WO2024252999A1 - 微粒子測定装置および微粒子測定方法 - Google Patents

微粒子測定装置および微粒子測定方法 Download PDF

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康晴 今井
浩 佐藤
浩介 生沼
信栄 鷲津
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    • G01N15/12—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects by observing changes in resistance or impedance across apertures when traversed by individual particles, e.g. by using the Coulter principle
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    • G01N15/12—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects by observing changes in resistance or impedance across apertures when traversed by individual particles, e.g. by using the Coulter principle
    • G01N15/13—Details pertaining to apertures

Definitions

  • a method for measuring particle size distribution is known as the electrical sensing zone method (Coulter principle).
  • an electrolyte containing particles is passed through a fine hole called a nanopore.
  • the electrolyte in the pore decreases by an amount equivalent to the volume of the particle, increasing the electrical resistance of the pore. Therefore, the volume of the particle (i.e., the particle size) can be measured by measuring the electrical resistance of the pore.
  • FIG. 1 is a block diagram of a particle measuring device 1R using the electrical sensing zone method.
  • the particle measuring device 1R includes a pore device 100R, a measuring instrument 200R, and a processing device 300.
  • the inside of the pore device 100R is filled with an electrolyte solution 2 containing particles 4 to be detected.
  • the inside of the pore device 100R is separated into two spaces by a pore chip 102, and electrodes 106 and 108 are provided in the two spaces.
  • electrodes 106 and 108 are provided in the two spaces.
  • Is Vb/Rp...(1)
  • the transimpedance amplifier 210 converts the minute current Is into a voltage signal Vs.
  • Vs -r ⁇ Is...(2)
  • equation (3) is obtained.
  • Vs -Vb ⁇ r/Rp...(3)
  • the digitizer 230 converts the voltage signal Vs into digital data Ds. In this manner, the measuring device 200R can obtain a voltage signal Vs that is inversely proportional to the resistance value Rp of the pore 104.
  • the processing device 300 processes the digital data Ds and analyzes the number and particle size distribution of the particles 4 contained in the electrolyte 2.
  • the resistance value Rp of the pore 104 increases. Therefore, the current Is decreases in a pulsed manner each time a particle passes through. The amplitude of each pulse current correlates with the particle size.
  • the particles to be detected or other contained substances may block the pores (pore clogging).
  • pore clogging occurs, measurement becomes impossible.
  • a method of reversing the direction of electrophoresis has been proposed. In the configuration of FIG. 1, when clogging is detected, the voltage source 220 reverses the polarity of the bias voltage applied to the electrodes 106 and 108. This pushes the substance that has clogged the pore back to the opposite side, clearing the clogging.
  • an electrophoretic force is generated by a current of several mA to several hundred mA, but specifically, when measuring current using pores with diameters on the order of ⁇ m to nm, only tens of nA to tens of ⁇ A can be passed.
  • polarity reversal changes the chemical state around the electrode.
  • the voltage-current curve of the electrode-solution measured by cyclic voltammetry generally has hysteresis, and the same current state may not be obtained even if the same voltage is applied.
  • the present disclosure has been made in this context, and one exemplary purpose of one aspect thereof is to provide a particle measuring device that can solve the clogging problem.
  • the particle measuring device used in conjunction with a pore device.
  • the pore device has a first liquid chamber and a second liquid chamber separated by a partition having fine pores.
  • the particle measuring device includes a measuring instrument that measures a current signal flowing between a first electrode provided in the first liquid chamber and a second electrode provided in the second liquid chamber, and a pressure control device that generates a pressure difference between the first liquid chamber and the second liquid chamber when clogging of the pore device is detected during measurement.
  • the pore device has a first liquid chamber and a second liquid chamber separated by a partition having a fine pore.
  • the method for measuring particulate matter includes the steps of measuring a current signal flowing between a first electrode provided in the first liquid chamber and a second electrode provided in the second liquid chamber, detecting clogging of the pore device during measurement, and generating a pressure difference between the first liquid chamber and the second liquid chamber when clogging is detected.
  • Certain aspects of the present disclosure can solve the clogging problem.
  • FIG. 1 is a block diagram of a particle measuring device using an electrical sensing zone method.
  • FIG. 2 is a waveform diagram of an exemplary minute current Is measured by a measuring device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a particle measuring device according to an embodiment. 4 is a diagram for explaining the operation of the particle measuring device of FIG. 3.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between pressure and the number of passing particles.
  • FIG. 2 is a block diagram of a measuring device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pressure control device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pressure control device according to an embodiment.
  • the particle measuring device is used together with a pore device.
  • the pore device has a first liquid chamber and a second liquid chamber separated by a partition having fine pores.
  • the particle measuring device includes a measuring instrument that measures a current signal flowing between a first electrode provided in the first liquid chamber and a second electrode provided in the second liquid chamber, and a pressure control device that generates a pressure difference between the first liquid chamber and the second liquid chamber when clogging of the pore device is detected during measurement.
  • clogging does not only refer to a state in which the pore is completely blocked, but can also include a state in which the pore is partially blocked, or a state in which signs of clogging are detected.
  • the particle measuring device may include a controller capable of detecting clogging based on a current signal measured by the measuring device.
  • the current signal may include a DC component (base current) and an AC component (pulse current) superimposed thereon.
  • base current DC component
  • AC component pulse current
  • the controller may activate the pressure control device upon detecting a clog.
  • the current signal obtained while the pressure control device is in operation may not be used for particle measurement.
  • the controller may record pressure information (pressure value or state of pressure control device) in a file.
  • pressure information pressure value or state of pressure control device
  • the section in which clogging was removed can be determined based on the pressure information recorded in this file, making it possible to not use the current signal obtained in this section for particle measurement.
  • the controller may stop the pressure control device when it detects that the clogging has been removed based on the current signal. This shortens the period during which measurement is stopped, thereby shortening the measurement time.
  • the controller may detect clogging based on the AC component of the current signal. When clogging begins to occur, the frequency of pulses increases. Thus, the controller may detect clogging based on the frequency of pulses.
  • the controller may detect clogging based on the DC component of the current signal.
  • the DC component of the current signal base current
  • the controller may detect clogging based on the decrease in the DC component.
  • the measuring device may be capable of reversing the polarity of the voltage applied to the first electrode and the second electrode.
  • the pressure control device may generate a pressure difference in a direction corresponding to the polarity of the voltage up to that point.
  • the pressure control device may generate a pressure difference by increasing or decreasing the pressure on the first liquid chamber side relative to the atmosphere while the second liquid chamber is open to the atmosphere.
  • the measuring instrument may include a transimpedance amplifier that converts the current signal into a voltage signal, and a digitizer that converts the output of the transimpedance amplifier into a digital signal.
  • a state in which component A is connected to component B includes not only cases in which component A and component B are directly physically connected, but also cases in which component A and component B are indirectly connected via other components that do not substantially affect their electrical connection state or impair the function or effect achieved by their combination.
  • a state in which component C is provided between components A and B includes cases in which components A and C, or components B and C, are directly connected, as well as cases in which they are indirectly connected via other components that do not substantially affect their electrical connection state or impair the function or effect achieved by their combination.
  • each component shown in the drawings may be enlarged or reduced as appropriate to facilitate understanding.
  • the dimensions of multiple components do not necessarily represent their relative sizes, and even if a component A is shown thicker than another component B in the drawings, component A may actually be thinner than component B.
  • FIG. 3 is a diagram showing a particle measuring device 1 according to an embodiment.
  • the particle measuring device 1 includes a pore device 100, a measuring instrument 200, a processing device 300, and a pressure control device 400.
  • the pore device 100 comprises a pore chip 110 and a chip case 120.
  • a pore (fine hole) 112 is formed in the pore chip 110.
  • the pore chip 110 is housed inside the chip case 120 and divides the internal space of the chip case 120 into a first liquid chamber 122 and a second liquid chamber 124.
  • the first liquid chamber 122 and the second liquid chamber 124 are in communication with each other via the pore 112.
  • a first electrode E1 is provided in the first liquid chamber 122, and a second electrode E2 is provided in the second liquid chamber 124.
  • the internal space of the chip case 120 is filled with electrolyte 2 containing particles 4 to be measured.
  • the measuring device 200 applies a voltage V between the first electrode E1 and the second electrode E2, and measures the ion current I flowing between the first electrode E1 and the second electrode E2.
  • the measuring device 200 includes a voltage source 202, a current detection circuit 204, and a waveform capture module 206.
  • the voltage source 202 generates a potential difference V between the first electrode E1 and the second electrode E2. This potential difference V causes the particles 4 contained in the electrolyte 2 to move by electrophoresis.
  • the current detection circuit 204 generates a current detection signal Vcs that indicates the ion current I flowing from the first electrode E1 to the second electrode E2.
  • the waveform capture module 206 captures the waveform of the current detection signal Vcs.
  • the waveform data WAVE generated by the waveform capture module 206 is transmitted to the processing device 300.
  • the processing device 300 has the functions of a controller 302 that controls the entire particle measuring device 1, and a data processing unit 304 that processes the waveform data WAVE and estimates the particle size of the particles 4.
  • the processing device 300 may be a combination of hardware such as a general-purpose laptop computer, desktop computer, workstation, or tablet terminal, and a dedicated software program. Alternatively, the processing device 300 may be hardware dedicated to the particle measuring device 1.
  • the controller 302 can set the measurement conditions of the measuring device 200 based on the control signal S1.
  • the controller 302 generates a control signal S2 that instructs control of the operation and stop of the pressure control device 400 described below.
  • the controller 302 can also control the state of the data processing unit 304 based on the control signal S3.
  • the data processing unit 304 performs processing such as estimating particle diameter based on the waveform data WAVE.
  • the processing device 300 is configured to be able to detect clogging of the pores 112 of the pore device 100.
  • the pressure control device 400 is stopped during normal measurement by the measuring device 200. When clogging of the pore device 100 is detected during measurement, the pressure control device 400 generates a pressure difference between the first liquid chamber 122 and the second liquid chamber 124. It is preferable that the pressure is generated in the opposite direction to the movement of the particles due to electrophoresis during measurement.
  • the movement direction of the particles in the electrolyte 2 is determined by the direction of the electric field and the charge of the molecules (positive or negative charge). In many cases, the particles to be measured are negatively charged in the solution and therefore move from the negative electrode to the positive electrode.
  • the controller 302 has a clogging detection function. Specifically, the controller 302 detects clogging based on the waveform data WAVE of the current signal I from the measuring device 200.
  • FIG. 4 is a waveform diagram of the current signal I.
  • the current signal I shown in the middle contains a DC component (base current) that flows due to electrophoresis regardless of the presence of particles, and an AC component (pulse current) that is caused by particles passing through the pores 112.
  • the upper part of FIG. 4 shows the pulse current corresponding to one particle, and the lower part of FIG. 4 shows the base current.
  • FIG. 4 shows a normal state ⁇ 1 in which no clogging has occurred, a state in which clogging is progressing, in other words a state in which a premonition of clogging has occurred (premonition state) ⁇ 2a, and a state in which complete clogging has occurred (completely clogged state) ⁇ 2b.
  • the premonition state ⁇ 2a and the completely clogged state ⁇ 2b are collectively referred to as the clogged state ⁇ 2.
  • the controller 302 may detect the clogged state ⁇ 2 based on the AC component (pulse current) of the current signal I. As shown in FIG. 4, in the normal state ⁇ 1, a pulse current is observed every time a particle passes through. In contrast, in the precursor state ⁇ 2a, the occurrence of the pulse current is more frequent than in the normal state ⁇ 1. In the completely clogged state ⁇ 2b, the occurrence frequency of the pulse current approaches zero. Therefore, the controller 302 can detect the precursor state ⁇ 2a or the completely clogged state ⁇ 2b based on the occurrence frequency of the pulse current.
  • the controller 302 may detect the clogged state ⁇ 2 based on the DC component (base current) of the current signal I. As shown in FIG. 4, in the normal state ⁇ 1, a relatively large base current is observed. In contrast, in the precursor state ⁇ 2a, the base current decreases over time. In the completely clogged state ⁇ 2b, the base current remains very small. Therefore, the controller 302 can detect the precursor state ⁇ 2a or the completely clogged state ⁇ 2b based on the base current.
  • the controller 302 may detect the clogging state ⁇ 2 by utilizing characteristic changes in both the pulse current and the base current, thereby further improving the detection accuracy.
  • the current measurement by the measuring device 200 continues even while the pressure control device 400 is in operation.
  • the controller 302 is configured to monitor the current signal I while the pressure control device 400 is in operation, and detect that the clogged state ⁇ 2 has been resolved, that is, that the state has returned to the normal state ⁇ 1, based on the current signal I.
  • the return to the normal state ⁇ 1 can also be detected based on at least one of the base current and pulse current of the current signal I.
  • the controller 302 generates a control signal S2 that controls the state of the pressure control device 400 and a control signal S3 that controls the state of the data processing unit 304 depending on whether clogging is present or not.
  • the controller 302 detects a clogging state, it activates the pressure control device 400. While the pressure control device 400 is operating, the accuracy of the current signal measured by the measuring device 200 decreases, so the data processing unit 304 stops processing related to particle measurement.
  • the controller 302 When the controller 302 detects that the clogging condition has been resolved, it stops the pressure control device 400. It also restarts the processing related to particle measurement by the data processing unit 304.
  • FIG. 5 is a diagram explaining the operation of the pore device 100 particle measuring device 1 in FIG. 3.
  • the controller 302 detects the precursor state ⁇ 2a.
  • the particle measuring device 1 Before time t0 , the particle measuring device 1 operates normally. At time t0 , clogging begins, and pulses with short time intervals begin to be generated in the current signal I. At time t1 , the controller 302 switches the pressure control device 400 to an operating state. When the pressure control device 400 operates, the particles clogging the pores 112 are pushed back toward their original liquid chambers by the pressure of the liquid. This eliminates clogging. While the pressure control device 400 is operating, the particle measuring process by the data processing unit 304 is suspended.
  • the controller 302 determines that the clogging has been eliminated at time t2 , it stops the pressure control device 400. Then, at time t3 , it restarts the particle measurement process by the data processing unit 304.
  • the above is the operation of the particle measuring device 1.
  • electrophoresis is used to move the particles 4 during measurement, while pressure is used to remove clogging, making it possible to remove clogging with a strong force.
  • electrolysis of the electrodes and chemical conditions around the electrodes due to polarity reversal are suppressed, enabling accurate measurements.
  • FIG. 6 is a block diagram of a measuring device 200A according to one embodiment.
  • the measuring device 200A includes a transimpedance amplifier 210, a voltage source 220, and a digitizer 230.
  • the voltage source 220 corresponds to the voltage source 202 described above.
  • the transimpedance amplifier 210 corresponds to the current detection circuit 204 described above.
  • the digitizer 230 corresponds to the waveform capture module 206 described above.
  • the transimpedance amplifier 210 includes an operational amplifier OA1 and a resistor R1.
  • the inverting input terminal of the operational amplifier OA1 is connected to the first electrode E1, and the non-inverting input terminal is grounded.
  • the resistor R1 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OA1.
  • the voltage source 220 applies a voltage V to the first electrode E1. Due to the virtual grounding of the operational amplifier OA1, the potential of the inverting input terminal, i.e., the first electrode E1, becomes ground (0 V). Therefore, the voltage V is applied between the first electrode E1 and the second electrode E2.
  • the digitizer 230 includes an A/D converter 232, a memory 234, and an interface circuit 236.
  • the A/D converter 232 converts the current detection signal Vcs into a digital signal at a predetermined sampling period.
  • the memory 234 stores waveform data.
  • the interface circuit 236 transmits the waveform data stored in the memory 234 to the processing device 300.
  • FIG. 7 is a diagram showing a pressure control device 400A according to one embodiment.
  • the pressure control device 400A includes a pressure source 410A and a control valve 420A.
  • the pressure source 410A includes an air pressure pump 412.
  • the control valve 420A includes valves V1 and V2. Because sudden pressure changes can damage the pore tip 110, it is preferable to provide a buffer air vent. The state of the control valve 420A is controlled according to a control signal S2 generated by the controller 302.
  • valve V1 When the pressure control device 400A is stopped, the valve V1 is in a closed state and the valve V2 can be in a conducting state. Note that the air pressure pump 412 may be stopped while the pressure control device 400A is stopped.
  • valve V1 When valve V1 is in a conducting state and valve V2 is in a blocking state, the pressure control device 400A is in an operating state. This allows a pressure difference to be generated between the first liquid chamber 122 and the second liquid chamber 124. Because the first liquid chamber 122 is open to atmospheric pressure, when a positive pressure air pressure pump 412 is used, pressure can be generated from the second liquid chamber 124 toward the first liquid chamber 122. Conversely, when a negative pressure air pressure pump 412 is used, pressure can be generated from the first liquid chamber 122 toward the second liquid chamber 124.
  • the measuring device 200 can reverse the polarity of the voltage V applied to the first electrode E1 and the second electrode E2, i.e., the direction of electrophoresis.
  • the pressure control device 400 switches the direction of pressure depending on the polarity of the voltage V generated by the measuring device 200, i.e., the direction of electrophoresis. Specifically, it generates a pressure difference so as to push back the particles in the opposite direction to the movement of the particles due to electrophoresis.
  • FIG. 8 is a diagram showing a pressure control device 400B according to one embodiment.
  • the pressure control device 400B mainly includes clog removal pumps 412A and 412B, valves V1 to V5, an internal power supply 402, a main pump 442, a buffer tank 444, and pressure sensors 446 and 448.
  • the internal power supply 402 receives a DC power supply voltage from an external power supply, an AC adapter, and generates an internal power supply voltage that is stabilized at a predetermined voltage level by stepping up or stepping down the voltage.
  • the buffer tank 444 is connected to the main pump 442 and accumulates pressure.
  • Pressure sensors 446, 448 detect the pressure inside the buffer tank 444 or on the output side.
  • the clog removal pump 412A draws in or expels air through port A.
  • the clog removal pump 412B draws in or expels air through port B.
  • Controller 430 receives control signals from an external DSP (Digital Signal Processor) 4.
  • DSP 4 can be part of processing device 300.
  • controller 430 controls the states of valves V1 to V5, clog removal pumps 412A and 412B, and main pump 442, and switches the operating mode of pressure control device 400B.
  • controller 430 controls main pump 442 based on the outputs of pressure sensors 446 and 448 so that the pressure in buffer tank 444 is constant.
  • the first and second modes are modes related to removing clogging as described above.
  • Valves V1, V3, and V4 are closed (off), V5 is open (on), and V2 is redundant (DC: Don't care).
  • the main pump 442 and the clog removal pump 412B are stopped, and the clog removal pump 412A is in operation.
  • pressure is controlled via port A to remove clogs from the pore device 100.
  • Valves V1, V2, and V5 are closed (off), V3 is open (on), and V4 is DC.
  • the main pump 442 and the unclog pump 412A are stopped, and the unclog pump 412B is operating.
  • pressure is controlled via port B to unclog the pore device 100.
  • Valve V1 is closed (off), V3 and V5 are open (on), and V2 and V4 are redundant (DC: Don't care) and can be either open or closed.
  • the main pump 442 and the clog removal pumps 412A and 412B are stopped.
  • the third mode can be selected in the standby state when replacing the pore device 100.
  • Valve V1 is closed (off), and valves V2 to V5 are redundant (DC: Don't care).
  • the main pump 442 is in an operating state, and the clogging removal pumps 412A and 412B are in a stopped state.
  • pressure can be accumulated in the buffer tank 444.
  • Valves V1, V2, and V5 are open (ON), and V3 and V4 are closed (OFF).
  • the main pump 442 and the clog removal pumps 412A and 412B are stopped.
  • the fifth mode can be selected after pressure is accumulated in the buffer tank 444 in the fourth mode, and pressure can be applied to the pore device 100 via port A using the pressure in the buffer tank 444. Note that the main pump 442 may be operated in the fifth mode.
  • Valves V1, V3, and V4 are open (ON), and V2 and V5 are closed (OFF).
  • the main pump 442 and the clog removal pumps 412A and 412B are stopped.
  • the sixth mode can be selected after pressure is accumulated in the buffer tank 444 in the fourth mode, and pressure can be applied to the pore device 100 via port B using the pressure in the buffer tank 444.
  • the present specification describes a particle measuring device
  • the application of the present invention is not limited to this, and the present invention can be widely used in measuring devices that measure minute currents and are used in conjunction with pore devices, including DNA sequencers.
  • the particles are driven by electrophoresis, but the application of this disclosure is not limited to this, and the present disclosure can also be applied to a driving method that uses a concentration gradient to diffuse into a liquid, or a driving method that uses a pressure difference.
  • the pressure control device 400B in FIG. 8 can be used for a drive method that utilizes a pressure difference.
  • the pump can be stopped while the liquid is being driven, making it possible to perform highly accurate particle measurement without being affected by pump pulsation.
  • This disclosure relates to measurements using pore devices.
  • 1...particle measuring device 2...electrolyte, 4...particles, 100...pore device, 110...pore tip, 112...pore, 120...tip case, 122...first liquid chamber, 124...second liquid chamber, E1...first electrode, E2...second electrode, 200...measuring instrument, 202...voltage source, 204...current detection circuit, 206...waveform capture module, 210...transimpedance amplifier, 220...voltage source, 230...digitizer, 232...A/D Converter, 234... memory, 236... interface circuit, 300... processing device, 302... controller, 304... data processing unit, V1, V2, V3, V4, V5 valves, 400... pressure control device, 410... pressure source, 412... air pressure pump, 412A, 412B... clogging removal pump, 420... control valve, 430... controller, 442... main pump, 444... buffer tank, 446, 448... pressure sensor

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Abstract

微粒子測定装置１は、ポアデバイス１００とともに使用される。ポアデバイス１００は、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室１２２および第２液室１２４を有する。測定器２００は、第１液室１２２に設けられた第１電極Ｅ１と第２液室１２４に設けられた第２電極Ｅ２の間に流れる電流信号を測定する。圧力制御装置４００は、測定中にポアデバイス１００の目詰まりが検出されると、第１液室１２２と第２液室１２４に圧力差を発生させる。

Description

微粒子測定装置および微粒子測定方法
　本開示は、ポアデバイスを用いた計測に関する。
　電気的検知帯法（コールター原理）と呼ばれる粒度分布測定法が知られている。この測定法では、粒子を含む電解液を、ナノポアと称される細孔を通過させる。粒子が細孔を通過するとき、細孔中の電解液は粒子の体積に相当する量だけ減少し、細孔の電気抵抗を増加させる。したがって細孔の電気抵抗を測定することで、粒子の体積（すなわち粒径）を測定することができる。
　図１は、電気的検知帯法を用いた微粒子測定装置１Ｒのブロック図である。微粒子測定装置１Ｒは、ポアデバイス１００Ｒ、測定器２００Ｒおよび処理装置３００を備える。
　ポアデバイス１００Ｒの内部は、検出対象の粒子４を含む電解液２が満たされる。ポアデバイス１００Ｒの内部は、ポアチップ１０２によって２つの空間に隔てられており、２つの空間には電極１０６と電極１０８が設けられる。電極１０６と電極１０８の間に電位差を発生させると、電極間にイオン電流が流れ、また電気泳動によって粒子４が細孔１０４を経由して、一方の空間から他方の空間に移動する。
　測定器２００Ｒは、電極対１０６，１０８の間に電位差を発生させるとともに、電極対の間の抵抗値Ｒｐと相関を有する情報を取得する。測定器２００Ｒは、トランスインピーダンスアンプ２１０、電圧源２２０、デジタイザ２３０を含む。電圧源２２０は電極対１０６，１０８の間に電位差Ｖｂを発生させる。この電位差Ｖｂは、電気泳動の駆動源であるとともに、抵抗値Ｒｐを測定するためのバイアス信号となる。
　電極対１０６，１０８の間には、細孔１０４の抵抗に反比例する微小電流Ｉｓが流れる。
　Ｉｓ＝Ｖｂ／Ｒｐ　　…（１）
　トランスインピーダンスアンプ２１０は、微小電流Ｉｓを電圧信号Ｖｓに変換する。変換ゲインをｒとするとき、以下の式が成り立つ。
　Ｖｓ＝－ｒ×Ｉｓ　　…（２）
　式（１）を式（２）に代入すると、式（３）が得られる。
　Ｖｓ＝－Ｖｂ×ｒ／Ｒｐ　　…（３）
　デジタイザ２３０は、電圧信号ＶｓをデジタルデータＤｓに変換する。このように測定器２００Ｒにより、細孔１０４の抵抗値Ｒｐに反比例する電圧信号Ｖｓを得ることができる。処理装置３００は、デジタルデータＤｓを処理し、電解液２に含まれる粒子４の個数や粒径分布などを解析する。
　図２は、測定器２００Ｒにより測定される例示的な微小電流Ｉｓの波形図である。なお本明細書において参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。
　粒子が通過する短い期間、細孔１０４の抵抗値Ｒｐが増大する。したがって、粒子が通過するごとに電流Ｉｓはパルス状に減少する。個々のパルス電流の振幅は、粒径と相関を有する。
特開２００９－０１４７０２号公報 特開２０１７－１２０２５７号公報
　測定中に、検出対象の粒子またはその他含有物質が、ポアを塞いでしまう（ポア詰まり）ことがある。ポア詰まりが発生すると、測定不能となる。ポア詰まりを解消するために、電気泳動の向きを反転させる手法が提案されている。図１の構成では、目詰まりが検出されると、電圧源２２０は、電極１０６，１０８に印加するバイアス電圧の極性を反転させる。これにより、ポアに詰まった物質が、反対側に押し戻され、目詰まりが解消される。
　バイアス電圧の極性反転は簡便に使用できるものの、以下の制約があるため除去能力が低い。
　第１に、電流計測上、流せる電流に上限があるため、強い電気泳動力をかけることができない。一般的な電気泳動では数ｍＡ～数百ｍＡの電流によって電気泳動力を発生させるが、具体的には直径がμｍ～ｎｍオーダーのポアを使用した電流計測では、数十ｎＡ～数十μＡしか流すことができない。
　第２に、大きな電流を流すと電極での電気分解が発生する。電気分解が生じると電解質の濃度が変わり測定の前提条件が変わってしまう。
　第３に、極性反転により電極周辺の化学的状態が変化してしまう。サイクリックボルタンメトリーで測定される電極-溶液の電圧-電流曲線は一般的にヒステリシスを持っており、同じ電圧を印加したとしても同じ電流状態とはならない可能性がある。
　かかる理由から、バイアス電圧の極性反転では、目詰まりを解消できないケースも発生する。その場合には、計測を中断してポアデバイスに電解液および検査液を再注入することで解消を試みる。それでも解消できない場合には、そのポアデバイス自体を破棄して、新しいポアデバイスを使用することとなる。
　本開示は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、目詰まりの問題を解決可能な微粒子測定装置の提供にある。
　本開示のある態様は、ポアデバイスとともに使用される微粒子測定装置に関する。ポアデバイスは、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室および第２液室を有する。微粒子測定装置は、第１液室に設けられた第１電極と第２液室に設けられた第２電極の間に流れる電流信号を測定する測定器と、測定中にポアデバイスの目詰まりが検出されると、第１液室と第２液室に圧力差を発生させる圧力制御装置と、を備える。
　本開示の別の態様は、ポアデバイスとともに使用される微粒子測定方法に関する。ポアデバイスは、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室および第２液室を有する。微粒子測定方法は、第１液室に設けられた第１電極と第２液室に設けられた第２電極の間に流れる電流信号を測定するステップと、測定中にポアデバイスの目詰まりを検出するステップと、目詰まりが検出されると、第１液室と第２液室に圧力差を発生させるステップと、を備える。
　なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
　本開示のある態様によれば、目詰まりの問題を解決できる。
電気的検知帯法を用いた微粒子測定装置のブロック図である。 測定器により測定される例示的な微小電流Ｉｓの波形図である。 実施形態に係る微粒子測定装置を示す図である。 図３の微粒子測定装置の動作を説明する図である。 圧力と通過粒子数の関係を示す図である。 一実施例に係る測定器のブロック図である。 一実施例に係る圧力制御装置の構成例を示す図である。 一実施例に係る圧力制御装置の構成例を示す図である。
（実施形態の概要）
　本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。
　一実施形態に係る微粒子測定装置は、ポアデバイスとともに使用される。ポアデバイスは、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室および第２液室を有する。微粒子測定装置は、第１液室に設けられた第１電極と第２液室に設けられた第２電極の間に流れる電流信号を測定する測定器と、測定中にポアデバイスの目詰まりが検出されると、第１液室と第２液室に圧力差を発生させる圧力制御装置と、を備える。
　この構成では、目詰まりの解消に、圧力を利用することで、強い力で目詰まりを解消できる。また目詰まりを解消するために、大電流を流す必要がなくなるため、電極の電気分解や、極性反転による電極周辺の化学的状態が抑制され、正確な測定が可能となる。なお、「目詰まり」とは、ポアが完全に塞がった状態のみをいうのではなく、部分的に塞がった状態も含むことができ、あるいは目詰まりの予兆が検出される状態も含みうる。
　一実施形態において、微粒子測定装置は、測定器が測定する電流信号にもとづいて目詰まりを検出可能なコントローラを備えてもよい。電流信号は、直流成分（ベース電流）と、それに重畳される交流成分（パルス電流）を含みうる。目詰まりが発生すると、電流信号は特徴的な変化を示す。この変化を検出することで、目詰まりを検出できる。
　一実施形態において、コントローラは、目詰まりを検出すると、圧力制御装置を動作状態としてもよい。圧力制御装置の動作中に得られた電流信号は、微粒子測定のためには使用しないこととしてもよい。
　一実施形態において、コントローラは、圧力情報（圧力値あるいは圧力制御装置の状態）をファイルに記録しておいてもよい。計測後の解析時に、このファイルに記録された圧力情報にもとづいて、目詰まり解消を行った区間を判定することができ、この区間に得られた電流信号を、微粒子測定のために使用しないことが可能となる。
　一実施形態において、コントローラは、電流信号にもとづいて目詰まりの解消を検出すると、圧力制御装置を停止してもよい。これにより、計測が停止している状態を短くでき、測定時間を短縮できる。
　一実施形態において、コントローラは、電流信号の交流成分にもとづいて、目詰まりを検出してもよい。目詰まりが発生し始めると、パルスの発生頻度が高くなる。したがって、コントローラは、パルスの発生頻度にもとづいて、目詰まりを検出してもよい。
　一実施形態において、コントローラは、電流信号の直流成分にもとづいて、目詰まりを検出してもよい。電流信号の直流成分（ベース電流）は、目詰まりとともに低下していく。したがって、コントローラは、直流成分の低下にもとづいて、目詰まりを検出してもよい。
　一実施形態において、測定器は、第１電極と第２電極に印加する電圧の極性を反転可能であってもよい。圧力制御装置は、目詰まりが検出されると、それまでの電圧の極性に応じた方向の圧力差を発生させてもよい。
　一実施形態において、圧力制御装置は、第２液室を大気に開放した状態で、第１液室側の圧力を大気に対して加圧または減圧することにより、圧力差を発生してもよい。
　一実施形態において、測定器は、電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、トランスインピーダンスアンプの出力をデジタル信号に変換するデジタイザと、を備えてもよい。
（実施形態）
　以下、好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
　同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
　また図面に記載される各部材の寸法（厚み、長さ、幅など）は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Ａが、別の部材Ｂよりも厚く描かれていても、部材Ａが部材Ｂよりも薄いこともあり得る。
　図３は、実施形態に係る微粒子測定装置１を示す図である。微粒子測定装置１は、ポアデバイス１００、測定器２００、処理装置３００、圧力制御装置４００を備える。
　ポアデバイス１００は、ポアチップ１１０およびチップケース１２０を備える。ポアチップ１１０にはポア（細孔）１１２が形成されている。ポアチップ１１０は、チップケース１２０の内部に収容され、チップケース１２０の内部空間を、第１液室１２２と第２液室１２４とに区切っている。第１液室１２２と第２液室１２４の間は、ポア１１２を介して連通している。第１液室１２２には第１電極Ｅ１が設けられ、第２液室１２４には第２電極Ｅ２が設けられる。
　測定時には、チップケース１２０の内部空間は、測定対象の粒子４を含む電解液２で満たされる。
　測定器２００は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２の間に電圧Ｖを加えて、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２の間に流れるイオン電流Ｉを測定する。測定器２００は、電圧源２０２、電流検出回路２０４、波形キャプチャモジュール２０６を備える。電圧源２０２は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２の間に電位差Ｖを発生する。この電位差Ｖによって、電解液２に含まれる粒子４が電気泳動によって移動する。
　電流検出回路２０４は、第１電極Ｅ１から第２電極Ｅ２に流れるイオン電流Ｉを示す電流検出信号Ｖｃｓを生成する。波形キャプチャモジュール２０６は、電流検出信号Ｖｃｓの波形をキャプチャする。波形キャプチャモジュール２０６が生成した波形データＷＡＶＥは、処理装置３００に送信される。
　処理装置３００は、微粒子測定装置１全体を制御するコントローラ３０２の機能と、波形データＷＡＶＥを処理し、粒子４の粒径などを推定するデータ処理部３０４の機能と、を備える。処理装置３００は、汎用のラップトップコンピュータやデスクトップコンピュータ、ワークステーション、タブレット端末などのハードウェアと、専用のソフトウェアプログラムの組み合わせであってもよい。あるいは処理装置３００は、微粒子測定装置１に専用のハードウェアであってもよい。
　コントローラ３０２は、制御信号Ｓ１にもとづいて、測定器２００の測定条件などを設定可能である。コントローラ３０２は、後述する圧力制御装置４００の作動、停止を制御を指示する制御信号Ｓ２を生成する。またコントローラ３０２は、データ処理部３０４の状態を、制御信号Ｓ３にもとづいて制御可能である。
　データ処理部３０４は、波形データＷＡＶＥにもとづいて、粒子径の推定などの処理を行う。
　処理装置３００は、ポアデバイス１００のポア１１２の目詰まりを検出可能に構成されている。圧力制御装置４００は、測定器２００による通常の測定中は停止している。圧力制御装置４００は、測定中にポアデバイス１００の目詰まりが検出されると、第１液室１２２と第２液室１２４に圧力差を発生させる。圧力は、測定中の電気泳動による粒子の移動方向と反対向きに発生することが好ましい。なお、電解液２中の粒子の移動方向は、電界の向きと、分子の電荷（正電荷か負電荷か）によって決まる。多くの場合において測定対象の粒子は溶液中で負に帯電するため、負極から正極に向かって移動する。
　本実施形態において、コントローラ３０２は、目詰まり検出機能を備える。具体的には、コントローラ３０２は、測定器２００からの電流信号Ｉの波形データＷＡＶＥにもとづいて目詰まりを検出する。
　図４は、電流信号Ｉの波形図である。中段に示す電流信号Ｉは、粒子の存在とは無関係に、電気泳動に起因して流れる直流成分（ベース電流）と、粒子がポア１１２を通過することに起因する交流成分（パルス電流）と、を含んでいる。図４の上段は、１個の粒子に対応するパルス電流を示しており、図４の下段は、ベース電流を示す。図４には、目詰まりが発生していない正常状態φ１、目詰まりが進行している状態、いいかえると目詰まりの予兆が発生している状態（予兆状態）φ２ａ、完全な目詰まりが発生している状態（完全目詰まり状態）φ２ｂが示される。予兆状態φ２ａあるいは完全目詰まり状態φ２ｂを、目詰まり状態φ２と総称する。
　一実施例において、コントローラ３０２は、電流信号Ｉの交流成分（パルス電流）にもとづいて、目詰まり状態φ２を検出してもよい。図４に示す様に、正常状態φ１では、粒子が通過するたびにパルス電流が観測される。これに対して、予兆状態φ２ａでは、パルス電流の発生が正常状態φ１に比べて多くなる。また完全目詰まり状態φ２ｂでは、パルス電流の発生頻度はゼロに近づく。したがって、コントローラ３０２は、パルス電流の発生頻度にもとづいて、予兆状態φ２ａあるいは完全目詰まり状態φ２ｂを検出できる。
　一実施例において、コントローラ３０２は、電流信号Ｉの直流成分（ベース電流）にもとづいて、目詰まり状態φ２を検出してもよい。図４に示す様に、正常状態φ１では、相対的に大きなベース電流が観測される。これに対して、予兆状態φ２ａでは、ベース電流は、時間とともに減少していく。また完全目詰まり状態φ２ｂでは、ベース電流は、非常に小さい量を維持する。したがって、コントローラ３０２は、ベース電流にもとづいて、予兆状態φ２ａあるいは完全目詰まり状態φ２ｂを検出できる。
　コントローラ３０２は、パルス電流とベース電流の両方の特徴的な変化を利用して、目詰まり状態φ２を検出してもよく、その場合、検出精度をさらに高めることができる。
　圧力制御装置４００の作動中も、測定器２００による電流測定は継続している。コントローラ３０２は、圧力制御装置４００の作動中、電流信号Ｉを監視し、電流信号Ｉにもとづいて、目詰まり状態φ２が解消したこと、つまり正常状態にφ１に戻ったことを検出可能に構成される。正常状態φ１への復帰も、電流信号Ｉのベース電流、パルス電流の少なくとも一方にもとづいて検出できる。
　コントローラ３０２は、目詰まりの有無に応じて、圧力制御装置４００の状態を制御する制御信号Ｓ２およびデータ処理部３０４の状態を制御する制御信号Ｓ３を生成する。コントローラ３０２は、目詰まり状態を検出すると、圧力制御装置４００が作動させる。圧力制御装置４００の作動中は、測定器２００によって測定される電流信号の精度が低下するため、データ処理部３０４による粒子測定に関する処理を停止させる。
　コントローラ３０２は、目詰まり状態の解消を検出すると、圧力制御装置４００を停止する。またデータ処理部３０４による粒子測定に関する処理を再開する。
　図５は、図３のポアデバイス１００微粒子測定装置１の動作を説明する図である。ここでは、コントローラ３０２は、予兆状態φ２ａを検出するものとする。
　時刻ｔ０より前は、微粒子測定装置１は正常に動作している。時刻ｔ０に目詰まりが始まり、電流信号Ｉに、短い時間間隔のパルスが発生し始める。時刻ｔ１に、コントローラ３０２は、圧力制御装置４００を作動状態に切り替える。圧力制御装置４００が動作すると、ポア１１２に詰まっている粒子が、液体の圧力によって元の液室に向かって押し戻される。これにより、目詰まりが解消する。圧力制御装置４００の作動中、データ処理部３０４による粒子測定処理は中断する。
　コントローラ３０２は、時刻ｔ２に目詰まりが解消したと判定すると、圧力制御装置４００を停止する。そして、時刻ｔ３に、データ処理部３０４による粒子測定処理を再開する。
　以上が微粒子測定装置１の動作である。この微粒子測定装置１によれば、測定中の粒子４の移動には電気泳動を利用する一方、目詰まりの解消には、圧力を利用することで、強い力で目詰まりを解消できる。また目詰まりを解消するために、大電流を流す必要がなくなるため、電極の電気分解や、極性反転による電極周辺の化学的状態が抑制され、正確な測定が可能となる。
　図６は、一実施例に係る測定器２００Ａのブロック図である。測定器２００Ａは、トランスインピーダンスアンプ２１０、電圧源２２０、デジタイザ２３０を含む。電圧源２２０は、上述の電圧源２０２に対応する。またトランスインピーダンスアンプ２１０は、上述の電流検出回路２０４に対応する。またデジタイザ２３０は上述の波形キャプチャモジュール２０６に対応する。
　トランスインピーダンスアンプ２１０は、オペアンプＯＡ１および抵抗Ｒ１を含む。オペアンプＯＡ１の反転入力端子は、第１電極Ｅ１と接続され、非反転入力端子は接地される。抵抗Ｒ１は、オペアンプＯＡ１の反転入力端子と出力端子の間に接続される。
　電圧源２２０は、第１電極Ｅ１に電圧Ｖを印加する。オペアンプＯＡ１の仮想接地により、反転入力端子、すなわち第１電極Ｅ１の電位は、接地（０Ｖ）となる。したがって、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２間には、電圧Ｖが印加される。
　第１電極Ｅ１から第２電極Ｅ２に流れるイオン電流Ｉは、トランスインピーダンスアンプ２１０に流れ込む。トランスインピーダンスアンプ２１０の電圧Ｖｃｓは、
　Ｖｃｓ＝－Ｉ×Ｒ１
となり、イオン電流Ｉに比例した電圧となる。したがって、イオン電流Ｉは、
　Ｉ＝Ｖｃｓ／Ｒ１
として求めることができる。
　デジタイザ２３０は、Ａ／Ｄコンバータ２３２、メモリ２３４、インタフェース回路２３６を含む。Ａ／Ｄコンバータ２３２は、電流検出信号Ｖｃｓを所定のサンプリング周期で、デジタル信号に変換する。メモリ２３４は波形データを格納する。インタフェース回路２３６は、メモリ２３４に格納された波形データを、処理装置３００に送信する。
　図７は、一実施例に係る圧力制御装置４００Ａを示す図である。圧力制御装置４００Ａは、圧力源４１０Ａおよび制御弁４２０Ａを備える。圧力源４１０Ａは、空気圧ポンプ４１２を含む。
　制御弁４２０Ａは、バルブＶ１、Ｖ２を備える。圧力を急激に切り替えるとポアチップ１１０が破損するおそれがあるため、緩衝用のエアベントを設けることが好ましい。制御弁４２０Ａの状態は、コントローラ３０２が生成する制御信号Ｓ２に応じて制御される。
　圧力制御装置４００Ａの停止状態では、バルブＶ１が遮断状態となるバルブＶ２は導通状態とすることができる。なお、圧力制御装置４００Ａの停止中に、空気圧ポンプ４１２は停止してもよい。
　バルブＶ１が導通状態、バルブＶ２が遮断状態となると、圧力制御装置４００Ａが作動状態となる。これにより第１液室１２２と第２液室１２４の間に圧力差を発生させることができる。第１液室１２２は大気圧に開放されるから、正圧の空気圧ポンプ４１２を用いる場合には、第２液室１２４から第１液室１２２に向かう圧力を発生できる。反対に、負圧の空気圧ポンプ４１２を用いる場合には、第１液室１２２から第２液室１２４に向かう圧力を発生できる。
　測定器２００は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２に印加する電圧Ｖの極性、すなわち電気泳動の向きを反転可能である。圧力制御装置４００は、目詰まりが検出されると、測定器２００が発生する電圧Ｖの極性、すなわち電気泳動の向きに応じて、圧力の方向を切り替える。具体的には、電気泳動による粒子の移動方向と反対に粒子を押し戻すように、圧力差を発生する。
　図８は、一実施例に係る圧力制御装置４００Ｂを示す図である。圧力制御装置４００Ｂは、主として、目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂ、バルブＶ１～Ｖ５、内部電源４０２、メインポンプ４４２、バッファタンク４４４、圧力センサ４４６，４４８を備える。
　内部電源４０２は、外部電源であるＡＣアダプタから、直流の電源電圧を受け、昇圧、または降圧して、所定の電圧レベルに安定化された内部電源電圧を生成する。
　バッファタンク４４４は、メインポンプ４４２と接続され、蓄圧する。圧力センサ４４６，４４８は、バッファタンク４４４の内部の、あるいは出力側の圧力を検出する。
　目詰まり除去ポンプ４１２Ａは、ポートＡを介して、空気の吸引あるいは吐き出しを行う。目詰まり除去ポンプ４１２Ｂは、ポートＢを介して、空気の吸引あるいは吐き出しを行う。
　コントローラ４３０には、外部のＤＳＰ（Digital Signal Processor）４からの制御信号が入力されている。ＤＳＰ４は処理装置３００の一部でありうる。コントローラ４３０は、ＤＳＰ４からの制御信号に応じて、バルブＶ１～Ｖ５および目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂ、メインポンプ４４２の状態を制御し、圧力制御装置４００Ｂの動作モードを切り替える。またコントローラ４３０は、メインポンプ４４２を動作させる際には、圧力センサ４４６，４４８の出力にもとづいて、バッファタンク４４４の圧力が一定になるように、メインポンプ４４２を制御する。
　図８の圧力制御装置４００Ｂの動作を説明する。この圧力制御装置４００Ｂは、６個の動作モードが切りかえ可能である。
　第１モードおよび第２モードは、上述した目詰まり除去に関連するモードである。
・第１モード
　バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４が閉状態（オフ）、Ｖ５が開状態（オン）、Ｖ２は冗長（ＤＣ：Don't care）である。メインポンプ４４２、目詰まり除去ポンプ４１２Ｂが停止状態とされ、目詰まり除去ポンプ４１２Ａが動作状態とされる。第１モードでは、ポートＡを介して圧力を制御し、ポアデバイス１００の目詰まり解消を行うことができる。
・第２モード
　バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５が閉状態（オフ）、Ｖ３が開状態（オン）、Ｖ４はＤＣである。メインポンプ４４２、目詰まり除去ポンプ４１２Ａが停止状態とされ、目詰まり除去ポンプ４１２Ｂが動作状態とされる。第２モードでは、ポートＢを介して圧力を制御し、ポアデバイス１００の目詰まり解消を行うことができる。
・第３モード
　バルブＶ１が閉状態（オフ）、Ｖ３，Ｖ５が開状態（オン）、Ｖ２，Ｖ４は開、閉を問わない冗長（ＤＣ：Don't care）である。メインポンプ４４２、目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂが停止状態とされる。ポアデバイス１００の交換を行う際の待機状態において第３モードを選択することができる。
・第４モード
　バルブＶ１が閉状態（オフ）、Ｖ２～Ｖ５は冗長（ＤＣ：Don't care）である。メインポンプ４４２が動作状態とされ、目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂが停止状態とされる。第４モードでは、バッファタンク４４４に蓄圧することができる。
・第５モード
　バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５が開状態（オン）、Ｖ３，Ｖ４は閉状態（オフ）である。メインポンプ４４２および目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂが停止状態とされる。第５モードは、第４モードにおいてバッファタンク４４４に蓄圧した後に選択することができ、バッファタンク４４４の圧力を利用して、ポートＡ経由でポアデバイス１００に圧力を印加することができる。なお、第５モードにおいてメインポンプ４４２は動作させておいてもよい。
・第６モード
　バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４が開状態（オン）、Ｖ２，Ｖ５は閉状態（オフ）である。メインポンプ４４２および目詰まり除去ポンプ４１２Ａ，４１２Ｂが停止状態とされる。第６モードは、第４モードにおいてバッファタンク４４４に蓄圧した後に選択することができ、バッファタンク４４４の圧力を利用して、ポートＢ経由でポアデバイス１００に圧力を印加することができる。
　なお、図８の圧力制御装置４００Ｂにおいて、目詰まり除去ポンプ４１２Ａと４１２Ｂの一方を省略することが可能である。またメインポンプ４４２、バッファタンク４４４、圧力センサ４４６，４４８は目詰まり除去には寄与していないので、目詰まり除去機能だけが必要な場合には、それらの一部あるいは全部を省略してもよい。
　以上、実施の形態について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
　本明細書では微粒子測定器について説明したが本発明の用途はそれに限定されず、ＤＮＡシーケンサをはじめとするポアデバイスとともに使用される微小電流計測を伴う計測器に広く用いることができる。
　実施形態では、電気泳動によって粒子を駆動したが、本開示の適用はそれに限定されず、濃度勾配を利用した液中拡散する駆動方式や、圧力差を利用した駆動方式にも本開示は適用可能である。
　特に、圧力差を利用した駆動方式には、図８の圧力制御装置４００Ｂを利用することが可能であり、具体的には、第５モード、第６モードを利用すると、液体の駆動中はポンプを停止することができるため、ポンプの脈動の影響を受けずに、高精度な微粒子測定が可能となる。
　実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
本開示は、ポアデバイスを用いた計測に関する。
　１…微粒子測定装置，２…電解液，４…粒子，１００…ポアデバイス，１１０…ポアチップ，１１２…ポア，１２０…チップケース，１２２…第１液室，１２４…第２液室，Ｅ１…第１電極，Ｅ２…第２電極，２００…測定器，２０２…電圧源，２０４…電流検出回路，２０６…波形キャプチャモジュール，２１０…トランスインピーダンスアンプ，２２０…電圧源，２３０…デジタイザ，２３２…Ａ／Ｄコンバータ，２３４…メモリ，２３６…インタフェース回路，３００…処理装置，３０２…コントローラ，３０４…データ処理部，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５　バルブ，４００…圧力制御装置，４１０…圧力源，４１２…空気圧ポンプ，４１２Ａ，４１２Ｂ…目詰まり除去ポンプ，４２０…制御弁，４３０…コントローラ，４４２…メインポンプ，４４４…バッファタンク，４４６，４４８…圧力センサ

Claims (10)

  1. 　ポアデバイスとともに使用される微粒子測定装置であって、
    　前記ポアデバイスは、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室および第２液室を有し、
    　前記微粒子測定装置は、
    　前記第１液室に設けられた第１電極と前記第２液室に設けられた第２電極の間に流れる電流信号を測定する測定器と、
    　測定中にポアデバイスの目詰まりが検出されると、前記第１液室と前記第２液室に圧力差を発生させる圧力制御装置と、
    　を備えることを特徴とする微粒子測定装置。
  2. 　前記測定器が測定する前記電流信号にもとづいて前記目詰まりを検出可能なコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の微粒子測定装置。
  3. 　前記コントローラは、前記目詰まりを検出すると、前記圧力制御装置を動作状態とするとともに、前記圧力制御装置の動作中に得られた電流信号は、微粒子測定のためには使用されないことを特徴とする請求項２に記載の微粒子測定装置。
  4. 　前記コントローラは、前記電流信号にもとづいて前記目詰まりの解消を検出すると、前記圧力制御装置を停止することを特徴とする請求項３に記載の微粒子測定装置。
  5. 　前記コントローラは、前記電流信号の交流成分にもとづいて、前記目詰まりを検出することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の微粒子測定装置。
  6. 　前記コントローラは、前記電流信号の直流成分にもとづいて、前記目詰まりを検出することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の微粒子測定装置。
  7. 　前記測定器は、前記第１電極と前記第２電極に印加する前記電圧の極性を反転可能であり、
    　前記圧力制御装置は、前記目詰まりが検出されると、前記電圧の極性に応じた方向の圧力差を発生させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の微粒子測定装置。
  8. 　前記圧力制御装置は、前記第２液室を大気に開放した状態で、前記第１液室側の圧力を大気に対して加圧または減圧することにより、前記圧力差を発生することを特徴とする請求項７に記載の微粒子測定装置。
  9. 　前記測定器は、
    　前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    　前記トランスインピーダンスアンプの出力をデジタル信号に変換するデジタイザと、
    　を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の微粒子測定装置。
  10. 　ポアデバイスを利用した微粒子測定方法であって、
    　前記ポアデバイスは、細孔を有する隔壁により隔てられた第１液室および第２液室を有し、
    　前記微粒子測定方法は、
    　前記第１液室に設けられた第１電極と前記第２液室に設けられた第２電極の間に流れる電流信号を測定するステップと、
    　測定中にポアデバイスの目詰まりを検出するステップと、
    　前記目詰まりが検出されると、前記第１液室と前記第２液室に圧力差を発生させるステップと、
    　を備えることを特徴とする微粒子測定方法。
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