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公開番号2025024687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2024128656
出願日2024-08-05
発明の名称サンプル測定装置
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人
主分類G01N 27/00 20060101AFI20250213BHJP(測定;試験)
要約【課題】微小な測定対象物を迅速かつ正確に特定することが可能なサンプル測定装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様にかかるサンプル測定装置1は、流路デバイス10と測定部30とを備える。流路デバイス10は、溶媒41に分散された測定対象物42を含むサンプル溶液40が流れる微小流路14と、微小流路14の一方に配置され、サンプル溶液40を微小流路14に導入する導入部13と、微小流路14の他方に配置され、微小流路14からサンプル溶液40が排出される排出部15と、平面視した際に導入部13と対応する位置に配置された第1電極23と、平面視した際に排出部15と対応する位置に配置された第2電極24と、を備える。測定部30は、第1電極23および第2電極24に交流電圧を印加し、測定対象物42が微小流路14を通過した際の測定対象物42の交流特性に基づいて測定対象物42を特定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
溶媒に分散された測定対象物を含むサンプル溶液が流れる微小流路と、
前記微小流路の一方に配置され、前記サンプル溶液を前記微小流路に導入する導入部と、
前記微小流路の他方に配置され、前記微小流路から前記サンプル溶液が排出される排出部と、
平面視した際に前記導入部と対応する位置に配置された第１電極と、
平面視した際に前記排出部と対応する位置に配置された第２電極と、を備える流路デバイスと、
前記第１電極および前記第２電極に交流電圧を印加し、前記測定対象物が前記微小流路を通過した際の前記測定対象物の交流特性に基づいて前記測定対象物を特定する測定部と、を備える、
サンプル測定装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記流路デバイスは、
前記微小流路と前記導入部と前記排出部とが形成された流路チップと、
基板上に前記第１電極と前記第２電極とが形成された電極チップと、を備え、
前記電極チップと前記流路チップとが貼り合わせられて構成されている、
請求項１に記載のサンプル測定装置。
【請求項３】
前記微小流路の前記サンプル溶液が流れる方向と垂直な断面の面積が、０．０５μｍ
２
以上１００μｍ
２
以下である、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項４】
前記微小流路の長さが０．１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項５】
前記測定部は、前記第１電極と前記第２電極との間に直流電圧を印可することで、正または負に帯電している前記測定対象物を前記導入部から前記微小流路に導入可能に構成されている、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記交流電圧と前記直流電圧とを前記第１電極および前記第２電極に重畳して印加可能に構成されている、請求項５に記載のサンプル測定装置。
【請求項７】
前記測定部は、ロックインアンプを含む、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項８】
前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極に１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数の交流電圧を印可可能に構成されている、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項９】
前記測定部は、前記測定された交流特性を用いて合成インピーダンスと位相とを求め、当該求めた合成インピーダンスと位相とを用いて前記測定対象物を特定する、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項１０】
前記合成インピーダンスと前記位相とを用いて、前記測定対象物の抵抗成分、ゼータ電位、及び誘電率に対応するパラメータをそれぞれ求め、
前記求めた抵抗成分、ゼータ電位、及び誘電率に対応するパラメータを用いて前記測定対象物を特定する、
請求項９に記載のサンプル測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はサンプル測定装置に関し、特に微小な測定対象物を測定可能なサンプル測定装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ウイルス、細菌、微生物、又はウイロイド（以下、単にウイルス等ともいう）の検出方法としては、ポリメラーゼチェーンリアクション（ＰＣＲ）法や、イムノクロマト法などが知られている。一方、別の検出方法として、電気的計測によるウイルス等のセンシング方法が検討されている。電気的計測法は、一例として、検知対象のウイルス等を水に分散し、当該ウイルス等を粒子として電気的に検出する手法などが挙げられる。感染症等の予防や拡散防止などの観点から、室内、畜舎、野外などの環境中のウイルス等の検出が求められている。このような環境中のセンシングにおいては上記電気的計測法が適している（例えば特許文献１～２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２０２８２４号公報
特開２０２０－０９８２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、感染症等の予防や拡散防止などの観点から環境中のウイルス、細菌、微生物、又はウイロイド等の微小な測定対象物を迅速かつ正確に特定する技術が必要とされている。このような課題に鑑み本発明の目的は、微小な測定対象物を迅速かつ正確に特定することが可能なサンプル測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様にかかるサンプル測定装置は、溶媒に分散された測定対象物を含むサンプル溶液が流れる微小流路と、前記微小流路の一方に配置され、前記サンプル溶液を前記微小流路に導入する導入部と、前記微小流路の他方に配置され、前記微小流路から前記サンプル溶液が排出される排出部と、平面視した際に前記導入部と対応する位置に配置された第１電極と、平面視した際に前記排出部と対応する位置に配置された第２電極と、を備える流路デバイスと、前記第１電極および前記第２電極に交流電圧を印加し、前記測定対象物が前記微小流路を通過した際の前記測定対象物の交流特性に基づいて前記測定対象物を特定する測定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、微小な測定対象物を迅速かつ正確に特定することが可能なサンプル測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施の形態にかかるサンプル測定装置を説明するための断面図である。
実施の形態にかかるサンプル測定装置を説明するための断面図である。
実施の形態にかかるサンプル測定装置の流路デバイスを説明するための分解斜視図である。
実施の形態にかかるサンプル測定装置で測定した交流特性を示すグラフである。
実施の形態にかかるサンプル測定装置の測定結果の一例を示すグラフである。
本発明の効果を説明するための図である。
微小流路における電界の状態を説明するための図である。
本発明の効果を説明するための図である。
実施の形態にかかるサンプル測定装置における機械学習を説明するための図である。
実施の形態にかかるサンプル測定装置における機械学習を説明するための図である。
サンプル測定装置の測定結果を示す図である。
サンプル測定装置の測定結果を示す図である。
サンプル測定装置の測定結果を示す図である。
サンプル測定装置の測定結果を示す図である。
サンプル測定装置の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１、図２は、実施の形態にかかるサンプル測定装置を説明するための断面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態にかかるサンプル測定装置１は、流路デバイス１０および測定部３０を備える。流路デバイス１０は、導入部１３、微小流路１４、排出部１５、第１電極２３、及び第２電極２４を備える。なお、図２は、図１に示すサンプル測定装置１に測定対象物４２が導入された状態を示している。
【０００９】
図２に示すように、流路デバイス１０は、溶媒４１に分散された測定対象物４２を含むサンプル溶液４０が流れる微小流路１４と、微小流路１４の一方（上流側）に配置され、サンプル溶液４０を微小流路１４に導入する導入部１３と、微小流路１４の他方（下流側）に配置され、微小流路１４からサンプル溶液４０が排出される排出部１５と、を備える。導入部１３の上面には導入口１６が設けられており、サンプル溶液４０はこの導入口１６から導入部１３に導入される。排出部１５の上面には排出口１７が設けられており、サンプル溶液４０はこの排出口１７から外部に排出される。また、平面視した際に導入部１３と対応する位置には、第１電極２３が配置されている。平面視した際に排出部１５と対応する位置には、第２電極２４が配置されている。
【００１０】
本実施の形態にかかるサンプル測定装置１は、ウイルス、細菌、微生物などの測定対象物４２を特定するために用いられる装置である。なお、本実施の形態にかかるサンプル測定装置１は、溶媒４１に分散可能な物体であれば、ウイルス、細菌、微生物以外の対象物も特定可能である。本実施の形態において、溶媒４１にはイオン液体を用いることができる。また、本実施の形態では溶媒４１としてイオン液体以外の液体（例えば、水溶液）を用いてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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