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粒子特性計測装置および粒子特性計測方法 コモンズ

国内特許コード P07A013078
掲載日 2008年2月8日
出願番号 特願2006-154916
公開番号 特開2007-322329
登録番号 特許第4411440号
出願日 平成18年6月2日(2006.6.2)
公開日 平成19年12月13日(2007.12.13)
登録日 平成21年11月27日(2009.11.27)
発明者
  • 足立 泰久
  • 日下 靖之
出願人
  • 筑波大学
発明の名称 粒子特性計測装置および粒子特性計測方法 コモンズ
発明の概要 【課題】粒子径とゼータ電位を一度に測定すること。
【解決手段】溶媒中に分散したブラウン運動を行う粒子を含む液体試料が収容された試料室(16a)と、前記試料室(16a)内に配置された一対の電極(17)と、前記一対の電極(17)間に電界を発生させる電界発生回路(12)と、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する粒子移動計測手段(P13a)と、電気泳動する前記粒子のブラウン運動による移動量に基づいて粒子径を検出する粒子径検出手段(P13b)と、前記粒子の電気泳動による電気泳動移動度と前記粒子径とに基づいて、ゼータ電位を検出するゼータ電位検出手段(P13c)と、を備えた粒子特性計測装置(D0)。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】従来から、タンパク質やポリマーの溶液の特性の測定として、溶液中の粒子の粒子径やゼータ電位の測定が広く行われている。 前記溶液中の粒子径の測定法として様々な方法が実施されているが、顕微鏡で観察した像の大きさから粒子径を測定する方法や、粒子にレーザー光を照射してその散乱光の強度から粒子径を計測する動的光散乱法(例えば、非特許文献1参照)等が知られている。このほかにも、粒子のブラウン運動の移動量を顕微鏡で観察して粒子径を計測する方法として、特許文献1(特開2005-164560号公報)記載の技術が従来公知である。前記粒子のゼータ電位とは、溶液中の粒子の滑り面の電位である。すなわち、溶液と接する粒子の界面は、原則的に帯電している。この電荷による電場は、溶液側から逆極性の電荷のイオンを引き寄せ、粒子表面近傍に電気二重層と呼ばれるイオン雰囲気を形成する。この溶液に電場を作用させると、粒子は電極に向かって泳動する。この移動が起こる面が滑り面と呼ばれ、この滑り面での電位がゼータ電位(ζ電位、界面動電位)と呼ばれる。なお、ゼータ電位に関しては、例えば、非特許文献2や非特許文献3等に詳細に記載されているので、詳細な説明は省略する。 前記非特許文献2,3に記載されているように、ゼータ電位は、一般的に、液体試料に対して電界を作用させた時の電気泳動移動度に基づいて測定される。 また、前記電気泳動移動度を検出する際に、レーザー光を粒子に照射し、散乱光の周波数がドップラー効果により変化することを利用して電気泳動速度を検出する電気泳動光散乱測定法(レーザードップラー法)として、非特許文献4記載の技術も従来公知である。
【特許文献1】特開2005-164560号公報
【非特許文献1】シスメックス株式会社、”ナノ粒子・タンパク質の測定原理”、[online]、2006年、シスメックス株式会社、[平成18年5月11日検索]、インターネット<URL:http://particle.sysmex.co.jp/keyword/nano/theory.html>
【非特許文献2】古澤 邦夫、”ゼータ電位の測定”、[online]、2004年5月、国立情報学研究所、[平成18年5月25日検索]、インターネット<URL:http://wwwsoc.nii.ac.jp/jsac/bunseki/pdf/bunseki2004/kougi200405.pdf>
【非特許文献3】シスメックス株式会社、”分散・凝集の測定原理”、[online]、2006年、シスメックス株式会社、[平成18年5月11日検索]、インターネット<URL:http://particle.sysmex.co.jp/keyword/dispersion/theory.html>
【非特許文献4】大塚電子株式会社、”ゼータ電位はどうやって求めるの?”、[online]、大塚電子株式会社、[平成18年5月25日検索]、インターネット<URL:http://www.photal.co.jp/book/els_01_02.html>
産業上の利用分野 本発明は、溶媒中の粒子の粒子径やゼータ電位のような粒子特性を計測する粒子特性計測装置および粒子特性計測方法に関し、特に、ブラウン運動をする粒子の粒子特性を計測する粒子特性計測装置および粒子特性計測方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 溶媒中に分散したブラウン運動を行う粒子を含む液体試料が収容された試料室と、 前記試料室内に配置された一対の電極と、 前記一対の電極間に電界を発生させる電界発生回路と、 前記試料室内の粒子の画像を撮像する撮像装置を有する光学顕微鏡により構成された粒子観察装置と、 前記撮像装置で撮像された粒子の画像に基づいて、予め設定された所定の粒子移動計測間隔毎に前記粒子の移動量を計測することで、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する粒子移動計測手段と、 電気泳動する前記粒子のブラウン運動による移動量に基づいて粒子径を検出する粒子径検出手段と、 前記撮像装置で撮像された粒子の画像から計測された前記粒子の移動量に基づいて導出された前記粒子の電気泳動による電気泳動移動度と、前記粒子径と、に基づいて、ゼータ電位を検出するゼータ電位検出手段と、 を備えたことを特徴とする粒子特性計測装置。
【請求項2】 前記粒子のブラウン運動によるブラウン運動平均自乗距離に関するアインシュタインの関係式と、ストークス-アインシュタインの式とに基づいて、前記粒子の粒子径を演算して検出する前記粒子径検出手段、 を備えたことを特徴とする請求項1に記載の粒子特性計測装置。
【請求項3】 予め設定された所定の粒子移動計測間隔毎に前記粒子の移動を計測する前記粒子移動計測手段と、 前記各粒子移動計測間隔の間の移動距離の前記電界に垂直な方向の成分の平均に基づいて、前記ブラウン運動による平均自乗距離を演算するブラウン運動平均自乗距離演算手段と、 を備えたことを特徴とする請求項2に記載の粒子特性計測装置。
【請求項4】 予め設定された所定の粒子移動計測間隔毎に前記粒子の移動を計測する前記粒子移動計測手段と、 前記各粒子移動計測間隔の間の移動距離の前記電界に平行な方向の成分の平均に基づいて、前記粒子の電気泳動による電気泳動平均移動距離を導出する電気泳動平均移動距離演算手段と、 前記各粒子移動計測間隔の間の移動距離の前記電界に平行な方向の成分の平均と、前記電気泳動平均移動距離とに基づいて、前記ブラウン運動による平均自乗距離を演算するブラウン運動平均自乗距離演算手段と、 を備えたことを特徴とする請求項2に記載の粒子特性計測装置。
【請求項5】 前記粒子径と、前記電気泳動移動度と、ゼータ電位、粒子径および電気泳動移動度に関するヘンリーの式とに基づいて、前記ゼータ電位を検出するゼータ電位検出手段、 を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の粒子特性計測装置。
【請求項6】 溶媒中に分散したブラウン運動を行う粒子を含む液体試料に電界を作用させて、前記溶媒中の粒子の画像を撮像装置で撮像し、前記撮像装置で撮像された粒子の画像に基づいて、予め設定された所定の粒子移動計測間隔毎に前記粒子の移動量を計測し、前記電界中をブラウン運動しながら電気泳動する前記粒子のブラウン運動による移動量に基づいて粒子径を計測し且つ、前記撮像装置で撮像された粒子の画像から計測された前記粒子の移動量に基づいて導出された前記電界中を電気泳動する前記粒子の前記ブラウン運動による移動度を除いた電気泳動移動度に基づいて、ゼータ電位を検出することを特徴とする粒子特性計測方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
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