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公開番号2025087871
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2025037284,2024128656
出願日2025-03-10,2024-08-05
発明の名称サンプル測定装置、及びサンプル測定装置用の流路デバイス
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 20060101AFI20250603BHJP(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】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、導入部13、微小流路14及び排出部15が形成された流路チップ11と、基板上に第1電極23と第2電極24とが形成された電極チップ21と、を備える。微小流路14は、流路チップ11に形成される。導入部13は、微小流路14の一方に配置される。排出部15は、前記微小流路の他方に配置される。第1電極23及び第2電極24は、それぞれ導入部13及び排出部15と対応する位置に配置される。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の交流特性を測定する。流路デバイス10は、電極チップ21と流路チップ11とを貼り合わせることで構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
流路デバイスと、
測定部と、を備え、
前記流路デバイスは、導入部、微小流路及び排出部が形成された流路チップと、基板上に第１電極と第２電極とが形成された電極チップと、を備え、
前記微小流路は、前記流路チップに形成され、
前記導入部は、前記微小流路の一方に配置され、
前記排出部は、前記微小流路の他方に配置され、
前記第１電極は、前記導入部と対応する位置に配置され、
前記第２電極は、前記排出部と対応する位置に配置され、
前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極に交流電圧を印加し、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を測定し、
前記流路デバイスは、前記電極チップと前記流路チップとを貼り合わせることで構成されている、
サンプル測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記測定対象物は、
前記流路チップにおいて前記第１電極に対応する位置に設けられた開口である導入口を通じて前記導入部に導入され、
前記流路チップにおいて前記第２電極に対応する位置に設けられた開口である排出口を通じて前記排出部から排出される、請求項１に記載のサンプル測定装置。
【請求項３】
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４】
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３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６】
前記測定部は、前記測定対象物の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７】
前記合成インピーダンスと前記位相とを用いて、前記測定対象物の電気物性に対応するパラメータをそれぞれ求め、
前記求めた電気物性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６に記載のサンプル測定装置。
【請求項８】
前記測定部は、前記測定対象物の交流特性と前記測定対象物の情報とを教師データとして用い、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予測する予測モデルを機械学習により生成する予測モデル生成部を備える、請求項１または２に記載のサンプル測定装置。
【請求項９】
前記予測モデル生成部は、
前記交流特性である同相成分と当該同相成分と位相がずれた位相成分とを抽出し、
抽出された前記同相成分と前記位相成分とを用いて合成インピーダンスと位相とを求め、
前記合成インピーダンスの時間変化の特徴量と前記位相の時間変化の特徴量とを用いて前記予測モデルを生成する、請求項８に記載のサンプル測定装置。
【請求項１０】
前記予測モデル生成部は、ニューラルネットワークを用いた機械学習により前記予測モデルを生成する、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及びサンプル測定装置用の流路デバイスに関し、特に微小な測定対象物を測定可能なサンプル測定装置及びサンプル測定装置用の流路デバイスに関する。
続きを表示（約 2,400 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、流路デバイスと、測定部と、を備え、前記流路デバイスは、導入部、微小流路及び排出部が形成された流路チップと、基板上に第１電極と第２電極とが形成された電極チップと、を備え、前記微小流路は、前記流路チップに形成され、前記導入部は、前記微小流路の一方に配置され、前記排出部は、前記微小流路の他方に配置され、前記第１電極は、前記導入部と対応する位置に配置され、前記第２電極は、前記排出部と対応する位置に配置され、前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極に交流電圧を印加し、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を測定し、前記流路デバイスは、前記電極チップと前記流路チップとを貼り合わせることで構成されている。
【０００６】
本発明の一態様にかかるサンプル測定装置用の流路デバイスは、導入部、微小流路及び排出部が形成された流路チップと、基板上に第１電極と第２電極とが形成された電極チップと、を備え、前記微小流路は、前記流路チップに形成され、前記導入部は、前記微小流路の一方に配置され、前記排出部は、前記微小流路の他方に配置され、前記第１電極は、前記導入部と対応する位置に配置され、前記第２電極は、前記排出部と対応する位置に配置され、前記電極チップと前記流路チップとを貼り合わせることで構成されており、交流特性を測定する。
【発明の効果】
【０００７】
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】
【０００８】
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】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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