２つのウェファーの抵抗より実質的に小さい抵抗を有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
該管形成粒子検知構造は、そこに形成された小さな貫通孔を有する誘電体材料（４１）の単一のウェファーを具備しており、該ウェファーは、粒子懸濁が通過させられる被覆された流体力学的に滑らかな管を形成するために非絶縁性導電性材料（４０）により、該貫通孔の付近においてクラッドである請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
該誘電体材料（４１）はルビー、サファイア、酸化珪素、又はガラスを具備しており、そこでは該導電性材料は白金を具備する請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
液体媒体内で懸濁する粒子を検知し特徴づけるための方法において、該方法は、
検知し特徴づけられるべき粒子の液体懸濁（Ｍ）が、単位の構造（Ｗ’）に形成された流体力学的に滑らかな管（１０’）を通り流れさせられる手順と、
該管を通る公称の電流の流れを生成する手順であって、その一方で粒子の該懸濁がそこを通り通過しており、該管の少なくとも一部分を通して確立するために、該公称の電流が有効であり、該公称の電流と同時に該管を通り通過する粒子により生成されるような、該公称の電気励磁電流における変化が計測可能である、粒子検知領域を電場は提供する手順と、更に
該電流の流れにおける粒子起因性の変化を検知するために該電流の流れを監視する手順であって、該変化が該管を通り通過する粒子の特性の特徴である、監視する手順と、
を具備する方法であって、
該単位の構造は該管の該部分を通して、液体媒体の抵抗より実質的に小さい抵抗を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
・技術分野
本発明は、単位体積当たりの電気インピーダンスを有する液体媒体内に懸濁する、血球や金属粉末等の小さな粒子を検知し特徴づけるための装置及び方法における改善に関しており、前記インピーダンスは粒子のインピーダンスとは異なる。より特別には本発明の１つの形態は、その様な粒子を検知し特徴づけるための装置及び方法における改善に関しており、それにより物理的な体積以外の粒子の特性に対する感度が向上する。本発明の第２の形態は、コールターの原理（Ｃｏｕｌｔｅｒ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に従い作動する装置により、その様な粒子を検知し特徴づけるための装置及び方法の非体積測定の感度における改善に関する。
【０００２】
・背景技術
Ｗａｌｌａｃｅ  Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒに対する米国特許第２，６５６，５０８号（’５０８特許）は、液体媒体内に懸濁する粒子を検知するための胚子（ｓｅｍｉｎａｌ）方法を開示する。その様な方法を実行するための例示の装置を図１に図式的に示す。その様な装置は、誘電体壁７により分離された第１と第２の室６Ａと６Ｂを形成する二室式誘電体容器６を具備する。各室６Ａと６Ｂは液体媒体Ｍを含み充填されるように適用される。壁７は、均一な誘電体材料により製作された薄いウェファーＷによりシールされる比較的大きな開口７Ａを具備する。ウェファーＷに形成された小さな貫通孔は、室６Ａと６Ｂ間に唯一の作動する接続部を形成する管１０を形成する。検知され特徴づけられるべき粒子は、液体媒体Ｍ内で適切な濃度で懸濁し、そこに形成された適当な入り口８（又は９）を介して室６Ａ内へ導入される。液体処理装置（システム）１３内の適切な発生源により提供されていて室６Ｂ内に適切に形成された出口１１に稼動するように接続する真空により、粒子懸濁を管１０を介して室６Ａから室６Ｂ内へ流入させる。詳細を以下に説明する。懸濁内の各粒子は液体媒体Ｍのそれ自身の体積を移動して（ｄｉｓｐｌａｃｅ）、管１０は移動した体積が比較されても良い矛盾のない基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）体積を提供する。もし管１０の寸法及び懸濁内の粒子の濃度が、適切に選択されるならば、粒子は多かれ少なかれ別個に管１０を通過させることが可能である。管１０はその後、別個の微小粒子により移動させられた液体を、適切な条件の下で、検知可能な小型の体積計として機能する。
【０００３】
粒子通過管１０により生じる流体の移動（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）の便利な検知を可能にするために、液体媒体Ｍは、単位体積当たりの電気的インピーダンスを有するように製作されており、前記インピーダンスは粒子のインピーダンスとは異なる。種々の電解質の水性及び非水性の液体溶液は共に、管１０を介して特徴づけられる粒子を懸濁し且つ運ぶために、媒体Ｍとして使用されてきた。その様な液体媒体の電気抵抗ρは通常、３０オームセンチメータ（ｏｈｍ・ｃｍ）と２００オームセンチメータ間の概略範囲内にあり、例えば、室温において等張性の（ｉｓｏｔｏｎｉｃ）市販の食塩水（Ｉｓｏｔｏｎ（登録商標）ＩＩ，Ｃｏｕｌｔｅｒ社）の抵抗は約６１．４オームセンチメータである。粒子及び媒体Ｍ間の電気インピーダンスのコントラストは従って、移動された液体の体積を管１０内の液体柱（コラム）の電気インピーダンスにおける比例的な変化に変換する。
【０００４】
図１の装置の残りは、電気インピーダンスのその様な変化に対応する２つの電極の計測装置（システム）を形成する。励磁電極１５と１６は、それぞれの室６Ａと６Ｂに配置されており、電流の発生源１７に作動するように接続しており、それにより公称の電流は粒子懸濁と同時に管１０を通り流される。検知回路１８はまた、励磁電極１５と１６に作動するように接続しており、これらの電極間で電流の脈動（ｐｕｌｓａｔｉｏｎｓ）を検知し処理するように作動する。従って個別の粒子が管１０を通過するので、検知回路１９は、インピーダンスの変化に比例し従って粒子体積の特性に比例する振幅を有する電気信号パルスを生成する。補助回路２０は、粒子信号パルスを処理して、特定の体積測定のしきい値を越える粒子の計数（ｃｏｕｎｔ）を提供する。もし電流源１７が、一定電流を供給するように生成される（パルス振幅が、懸濁媒体Ｍの導電性における温度誘発性の変化に無反応に作成されるように）場合に、粒子の体側測定の分布は、Ｗａｌｌａｃｅ  Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒ等に対する米国特許第３，２５９，８４２号に開示されるように、多重のしきい値回路２１の使用を介して好都合に特徴づけられても良い。更にもし電流源１７がＷａｌｌａｃｅ  Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒ及びＷ．Ｒ．Ｈｏｇｇに対する米国特許第３，５０２，９７４号に開示されるように、高周波数において少なくとも一つの交流要素を供給するように生成される場合には、生物学的な細胞の内部導電性を反映する明白な体積が同様に特徴づけられても良い。もし液体処理装置１３が、例えばＷａｌｌａｃｅ  Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒ及びＪｏｓｅｐｈ  Ｒ．Ｃｏｕｌｔｅｒ，Ｊｒ．に対する米国特許第２，８６９，０７８号に開示されるような、正の容積のメタリング装置（システム）を具備する場合に、その様な粒子計数（カウント）は、適切な装置２２により粒子濃度の形で直ちに表示されるか又は記録されても良い。粒子の電気インピーダンスとは異なる、単位体積当たりの電気インピーダンスを有する液体媒体内に粒子を懸濁することにより、及び管を介して電流の流れを監視しながら結果生じる粒子懸濁により管を通過させることにより、粒子を検知し特徴づける方法は、コールターの原理として知られている。
【０００５】
アニオン又はカチオンの実質的な中間（ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）層は、金属の導電体がイオンの種を具備する液体媒体内に注入されたときに、発生しても良く、イオンの媒体は導電材料の付近においてポテンシャルの傾き（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を保持するように制限される。その様な導電体を囲む支配的なイオンのタイプは、材料表面におけるポテンシャルの傾きの極性、即ち電子が材料に入るか又は離れるかどうか、に依存する。‘５０８特許で分かるように、励磁電極１５と１６は、それらの表面においてその様な濃度分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）層を形成する。与えられた温度において、該分極層の特性は、各電極の材料、電解質、及び分極層を通る電子交換の局部速度（即ち、電流密度）に依存する。電極技術において、電流密度の局部傾斜を最小にし、それにより分極層が厚みにおいて実質的に均一であって、低電流密度において概略のイオン直径から高電流密度において３ｘ１０-5ｍｍ程度まで変化することが知られている。もし与えられた電流密度が該電極間に保持されるべき場合には、電極ポテンシャルは、分極層により代表される電子輸送に対する抵抗に打ち勝つように増大されなければならず、更にイオンは媒体Ｍ内に移動されなければならない。分極層の厚みを横切る結果的なポテンシャルの差異（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓ）は、各電子交換電極の表面において逆転可能なポテンシャルより上の過剰電圧として明示される。従って分極層は、電荷移動抵抗に平行な電荷容量（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓ）として作用しており、過剰電圧は二層を通る電流密度の対数関数である。もし電極１５と１６のポテンシャルが特定の媒体Ｍ内の特定の電極材料の逆のポテンシャルを越えるように製作される場合には、電解が発生し、その結果生じる気泡が粒子通過管１０を検知する能力を妨害する。
【０００６】
白金のグループの金属から製作された電極は、比較的安定した過剰電圧を有しており、電極の電気化学効果は、時々室６Ａと６Ｂに電気的に接続する別個の電極室において、広い面積の白金電極１５と１６を管１０から離して設置することにより、コールター装置において更に最小化される。そうであっても、電気化学的プロセスは、該電極と貫通管１０の間の電解質の通路により構成される電気的等価回路への有効なバックソース及び一連のインピーダンス要素に寄与する。結局粒子通過管１０により生じるインピーダンス変化は、室６Ａと６Ｂ内の媒体Ｍの部分において発生するインピーダンス要素に重ねられる。従って検知回路１９は、適切な一時的な応答にＡＣ接続することが好ましく、それにより電極１５と１６における電気化学反応に関連する比較的遅いインピーダンス変動が、所定の信号パルスに関して応答可能な粒子関連のインピーダンス変化と干渉することを防止する。
【０００７】
分極層の外側でイオンは、電流源１７により電極１５と１６との間に確立された電場によるイオンのドリフト及び拡散の組み合わせにより移動する。イオンは、室内の媒体Ｍを通り流体力学的流れパターンに移動し、対流的な流れによりコールター管１０を通り運ばれる。管１０付近の有効な電流は、媒体Ｍの電気抵抗ρにより決定されるようなオーム（抵抗値）であり、局部電流密度はイオンのドリフトの通路に沿って幾何学的に決定される。結果は、管１０内の液柱により形成された高抵抗と直列で、容器６の２つの室内の媒体Ｍの部分による低い抵抗である。電流源１７からの励磁電流は、管１０内にジュール沸騰を生じる値まで制限される。
【０００８】
コールター原理の中心は、容器６を充填する液体媒体Ｍ内に確立された電場を制限することにより粒子体積を電気的に検知可能にする体積測定管１０である。室６Ａと６Ｂ間の電流通過の任意の第２の通路は、管１０内の液体柱を通る電流通路に平行に作用しており、従って分流効果により、信号パルスの振幅を減じるように作用する。例えば、もし壁７又はウェファーＷが媒体Ｍより抵抗が小さい材料から製作される場合には、励磁電流がそのより大きな導電性及び面積に比例してより導電性の高い材料を通り流れる状態で、管１０内の液体柱はそのより高い抵抗によりバイパスされることが直感的に暗示される。結局全てのコールター装置において、機能的な管１０は、均質な誘電体材料で形成されており、それの電気抵抗は一般的に、懸濁する媒体Ｍの電気抵抗の少なくとも１０9倍である。‘５０８特許において管は、ガラス容器の壁に直接形成されたピンポイント装置であるが、しかしその様な装置は必要な精度で再製作が困難であること、及び損傷し易いことが共に分かっていた。初期の代替案は、チューブの管が管１０を形成するように、ガラスの毛細管からの切断されて壁７の開口７Ａ上でシールされた別個のウェファーＷを使用したが、その様なウェファーの管の幾何学形状は、信頼可能なシールに必要なガラス溶融方法において不安定であった。優れた機械的及び誘電体の特性により、ルビーやサファイアから製作された精密な宝石のリングが、Ｗａｌｌａｃｅ  Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒ等に対する米国特許第２，９８５，８３０号の管のウェファーＷとして推奨されており、その様な「コールター・ウェファー」又は「孔ウェファー」は管１０を提供するために現在広範に使用されている。クリティカルな用途は、酸化ベリリウムやダイアモンド等の優れた熱伝導性の誘電体により利益を受けても良い（Ｗ．Ｒ．Ｈｏｇｇに対する米国特許第３，７７１，０５８号）。
【０００９】
従来のコールター体積測定管１０（やはり「コールター装置」として説明する）は、厚みＬで１０12ｏｈｍ−ｃｍより大きな電気抵抗の均質な誘電体ウェファーＷを介して円形断面で直径Ｄの右の円筒状の開口を形成する、長さＬの連続面又は壁３０を具備する。結果として懸濁の流れを囲む管壁３０及び管１０を通る励磁電流は、任意の長手方向の管断面において均一な高抵抗の単一の実質的に軸対称の区切られた区域を具備する。コールターウェファーＷの高抵抗により、ウェファー内に具備される材料と液体媒体Ｍの間には顕著な電気的相互作用は存在しない。結局図１の装置の機能的な特質（ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ）は、機能的なコールターウェファーを形成するように使用される特定の誘電体材料及びコールター管１０を介してそこに粒子を運ぶように使用される粒子媒体Ｍとは実質的に独立している。
【００１０】
管１０へ通過する粒子により発生された信号パルスの特性は、励磁電流により液体媒体Ｍ内に確立された電場及び管を通り粒子を運ぶ懸濁媒体により確立された流体力学的な場の両者による複雑な粒子の相互作用により結果として発生する。管１０を通る与えられた粒子関して、パルスの振幅は、粒子体積及び励磁電流に比例的に依存するが、しかし２つの管の場は不均質であり、軌跡依存性の人工パルスが生成されても良い。注記の出願第０８／８８７，５８８号の検討に従い、非常に矯正的な（ｒｅｍｅｄｉａｌ）技術が開発されており、それは体積計測の分布において人工パルスの影響を最小限にする。壁付近の粒子軌跡による分布的な人工産物（ａｒｔｉｆａｃｔｓ）は、流体処理装置１３により図１のフローディレクタ９（例えば、Ｒ．Ｔｈｏｍに対する米国特許第３，８１０，０１０号に記載されるように）を介して粒子懸濁を適切に噴射させることにより排除されるか、あるいはパルス出力回路２３（例えば、Ｈ．Ｊ．Ｄｕｎｓｔａｎ等に対する米国特許第４，７９７，６２４号に記載されるように）により減少されても良い。管１０の出口の回帰する（ｒｅｃｕｒｓｉｎｇ）軌跡上の粒子による同様な人工産物は、流体処理装置１３により室６Ｂの入口１２を経由して粒子のないスイープフローを提供させることにより（例えば、Ｗ．Ｒ．Ｈｏｇｇ等に対する米国特許第３，９０２，１１５号に開示されるように）排除されるか又は、パルス出力回路２４により減少されても良い（例えば、Ｍ．ｆｅｉｅｒに対する米国特許第４，１６１，６９０号に記載される補助信号に対応して）。管１０内の粒子の同時発生（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）の体積測定効果はまた、修正回路２５により制限されても良い（例えば、Ｗａｌｌａｃｅ  Ｈ．ＣｏｕｌｔｅｒとＷ．Ｒ．Ｈｏｇｇに対する米国特許第３，９４９，１９８号に記載されるように）。その様な向上技術が適切に提供されると、コールター装置は粒子通過管１０のためのほとんど理想的な体積測定分布を生成可能である。
【００１１】
約０．０１５ｍｍと０．２００ｍｍの間の範囲の直径を有していて直径対長さ比Ｌ／Ｄが０．７５と１．２の間の管を有するコールター管は、広い範囲の粒子に関して有用であることが証明されている。ｏｈｍ−ｃｍのρ及び１０-3ｍｍで表される管寸法に関してその様な管１０内の液柱の抵抗は、ρと円の断面積πＤ2／４に対する長さＬの比の積として計算されても良い。
Ｒg＝（４ρ x １０4）（Ｌ／πＤ2）  ｏｈｍ          式１
【００１２】
実際には電極１５と１６間で計測された抵抗は、式１により計算された値より著しく大きい。これは、第１には管１０のオリフィスから外側に伸張する公知の凸形の等ポテンシャルの効果により、第２番目には対の白金電極に関して約１．１ボルトの分極層の過剰電圧による。２つの不均質なオリフィス場の寄与は、２つの管オリフィスにおいてコールター管１０に対して直径で長さ０．２６８７Ｄの仮想のシリンダを加えることにより近似されても良い。もしこれが実施されて過剰電位が引かれるならば、等価の均一な円筒状の抵抗に基づく計算値は、電極１５と１６間に形成された電圧Ｖ（ボルトで）及び電流Ｉ（電流で）の計測に対応する。
Ｒc＝（Ｖ−１．１）／Ｉ
＝（４ρ x １０4）（Ｌ＋０．５３７４Ｄ）／πＤ2  ｏｈｍ        式２
【００１３】
原則的に管１０を通る粒子の通過による電極１５と１６間の抵抗ΔＲcの予期される変化は、粒子とそれが移動する液体媒体Ｍ間の抵抗コントラストに従い同様に算出されても良い。従って長さａで直径ｄの誘電体の円筒状の粒子に関して、式１は下式の抵抗変化を予想しており、
ΔＲc＝（４ x １０4）（ρp−ρ）（ａ／πｄ2）  ｏｈｍ      式３
ここでは、ρpは単位ｏｈｍ−ｃｍの粒子の抵抗であり、粒子寸法（ａ，ｄ）は単位１０-3ｍｍである。誘電体粒子に関して、観測された抵抗変化は、全体抵抗の１００，０００当たり２，３パーツ（部分）のオーダーからなる。結果的な信号パルスの振幅は、ΔＲcと電源１７により供給される電流Ｉとの積に比例する。従って単一パルス振幅は、抵抗コントラスト（ρp−ρ）に依存するはずであり、更に粒子が誘電体材料（ρp＞ρ）又は導電性材料（ρp＜ρ）のいずれにより形成されるかにより決定される極性からなる。
【００１４】
しかし導電性材料により形成される粒子はまた、もし電解質内の囲んでいるポテンシャル傾斜（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を強制的に保持されるならば、中間期（ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）効果を示し、更に従って分極層を示し且つ粒子面において電荷の移動を禁じるように作用する過剰電圧を示しても良い。分極層の厚みに対する過剰電圧の比により代表されるポテンシャル傾斜が管１０内の軸方向の場の傾斜により超過されない限り、導電性材料の粒子は、分極層により実質的に絶縁されており、あたかも誘電体材料により製作されたように振る舞う。これらの効果は、コールター装置において最小化されており、一般的な計測プロトコルの下でその様な装置は、等体積の球形粒子の振幅と実質的に同一であって特定の粒子通過管１０を形成する材料の電気抵抗ρpに関係しない、正の波動を生じることが公知である。結局コールター装置は、誘電体材料及び導電性材料から形成されたその様な粒子に関して実質的に等価な体積測定の分布を生成し、もし粒子の２つのタイプが混合されて混合物が特徴づけられる場合に、第３の実質的に等価の体積測定の分布が生成される。
【００１５】
理解されたように、前述の米国特許第３，５０２，９７４号に従い電源１７は、高周波数で少なくとも一つの交流要素を生成させられる。２０ＭＨｚと２５ＭＨｚの間の範囲にあるその様な交流に関して細胞（セル）膜により形成された絶縁層は、貫通されて、血液細胞の内部導電度を反映する明確な体積が決定されても良い。方法は、コールター装置の医療用途において広範に使用されて、さもなければ得ることが出来ない重要な情報を提供する。前述の周波数において導電性粒子を囲む分極層の効果は無視されて、原則的にこの方法は、顕著な導電性を有する非生物の粒子に適用可能なはずである。しかし機能的コールターウェファーＷの本体を通る移動（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）電流は、パルス振幅を減少するように作用して、皮膚効果は安定な実施の設計を更に複雑化する。実際にはその様な計器は複雑であり、その様な周波数における信頼可能なオペレーションは、特に約０．０５０ｍｍより大きな直径の管に関して、実現が困難である。その様な材料科学の適用により代表される可能性のある要求は、この複雑さ及び高価な技術を具備する市販の計器を正当化して来なかった。
【００１６】
粒子を検知し特徴づけるための簡単な装置であって、物理的な体積以外に粒子特性に対して向上した感度を提示するものが製作されることが望まれている。
【００１７】
・本発明の概要
前出の説明の観点において本発明の重要な目的は、粒子を検知し特徴づけるための上記説明のタイプの新規な装置を提供することであり、該装置は物理的体積以外に粒子の特性に対する向上された感度を提示する。
【００１８】
本発明のこれとは別の目的は、その比類のない構成を有することにより、コールター原理により粒子を検知し特徴づけるタイプの計機において非体積計測の感度を提供することである。
【００１９】
本発明に従い、粒子を検知し特徴づけるための新規で改善された装置が提供される。従来のコールター技術におけるように本発明の装置は、
検知し特徴づけられるべき粒子の液体懸濁がそこを通り通過するようにされ得る流体力学的に滑らかな管を形成する粒子検知構造と、
該粒子の液体懸濁を該管を通過させるための液体処理装置（システム）と、
該管を通る公称の電気励磁電流を生成するための第１の電気回路であって、該公称の電流と同時に該管を通り通過する粒子により生成されるような、該公称の電気励磁電流における変化が計測可能である、粒子検知領域を提供する、電場を該管の付近に確立するために該励磁電流が有効である第１の電気回路と、更に
該管を通り通過する粒子の特性を検知するために管を通る公称の電気励磁電流の特性を監視するための少なくとも一つの第２の電気回路と、を具備する。
【００２０】
従来技術装置との明確な対比において、該管を形成する前記の構造は、それが形成する管の全長にわたって粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はそれより小さい電気抵抗を有する材料を具備する。該構造は、例えばタングステン又は白金等の、そこに形成されていて小さな流体力学的に滑らかな貫通孔を有する、非絶縁性の導電性材料の単一のウェファーを具備することが好ましく、その様な貫通孔は、粒子懸濁が通過させられる管を形成する。これとは別に構造は、複数の隣接するウェファーを具備しており、各ウェファーは粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はそれより小さい電気抵抗を有しており、更にその様なウェファーの１つは、別のウェファーの抵抗より実質的に小さい抵抗を有する。検知管内及び付近の電場の作動分布及びそれによる新規な装置の作動特性は、粒子が懸濁する懸濁媒体との該導電性材料の相互作用において発生する。作動パラメータの適切な選択を介して、検知管は、物理的体積以外の粒子特性に対して向上された感度を提供するようにされても良い。
【００２１】
本発明の更にこれとは別の形態は、特徴づけられるべき粒子が、粒子の単位体積当たりの電気インピーダンスとは異なる単位体積当たりの電気インピーダンスを有する液体媒体内で懸濁していて、更に本発明の検知構造を通る時間においてそれを実質的に通過させられる一方で、その様な管を通過する事前確立された電流の変化が監視される、粒子を検知し特徴づけるための新規な方法の提供である。
【００２２】
本発明及びその利点は、同じ参照記号が同様な部分に記入される添付図を参照して、好適な実施の形態の詳細な説明を確認することによりより良好に理解されるであろう。
【００２３】
・好適な実施の形態の詳細な説明
上記で分かるように本発明の重要な目的は、粒子の検知及び特徴づけのための新規な装置を提供することであり、該装置は物理的な体積以外に粒子特性に対する向上された感度を提示する。
【００２４】
実施の形態１の装置
図２では本発明の好適な実施の形態に従い、粒子を検知し特徴づけるための新規な装置を図式的に示す。図１のコールター装置におけるように本発明の装置は、誘電体壁７により分離される第１と第２の室６Ａと６Ｂを形成する二室の誘電体容器６を具備する。各該室６Ａと６Ｂは、特徴づけられるべき粒子の単位体積当たりの電気インピーダンスとは異なる前記インピーダンスを有する液体媒体Ｍを含むように適用されており、更にそれにより充填される。一般的にイオンの種を具備する任意の液体媒体（水性又は非水性のいずれか）は、新規な装置の特定の用途において有用であても良い。従ってコールター装置と共に使用される多くの液体媒体（例えば等張性の食塩水）には直接的用途が存在する。
【００２５】
新規な粒子検知構造Ｗ’は、好適には小さなの独立構造（例えば、適当な寸法のウェファー又はディスクとして）として提供されており、誘電体壁７の比較的大きな孔７Ａ上でシールされており、容器６の２つの室を充填する液体媒体Ｍ内に実質的に浸漬されており、更にそれにより囲まれている。検知構造Ｗ’を貫通する小さな貫通孔の流体力学的に滑らかな壁３０’は、室６Ａと６Ｂ間に単に作動する流体接続部を構成するように形成される粒子検知管１０’を形成する。以下に詳細に説明されるように検知構造Ｗ’の新規な構造は、懸濁媒体Ｍの電気抵抗よりも実質的に小さい電気抵抗の単一の軸対称な区切られた区画を有する管１０’の壁３０’を形成させられており、該管壁は該管の全長にわたって媒体Ｍの電気抵抗より小さいか又はそれに等しい電気抵抗を有する。
【００２６】
検知され特徴づけられるべき粒子は、例えば液体媒体Ｍ等の適切な液体媒体内に適当な濃度で懸濁される。懸濁媒体は、特定の用途の要求に適合するように選択されても良く、コールター装置と共の使用の現状の用途に限定される必要はない。粒子懸濁は室６Ａ内へそこに形成された適切な入り口８（又は９）を介して導入される。液体処理装置（システム）１３の適切な発生源により生成され且つ室６Ｂ内に適切に形成された出口１１に作動するように接続された真空は、粒子懸濁を室６Ａから管１０’を介して室６Ｂ内へ流入させる。懸濁内の各粒子は、液体媒体Ｍのそれ自身の体積を移動し、もし管１０’の寸法及び懸濁内の粒子の濃度が適切に選択されるならば、粒子は多かれ少なかれ個別に管１０’を通過させることが出来る。励磁電極１５と１６は、それぞれの室６Ａと６Ｂ内に配置される。電極１５と１６は、電流の発生源１７に作動するように接続されており、それにより公称電流は、粒子懸濁と同時に管１０’を介して流れるように発生させられる。コールター技術におけるように管１０’は、液体媒体Ｍに確立された流体力学的場を抑制するので、管１０’の壁３０’は、室６Ａと６Ｂの間に粒子懸濁の流れを囲んで閉じこめる。コールター技術とは逆に、壁３０’に具備されるより小さい電気抵抗の単一の軸対称で区切られた区画により、励磁電流の一部分が機能的に有利な状態で管１０’をバイパス可能である。
【００２７】
電源１７は、定電流源であることが好ましいので、それが供給する電流は電極１５と１６間のインピーダンスの変化とは実質的に独立である（例えば、異なる直径又は長さを有する管１０’の代用、粒子懸濁媒体Ｍの抵抗の温度誘因性変化、又は異なる抵抗を有する懸濁媒体Ｍの代用による）。電源１７は高内部インピーダンスを有する電圧源であっても良いが、より好適ではない。電源１７は、直流、交流、又は直流と交流の組み合わせを供給するように形成されても良い。励磁電極１５と１６にやはり作動するように接続する検知回路１８は、管１０’を通る粒子の通過により発生するこれらの電極間の電流のパルスを検知し且つ処理するように作動する。従って個別の粒子が管１０’を通り通過するので、交流接続の検知回路１９は、検知管１０’の付近及び内の作動電場との粒子の相互作用の振幅及び／又は形状の特性を有する電気信号パルスを生成する。検知回路１９が管インピーダンスに比べて低い入力インピーダンスを有することは必要ではないが好ましい。補助回路２０は、粒子信号パルスを処理して、特定の特性しきい値、即ちパルス振幅又はパルス振幅の種々の比率におけるパルス幅におけるもの、を越える粒子の計数を提供する。もし流体処理装置１３が、例えば前記の米国特許第２，８６９，０７８号に開示されるような、正容量のメタリング装置を具備する場合には、その様な粒子計数は、適切な装置２２により粒子濃度として表示又は記録されても良い。従来技術装置におけるように、回帰的（ｒｅｃｕｒｓｉｎｇ）粒子（２４）又は同時発生粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）（２５）において発生する人工パルスに対応するパルス発信回路が必要であっても良いか又は、フローディレクタ９を介する流体力学的懸濁噴射又は入り口１２を経由する粒子のないスイープフローの使用が有益であっても良い。簡単には、検知構造Ｗ’及びそれの管１０’の機能的特性に関してを除いて、図２の装置はコールター原理に従い作動する実質的に任意の従来技術であっても良い。
【００２８】
例えば実験的計測は、コールター社により製作された無修正の市販の粒子特徴化装置に基づいていた。電源１７が前述の米国特許第３，２５９，８４２号（Ｃ１０００  Ｃｈａｎｎｅｌｙｚｅｒ（登録商標）に接続するコールターモデルＺＢコールターカウンタ（登録商標）、Ｃ２５６  Ｃｈａｎｎｅｌｙｚｅｒに接続するコールターモデルＺＭコールターカウンタ、及びコールターＭｕｌｔｉｓｉｚｅｒ（商標）装置）に従う高内部インピーダンスを有する、３つの多重しきい値（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）装置が使用された。全ての装置は、電源１７及び検知回路１８が作動するように接続する金属製白金又はパラジウムの電極１５と１６を具備する。全ての装置は、前記の米国特許第２，８６９，０７８号に従う流体処理装置１３を具備しており、従ってフローディレクタ９を介して流体力学的に噴射される懸濁流又は口１２を介する粒子のないスイープフローのいずれも具備しない。しかし全ての装置において、前記の米国特許第２，９８５，８３０号に従う管チューブは、流体処理装置１３に適用されており、全ての装置は、粒子壁軌道（２３）において発生するパルスに対応する切り替え可能な発信機能を具備する。全ての装置は、同様な粒子特性結果を与え、主な差異は、経験的なプロトコルが実行出来るほど容易であった。電源１７により供給される電流に対する精密な漸増性制御を提供する装置、例えばコールターモデルＺＭコールターカウンタ等が、好ましい。
【００２９】
本作業に関して従来のコールターウェファー（図１のＷ）は損傷した従来の管チューブから除去され、市販のエポキシ接着剤によりチューブにシールされた検知構造（図２のＷ’）により交換された。幾つかの修正された管チューブは、温度検知要素を具備し、市販のエポキシ接着剤により検知構造Ｗ’の近くの管チューブの外壁にやはり取り付けられたが、その手段により検知構造Ｗ’の周囲の温度は、実験的決定において監視された。これとは別に記載されない限り、市販の等張性食塩水（サリン）（Ｉｓｏｔｔｏｎ  ＩＩ， Ｃｏｕｌｔｅｒ社、２２度Ｃで６１．４ｏｈｍ−ｃｍの抵抗）が液体媒体Ｍとして、特徴づけられるべき粒子を懸濁するために共に使用された。
【００３０】
検知構造の実施の形態
本発明に従い図２の装置は、新規な粒子検知構造Ｗ’により特徴づけられる。コールター技術のように、検知構造Ｗ’に具備される材料は、適当な断面積の小さな貫通孔により貫通されており、それの流体力学的に滑らかな連続壁３０’は管１０’を形成する。管１０’は、検知構造Ｗ’を通り、円形断面で好適には０．０１０ｍｍと０．４００ｍｍ間の直径Ｄの垂直な円筒状の管を形成する連続壁３０’を具備することが好ましい。管１０’の軸は、そこを通る流れの意図される方向と一致し、粒子検知構造Ｗ’のそれと一致するように製作されることが好ましい。従って壁３０’は、開口壁であり、管断面積は、軸に沿って一定である。別の直径が使用されても良く、角柱形又は一定でない管断面積が、その様な検知構造の幾つかの用途において有利であっても良いが、より好適ではない。管１０’を具備する検知構造Ｗ’は、意図される用途に適した寸法及び幾何学形状の独立した構造として形成されることが、必要ではないが好ましい。
【００３１】
コールター技術とは明確に対比して、検知構造Ｗ’の管１０’は、誘電体材料を介しては形成されないが、管全体の長さにわたり粒子検知媒体Ｍの電気抵抗に等しいか又は小さい電気抵抗を有する材料を具備する。検知構造Ｗ’は、固体材料により形成され、その電気抵抗は最も広い意味において、管１０’の軸を含む構造Ｗ’の任意の長手方向の断面に懸濁媒体Ｍの電気抵抗より実質的に小さい電気抵抗の単一の軸対称で区切られた区画を効果的に具備させるように選択される。より大きな抵抗を有する材料が使用されても良いが、該区切られた区画の抵抗は、０．１０（１０％）より大きくないことが好ましく、更に液体媒体Ｍの抵抗の０．０１（１％）より大きくないことが最も好ましい。結局図２の管１０’の流体力学的に滑らかな壁３０’は、液体媒体Ｍの導電性より実質的に大きい軸対称な導電性を有する管の軸に沿って長さＬの単一の区切られた区画を具備するように形成される。Ｌは、０．５Ｄと５．０Ｄとの間にあることが好ましいが、別のＬ／Ｄ比は、幾つかの用途において有用であっても良い。壁３０’の新規な軸対称な導電性を組み込む構造は、設計及び幾何学の広範な範囲の種々の技術により具体化されても良いことは、当業者にとって明白であろう。
【００３２】
管１０’の付近の粒子検知の場を形成する発見はより明白ではなく、管１０’を具備する特定の導電性材料は、媒体Ｍと適切に相互作用しなければならない。導電性材料は、媒体Ｍ内で電極として使用された場合には、実質的に中間期（ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）濃縮分極層を展開することが好ましく、更に材料はその様に使用される場合に、実質的に逆転可能なポテンシャルを有することが更に好ましい。
【００３３】
図２の装置の用途に適する検知構造Ｗ’は、種々の実施の形態で実現されても良く、その全ては、前述の一般的な説明の範囲内に具備される。本発明の思想は十分に説明されており、以下の好適な実施の形態の補助により、関連する当業者は、本発明に従う粒子特徴づけ装置の実施を可能にする粒子検知構造を製作可能であると考えられる。発明的思想を組み込んだ検知構造は、粒子検知管を通る電気励磁電流及び特徴づけられるべき粒子の適切な懸濁の同時の通過を可能にするように、従来技術方法により適用されても良い。新規な粒子検知構造は、電圧源により励磁されても良いが、しかし定電流励磁源の使用が好ましく、励磁源は直流、交流、又はそれらの組み合わせを供給しても良い。
【００３４】
検知構造の実施の形態１
図３を参照すると、管１０’に沿っていて特徴づける抵抗の外形（プロファイル）は、例えばタングステン又は白金グループの金属等の均質な金属の検知構造Ｗ’を形成することにより実現されることが好ましい。材料は、特定の液体媒体Ｍとの局部的な異なる相互作用を回避するために、化学的に実質的に純粋であることが好ましい。検知構造Ｗ’を形成するために使用されたプロセスは、媒体Ｍに当接すると予測されるそれの任意の面上に第２の導電性材料の残部を残さないことも重要である。任意の導電性材料は、特定の用途において有用なオペレーション上の特性を提供しても良い。例は、電気化学的技術において電極として使用されていて、例えばガラス質の炭素、炭化又は窒化チタン、又は金、銀、チタン、タンタル又はそれらの種々の合金等の別の金属等の、材料を含む。インジウム又はステンレス等の電気生理学的な電極に使用される材料も重要である。実質的に硬度を有する材料が好ましい。一般的に結果生じる検知構造Ｗ’は、前記の一般的な説明の範囲内で任意の特定の詳細を提示しても良い。
【００３５】
検知構造Ｗ’の幾何学形状は、機能に対してクリティカルではなく、必要に応じて適用されても良い。例えば検知構造Ｗ’は選択された材料の比較的厚い板の形状であっても良く、該板は、コールター技術として公知なように、所定の寸法の管１０’により接続される実質的に円錐形凹部を有する。
【００３６】
検知構造Ｗ’は、意図された管の長さＬに適切な厚みの及び管１０’の意図された直径Ｄの約３倍の最小外径Ｄwの、選択された電気的な導電性材料の板として形成されることが好ましい。検知構造の仕上げされた厚みＬは、仕上げられた管１０’の直径Ｄの０．７から３倍までの範囲にあることが好ましく、外径Ｄwは、便利な取り扱いを可能にするのに十分であり、例えば１．５ｍｍから４ｍｍまで等である。板は、貫通孔を形成するために適切な場所で貫通されることが好ましく、貫通孔は管１０’を形成する流体力学的に滑らかな壁３０’を形成するように適切に仕上げられる。管１０’が検知構造Ｗ’を介して円形断面の垂直な円筒状の管を形成する連続壁３０’を具備すること、即ち、壁３０’は開口壁であり管断面は軸に沿って一定であることが好ましい。板はその後、例えばＬ＝Ｄ等の所定の厚みに仕上げられ、電気化学的核形成地点として作用する可能性のある表面の傷を除去するために、電気化学的技術において既知のように、電気研磨されること（ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｌｉｓｈｅｄ）が好ましい。幾つかの材料を具備する検知構造Ｗ’は、例えば電気化学的技術においてやはり既知なように、防錆処理又は電解エッチング等の特定の表面処理により利益を得ても良い。
【００３７】
図３の管１０’は従って、厚みＬの均質な導電性板Ｗ’を介して連続の流体力学的に滑らかな壁３０’により形成されおり、管１０’は従って、該非絶縁性導電性材料形成構造Ｗ’により円周で境界が決められており、壁３０’に沿う軸対称な抵抗は媒体Ｍの抵抗より小さい。構造Ｗ’は、管１０’を囲む導電性材料を適当に具備する種々の実施の形態で実現されても良い。明白なようにその様な構造Ｗ’は、図２の装置における検知構造Ｗ’として使用するための条件のうち必要なものだけを満足するが、しかし十分ではない。
【００３８】
図２の粒子通過管１０’により生成された信号パルスの特性は、電極１５と１６間の励磁電流により懸濁媒体Ｍに確立された作動する電場及び管１０’を介して粒子を運ぶ懸濁媒体Ｍにより確立された流体力学的場の両者との粒子の複雑な相互作用により生じる。流体力学的通過の場（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｉｅｌｄ）及び図３の管１０’の電場の両者の分布は、オリフィス直径Ｄ及び管１０’の軸方向の長さＬにより基準化されており（ｓｃａｌｅｓ）、更にコールター技術として既知なように、２つの場は管の輪郭を描くオリフィス３３と３４により形作られても良い。円滑な連続的管１０’の流体力学的特性は、同等の幾何学形状で寸法の従来のコールター管のそれと同一であるが、管１０’の付近の稼動する電場は、コールター管に関連する電場より、発生及び分布の両者においてより複雑である。
【００３９】
図２の装置のオペレーションにおいて検知構造Ｗ’は、液体媒体Ｍ内に浸漬されており、電源１７により電極１５と１６間でそこに確立された電場に接続する。検知構造Ｗ’はそれにより、独立のポテンシャルを帯び、順にそれ自身に近い等ポテンシャルを媒体Ｍ内に重ねる（ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅ）。結局更に図１のコールター管１０とは逆に、図２の管１０’の付近の結果的な電場は、管オリフィスから距離０．５Ｄ外側の位置に関して実質的に均質である。再度図３を参照すると電場の等ポテンシャルは、軸対称で且つ２つのタイプである。検知構造Ｗ’に最も接近する等ポテンシャル３１と３２は、近位及び電気ポテンシャルにおいて共に、検知構造に平行であり、壁３０’に近い管１０’を介して伸張しており、その一方で近位及び電気ポテンシャル（例えば、３５と３６）においてより遠隔のこれらのものは、管オリフィス３３と３４に向かって単に屈折する。２つの等ポテンシャル形状は、お互いに接近して（ａｓｙｍｐｔｏｔｅｓ）３７と３８に沿って共通の等ポテンシャルを形成し、後者はその中点において管軸と５４．２度の角度でお互いに交差する。コールター管とは逆に検知構造Ｗ’の幾何学的管内の電場は、管１０’のＬ／Ｄ比に関係なく均質ではない。更に図３の管１０’付近の等ポテンシャルの凹形状は、そのオリフィスから外側に伸張するコールター管の公知の半楕円形の等ポテンシャルと顕著に対比する。しかし検知構造Ｗ’の付近の作動する電場は、図３に示す電場ではないが、しかし周囲の液体媒体Ｍとのノンスケールな中間期の相互作用により修正されるようなその場は、管１０’を介して粒子を運ぶ。
【００４０】
従来技術の前記の検討で分かるように、イオン性の種を具備する液体媒体に浸漬された電極は媒体と電気化学的に相互作用する。検知構造Ｗ’は電極ではないが、液体媒体Ｍ内の浸漬により電源１７により該電極間に確立された電場内のそれぞれの電極１５と１６のそれらの間の中間のポテンシャルを、それは強制的に保持させられる。電極１５と１６間の非常に低い電流密度において、検知構造Ｗ’近くの電流の流れの線は、電場の等ポテンシャルに垂直であり、検知構造Ｗ’に具備される導電性材料は、室６Ａと６Ｂ内の媒体Ｍの部分のイオン間で電子を交換する。主な導電性通路は従って、検知構造Ｗ’の本体を介する金属の導電性により、管１０’を介する電解質の導電性による実体のない第２の通路に平行であり、そして電源１７により電極１５と１６を経由して供給された電流のほとんどは従って、管１０’をバイパスする。結果的に管１０’を通過する粒子は、信号パルスを生成せず、前述の等ポテンシャルを維持することに加えて、検知構造Ｗ’は、少なくとも一部分の分極層及び過剰電圧を発達させる。
【００４１】
分極層の空間的形態は、局部的電流密度に依存しており、従って分極層は、電場傾斜が最大である管オリフィスの周りに選択的に発達する。媒体Ｍ内の電流密度の増大により分極層は、空間的範囲及び厚みにおいて増加し、過剰電流はインターフェース静電容量電荷として非直線的に増加する。より高い電流密度において過剰電流は、局部的電場傾斜により決定されるように分極層によりカバーされる導電性材料のより大きな区域を介して、管１０’が電流導電性の主な通路になり更に粒子通過管１０’が信号パルスを生成開始し得るまで、追加の電子の輸送を増加的に禁止する。この状態において非絶縁性導電性材料形成検知構造Ｗ’は、分極層により媒体Ｍから少なくとも部分的に絶縁されており、それ（分極層）の空間的形態は、局部的電流密度により決定される。結局作動する電場の有効な分布は、図３に示されるものからかなり修正されても良く、特に誘電体粒子に関して高電流密度において管１０’は、電源１７により供給された電流のかなりの範囲にわたって従来のコールター管と同様に作用しても良い。検知構造Ｗ’のこれらの作動上の特性は、図１の装置のコールターウェファーＷのそれらに対して非常に顕著に相違する。コールター装置において全ての電流は、電極１５と１６間の電流レベルに関係なく管１０を通り矛盾なく通過し、電流依存分極層及び過剰電圧は存在しない。
【００４２】
更にインターフェース層内のイオンの種の分布は、局部ポテンシャル傾斜の極性により決定されており、従って媒体Ｍを具備するカチオン及びアニオンの両者は管１０’の付近に傾斜を形成しても良い。従ってインターフェース層の静電容量はまた、該カチオン及びアニオンの異なる運動性により、粒子の通過に対する位置に依存する動的な応答を表示しても良い。作動する場の分布及びインターフェース層の局部静電容量の両者、及びそれによる管１０’を通る粒子の通過により生成される信号パルスの特性は、特定の検知構造Ｗ’及びそれが作動する電気化学的な条件に依存する。これらの特性はまた、媒体Ｍが管１０’を介して粒子を運ぶので、媒体Ｍの流れにより影響されても良い。
【００４３】
与えられた温度において管１０’の近く及びそれの中の作動する電場は従って、液体媒体Ｍを有する検知構造Ｗ’に具備される導電性材料の相互作用により決定され、従って特定の導電性材料の特性、そこを通る管１０’の寸法、特定の媒体Ｍの化学的構成、及び検知構造Ｗ’の付近でそれ内の電流密度に依存する。特定の媒体Ｍ及び管１０’を囲む特定の材料により構成される与えられた電気化学的装置（システム）関して、与えられた流量で粒子通過管１０’により生成される信号パルスは、管の付近の電流密度の分布に依存する。中間期の効果は、管の幾何学形状により基準化され（ｓｃａｌｅ）ず、小径Ｄの管のパルス特性にそれらの最も顕著な効果を発揮する。結局、特定の導電性材料を適切に具備する検知構造Ｗ’の実施の形態は、それらが異なる導電性材料又は管寸法を具備する対応する実施の形態と構造的に同様である場合でさえも、そこの粒子通過管１０’に応答することを失敗するであろう。該区切られた管領域を形成する材料は従って、特定の液体媒体Ｍとの相互作用により、管１０’の近く及び中の作動する電場を形成するように選択され、それにより図２の装置は粒子通過管１０’に応答する。電極１５と１６間の最大電流は、特定の媒体Ｍ内の特定の導電性材料の逆転可能なポテンシャルにより制限されており、電流密度が検知構造Ｗ’をこのポテンシャルに到達させるのに十分である場合に、電解（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ）が発生し、結果生じる過度のノイズが粒子検知を制限する。この特性は、電極電流をコールター管のそれより実質的に低いレベルに制限し、従って検知構造Ｗ’により生成された信号パルスの最大振幅は、コールター装置に関するよりも小さな振幅オーダーの付近にある。
【００４４】
新規な粒子検知構造Ｗ’により示される材料依存の尾を引く（ｔｒａｉｌｉｎｇ）パルスエッジは、粒子が流量制限されたプロセスで管１０’内の電気化学的条件と相互作用することを暗示する。１つの可能性は、管１０’の出口オリフィスにおけるドーナッツ形の（ｔｏｒｏｉｄａｌ）再循環フローパターンがイオン層の空間的形態に直接的に影響することである。第２の可能性は、粒子が流出する管のオリフィスにおいてイオンの運動により該層の再充電が速度制限される状態で、粒子の通路が管の付近のインターフェース層の静電容量を低入力インピーダンス増幅器１９を経由して吐出するように作用することである。等式３を参照すると、同じ幾何学形状で寸法であるが実質的に異なる導電性を有する材料により形成される粒子は従って、検知構造Ｗ’内の特定の導電性材料、特定の液体媒体Ｍ、及び電源１７により供給される電流に依存して、振幅、形状、又は振幅と形状の両者において異なる信号パルスを出力しても良い。もしイオンの種が、著しく異なる運動性を有する場合には、パルスの運動性は、粒子が負の電荷（ｃｈａｒｇｅ）輸送の方向で（又はに向って）管を通過するかどうかに依存しても良い。従って図２の検知構造Ｗ’を囲む作動する場は、図１のコールターウェファーＷを囲むものとは基本的に異なる。
【００４５】
表１にリストされた１０の構造Ｗ’は、図２の装置における使用に関して評価された。これらの構造は、注記の出願第０８／８８７，５８８号との関係において現場訂正された要素として製作されており、適用可能であり、独立した粒子検知構造としての機能をテストされた。表１の最初の９のエントリ（項目）は、本実施の形態に従っており、即ちそれらは非絶縁性の導電性の均質な固体材料の板のみを具備する。表１は、有用な材料、寸法又は媒体Ｍに関して限定されるようには意図されない。
【００４６】
各構造Ｗ’は、製造者の指示に従い二部分性市販エポキシ接着剤により従来の孔チューブに取り付けられた。修正された孔チューブは、前述の米国特許第２，９８５，８３０号に従い、前述の米国特許第３，２５９，８４２号に従う装置、即ち標準の白金電極を装備するモデルＺＭコールターカウンタシステム（装置）、において、従来の孔チューブに代用された。従来の流量は、前述の米国特許第２，８６９，０７８号に従う標準の液体処理装置により確立された。各構造Ｗ’に関して電極１５と１６間の電圧−電流の関係は、電源１７により供給される定電流を漸増する一方で、高インピーダンスの電圧計による電極電圧の監視により決定された。従来の誘電体のコールターウェファー用の構造Ｗ’の代用を除いて全ての装置は従来のものであった。同時に温度が、サンプルビーカーに設置された温度計又は管チューブに固定された温度センサの何れかにより監視された。観測された温度は２２度Ｃと２５度Ｃの間にあった。
【００４７】
表１では、材料、管直径Ｄと長さＬ、板の外径Ｄw及び実験の検知構造Ｗ’の特性が図２の装置でテストされた。等張性食塩水が基本的テストにおいて媒体Ｍとして使用された。「パルス」コラムにおいてｄは、単位が１０-3ｍｍのラテックステスト粒子の直径である。「電流」コラムは、粒子が検知された電極電流の範囲を示しており、その一方で「ガッシング（Ｇａｓｓｉｎｇ）」コラムは管内の電解が過度のノイズを介して明白になる概略の電極電流を示す。比較により同様な寸法（Ｄ＝０．０５０ｍｍ、Ｌ＝０．０６０ｍｍ）のコールター管は、管内のジュール沸騰が顕著になる前に、１．５００マイクロアンペア又はそれ以上の電極電流により使用されても良い。
【００４８】
【表１】
0004383012.tif 000002
【００４９】
第１の例示の実施の形態（表１のＡ）において検知構造Ｗ’は、外径２．５ｍｍで厚み０．１００ｍｍの白金製板により構成されており、そこでは直径０．０５６ｍｍの円筒状の貫通孔がコールターウェファーの製作技術において既知なように形成された。電源１７により供給された電流及び励磁電極１５と１６間の電圧の間の関係は図４の「白金」のラベルのデータ曲線により示される。表１に示されるように２００マイクロアンペアの電極電流における電解は、管において明確になる。
【００５０】
第２の例示の実施の形態（表１のＢ）において検知構造Ｗ’は、外径３．０ｍｍのタングステン製板により構成されており、そこでは直径０．１００ｍｍの円筒状の貫通孔がコールターウェファーの製作技術において既知なように形成された。タングステン板は両側を研磨されて、０．０６１ｍｍの厚みに仕上げられた。励磁電極１５と１６において計測された電流−電圧の関係は図４の「タングステン」のラベルのデータ曲線により示される。電極電流に関して１０００マイクロアンペアまで電解は明確ではなかった。
【００５１】
表１にリストされる別の構造Ｗ’に関して励磁電極１５と１６において計測された電流−電圧（Ｉ−Ｖ）の特性は、同様であり、白金及びニッケル（図４のそれぞれのデータ曲線「白金」と「ニッケル」）により製作された構造Ｗ’のためのものにより括弧で囲まれた。図４のデータは、表１にリストされた構造Ｗ’により実験で示された作動の範囲を示す。図４のデータは電極における分極効果に関して訂正されていない、即ち媒体Ｍにおける電極１５と１６の過剰電圧により計測された電極電圧に対して電流依存性の寄与又はオフセット（偏り）がある。
【００５２】
直径約０．０１０ｍｍで等張性食塩水に懸濁するラテックス粒子は、構造Ｗ’がそれらの管１０’を通る粒子の通過において体積に関係する信号パルスを生成するかどうかを決定するために使用された。流速は０．７ｍ／ｓｅｃと８ｍ／ｓｅｃの間の範囲にあった。前記の例示の実施の形態（表１のＡとＢ）の両者は、これらの顕著な方法における同様なコールター管により形成されたものとは異なるきれいなベル形状のパルスを生成した。
【００５３】
パルス振幅はより小さく、比較可能な励磁電流におけるコールター管で生成された同じ粒子の振幅の７０％より一般的に小さい。最小の検知可能な粒子は、比較可能な管に関してそれ自身の直径Ｄの約２％の直径を有する粒子を検知する、コールター管より大きい。該例示の実施の形態に関して粒子は、０．００６ｍｍと０．００７ｍｍ、即ちそれぞれの管直径の約１２％（表１のＡ）と７％（表１のＢ）、の間の粒子直径に関して検知可能になる。白金の実施の形態の比較的の感度の悪さは、電解による過度のノイズが有害になる前に、使用可能な小さな最大電流（約２００マイクロアンペア）に部分的に起因する。しかし増大されたパルス振幅により、パルス高さの分布は、モデルＣ２５６  Ｃｈａｎｎｅｌｙｚｅｒを有する従来の方法による２つの例示の実施の形態から求めることが出来る。
【００５４】
Ｍ形状のパルスは２つの例示の実施の形態の何れかについて観察されなかった、そしてモデルＺＭコールターカウンタからのパルスデータがモデルＣ２５６Ｃｈａｎｎｅｌｙｚｅｒに接続される場合に、未編集のパルス高さの棒グラフは実質的に高い側の非対称度を示さない。これは、粒子が管壁近くの電場における高い傾斜を介する軌道において管を通過する場合にＭ形状パルスが発生する、コールター管と対比する状態にある。従って図３の等ポテンシャル３１と３２により暗示されたように、管１０’近くでそれを介する作動する場は、コールター管のための出口より管オリフィスにおける実質的により小さい場の傾斜を含む。回帰的粒子からのパルスが、もし存在するならば、それはノイズの中で失われる。
【００５５】
２つの例示の検知構造Ｗ’からの信号パルスの先端縁部の上昇時間は、お互いの両方及びコールター管により与えられるものと同様であるが、しかし両者からの尾を引くパルス縁部の降下時間は、コールター管により与えられるものより実質的により遅い。更にタングステンから製作された検知構造Ｗ’（表１のＢ）により与えられるパルスの尾を引く縁部の降下時間は、白金から製作された検知構造Ｗ’（表１のＡ）により与えられるパルスより実質的に遅い。これらの相違は、パルス高さの与えられた部分において得られるパルス幅の棒グラフ上での証明を可能にするのに十分である。
【００５６】
表１の最後のエントリ（項目）の例外により別の構造Ｗ’は、２つの例示の実施の形態と同様には機能しない。炭化チタン（表１のＴｉＣ）から製作された検知構造Ｗ’は、２つの例示の実施の形態からのものに類似のパルスを生じるが、より小さな振幅であり、電解の発生による励磁電流に設置された低い限界は、パルスを管ノイズから引き出すことを困難にする。炭化タングステン（表１のＷＣ１からＷＣ５）から製作された構造Ｗ’のシークエンス（手順）は、悪い粒子応答が幾何学的な倍率変更（スケーリング）を介して改善可能かどうかを理解するためにテストされた、小さなパルスが生成されたが、最小の検知可能な粒子の直径は、管直径Ｄの約２５％だけであった。パルスは、電解が開始した低い電流レベルによりニッケル（表１のＮｉ）で製作された構造Ｗ’に関して検知可能ではなかった。
【００５７】
表１にリストされたＢを除く全ての構造Ｗ’はまた、白金（Ａ）とチタン（ＴｉＣ）から製作されたものの性能に幾らかの改善がなされた状態で、４％の食塩水でテストされた。これらの後者に関してそれぞれの励磁電流は、電解による過度のノイズが有害になる前に、５００マイクロアンペアと２００マイクロアンペアまで増大可能であった。このより導電性の媒体Ｍにおいて、０．００４ｍｍと０．０１０ｍｍの概略の直径を有する粒子は、それぞれの検知構造により検知可能であった。
【００５８】
検知構造の実施の形態２
検知構造Ｗ’は、１つの材料から形成されても良く、第２の材料の導電性被覆又はメッキを具備しており、それにより個別の材料では得ることが出来ない材料特性の組み合わせを提供する。例えば金属合金の比較的な柔らかさにより、前述の白金検知構造Ｗ’は、目詰まりした管を清掃する際に損傷される可能性がある。白金合金の電気的特性を有する変形に対する改善された抵抗力を組み込んだ検知構造Ｗ’が望まれており、図２の装置の別の用途は、材料特性の別の組み合わせを提供する検知構造Ｗ’から利益を受けても良い。一般的に導電性材料は、検知構造の実施の形態１として選択されても良く、結果生じる検知構造Ｗ’は、前記の一般的な説明の範囲内で任意の特定の詳細を示しても良い。
【００５９】
図５を参照すると、本実施の形態に従う検知構造Ｗ’は、所定の物理的特性を提供していて所定の幾何学形状を形成するような形状の第２の材料の基部４１上の適切な導電性材料の外装材（クラッディング）、被覆、又はメッキ層４０を具備する。検知構造Ｗ’の幾何学形状は、機能にとってクリティカルではなく、更に用途に都合良いように選択されても良い。検知構造Ｗ’の管１０’は、選択された基部材料の板内の流体力学的に滑らかな円形の貫通孔として形成されることが好ましく、該貫通孔の少なくとも一つの壁はその後、それが囲む媒体Ｍの抵抗より小さい抵抗を有する管壁３０’を形成するために十分な導電性の層４０で外装されるか、被覆されるか又はメッキされる。基部４１は誘電体材料により製作されており、導電性層４０を形成するように使用される材料は化学的に純粋であることが好ましく、それにより導電性層４０内のピンホール及び不純性による電気化学的核形成部位は回避される。導電性層４０は、外装、被覆又はメッキ技術において既知の任意の適切な方法により形成されても良く、連続で且つ欠陥がないことが好ましい。導電性層４０は、図３に示すような電場分布を実質的に形成するために、即ち貫通孔の縁部から外側に約３つの管の直径Ｄに等しい最小の距離のために、貫通孔から十分に離れた基部４１の面上で外側に伸張することが好ましい。導電性層４０は、基部４１の表面上に均一な厚みである必要はなく、更に幾つかの用途に関して該層の厚みがそれの明確な抵抗の変化を形成するように選択的に制御することが好都合であっても良い。本発明の幾つかの利点は、もし導電性層４０が該貫通孔の面に制限される場合に、得られても良い。
【００６０】
図５の管１０’は従って、均質な金属材料４０により外装されるか、メッキされるか又は被覆される連続の流体力学的に滑らかな壁３０’により形成されており、管１０’は従って、該非絶縁性導電性材料４０により周囲で接着されており、壁３０’に沿う軸対称な抵抗は媒体Ｍの抵抗より小さい。非絶縁性導電性材料４０は、３つの管直径の最小の半径方向の距離に対して囲む面の区域を含むために管１０’を具備する基部の隣接する表面上の管１０’から外側に連続的に伸張することが好ましい。
【００６１】
本実施の形態に従う図解の検知構造Ｗ’（表１のＪ）は、直径０．１００ｍｍの管を有する従来のコールターウェファー４１から形成されて、ウェファーは外径３．６ｍｍのルビーの板として製作されていて、厚みで０．０５０ｍｍ研磨された。中央の管は、ガラスに電極を適用するように使用される市販の白金ペイントにより充填されていて、ペイントは製造者の指導に従い硬化された（ｃｕｒｅｄ）。ルビー板全体はその後、白金ペイントが塗布され、ペイントは硬化された。新しい中央の管はその後、最初の管を充填する白金の芯内に形成されて、コールター技術として知られるように、０．０５０ｍｍの直径に仕上げられた。結局約０．０２５ｍｍの厚みの導電性白金のクラッディング層４０は、最初の管の壁上に残された。クラッドルビー板の両面はその後、滑らかになり最終厚み０．０６６ｍｍまで研磨されたので、各面は約０．００８ｍｍ厚みの白金層４０により外装された。仕上げられた検知構造はその後、製造者の指導に従い使用される市販の二部分性エポキシ接着剤により従来の管チューブに固定された。
【００６２】
図２の装置でテストされる場合には、検知構造Ｗ’のこの実施の形態は、検知可能な信号パルスが０．００９９ｍｍの直径のラテックス粒子に関して得られた前に、少しより高い電流が必要であった以外は、固体白金（表１のＡ）から製作された前の実施の形態に関するものと実質的に同一の結果を与えた。ここではルビーが誘電体基部として使用されたが、サファイア、酸化珪素、又はガラス等の別の誘電体材料がまた使用されても良く、同様に種々のセラミックでも良い。より好適ではないが、基部はチタンカーバイド等の導電性材料により製作されても良い。同様に白金以外のクラッディング材料が、新規な装置の幾つかの用途において必要であったり又は好都合であっても良い。
【００６３】
構造Ｗ’のＩ−Ｖ特性は一般的に対数関数的であるが、その管を通過する粒子により生成される電流変化の範囲にわたって漸増する抵抗は直線関数的である。結局種々の寸法及び導電性材料により製作された図３に、及び図５に従う新規な検知構造Ｗ’は、図２の装置で使用された場合に、誘電体粒子の寸法決めを可能にする。
【００６４】
しかし検知構造Ｗ’の機能的振る舞いは、コールター管のそれとは、顕著な方法において全く異なる。表１で指摘されるように、等張性食塩水において白金の検知構造Ｗ’（表１のＡとＪ）は、約２０と２００マイクロアンペアの間の有益な電流範囲上でパルスを発生しており、比較すると、タングステンの実施の形態（表１のＢ）は、約２５０マイクロアンペアから上の電流範囲において有益なパルスを発生する。図４のそれぞれのデータ曲線により図示されるように、白金の実施の形態は、Ｉ−Ｖ特性の膝の下の非直線的部分において作動しており、それに対してタングステンの実施の形態は該膝の上の直線的部分において作動する。検知構造Ｗ’に関する漸増する抵抗は、図４のそれぞれのデータ曲線の傾斜として計算されても良く、白金の実施の形態に関しては、特性曲線の有効領域において１６，０００オームから２０，０００オームの範囲にある。タングステンの実施の形態に関する同様な計算は、パルスデータが採取された電流範囲において約１１，２００オームの直線的抵抗を与える。
【００６５】
幾何学的管１０’内の液柱の電気抵抗は、等式１により与えられており、媒体Ｍ等の等張性食塩水に関するそれは、検知構造Ｗ’の管に関して表１のＡ，Ｂ，及びＪそれぞれについて約２４，９３０オーム、４，７７０オーム、及び２０，６４０オームである。分かっているように、コールター管の計測された抵抗は、これの幾何学的値より実質的に大きく、更に等式２を経由する実際の計測に対して近似的に相関する。表１のＡ，Ｂ，及びＪの検知構造Ｗ’の管の寸法を有するコールター管に関して、３２，４３０オーム、８，９７０オーム、及び２９，０４０オームの管の抵抗がそれぞれ予想されるであろう。白金の実施の形態の管の明確な抵抗（１６，０００から２０，０００オームまで）は、管の液柱の抵抗（ＡとＪに関してそれぞれ２５，０００オーム及び２０，６４０オーム）より小さいが、それに対してタングステンの実施の形態の抵抗（１１，２００オーム）は、同じ寸法のコールター管に関するもの（８，９７０オーム）より大きい。もし等式２の下にある検討が後者の実施の形態の計測抵抗に適用される場合に、均一な円筒状の抵抗は、コールター管に関する０．５３７４Ｄに比較して、計測抵抗に関する量に０．８２２６Ｄの追加の長さを必要とする。これらの観測に関する可能な説明は、電極１５と１６の間の電流の少なくとも一部分が、管を介する電解質の導電性による通過よりむしろ白金の実施の形態の本体を介して金属的に導電されるというものである。逆に、タングステンの実施の形態の管の明確な抵抗が、比較可能なコールター管の抵抗を越えるという事実は、金属製導電性が発生しないだけではなく、管を介しての電解質導電性も抑制されることを示している。結局、作動する電場は、２つの例示の実施の形態（表１のＡとＢ）に関して実質的に異なっても良く、白金の実施の形態に関しては図３のものに幾分似ており、タングステンの実施の形態に関しては、コールター管に関するものにあるいはより似ている。
【００６６】
コールター装置に関して、電極１５と１６間のインピーダンスに対する管の寄与は、管を介する制限されたオームの導電性の抵抗において生じるので、新規な管において管１０’による寄与は、検知構造Ｗ’の表面における分極層の電荷交換抵抗及び容量の平行な組み合わせを具備する。粒子の通過に対する観測された応答は従って、管１０’を介するオームの導電性だけではなく、電荷交換抵抗、分極層の容量及び過剰電圧による寄与に依存しており、それらの全ては材料、電解質及び場の分布に依存する。加えて該表面からイオンを離れるように移動するために必要な拡散は、流れる媒体Ｍ内のカチオン及びアニオンのイオン運動性に依存しており、従ってイオン運動による有効な直列のインピーダンスを付加する。これらの影響は、検知構造Ｗ’の各表面において発生し、従って室６Ａと６Ｂで異なっても良く、電極１５と１６において計測される全体のインピーダンスに対するそれぞれの寄与において結果的な相違を有する。その様な影響が、空間的形状又はイオン分布の何れかにおいて、管１０’の中心点の周囲で対称であるという理由はなく、これらの両パラメータは、管を介する懸濁の流れ及び電流の両者の方向及び振幅に依存すると予想される。パルスの上下する時間における観測された材料依存の相違は、コールター管に見られるインピーダンスに存在しない管１０’のインピーダンスにおける相互作用的な構成要素を提供する検知構造Ｗ’に一致する。
【００６７】
実験的装置において電極１５と１６は、未処理の白金により形成された。しかし電気化学技術における電極として使用される任意の材料は、図２の装置の特定の用途において有用である得るし、更に電極材料は、媒体Ｍ内の電極の中間期プロセスから電極１５と１６間のリアクタンスの寄与が最小にされるように、選択されることが好ましい。従って、もし安定な中間期薬品がまた提供された場合には、比較的非分極可能な材料の使用、又は白金被覆（ｐｌａｔｉｎｉｚａｔｉｏｎ）又は電解質エッチング等の、増加された有効電極表面区域において生じる表面処理は、非処理白金の使用に好適であろう。例えば、等張性食塩水が媒体Ｍとして使用される場合には、電解的に食刻（エッチング）されたアルミニウムにより製作された電極１５と１６は、より反復可能なパルス幅決定を提供可能であり、それに対してインジウムにより製作され食刻されたものは、電極間で計測されるインピーダンスに対する全体的な電極の寄与を減少しても良い。新規な装置の幾つかの用途は、電極材料又は表面処理において賢明な不一致（ｍｉｓｍａｔｃｈ）から利益を得ても良い。
【００６８】
電極１５と１６間で計測されるような検知構造Ｗ’の材料のインピーダンス表現に関する前出のコメントは、基本的に管１０’を通過する粒子の材料にも同様に適用する。しかしその様な粒子の影響は、検知構造Ｗ’に関して見られるものより下の振幅の数オーダーであり、更に図２の装置が粒子特性の新規な方法の証明を可能にする一方で、それはまた検知構造Ｗ’付近の改善された温度制御のための必要性を証明する。例えば図４のデータは、約３度Ｃの環境温度において変化させられたが、電極電流及び電圧間の予想される対数的な関係から逸脱することを示す。等張性食塩水の抵抗は、温度変化の約２％度Ｃの温度係数を有することが知られており、中間層の化学的性質の別の形態は、同様な温度感度を証明する。そこから粒子懸濁が水中の砕かれた氷を含むバス（容器）により引き抜かれた容器を囲むことにより、４％食塩水内の検知構造Ｗ’のＩ−Ｖ特性が予想される対数的な関係に非常に適合し、更に粒子パルスデータの分散は実質的に減少可能であったことが分かった。図２の装置の最適な性能に関して、検知構造Ｗ’を囲む液体媒体Ｍの温度は調整されることが好ましく、幾つかの用途は、例えば室６Ａと６Ｂの該検知構造の各面上及びそこに含まれる媒体Ｍの部分上の温度における個別の制御により利益を得ても良い。（明確に図解するために、その様な温度制御の従来手段は図２には示されない。）
【００６９】
実験装置において電源１７は、極性の逆転する直流を供給し、検知回路１８は、励磁電流及び粒子通過管１０’により引き起こされた電極１５と１６間のインピーダンスの変化の積に良く対応した。従って生じるパルスに対する相互作用の寄与の計算は、例えば上下動時間等の、パルスの動的特性のタイムドメイン（時間支配）の計測に依存しなければならない。電源１７は、適切な周波数の少なくとも一つの交流の構成要素を具備する励磁電流を供給するように形成されることが好ましく、更に検知回路１８は、電極１５と１６において計測される電流と電圧間の束の間の（ｔｅｍｐｏｒａｌ）関係に即ちその間の位相（ｐｈａｓｅ）の関係に良く対応することが好ましい。その様な用途に関して、適切な周波数は、２〜３００Ｈｚ以下のものであることが好ましいので、分極の影響は無視される。特定の検知構造Ｗ’と媒体Ｍ間の相互作用を特徴づけることの補助又は粒子懸濁を更に特徴づける方法の何れかとして、電源１７が、２，３Ｈｚから例えば２ｋＨｚまで該交流の構成要素の周波数をスウィープ（掃か）させることが望まれても良い。その様な装置の幾つかの用途において、非正弦波形を有する交流の構成要素を使用することが望まれても良い。
【００７０】
コールター管の限界に対する対応において開発された向上技術は、新規な粒子特徴化装置の幾つかの用途において有効であっても良い。特に、同時発生（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｅ）粒子（図２の２５）において発生する人工パルスに応答するパルス発信回路は実質的な価値を有するものであっても良い。装置実施の形態１の装置により得られる低いパルス信号対ノイズ比は、回帰的（ｒｅｃｕｒｓｉｎｇ）粒子が顕著な異質の（ｅｘｔｒａｔａｎｅｏｕｓ）パルスの妨害（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を発生可能にせず、更に回帰的粒子において発生する人工パルスに応答するパルス発信回路２４と同様に、入り口１２を経由する粒子のないスウィープフローもまた実際の利益を提供しない。異常なＭ形状のパルスが実験作業において観測されなかったので、図２のフローディレクタ９を介する流体力学的懸濁の噴射の使用は好都合であっても良いことはあまり明確ではない。
【００７１】
しかし既知であったように、検知構造Ｗ’の少なくとも一部分を囲む分極層の機能的特性が、媒体Ｍとのそこでの導電性材料の動的相互作用及び更にその様な検知構造の付近におけるイオンの動きの運動に依存する。結局、図２の管１０’を介する粒子懸濁の流れは、中間期層のイオンの拡散における対流及び熱の影響を経由し、パルス特性の整合性の結果的な損失と共に、イオンの分布及び集中に重要な影響を与えても良い。従って用途によっては、選択された温度において液体媒体Ｍのシースフローを入り口８を介して導入すること及び粒子懸濁をディレクタ９を経由してクロスフローとして流体力学的に噴射することにより、管１０’内及び付近の制御された作動状態を提供することは利点があっても良い。別の用途では、粒子が管１０’の壁３０’に最も近いシースフローにおいて運び去られるように入り口８を介して粒子懸濁を噴射すること、及びフローディレクタ９を介する粒子のない液体コアフローを形成することから利益を得ても良い。特徴づけられるべき粒子が媒体Ｍ内に懸濁することが好ましい一方で、懸濁していて且つ粒子のない媒体が、化学的組成において互換性があり、同一ではないことだけが必要である。従って、後者の実施の形態において、粒子の電気抵抗に比較可能な電気抵抗を有する粒子のない液体を提供することが好都合であっても良く、それにより粒子特性に対する感度が向上されても良い。更に別の用途において、異なる温度において粒子懸濁を提供することに利益があっても良い。結局図２の装置において、粒子と、粒子検知構造Ｗ’と、電極１５と、電極１６の各々は、異なる電気化学的又は熱的環境を具備することがあっても良い。
【００７２】
検知構造の実施の形態３
前の実施の形態に従う検知構造Ｗ’は、個別の材料の物理的幾何学形状の結果として管１０’に沿って低い抵抗の特徴のある軸対称な区切られた領域を具備するが、合成構造はまた、特徴のある抵抗領域を提供しても良い。参照文献の出願番号０８／８８７，５８８号において、コールター体積計測管の付近の場を補正するための方法について開示されており、該方法の１つはその高い傾斜領域を介する軌道において管を通過する粒子の数を減少する。場補正方法は、粒子検知管の長さに沿った異なる電気抵抗領域の形成に依存して、その管の流体的長さに依存しない管の検知領域を形成しており、従って流体長さ内の所定の位置において検知領域の設置を可能にする。図２の装置の幾つかの用途に関して、新規な場補正構造が、フローディレクタ９を介する流体力学的に注目される懸濁の流れを必要としないで許容可能な性能を可能にしても良い。
【００７３】
図６Ａと６Ｂを参照すると、検知構造５０が形成される固体材料の電気抵抗は、最も広義の意味において、管Ｃの軸に沿う実質的に軸対称の状態で変化させられる。特別には管Ｃを囲む固体材料の電気抵抗は、管Ｃの軸を含む検知構造５０の任意の長手方向の部分に、より大きな電気抵抗の遠位領域（５２と５３）に対して２つのその軸方向に対向する境界に滑らかに隣接する高い電気抵抗の軸対称で区切られた中央領域（Ｗ’）を効果的に具備させるように選定されることが好ましい。軸対称な抵抗のその様な軸方向の傾斜は、適当で等しくない（しかし実質的に均一な）別個の抵抗を有する個別の分離した要素の複合的な単一の構造への機械的な組み立て及び結合を介して形成されても良い。例えば導電性領域が、検知構造の実施の形態１において記述されたように選定された材料を具備しても良く、前述の一般的な記述の範囲内で任意の特定の詳細を示しても良い。遠位の領域は、特定の液体媒体Ｍの電気抵抗に実質的に等しい電気抵抗を有するように製作されることが好ましく、例えばＩｓｏｔｏｎ  ＩＩ，６１．４Ｏｈｍ・ｃｍ等の粒子の特徴づけにおいて使用されることが望まれる。従って単一の検知構造は、粒子検知管の全体長さにわたり、粒子懸濁媒体の電気抵抗に等しいか又はより小さい電気抵抗を有する材料を具備する。幾つかの用途において、該構造が全体的又は部分的に、例えば同じ例７８に関して等の、媒体の相対誘電体係数に実質的に等しい相対誘電体係数を有することが望まれても良い。
【００７４】
基本的に検知構造５０は、検知構造Ｗ’及び隣接する遠位要素５２と５３を具備しており、その要素５２と５３内の貫通孔は、管Ｃを形成するために構造Ｗ’内の管１０’のオリフィス３３と３４に滑らかに整列する。しかし管Ｃが、その長さを通して流体的に隣接しており流体力学的に円滑であることが最も重要であり、更に個別の要素が、管Ｃの形成及び完成の前に複合的構造に一体に製作されることが好ましい。従って検知構造Ｗ’を製作するためにな選択された導電性材料の板は、所定の厚みＬに仕上げられることが好ましい。遠位要素５２と５３は、所定の抵抗と、意図される粒子検知管の直径の少なくとも数倍の直径と、所定のそれぞれの仕上げられた厚みＬ１とＬ２に対して適当な厚みとを有するような板として形成されることが好ましい。該遠位要素は、例えば将来の検知構造Ｗ’を構成する材料の粉末で適切に充填された導電性エポキシの使用を経由して、単一の構造５０を形成するために検知構造Ｗ’に適切に固定される。構造５０は、コールター技術において既知であるように、所定の管直径にその後仕上げられる小さな貫通孔により貫通される。管Ｃの軸は、そこを通る流れの意図される方向に一致しており、検知構造５０の方向に一致するように製作されることが好ましい。遠位要素５２と５３の外面はその後、コールター技術で既知なように仕上げられて、管Ｃの壁に沿って所定の長さＬ１とＬ２を形成する。
【００７５】
図６Ａと６Ｂの管Ｃは従って、構造５０を介する連続的な流体力学的に滑らかな壁により形成されており、該壁は遠位要素５２を通る壁部分５８と、検知構造Ｗ’を通る管１０’と、遠位要素５３を通る壁部分５８とを具備する。結局管１０’は、媒体Ｍに等しいか又はそれより小さい抵抗を有する絶縁されない導電性材料により円周方向で区切られており、管Ｃの円滑に連続的な壁は、管の軸に沿って所定の状態で効果的に変化する様に形成される軸対称な電気抵抗を有するように製作される。遠位の領域５２と５３の電気抵抗を媒体Ｍの電気抵抗に実質的に同じものにこの様にすることにより、管Ｃ内及び付近の電場の分布は、遠位の領域の存在により実質的に影響されず、管の好感度区域は、流体的長さ（Ｌ１＋Ｌ＋Ｌ２）の範囲内で望まれるように設置されても良い。結局遠位の領域５２と５３は、検知構造Ｗ’を囲む電場が関係する限り、即ち導電性材料を囲む電場の分布が実質的に図３に示されるようなものである限り、液体媒体Ｍから識別可能ではないように製作されており、管Ｃの電気的長さは従って、その流体的長さから切り離される。
【００７６】
加えて管部分１０’を介すること除いて、傾斜を有する電場の領域は、媒体Ｍ内のイオンにとって許容可能ではなく、中間層の分極層及び従ってその電気容量の空間的範囲を制限する。この関係で、検知構造５０は、導電性メッキ又は被覆が管１０’の壁３０’のみに適用される検知構造の実施の形態２で開示される検知構造Ｗ’に機能的に類似する。しかし検知構造５０は、クリティカルパラメータのより良好な制御を提供する方法により形成可能である。
【００７７】
検知構造５０は、図２の検知構造Ｗ’に直接代用されても良い。新規な検知構造５０の種々の形の幾つかの利点は、もし構造５２又は５３のいずれかが削除された場合にも、得られて良い。評価されるように、その様な削除は、要素が削除された管部分１０’のそれぞれのオリフィスにおいて分極層及び流体力学的場の両者に影響する。
【００７８】
本実施の形態による検知構造は、参照文献の出願の体積計測アセンブリとは著しく相違する。後者において中央領域（Ｗ’に類似する）は導電性というよりもむしろ高い抵抗を有しており、遠位の領域（５２と５３に類似する）は、抵抗において媒体Ｍに実質的に等しいというよりむしろ高い導電性を有する。結局関連する出願の体積計測アセンブリは、粒子検知管内及び付近の電気的及び流体的な場の両者を補正しており、電場は、従来のコールター管の電場と比較すると著しく減少する一方で、機能的なコールター管のオリフィスから外に出た形のままであり、流体的場は準層流（ｑｕａｓｉ−ｌａｍｉｎａｒ）になることが可能にされる。検知構造５０に関して、管Ｃを介する流体的場だけを補正することが好ましいので、管部分１０’を介する層流の所定の程度は、要素５２に関する適切な厚みＬ１の選択を介して実現される。それによりこれが実施されても良い方法は、参照文献の出願第０８／８８７，５８８号において詳細に説明されており、それは要素５３の厚みＬ２の同様な選択を経由する回帰的な軌道で粒子の影響を減少するための方法である。当業者には明白であるように、壁３０’の軸対称な抵抗の特徴的な軸方向の変化を組み込んだ検知構造は、設計、幾何学形状、及び材料の範囲において具体化されても良い。
【００７９】
その様な検知構造はまた、前述の米国特許第４，１６１，６９０号に開示の体積計測アセンブリとは顕著に相違する。先ず該特許によれば、粒子検知管は、各主要表面上の絶縁層に接触する導電性層を具備する３層構造を貫通し、管の電気的及び流体的長さＬは、３層の組み合わされた厚みである。逆に媒体Ｍの抵抗に非常に近似する遠位要素の抵抗により、複合的検知構造５０は、導電性要素を介する管部分１０’の長さＬに等しい電気的厚みを有しており、その一方で流体的長さはそれぞれの導電性及び２つの遠位要素の組み合わせられた厚み（Ｌ＋Ｌ１＋Ｌ２）に等しい。第２に、従来技術のアセンブリにおいて導電性層の厚みは、管の長さＬに関係して小さくあるべきと言われており、複合的構造は、結果として形成される管がコールター管に近似するように設計される。逆に検知構造５０の電気的厚みは、導電性要素Ｗ’により機能的に構成されており、その要素Ｗ’の厚みは管１０’の直径Ｄの少なくとも１．５倍である。第３に、絶縁層は、コールター装置で使用される媒体Ｍの抵抗より大きく大オーダーの振幅の抵抗を有するファイバグラス強化プラスティックであるべきと言われており、それに対して検知構造５０において、類似の要素は、その様な媒体の電気抵抗に実質的に等しい電気抵抗を有するように製作される。最後に米国特許第４，１６１，６９０号による複合的体積計測アセンブリにおける導電性層は、電気化学的影響を最小限にするように使用される電極として機能するのに対して、検知構造５０の類似の構成要素は、好都合な分極層を確立するように独立して機能するので、それにより非体積計測な検知能力が可能となる。
【００８０】
まとめると、前出の実施の形態は、新規な粒子検知構造と従来技術のコールター体積計測構造間の特徴的相違を示す。各実施の形態において機能的構造を形成する全ての材料の電気抵抗は、検知され特徴づけられるべき粒子が懸濁される媒体の抵抗に等しいか又はそれより小さい。各実施の形態において、特徴的で軸対称な区切られた領域は、該媒体の電気抵抗より実質的に小さい電気抵抗を有する。更に各実施の形態において、高い導電性の特徴的な領域は、独立に機能して管１０’を通過する粒子に対応して有利な特性を提供する。これらの実施の形態による検知構造は、以下の装置の実施の形態と共に説明されるような別の機能を実施するように都合良く修正されても良い。
【００８１】
装置実施の形態２
図２の装置において、信号回路１８は、‘５０８特許のように励磁電極１５と１６間で接続されており、信号パルスに対応可能な小さなインピーダンスの変化は、該電極間に存在する大きく複雑なインピーダンスに重ねられる。検知回路が粒子誘因性インピーダンス変化に差別的に対応することが好ましく、それにより粒子信号パルスに関して改善された信号対ノイズ比を具備しても良い。
【００８２】
本発明の好適な実施の形態に従い、粒子を検知し特徴づけるための新規な装置の第２の形態は、図７に図式的に示される。前出の実施の形態の装置のように、図７の装置は、誘電体の壁７により分離される第１と第２の室６Ａと６Ｂを形成する２つの室の誘電体容器６を具備する。各該室６Ａと６Ｂは、特徴づけられるべき粒子の単位体積当たりの電気インピーダンスとは異なる単位体積当たりの電気インピーダンスを有する液体媒体Ｍを含むように適用されてそれにより充填される。一般的にイオンの種を具備する任意の液体媒体（水性又は非水性のいずれか）は、新規な装置の特定の用途において有用であって良く、更にコールター装置により一般的に使用されるものは、直接的用途を発見しても良い。
【００８３】
小さな独立の要素（例えば、適切な寸法のウェファー又は板として）として提供されることが好ましい新規な粒子検知構造Ｗ”は、誘電体壁７の比較的大きな開口７Ａ上でシールされており、容器６の２つの室を充填する液体媒体Ｍ内に実質的に浸漬され更にそれにより囲まれる。検知構造Ｗ”を貫通する小さな貫通孔の流体力学的に滑らかな壁３０’は、室６Ａと６Ｂ間で単に作動する流体接続部を構成するように形成される粒子検知管１０’を形成する。検知構造Ｗ”の新規な構造は、懸濁媒体Ｍの電気抵抗より実質的に小さい電気抵抗の単一の軸対称な区切られた領域を有する管１０’の壁を提供するように形成されており、該管壁は、該管の全体の長さにわたって媒体Ｍの電気抵抗に等しいか又はより小さい電気抵抗を有する。図７の検知構造Ｗ”は図３又は５の検知構造Ｗ’の形であることが好ましいが、検知構造の次の実施の形態４で説明されるように、作動する電気接続部４２を具備する。
【００８４】
検知されて特徴づけられるべき粒子は、例えば液体媒体Ｍ等の適切な液体媒体内に適切な濃度で懸濁されており、室６Ａ内へそこに形成された適切な入り口８（又は９）を介して導入される。液体処理装置１３内の適切な発生源により提供されていて室６Ｂ内に適切に形成された出口１１に作動するように接続する真空により粒子懸濁は、室６Ａから室６Ｂへ管１０’を介して流入する。懸濁内の各粒子は、液体媒体Ｍのそれ自身の体積を移動しており、もし懸濁内の粒子の濃度及び管１０’の寸法が適切に選択された場合には、粒子は多かれ少なかれ個別に管１０’を通過させられ得る。励磁電極１５と１６は、それぞれの室６Ａと６Ｂ内に配置される。電極１５と１６は電流の発生源１７に作動するように接続され、それにより通常の電流は粒子懸濁と同時に管１０’を介して流れるように形成される。コールター技術におけるように管１０’は、液体媒体Ｍ内に確立された流体力学的場を抑制するので、管１０’の壁３０’は、室６Ａと６Ｂ間の粒子懸濁の流れを囲んで制限する。コールター技術と対照すると、壁３０’内に具備されるより小さい電気抵抗の単一の軸対称な区切られた領域は、励磁電流の一部が機能的に有利な状態で管１０’をバイパスすることを可能にする。
【００８５】
電源１７は、定電流源であることが好ましので、それが供給する電流は電極１５と１６間のインピーダンスの変化に実質的に独立である（例えば、異なる直径又は長さを有する管１０’の置換、粒子懸濁媒体Ｍの抵抗における温度誘因性変化、又は異なる抵抗を有する懸濁媒体Ｍの置換による）。より好適ではないが、電源１７は、高内部インピーダンスを有する電圧源であっても良い。電源１７は、直流、交流、又は直流と交流の組み合わせを供給するように形成されても良い。検知回路１８’は、管１０’を介する粒子の通過により生じる該電極間の電流の波動を検知し処理するように作動する。
【００８６】
差動的に監視する検知構造Ｗ”の付近の粒子誘因性インピーダンスの変化に関して検知回路１８’は、増幅器２９と、インピーダンスＺ１及びＺ２と、バランス式ポテンショメータ２８とにより構成される電気検知回路を具備する。図７において２６は、検知構造Ｗ”への作動する電気接続部４２の端部であり、２７は、ポテンショメータ２８への作動するスライダ接続部の電気端部であり、更に１８3と１８4は、増幅器２９への入力端子である。増幅器２９の端子１８3と１８4は、端部２６と２７に作動するように接続するので、それにより増幅器２９は、ポテンショメータ２８のスライダを位置決めすることにより選択されるポテンシャル及び検知構造Ｗ”間の差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）に対応するように形成されることが好ましい。分かっているように、検知構造Ｗ”は、媒体Ｍ内へのその浸漬によるポテンシャルを受けており、該ポテンシャルは、検知構造Ｗ”及び容器６内のそれぞれの電極１５と１６間の媒体Ｍの一部分により形成されたインピーダンスにより決定される。容器６内の２つの室の複雑なインピーダンス、インピーダンスＺ１とＺ２、及びバランス式ポテンショメータ２８を具備する形成された回路はブリッジ回路である。電気計測の技術において公知であるように、適当な比にそれぞれのインピーダンスＺ１とＺ２を選択することにより、検知構造Ｗ”のポテンシャルは、バランス式ポテンショメータ２８のスライダを位置決めすることにより所定の程度に適合されても良い。ポテンショメータ２８及びＺ１とＺ２の値は、該計測技術で既知なように選定されても良い。インピーダンスＺ１とＺ２は、例えば何れか一方又は両者が媒体Ｍの適切な体積であっても良くて作動する電気接触を適切に含み且つ具備する個別の電気構成要素である必要はない。
【００８７】
一般的に、検知構造Ｗ”の付近の作動する場は、増幅器２９の存在により影響されないように、電流は電気接続部４２を通過しないことが好ましい。もし端部２７のポテンシャルが、ブリッジがバランスするように検知構造Ｗ”のポテンシャルに等しくされる場合には、増幅器２９の入力インピーダンスはクリティカルではなく、管１０’を介する粒子の通過は、信号パルスを発生するようにブリッジをバランスする。しかしもし別の要求に合わせるならば、ブリッジはバランスから外れて作動するべきである。管１０’を介する粒子の通過が検知構造Ｗ”の付近の作動する場に直接的な影響だけを有するように、増幅器２９は高い入力インピーダンスを有することが好ましい。計装技術の当業者には明白なように、ブリッジ回路のバランス化は、種々の従来技術方法の使用により自動化されても良い。例えば処理回路２０の出力に対応するデジタル−アナログ変換器は、バランス式ポテンショメータ２８に代用しても良い。
【００８８】
検知回路１８’はまた、コールター装置におけるように励磁電極１５と１６に作動するように接続する第２の検知回路１９を具備しても良い。この様に管１０’を介して個別の粒子が通過するので、検知回路１９は検知管１０’内及び付近の作動する電場との粒子の相互作用の振幅、過渡応答及び／又は形状特性を有する電気信号パルスを発生する。検知回路１９は、交流に接続して（ＡＣ−ｃｏｕｐｌｅｄ）おり、管インピーダンスに比較して低い入力インピーダンスを有することが好ましい。
【００８９】
増幅器１９は、励磁電極１５と１６間で作動するように接続するので、２つの特徴化信号パルスは、作動可能になることが一般的に好ましい。しかし幾つかの用途において、検知構造Ｗ”のための端部２６と電極１５と１６のいずれかの間で、例えば粒子パルスの上昇又は下降の角部のそれぞれをより良好に特徴づけるために、又は前記の米国特許第４，１６１，６９０号に開示されるように管１０’の付近における粒子の到着の予側を可能にするために、該増幅器を接続することが必要とされても良い。もし検知構造Ｗ”への電気接続部４２を介する電流の流れがゼロにされるならば、その様な決定は検知構造の付近の作動する場への影響がない状態で実施されても良い。従ってその様な接続部において、増幅器１９は高い入力インピーダンスを有することが好ましい。
【００９０】
幾つかの用途において、検知構造Ｗ”に電流を噴射する（ｉｎｊｃｅｃｔ）ことは、例えば作動する場に影響を与えるため、又はその付近におけるイオンの効果に影響を与えるために、必要とされても良い。これは、端部２６を端部２７に直接接続する（もし差動計測が必要なければ）ことによるか、あるいはさもなければコールター技術において既知な様に増幅器２９を適切なトランスインピーダンス（ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ）増幅器にすることにより、実現されても良く、その端子１８3と１８4は、端部２６と２７に接続される。検知構造Ｗ”のポテンシャルはその後、ポテンショメータ２８のスライダの影響下に置かれても良い。結局電流は、電気接続部４２を介して噴射可能であり、それにより検知構造の付近の作動する場は、好都合な状態で影響されても良く、更に増幅器１９は、管１０’を介する粒子の通過に対応しても良い。
【００９１】
これとは別の回路２０は、増幅器１９と２９からの粒子信号パルスを処理して、幾つかの特定の特性のしきい値、即ちパルス振幅の種々のプロポーションにおけるパルス振幅又はパルス幅におけるしきい値、を越える粒子の計数（ｃｏｕｎｔ）を提供する。後者に関して５ｍ／秒より低い流速であることが好ましい。もし液体処理装置１３が、例えば前記の米国特許第２，８６９，０７８号に開示される等の正の容量のメタリング装置（システム）を具備する場合には、その様な粒子の計数は、適切な装置２２により粒子濃度として表示又は記録されても良い。同時発生粒子（２５）で発生する人工パルスに対応する粒子パルス発信回路が必要とされても良い。加えて本実施の形態の装置により獲得可能な差動の信号対ノイズ比が、装置実施の形態１に関するものについての大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の改善のオーダーに近似するので、回帰的粒子は所定の解析を妨害する可能性があり、更に入り口１２を介する粒子のないスウィープフロー又は人工パルスに対応するパルス発信回路２４は有益であっても良い。
【００９２】
分かっているように、図７の装置は、それぞれの増幅器１９と２９を組み込む少なくとも２つの開示された粒子検知回路を具備することが好ましい。しかし、増幅器１９が存在することも、それが例えば適切な入力特性及びゲインを具備する、２つの励磁電極１５と１６に接続することも必要ではなく、それは検知構造Ｗ”のための端部２６及び該電極の何れかの間で接続されても良い。
【００９３】
温度制御手段及び適切な電極１５と１６に関する装置実施の形態１に関する前記の優先選択（ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）はまた、この実施の形態の装置に適用されるか又は参考資料として本明細書に含まれる。更に入り口部８及びフローディレクタ９は、装置実施の形態１に開示されるように、シース及びコアフローの操作を経由して管の電気化学的環境を制御するように使用されても良い。
【００９４】
検知構造の実施の形態４
本発明に従い図７の装置は、新規な粒子検知構造Ｗ”を特徴とする。検知構造Ｗ”は、作動する電気接続部を具備するその様な構造の前出の一般的な記述の範囲内の任意の検知構造Ｗ’であって良い。該検知構造は、前出の検知構造の実施の形態１又は検知構造の実施の形態２によるものであることが好ましい。図８Ａと８Ｂでは、該実施の形態に関連するそれぞれ図３と５に示されるものから抽出された検知構造Ｗ”が図示される。そこで説明された全ての要求は、形成壁３０’の流体力学的滑らかさ及び管１０’に関する好適なＬ／Ｄ比の必要性を含んでおり、更に検知構造Ｗ”にも適用される。認識されるように、電気接続部は、図６Ａと６ＢのＷ’に具備されても良く、それにより検知構造５０は、図７の検知構造Ｗ”に代用されても良い。全ての実施の形態において、該作動する電気接続部を介して検知構造Ｗ”は、電極１５と１６間の電流の流れにより確立される電場の粒子検知領域の提供に加えられた電極として機能する。
【００９５】
図８Ａと８Ｂでは電気接続部４２は、適切な導電性接続材料４４により検知構造Ｗ’に具備される導電性材料に取り付けられており、接続部４２と接続材料４４は、それぞれの電気絶縁材料４３と４５により媒体Ｍから絶縁される。電気接続部４２と接続材料４４は、計装技術において既知な任意の形状及び材料であって良い。例えば電気接続部４２は、矛盾のない導電性の金属充填ペースト４４でＷ’に接続されていて電子技術において電気接続部を形成するために使用される小ゲージの絶縁された（４３）ワイアであっても良い。接続４４は管１０’から離れた少なくとも幾つかの管直径において設置されることが好ましい。絶縁材料４５は、接続材料４４及び該ワイアの絶縁に等角に（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）適用された誘電体エポキシであっても良く、媒体Ｍの侵入を排除する。材料の相違による局部的な電解質の活動を防止するために、絶縁材料４５はＷ’の均質な表面及び絶縁材料４３上に伸張するので、それにより絶縁材料４３と４５は組み合わせにより媒体Ｍに対して不浸透性の連続的障壁を形成することが重要である。
【００９６】
図７の装置において検知構造Ｗ”は、管の直近における小さな動的インピーダンス変化が決定されても良い容器６内において局部的基準を提供するために、新規な粒子検知管及び電極の両者として機能することが好ましい。図７の装置のより好適ではない形において検知構造Ｗ”は、増幅器２９の端子１８3と１８4が検知構造Ｗ”と励磁電極１５と１６の一方の間で接続する場合に、ポテンシャル検知電極として使用されても良い。この形態は前記の米国特許第４，１６１，６９０号に開示されるものに、幾つかの関連点において表面的には類似する。検知構造の実施の形態３に関連して説明したように、該特許によると粒子検知管は、各主表面上の絶縁層に接触する導電性層を具備する３層構造を貫通しており、電気的及び流体的長さは、３層の組み合わされた厚みである。しかし電気化学的影響を最小にするために導電性層は、単に補助的検知電極として作用し、例えば電極１５と１６間で図７の増幅器１９により検知される信号パルスをサンプルするように機能するトリガ回路に接続する。それは従って直接的粒子特徴化信号を発信しない。逆に本発明による検知構造は、局部的イオン分布との粒子の電気化学的相互作用に関係する差動の粒子特徴化信号の直接的決定を提供するために、それが粒子検知管に接近したりそれから流出する際に、増幅器２９により使用される。
【００９７】
更に米国特許第４，１６１，６９０号に開示される体積計測アセンブリに対照すると、図８Ａと８Ｂによる検知構造Ｗ”は、単一の導電性構成要素により機能的に構成されており、その構成要素の電気的厚みは、電極が全体の機能的管、即ち絶縁層が存在しない、を具備するように管１０’の長さＬに等しい。従来技術の構造に比較すると、検知構造Ｗ”はこのように、新規な粒子検知機構に加えて、製造の営業上重要な利点を提示する。
【００９８】
米国特許第４，１６１，６９０号に開示される体積計測アセンブリからの図６Ａと６Ｂの検知構造５０を識別する特徴は、検知構造の実施の形態３との間連で説明された。もし検知構造５０が作動する電気接続部を具備しており、図７の検知構造Ｗ”に代用するものである場合に、これらの明確な相違がやはり獲得される。
【００９９】
コールター原理により粒子を検知し特徴づけるための従来技術装置の価値が、粒子の体積に対する粒子パルスの特定において大きな価値をあるのに対して、本発明の主要なポテンシャルは、それを介して懸濁媒体が粒子を運ぶ管を囲む材料、懸濁媒体及び粒子の間で電気化学的関係において発生する粒子パルスへの修正として実証されても良い粒子特性に対する応答性に存在する。これらの利点は、新規な検知構造の新規な特性により生じており、その特性は、そこにある粒子検知管の少なくとも一部分を囲む導電性材料の実質的により少ない電気抵抗（懸濁媒体Ｍの抵抗に比較すると）において生じる。その様な管の付近に確立される電気化学的相互作用の特性は、開発された新規なタイプの粒子特徴化方法を可能にすると考えられる。理論は説明に対する補助として前記部に示されているが、これらは、正確性のそれらの程度には無関係で、制限することを意図しない。
【０１００】
本発明の思想について、従来技術に対するそれらの顕著で明確な相違が認識され得るように十分に説明されたと考えられる。更に本明細書に記載される実施の形態により、関連技術当業者は本発明の思想を組み込んだ実行可能な装置を実証可能であると考えられる。
【０１０１】
前記において誘電体粒子は、本発明による体積計測のキャリブレーション装置の可能性を実証するように作用した一方で、導電性材料により構成される生物学的細胞又は粒子を含む別のタイプの粒子もまた、検知され特徴づけられても良いことが理解され、更にその様な粒子特徴化作業は、特定の分析的要求にとって適切な処理回路又はアルゴリズムを必要とすることが予想される。特定の粒子特徴化用途に対するその様な修正、改善及び適応は、その範囲が前出の明細書よりはむしろ記載する請求項を参照して決定されるべき、本発明の範囲内に含まれるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、コールターの原理による粒子の検知及び特徴づけのための従来技術装置を図示する。
【図２】  図２は、粒子の検知及び特徴づけのための新規な装置の第１の実施の形態を図示する。媒体Ｍの温度を制御するための従来手段は示されない。
【図３】  図３は、新規な粒子検知構造の第１の実施の形態の検知管を介する長手方向の断面を図示する。
【図４】  図４は、図２の装置で使用される場合に、図３に従う検知構造のための電極電流Ｉと電圧Ｖ間の関係を図示する。
【図５】  図５は、新規な粒子検知構造の第２の実施の形態の検知管を介する長手方向の断面を図示する。
【図６Ａ】  図６Ａは、新規な粒子検知構造の第３の実施の形態の前面断面図を図示する。
【図６Ｂ】  図６Ｂは、新規な粒子検知構造の第３の実施の形態の長手方向の断面図を図示する。
【図７】  図７は、粒子の検知及び特徴づけのための新規な装置の第２の実施の形態を図示する。媒体Ｍの温度を制御するための従来手段は示されない。
【図８Ａ】  図８Ａは、図３に示す粒子検知構造から導かれる別の実施の形態の検知管を介する長手方向の断面を図示する。
【図８Ｂ】  図８Ｂは、図５に示す粒子検知構造から導かれる別の実施の形態の検知管を介する長手方向の断面を図示する。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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