JP2007322329A - 粒子特性計測装置および粒子特性計測方法 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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。
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。
（従来技術の問題点）
前記従来技術では、粒子径と、ゼータ電位は別々の測定法により個別に測定されており、測定装置も個別に必要になっていた。各測定装置を１つの装置としたものも存在するが、単純に、別々の測定原理の装置を１つに組み上げただけで、粒子径とゼータ電位の測定は個別に行われ、一度に測定することはできなかった。
特に、粒子界面の電位であるゼータ電位ζを精確に導出するためには、粒子径ａを精確に導出する必要がある。代表的なヘンリーの式では、電気泳動移動度ｕ、比誘電率εｒ、真空誘電率ε０、粘度η、電気二重層の厚さ１／κ、粒子半径ａ及びヘンリー関数ｆ（κ・ａ）から、ヘンリー（Henry）の式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから導出される。したがって、粒子径とゼータ電位を別々に測定していた従来技術では、精確なゼータ電位を測定する場合には、まず別の装置で粒子径ａを測定してから、電気泳動移動度ｕを計測して、ゼータ電位を演算、測定する必要があった。
前記従来技術では、粒子径と、ゼータ電位は別々の測定法により個別に測定されており、測定装置も個別に必要になっていた。各測定装置を１つの装置としたものも存在するが、単純に、別々の測定原理の装置を１つに組み上げただけで、粒子径とゼータ電位の測定は個別に行われ、一度に測定することはできなかった。
特に、粒子界面の電位であるゼータ電位ζを精確に導出するためには、粒子径ａを精確に導出する必要がある。代表的なヘンリーの式では、電気泳動移動度ｕ、比誘電率εｒ、真空誘電率ε０、粘度η、電気二重層の厚さ１／κ、粒子半径ａ及びヘンリー関数ｆ（κ・ａ）から、ヘンリー（Henry）の式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから導出される。したがって、粒子径とゼータ電位を別々に測定していた従来技術では、精確なゼータ電位を測定する場合には、まず別の装置で粒子径ａを測定してから、電気泳動移動度ｕを計測して、ゼータ電位を演算、測定する必要があった。
前述の事情に鑑み、本発明は、粒子径とゼータ電位を一度に測定することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、ゼータ電位を精確に測定することを第２の技術的課題とする。
また、本発明は、ゼータ電位を精確に測定することを第２の技術的課題とする。
（本発明）
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明の粒子特性計測装置は、
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。
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために第１発明の粒子特性計測装置は、
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。
（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の粒子特性計測装置は、試料室には、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ている。電界発生回路は、試料室内に配置された一対の電極間に電界を発生させる。粒子移動計測手段は、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する。粒子径検出手段は、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。ゼータ電位検出手段は、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。
したがって、第１発明の粒子特性計測装置では、電気泳動中の粒子の移動を計測することで、粒子径とゼータ電位を一度に検出（測定）することができる。この結果、粒子径とゼータ電位を同じ装置で測定することができる。
前記構成要件を備えた第１発明の粒子特性計測装置は、試料室には、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ている。電界発生回路は、試料室内に配置された一対の電極間に電界を発生させる。粒子移動計測手段は、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する。粒子径検出手段は、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。ゼータ電位検出手段は、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。
したがって、第１発明の粒子特性計測装置では、電気泳動中の粒子の移動を計測することで、粒子径とゼータ電位を一度に検出（測定）することができる。この結果、粒子径とゼータ電位を同じ装置で測定することができる。
（第１発明の形態１）
第１発明の形態１の粒子特性計測装置は、前記第１発明において、
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。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の粒子特性計測装置では、前記粒子径検出手段により、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できる。
第１発明の形態１の粒子特性計測装置は、前記第１発明において、
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。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の粒子特性計測装置では、前記粒子径検出手段により、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できる。
（第１発明の形態２）
第１発明の形態２の粒子特性計測装置は、前記第１発明の形態１において、
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を計測する前記粒子移動計測装置と、
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。
（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２の粒子特性計測装置では、前記粒子移動計測装置は、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。ブラウン運動平均自乗距離演算手段は、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。したがって、電界に垂直な方向の成分の移動距離の平均に基づいて、ブラウン運動による平均自乗距離を演算できる。
第１発明の形態２の粒子特性計測装置は、前記第１発明の形態１において、
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を計測する前記粒子移動計測装置と、
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。
（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２の粒子特性計測装置では、前記粒子移動計測装置は、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。ブラウン運動平均自乗距離演算手段は、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。したがって、電界に垂直な方向の成分の移動距離の平均に基づいて、ブラウン運動による平均自乗距離を演算できる。
（第１発明の形態３）
第１発明の形態３の粒子特性計測装置は、前記第１発明の形態１において、
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を計測する前記粒子移動計測装置と、
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。
第１発明の形態３の粒子特性計測装置は、前記第１発明の形態１において、
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を計測する前記粒子移動計測装置と、
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。
（第１発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態３の粒子特性計測装置では、前記粒子移動計測装置は、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。電気泳動平均移動距離演算手段は、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。ブラウン運動平均自乗距離演算手段は、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。したがって、第１発明の形態３の粒子特性計測装置では、移動距離の電界に平行な方向の成分の平均を利用して、ブラウン運動による平均自乗距離を演算できる。
前記構成要件を備えた第１発明の形態３の粒子特性計測装置では、前記粒子移動計測装置は、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。電気泳動平均移動距離演算手段は、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。ブラウン運動平均自乗距離演算手段は、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。したがって、第１発明の形態３の粒子特性計測装置では、移動距離の電界に平行な方向の成分の平均を利用して、ブラウン運動による平均自乗距離を演算できる。
（第１発明の形態４）
第１発明の形態４の粒子特性計測装置は、前記第１発明および第１発明の形態１〜３のいずれかにおいて、
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。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４の粒子特性計測装置では、ゼータ電位検出手段は、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。したがって、ヘンリーの式と、粒子径とに基づいて、精確なゼータ電位を検出、測定することができる。
第１発明の形態４の粒子特性計測装置は、前記第１発明および第１発明の形態１〜３のいずれかにおいて、
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。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４の粒子特性計測装置では、ゼータ電位検出手段は、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。したがって、ヘンリーの式と、粒子径とに基づいて、精確なゼータ電位を検出、測定することができる。
（第２発明）
前記技術的課題を解決するために第２発明の粒子特性計測方法は、
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。
前記技術的課題を解決するために第２発明の粒子特性計測方法は、
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。
（第２発明の作用）
前記構成要件を備えた第２発明の粒子特性計測方法では、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。したがって、電気泳動中の粒子の移動を計測することで、粒子径とゼータ電位を一度に検出（測定）することができる。この結果、粒子径とゼータ電位を同じ装置で測定することができる。
前記構成要件を備えた第２発明の粒子特性計測方法では、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。したがって、電気泳動中の粒子の移動を計測することで、粒子径とゼータ電位を一度に検出（測定）することができる。この結果、粒子径とゼータ電位を同じ装置で測定することができる。
前述の本発明は、粒子径とゼータ電位を一度に測定することができる。
また、本発明は、ゼータ電位を精確に測定することができる。
また、本発明は、ゼータ電位を精確に測定することができる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の粒子特性計測装置の全体説明図である。
図１において、本発明の実施の形態１の粒子特性計測装置Ｄ０は、粒子観察装置Ｄ１と、情報処理装置Ｄ２とを有する。前記粒子観察装置Ｄ１は、光学顕微鏡と同様に構成されており、上下方向に延びる観察装置本体１を有する。前記観察装置本体１の底部右側には、光源装置２が配置されている。前記光源装置２から照射された光２ａは、コレクターレンズ３を通過して、反射鏡４で反射され、コンデンサレンズ６で観察領域７に照射される。
図１は、本発明の実施の形態１の粒子特性計測装置の全体説明図である。
図１において、本発明の実施の形態１の粒子特性計測装置Ｄ０は、粒子観察装置Ｄ１と、情報処理装置Ｄ２とを有する。前記粒子観察装置Ｄ１は、光学顕微鏡と同様に構成されており、上下方向に延びる観察装置本体１を有する。前記観察装置本体１の底部右側には、光源装置２が配置されている。前記光源装置２から照射された光２ａは、コレクターレンズ３を通過して、反射鏡４で反射され、コンデンサレンズ６で観察領域７に照射される。
図２は、試料ホルダ部分の要部説明図である。
図１，図２において、前記観察装置本体１の上下方向中央部には、左方に延びるホルダ支持台８が支持されている。前記ホルダ支持台８には、中央部にコンデンサレンズ６を通過した光２ａが通過できるように開口８ａが形成されている。前記ホルダ支持台８の右部には、前後一対のクリップ支持部９が支持されている。前記クリップ支持部９には、左方に延びる板バネ状のホルダ保持クリップ１１が支持されている。なお、実施の形態１のホルダ保持クリップ１１は、金属等の導電性材料により構成されており、クリップ支持部９を介して、観察装置本体１内に配置された電界発生回路１２に電気的に接続されている。
前記ホルダ支持台８には、角板状で透光性のある試料ホルダ１６がクリップ１１により着脱可能に支持される。前記試料ホルダ１６は、中央部に角形の凹部により構成され、試料が収容可能な試料室１６ａが形成されている。前記試料室１６ａの前後両端部には、前後一対のプレート状の電極１７が支持されている。前記電極１７には外側に延びる端子部１７ａを有しており、試料ホルダ１６がホルダ支持台８に支持された状態で、端子部１７ａがホルダ保持クリップ１１に接触して、電界発生回路１２に電気的に接続される。
図１，図２において、前記観察装置本体１の上下方向中央部には、左方に延びるホルダ支持台８が支持されている。前記ホルダ支持台８には、中央部にコンデンサレンズ６を通過した光２ａが通過できるように開口８ａが形成されている。前記ホルダ支持台８の右部には、前後一対のクリップ支持部９が支持されている。前記クリップ支持部９には、左方に延びる板バネ状のホルダ保持クリップ１１が支持されている。なお、実施の形態１のホルダ保持クリップ１１は、金属等の導電性材料により構成されており、クリップ支持部９を介して、観察装置本体１内に配置された電界発生回路１２に電気的に接続されている。
前記ホルダ支持台８には、角板状で透光性のある試料ホルダ１６がクリップ１１により着脱可能に支持される。前記試料ホルダ１６は、中央部に角形の凹部により構成され、試料が収容可能な試料室１６ａが形成されている。前記試料室１６ａの前後両端部には、前後一対のプレート状の電極１７が支持されている。前記電極１７には外側に延びる端子部１７ａを有しており、試料ホルダ１６がホルダ支持台８に支持された状態で、端子部１７ａがホルダ保持クリップ１１に接触して、電界発生回路１２に電気的に接続される。
図１において、前記ホルダ支持台８の上方には、対物レンズ２１が配置されている。対物レンズ２１の上方には、対物レンズ２１からの像を拡大する投影光学系２２が支持されている。前記投影光学系２２の上部には、撮像装置２３が支持されており、対物レンズ２１からの像を撮像する。なお、実施の形態１の撮像装置２３は、ＣＣＤセンサ（ＣＣＤカメラ）により構成されている。前記撮像装置２３で撮像された画像は、ケーブル２４を介して前記情報処理装置Ｄ２に送信される。
粒子観察装置Ｄ１とケーブル２４で接続された情報処理装置Ｄ２は、粒子観察装置Ｄ１の電界発生回路１２や光源装置２等の動作を制御するとともに、撮像装置２３から送信された画像データの処理を行う。実施の形態１の情報処理装置Ｄ２は、パーソナルコンピュータにより構成されており、コンピュータ本体３１と、情報表示画面を有するディスプレイ３２と、入力装置としてのキーボード３３およびマウス３４とを有する。
粒子観察装置Ｄ１とケーブル２４で接続された情報処理装置Ｄ２は、粒子観察装置Ｄ１の電界発生回路１２や光源装置２等の動作を制御するとともに、撮像装置２３から送信された画像データの処理を行う。実施の形態１の情報処理装置Ｄ２は、パーソナルコンピュータにより構成されており、コンピュータ本体３１と、情報表示画面を有するディスプレイ３２と、入力装置としてのキーボード３３およびマウス３４とを有する。
（実施の形態１の制御部の説明）
（粒子特性計測装置Ｄ０の制御部の説明）
図３は実施の形態１の粒子特性計測装置の制御部分が備えている各機能をブロック図（機能ブロック図）で示した図である。
図３において、情報処理装置Ｄ２のコンピュータ本体３１は、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行うＩ／Ｏ（入出力インターフェース）、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ハードディスクやＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびにクロック発振器等を有している。
前記構成の情報処理装置Ｄ２は、前記ハードディスクやＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。前記情報処理装置Ｄ２の粒子特性計測プログラムＰの機能（制御手段）を以下に説明する。
（粒子特性計測装置Ｄ０の制御部の説明）
図３は実施の形態１の粒子特性計測装置の制御部分が備えている各機能をブロック図（機能ブロック図）で示した図である。
図３において、情報処理装置Ｄ２のコンピュータ本体３１は、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行うＩ／Ｏ（入出力インターフェース）、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ハードディスクやＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびにクロック発振器等を有している。
前記構成の情報処理装置Ｄ２は、前記ハードディスクやＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。前記情報処理装置Ｄ２の粒子特性計測プログラムＰの機能（制御手段）を以下に説明する。
Ｐ１：光源装置制御手段
光源装置制御手段Ｐ１は、粒子観察装置Ｄ１の光源装置２を制御して像観察用の光２ａのオン、オフを制御する。
Ｐ２：電界発生回路制御手段
電界発生回路制御手段Ｐ２は、粒子観察装置Ｄ１の電界発生回路１２を制御して試料室１６ａに電気泳動用の電界を発生させる。
Ｐ３：撮像装置制御手段
撮像装置制御手段Ｐ３は、撮像装置２３から送信された撮像データを受信する撮像データ受信手段Ｐ３ａを有し、撮像装置２３を制御してデータ通信を行う。
光源装置制御手段Ｐ１は、粒子観察装置Ｄ１の光源装置２を制御して像観察用の光２ａのオン、オフを制御する。
Ｐ２：電界発生回路制御手段
電界発生回路制御手段Ｐ２は、粒子観察装置Ｄ１の電界発生回路１２を制御して試料室１６ａに電気泳動用の電界を発生させる。
Ｐ３：撮像装置制御手段
撮像装置制御手段Ｐ３は、撮像装置２３から送信された撮像データを受信する撮像データ受信手段Ｐ３ａを有し、撮像装置２３を制御してデータ通信を行う。
図４は実施の形態１のディスプレイに表示される粒子特性測定画像の一例である。
Ｐ４：画像表示制御手段
画像表示制御手段Ｐ４は、キーボード３３やマウス３４からの入力や、撮像装置２３から送信されたデータ、粒子特性計測プログラムＰの各種処理に応じて、ディスプレイ３２に画像を表示する。図４において、粒子特性計測プログラムＰが起動されると、ディスプレイ３２に図４に示す粒子特性測定画像４１が表示される。粒子特性測定画像４１は、撮像装置２３から送信された画像の所定の範囲を表示する粒子画像表示欄４２と、粒子径およびゼータ電位の測定を開始するための測定開始アイコン４３と、測定された粒子径を表示する粒子径表示欄４４と、測定されたゼータ電位を表示するゼータ電位表示欄４６とを有する。前記粒子画像表示欄４２では、粒子画像４２ａが表示され、粒子画像４２ａの中からマウス３４等の入力により測定対象として設定された測定対象粒子のみ、測定対象であることを表示するために濃度の濃い測定対象粒子画像４２ｂに表示が変更される。なお、粒子画像表示欄４２の画像は、撮像装置２３から送信される画像に応じて随時更新される。
Ｐ４：画像表示制御手段
画像表示制御手段Ｐ４は、キーボード３３やマウス３４からの入力や、撮像装置２３から送信されたデータ、粒子特性計測プログラムＰの各種処理に応じて、ディスプレイ３２に画像を表示する。図４において、粒子特性計測プログラムＰが起動されると、ディスプレイ３２に図４に示す粒子特性測定画像４１が表示される。粒子特性測定画像４１は、撮像装置２３から送信された画像の所定の範囲を表示する粒子画像表示欄４２と、粒子径およびゼータ電位の測定を開始するための測定開始アイコン４３と、測定された粒子径を表示する粒子径表示欄４４と、測定されたゼータ電位を表示するゼータ電位表示欄４６とを有する。前記粒子画像表示欄４２では、粒子画像４２ａが表示され、粒子画像４２ａの中からマウス３４等の入力により測定対象として設定された測定対象粒子のみ、測定対象であることを表示するために濃度の濃い測定対象粒子画像４２ｂに表示が変更される。なお、粒子画像表示欄４２の画像は、撮像装置２３から送信される画像に応じて随時更新される。
図５は実施の形態１の一例の粒子の画像処理の説明図である。
Ｐ５：画像処理手段
画像処理手段Ｐ５は、画像濃度抽出手段Ｐ５ａと、粒子判別閾値記憶手段Ｐ５ｂと、粒子判別手段Ｐ５ｃと、重心検出手段Ｐ５ｄとを有し、受信した撮像データの画像処理を行う。
Ｐ５ａ：画像濃度抽出手段
画像濃度抽出手段Ｐ５ａは、マウス３４等で入力されたディスプレイ３２上の座標や、測定対象粒子画像４２ｂを中心として予め設定された範囲の移動先判別領域５１（図５参照）内の画像の濃度を抽出する。前記移動先判別領域５１は、粒子画像４２ｂの重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を中心としてＸ、Ｙ方向にそれぞれ、例えば１００画素ずつの範囲と設定することができる。
Ｐ５ｂ：粒子判別閾値記憶手段
粒子判別閾値記憶手段Ｐ５ｂは、液体試料中の粒子であるか否かを判別するための閾値である粒子判別閾値を記憶する。即ち、画像中、光２ａが遮られて暗い粒子画像４２ａ、４２ｂと、光２ａが透過する明るい溶媒部分とを判別するための粒子判別閾値を記憶する。
Ｐ５：画像処理手段
画像処理手段Ｐ５は、画像濃度抽出手段Ｐ５ａと、粒子判別閾値記憶手段Ｐ５ｂと、粒子判別手段Ｐ５ｃと、重心検出手段Ｐ５ｄとを有し、受信した撮像データの画像処理を行う。
Ｐ５ａ：画像濃度抽出手段
画像濃度抽出手段Ｐ５ａは、マウス３４等で入力されたディスプレイ３２上の座標や、測定対象粒子画像４２ｂを中心として予め設定された範囲の移動先判別領域５１（図５参照）内の画像の濃度を抽出する。前記移動先判別領域５１は、粒子画像４２ｂの重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を中心としてＸ、Ｙ方向にそれぞれ、例えば１００画素ずつの範囲と設定することができる。
Ｐ５ｂ：粒子判別閾値記憶手段
粒子判別閾値記憶手段Ｐ５ｂは、液体試料中の粒子であるか否かを判別するための閾値である粒子判別閾値を記憶する。即ち、画像中、光２ａが遮られて暗い粒子画像４２ａ、４２ｂと、光２ａが透過する明るい溶媒部分とを判別するための粒子判別閾値を記憶する。
Ｐ５ｃ：粒子判別手段
粒子判別手段Ｐ５ｃは、画像濃度抽出手段Ｐ５ａで抽出された画像濃度と、粒子判別閾値とを比較して、粒子であるか否かを判別する。実施例１の粒子判別手段Ｐ５ｃでは、マウス３４等により座標が指定された場合は、座標の指定があった画素５２が粒子（の一部）であるか否かを判別し、粒子特性の計測が実行されている場合は、移動先判別領域５１内にある画素５２それぞれが粒子判別閾値以上であるか否か、即ち、粒子の一部であるか否かを判別する。
Ｐ５ｄ：重心検出手段
重心検出手段Ｐ５ｄは、複数の画素が粒子判別閾値以上である場合に、その複数の画素で特定される粒子の重心位置５３（図５参照）を検出する。実施の形態１では、粒子判別閾値以上の各点の座標（ｘｎ０，ｙｎ０），（ｘｎ１，ｙｎ１），…，（ｘｎm-1，ｙｎm-1）と、下記の数１とから重心座標５３（ｘｎ，ｙｎ）を検出する。
粒子判別手段Ｐ５ｃは、画像濃度抽出手段Ｐ５ａで抽出された画像濃度と、粒子判別閾値とを比較して、粒子であるか否かを判別する。実施例１の粒子判別手段Ｐ５ｃでは、マウス３４等により座標が指定された場合は、座標の指定があった画素５２が粒子（の一部）であるか否かを判別し、粒子特性の計測が実行されている場合は、移動先判別領域５１内にある画素５２それぞれが粒子判別閾値以上であるか否か、即ち、粒子の一部であるか否かを判別する。
Ｐ５ｄ：重心検出手段
重心検出手段Ｐ５ｄは、複数の画素が粒子判別閾値以上である場合に、その複数の画素で特定される粒子の重心位置５３（図５参照）を検出する。実施の形態１では、粒子判別閾値以上の各点の座標（ｘｎ０，ｙｎ０），（ｘｎ１，ｙｎ１），…，（ｘｎm-1，ｙｎm-1）と、下記の数１とから重心座標５３（ｘｎ，ｙｎ）を検出する。
Ｐ６：粒子重心位置記憶手段
粒子重心位置記憶手段Ｐ６は、設定された計測対象の粒子の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を記憶する。実施の形態１の粒子重心位置記憶手段Ｐ６は、粒子が移動した履歴（プロファイル）に応じて、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）〜ｎ番目に計測した重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を順に記憶する。
Ｐ７：対象粒子設定手段
対象粒子設定手段Ｐ７は、マウス３４等からの入力に応じて、粒子径やゼータ電位の計測を行う対象の粒子を設定する。実施の形態１の対象粒子設定手段Ｐ７は、計測対象粒子の設定がされた場合に、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）を検出して、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶させるとともに、粒子画像表示欄４２の粒子画像４２ａを測定対象粒子画像４２ｂに変更させる。
Ｐ８：粒子設定有無判別手段
粒子設定有無判別手段Ｐ８は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）が記憶されているか否かに基づいて計測対象の粒子が設定されているか否かを判別する。
粒子重心位置記憶手段Ｐ６は、設定された計測対象の粒子の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を記憶する。実施の形態１の粒子重心位置記憶手段Ｐ６は、粒子が移動した履歴（プロファイル）に応じて、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）〜ｎ番目に計測した重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を順に記憶する。
Ｐ７：対象粒子設定手段
対象粒子設定手段Ｐ７は、マウス３４等からの入力に応じて、粒子径やゼータ電位の計測を行う対象の粒子を設定する。実施の形態１の対象粒子設定手段Ｐ７は、計測対象粒子の設定がされた場合に、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）を検出して、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶させるとともに、粒子画像表示欄４２の粒子画像４２ａを測定対象粒子画像４２ｂに変更させる。
Ｐ８：粒子設定有無判別手段
粒子設定有無判別手段Ｐ８は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）が記憶されているか否かに基づいて計測対象の粒子が設定されているか否かを判別する。
Ｐ９：移動先判別領域内粒子有無判別手段
移動先判別領域内粒子有無判別手段Ｐ９は、電気泳動およびブラウン運動により移動した後の測定対象粒子が存在するか否かを判別する移動先判別領域を記憶する移動先判別領域記憶手段Ｐ９ａを有し、所定の粒子計測間隔が経過した後に、粒子判別手段Ｐ５ｃの判別結果に基づいて、移動先判別領域５１内に粒子が存在するか否かを判別する。例えば、図５において、重心位置５３を中心とした元の位置から、重心位置５３′を中心とした位置に粒子が移動した場合には、移動後の粒子が元の位置を中心とする移動先判別領域５１内に存在すると判別する。
Ｐ１０：計測回数カウント手段
計測回数カウント手段Ｐ１０は、終了判別回数記憶手段Ｐ１０ａを有し、測定対象粒子の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の移動を計測した回数である計測回数ｎをカウントする。前記終了判別回数記憶手段Ｐ１０ａは、計測を終了するか否かを判別するための計測回数である終了判別回数ｎｆを記憶する。なお、実施の形態１では、前記終了判別回数ｎｆ（即ち、重心位置（ｘｎ，ｙｎ）のサンプリング回数）は５００（回）に設定されている。
移動先判別領域内粒子有無判別手段Ｐ９は、電気泳動およびブラウン運動により移動した後の測定対象粒子が存在するか否かを判別する移動先判別領域を記憶する移動先判別領域記憶手段Ｐ９ａを有し、所定の粒子計測間隔が経過した後に、粒子判別手段Ｐ５ｃの判別結果に基づいて、移動先判別領域５１内に粒子が存在するか否かを判別する。例えば、図５において、重心位置５３を中心とした元の位置から、重心位置５３′を中心とした位置に粒子が移動した場合には、移動後の粒子が元の位置を中心とする移動先判別領域５１内に存在すると判別する。
Ｐ１０：計測回数カウント手段
計測回数カウント手段Ｐ１０は、終了判別回数記憶手段Ｐ１０ａを有し、測定対象粒子の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の移動を計測した回数である計測回数ｎをカウントする。前記終了判別回数記憶手段Ｐ１０ａは、計測を終了するか否かを判別するための計測回数である終了判別回数ｎｆを記憶する。なお、実施の形態１では、前記終了判別回数ｎｆ（即ち、重心位置（ｘｎ，ｙｎ）のサンプリング回数）は５００（回）に設定されている。
Ｐ１１：計測間隔記憶手段
計測間隔記憶手段Ｐ１１は、測定対象粒子の重心位置を計測する時間間隔である計測間隔ｔ１を記憶する。なお、実施の形態１では、計測間隔ｔ１が１／１０秒に設定されている。
Ｐ１２：計測間隔計時タイマ
計測間隔計時タイマＰ１２は、前記計測間隔ｔ１がセットされ、計測間隔ｔ１が経過したらタイムアップする。
Ｐ１３：粒子特性測定手段
粒子特性測定手段Ｐ１３は、粒子移動計測手段Ｐ１３ａと、粒子径検出手段Ｐ１３ｂと、ゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃとを有し、液体試料中の粒子の特性（粒子径やゼータ電位）を計測する。
計測間隔記憶手段Ｐ１１は、測定対象粒子の重心位置を計測する時間間隔である計測間隔ｔ１を記憶する。なお、実施の形態１では、計測間隔ｔ１が１／１０秒に設定されている。
Ｐ１２：計測間隔計時タイマ
計測間隔計時タイマＰ１２は、前記計測間隔ｔ１がセットされ、計測間隔ｔ１が経過したらタイムアップする。
Ｐ１３：粒子特性測定手段
粒子特性測定手段Ｐ１３は、粒子移動計測手段Ｐ１３ａと、粒子径検出手段Ｐ１３ｂと、ゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃとを有し、液体試料中の粒子の特性（粒子径やゼータ電位）を計測する。
Ｐ１３ａ：粒子移動計測手段
粒子移動計測手段Ｐ１３ａは、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１と、電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２と、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３とを有し、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する。実施の形態１の粒子移動計測手段Ｐ１３ａは、撮像装置２３から送信された画像を画像処理し、検出された重心位置の移動の履歴から粒子の移動を計測する。
Ｐ１３ａ１：電界方向移動距離演算手段
電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶された前記重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の履歴から、計測間隔ｔ１の間の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の電界方向（一対の電極１７が対向する方向、Ｘ方向）の移動距離Ｘｎ（＝ｘｎ−ｘｎ−１）を、計測間隔ｔ１毎に演算する。
粒子移動計測手段Ｐ１３ａは、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１と、電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２と、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３とを有し、前記電界中を電気泳動する前記粒子の移動を計測する。実施の形態１の粒子移動計測手段Ｐ１３ａは、撮像装置２３から送信された画像を画像処理し、検出された重心位置の移動の履歴から粒子の移動を計測する。
Ｐ１３ａ１：電界方向移動距離演算手段
電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶された前記重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の履歴から、計測間隔ｔ１の間の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の電界方向（一対の電極１７が対向する方向、Ｘ方向）の移動距離Ｘｎ（＝ｘｎ−ｘｎ−１）を、計測間隔ｔ１毎に演算する。
図６は実施の形態１の計測された移動距離と、電気泳動による移動距離と、ブラウン運動による移動距離との関係を説明する説明図である。
Ｐ１３ａ２：電気泳動平均移動距離演算手段
電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２は、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎに基づいて、計測間隔ｔ１間での電気泳動による粒子の移動距離の平均である電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞を演算する。図６において、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎ（Ｘ１〜Ｘ６）は、印加された電界によって電気泳動したことによる移動距離ＸＥ（ＸＥ１〜ＸＥ６）と、ブラウン運動による移動距離ＸＢ（ＸＢ１〜ＸＢ６）との和である。そして、電気泳動による移動距離ＸＥは一定であり、且つ、ブラウン運動による移動のベクトルの総和は確率分布的には０であることを利用して、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞は下記の数２から演算できる。
Ｐ１３ａ２：電気泳動平均移動距離演算手段
電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２は、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎに基づいて、計測間隔ｔ１間での電気泳動による粒子の移動距離の平均である電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞を演算する。図６において、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎ（Ｘ１〜Ｘ６）は、印加された電界によって電気泳動したことによる移動距離ＸＥ（ＸＥ１〜ＸＥ６）と、ブラウン運動による移動距離ＸＢ（ＸＢ１〜ＸＢ６）との和である。そして、電気泳動による移動距離ＸＥは一定であり、且つ、ブラウン運動による移動のベクトルの総和は確率分布的には０であることを利用して、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞は下記の数２から演算できる。
Ｐ１３ａ３：ブラウン運動平均自乗距離演算手段
ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３は、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎに基づいて、計測間隔ｔ１間でのブラウン運動による粒子の移動距離の平均であるブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を演算する。図６において、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎ（Ｘ１〜Ｘ６）から、一定の値である電気泳動による移動距離ＸＥ（＝電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞）を減算した値が、ブラウン運動による移動距離ＸＢ（ＸＢ１〜ＸＢ６）であり、二乗平均を利用して、ブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞は下記の式３から演算できる。
ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３は、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎに基づいて、計測間隔ｔ１間でのブラウン運動による粒子の移動距離の平均であるブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を演算する。図６において、電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１で演算された移動距離Ｘｎ（Ｘ１〜Ｘ６）から、一定の値である電気泳動による移動距離ＸＥ（＝電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞）を減算した値が、ブラウン運動による移動距離ＸＢ（ＸＢ１〜ＸＢ６）であり、二乗平均を利用して、ブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞は下記の式３から演算できる。
Ｐ１３ｂ：粒子径検出手段
粒子径検出手段Ｐ１３ｂは、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。実施の形態１の粒子径検出手段Ｐ１３ｂは、ストークス−アインシュタインの式に基づいて、粒子半径ａを演算する。即ち、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３により演算されたブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞と、計測間隔ｔ１から、アインシュタインの関係式：拡散係数Ｄ＝＜ＸＢ ２＞／（２・ｔ１）が導出され、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から粒子半径ａが導出できる。なお、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは溶媒の絶対温度、πは円周率、ηは溶媒（例えば、水）の粘度、Ｄは拡散係数である。実施の形態１では、Ｔやηはユーザにより図示しない入力画面から予め入力、登録されているが、自動的に検出するように構成することも可能である。
粒子径検出手段Ｐ１３ｂは、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。実施の形態１の粒子径検出手段Ｐ１３ｂは、ストークス−アインシュタインの式に基づいて、粒子半径ａを演算する。即ち、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３により演算されたブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞と、計測間隔ｔ１から、アインシュタインの関係式：拡散係数Ｄ＝＜ＸＢ ２＞／（２・ｔ１）が導出され、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から粒子半径ａが導出できる。なお、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは溶媒の絶対温度、πは円周率、ηは溶媒（例えば、水）の粘度、Ｄは拡散係数である。実施の形態１では、Ｔやηはユーザにより図示しない入力画面から予め入力、登録されているが、自動的に検出するように構成することも可能である。
Ｐ１３ｃ：ゼータ電位検出手段
ゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃは、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。実施の形態１のゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃは、ヘンリーの式に基づいて、ゼータ電位ζを演算する。即ち、導出された電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞と、計測間隔ｔ１と、作用する電界Ｅ（＝（電界発生回路１２で印加した電圧Ｖ）÷（電極１７の既知の間隔ｄ））とから、電気泳動移動度ｕ＝＜ＸＥ＞／（ｔ１・Ｅ）が導出される。そして、ヘンリーの式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから、ゼータ電位ζが導出できる。なお、εｒは比誘電率、ε０は真空の誘電率、ｆ（κ・ａ）はヘンリー関数、κは電気二重層の厚さの逆数、ａは粒子径、ηは粘度である。なお、ヘンリー関数ｆ（κ・ａ）は、前記非特許文献２や公知文献（「北原文雄、他３名、“ゼータ電位 微粒子界面の物理化学”、サイエンティスト社、１９９５年１月３１日発行、ｐ２６−ｐ２７」）に詳細に説明されており、公知であるため、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１では、電解質濃度が既知の液体試料を使用しており、κは、既知の電解質の濃度と、デバイ−ヒュッケルの式から導出されている。なお、デバイ−ヒュッケルの式は、従来公知（例えば、公知文献（Hiroyuki Ohshima他、“Electrical Phenomena at Interfaces（界面における電気的現象）”、Marcel dekker Inc.、ｐ１９−ｐ３７）や、”デバイ−ヒュッケルの式”、[online]、フリー百科事典ウィキペディア、ウィキメディア財団、[平成１８年５月２９日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%83%90%E3%82%A4-%E3%83%92%E3%83%A5%E3%83%83%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%81%AE%E5%BC%8F＞、等参照）であるため、詳細な説明は省略する。
Ｐ１４：エラー処理手段
エラー処理手段Ｐ１４は、エラーが発生した場合に、ディスプレイ３２にエラー表示を行う。実施の形態１のエラー処理手段Ｐ１４は、マウス３４により入力された座標に粒子が存在しない場合や、測定対象粒子が設定されていない状態で測定が開始された場合、移動先判別領域５１に粒子が存在しなくなり測定が継続できなくなった場合にエラー表示を行う。
ゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃは、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。実施の形態１のゼータ電位検出手段Ｐ１３ｃは、ヘンリーの式に基づいて、ゼータ電位ζを演算する。即ち、導出された電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞と、計測間隔ｔ１と、作用する電界Ｅ（＝（電界発生回路１２で印加した電圧Ｖ）÷（電極１７の既知の間隔ｄ））とから、電気泳動移動度ｕ＝＜ＸＥ＞／（ｔ１・Ｅ）が導出される。そして、ヘンリーの式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから、ゼータ電位ζが導出できる。なお、εｒは比誘電率、ε０は真空の誘電率、ｆ（κ・ａ）はヘンリー関数、κは電気二重層の厚さの逆数、ａは粒子径、ηは粘度である。なお、ヘンリー関数ｆ（κ・ａ）は、前記非特許文献２や公知文献（「北原文雄、他３名、“ゼータ電位 微粒子界面の物理化学”、サイエンティスト社、１９９５年１月３１日発行、ｐ２６−ｐ２７」）に詳細に説明されており、公知であるため、詳細な説明は省略する。また、実施の形態１では、電解質濃度が既知の液体試料を使用しており、κは、既知の電解質の濃度と、デバイ−ヒュッケルの式から導出されている。なお、デバイ−ヒュッケルの式は、従来公知（例えば、公知文献（Hiroyuki Ohshima他、“Electrical Phenomena at Interfaces（界面における電気的現象）”、Marcel dekker Inc.、ｐ１９−ｐ３７）や、”デバイ−ヒュッケルの式”、[online]、フリー百科事典ウィキペディア、ウィキメディア財団、[平成１８年５月２９日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%83%90%E3%82%A4-%E3%83%92%E3%83%A5%E3%83%83%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%81%AE%E5%BC%8F＞、等参照）であるため、詳細な説明は省略する。
Ｐ１４：エラー処理手段
エラー処理手段Ｐ１４は、エラーが発生した場合に、ディスプレイ３２にエラー表示を行う。実施の形態１のエラー処理手段Ｐ１４は、マウス３４により入力された座標に粒子が存在しない場合や、測定対象粒子が設定されていない状態で測定が開始された場合、移動先判別領域５１に粒子が存在しなくなり測定が継続できなくなった場合にエラー表示を行う。
（フローチャートの説明）
（メインのフローチャートの説明）
図７は実施の形態１の粒子特性計測装置に組み込まれた粒子特性計測プログラムによる粒子特性計測処理のメインフローチャートである。
図７のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、コンピュータ本体３１のハードディスク等に記憶された粒子特性計測プログラム（アプリケーションプログラム）に従って行われる。また、この処理は情報処理装置Ｄ２の他の各種処理と並行してマルチタスクで実行される。
図７に示すフローチャートは情報処理装置Ｄ２において、粒子特性計測プログラムが起動されたときに開始される。
（メインのフローチャートの説明）
図７は実施の形態１の粒子特性計測装置に組み込まれた粒子特性計測プログラムによる粒子特性計測処理のメインフローチャートである。
図７のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、コンピュータ本体３１のハードディスク等に記憶された粒子特性計測プログラム（アプリケーションプログラム）に従って行われる。また、この処理は情報処理装置Ｄ２の他の各種処理と並行してマルチタスクで実行される。
図７に示すフローチャートは情報処理装置Ｄ２において、粒子特性計測プログラムが起動されたときに開始される。
図７のＳＴ１において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ２に進む。
（１）粒子観察装置Ｄ１の光源装置２の電源をオンにする。
（２）ＣＣＤカメラ（撮像装置２３）をオンにして、撮像装置２３からの画像の受信を開始する。
ＳＴ２において、撮像装置２３から送信された画像データに基づいて、粒子特性測定画像４１（図４参照）をディスプレイ３２に表示する。そして、ＳＴ３に進む。
ＳＴ３において、マウス３４等の入力により粒子特性測定画像４１の粒子画像表示欄４２で測定対象粒子を選択する入力があったか否かを判別する。即ち、例えば、粒子画像表示欄４２上にマウス３４のポインタが移動している状態でクリックされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５に進む。
（１）粒子観察装置Ｄ１の光源装置２の電源をオンにする。
（２）ＣＣＤカメラ（撮像装置２３）をオンにして、撮像装置２３からの画像の受信を開始する。
ＳＴ２において、撮像装置２３から送信された画像データに基づいて、粒子特性測定画像４１（図４参照）をディスプレイ３２に表示する。そして、ＳＴ３に進む。
ＳＴ３において、マウス３４等の入力により粒子特性測定画像４１の粒子画像表示欄４２で測定対象粒子を選択する入力があったか否かを判別する。即ち、例えば、粒子画像表示欄４２上にマウス３４のポインタが移動している状態でクリックされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５に進む。
ＳＴ４において、マウス３４等の入力に応じて測定対象の粒子を設定する対象粒子設定処理（後述する図８のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ３に戻る。
ＳＴ５において、測定開始の入力がされたか否かを判別する。即ち、粒子特性測定画像４１の測定開始アイコン４３を選択する入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ６に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に進む。
ＳＴ６において、測定対象粒子の粒子径やゼータ電位を測定する測定処理（後述する図９，図１０のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ３に戻る。
ＳＴ７において、粒子特性計測プログラムを終了する入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３に戻る。
ＳＴ８において、次の処理（１）、（２）を実行して、粒子特性計測プログラムＰを終了する。
（１）光源装置２の電源をオフにする。
（２）撮像装置２３をオフにし、画像の受信を停止する。
ＳＴ５において、測定開始の入力がされたか否かを判別する。即ち、粒子特性測定画像４１の測定開始アイコン４３を選択する入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ６に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に進む。
ＳＴ６において、測定対象粒子の粒子径やゼータ電位を測定する測定処理（後述する図９，図１０のサブルーチン参照）を実行して、ＳＴ３に戻る。
ＳＴ７において、粒子特性計測プログラムを終了する入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３に戻る。
ＳＴ８において、次の処理（１）、（２）を実行して、粒子特性計測プログラムＰを終了する。
（１）光源装置２の電源をオフにする。
（２）撮像装置２３をオフにし、画像の受信を停止する。
（対象粒子設定処理（ＳＴ４のサブルーチン）の説明）
図８は実施の形態１の対象粒子設定処理のフローチャートであり、図７のＳＴ４のサブルーチンである。
図８のＳＴ１１において、受信した画像データに基づいて、マウス３４等で粒子を選択する入力がされた位置の画像濃度を抽出する。そして、ＳＴ１２に進む。
ＳＴ１２において、抽出された画像濃度は粒子判別閾値以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１４に進む。
ＳＴ１３において、粒子でない部分を選択する入力がされたことをユーザに告知する非粒子選択のエラー告知を行い、図８の対象粒子設定処理を終了して、図７の粒子特性計測処理に戻る。
図８は実施の形態１の対象粒子設定処理のフローチャートであり、図７のＳＴ４のサブルーチンである。
図８のＳＴ１１において、受信した画像データに基づいて、マウス３４等で粒子を選択する入力がされた位置の画像濃度を抽出する。そして、ＳＴ１２に進む。
ＳＴ１２において、抽出された画像濃度は粒子判別閾値以上であるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１４に進む。
ＳＴ１３において、粒子でない部分を選択する入力がされたことをユーザに告知する非粒子選択のエラー告知を行い、図８の対象粒子設定処理を終了して、図７の粒子特性計測処理に戻る。
ＳＴ１４において、入力された位置（座標）を含む画像濃度が粒子判別閾値以上の粒子画像４２ｂの範囲を抽出する。すなわち、入力された粒子の大きさ（範囲）を抽出する。そして、ＳＴ１５に進む。
ＳＴ１５において、抽出された粒子判別閾値以上の粒子画像の座標から粒子画像４２ｂの重心位置（ｘ、ｙ）を計算する。そして、ＳＴ１６に進む。
ＳＴ１６において、次の処理（１）、（２）を実行し、図８の対象粒子設定処理を終了して、図７の粒子特性計測処理に戻る。
（１）計算された重心位置（ｘ，ｙ）を初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）に設定する。
（２）入力された位置の粒子画像４２ａを測定対象粒子画像４２ｂに更新する。
ＳＴ１５において、抽出された粒子判別閾値以上の粒子画像の座標から粒子画像４２ｂの重心位置（ｘ、ｙ）を計算する。そして、ＳＴ１６に進む。
ＳＴ１６において、次の処理（１）、（２）を実行し、図８の対象粒子設定処理を終了して、図７の粒子特性計測処理に戻る。
（１）計算された重心位置（ｘ，ｙ）を初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）に設定する。
（２）入力された位置の粒子画像４２ａを測定対象粒子画像４２ｂに更新する。
（測定処理（ＳＴ６のサブルーチン）の説明）
図９は実施の形態１の測定処理のフローチャートであり、図７のＳＴ６のサブルーチンである。
図１０は実施の形態１の測定処理のフローチャートであり、図９の続きのフローチャートである。
図９のＳＴ２１において、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）の設定がされているか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２３に進む。
ＳＴ２２において、測定対象の粒子が選択、設定されていないことを告知するエラー表示をディスプレイ３２に表示する。そして、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
図９は実施の形態１の測定処理のフローチャートであり、図７のＳＴ６のサブルーチンである。
図１０は実施の形態１の測定処理のフローチャートであり、図９の続きのフローチャートである。
図９のＳＴ２１において、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）の設定がされているか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２３に進む。
ＳＴ２２において、測定対象の粒子が選択、設定されていないことを告知するエラー表示をディスプレイ３２に表示する。そして、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
ＳＴ２３において、初期の重心位置（ｘ０，ｙ０）を中心とした、移動先判別領域５１を設定する。そして、ＳＴ２４に進む。
ＳＴ２４において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ２５に進む。
（１）電界発生回路１２をオンにして、所定の電界Ｅを作用させる。
（２）計測回数ｎを０にリセットする。
ＳＴ２５において、計測間隔ｔ１を計測間隔計時タイマＴＭ１にセットする。そして、ＳＴ２６に進む。
ＳＴ２６において、計測間隔計時タイマＴＭ１がタイムアップしたか否かを判別する。すなわち、計測間隔ｔ１が経過したか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２６を繰り返し、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２７に進む
ＳＴ２４において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ２５に進む。
（１）電界発生回路１２をオンにして、所定の電界Ｅを作用させる。
（２）計測回数ｎを０にリセットする。
ＳＴ２５において、計測間隔ｔ１を計測間隔計時タイマＴＭ１にセットする。そして、ＳＴ２６に進む。
ＳＴ２６において、計測間隔計時タイマＴＭ１がタイムアップしたか否かを判別する。すなわち、計測間隔ｔ１が経過したか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２６を繰り返し、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２７に進む
ＳＴ２７において、計測回数ｎを１増加させる。即ち、ｎ＝ｎ＋１とする。そして、ＳＴ２８に進む。
ＳＴ２８において、移動先判別領域５１内に粒子判別閾値以上の画像濃度を有する画素が存在するか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２９に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３０に進む。
ＳＴ２９において、移動先判別領域５１から粒子が外側に移動してしまい計測が失敗したことを告知するエラー表示を行う。そして、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
ＳＴ２８において、移動先判別領域５１内に粒子判別閾値以上の画像濃度を有する画素が存在するか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２９に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３０に進む。
ＳＴ２９において、移動先判別領域５１から粒子が外側に移動してしまい計測が失敗したことを告知するエラー表示を行う。そして、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
ＳＴ３０において、検出された画素を含む粒子判別閾値以上の画像濃度の範囲、すなわち、粒子の範囲を抽出する。そして、ＳＴ３１に進む。
ＳＴ３１において、抽出された粒子範囲の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を検出する（計算する）。そして、ＳＴ３２に進む。
図１０のＳＴ３２において、計測回数ｎに対応させて重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を記憶する。そして、ＳＴ３３に進む。
ＳＴ３３において、計測回数ｎが終了判別回数ｎｆ以上であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴの３４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３５に進む。
図９のＳＴ３４において、重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を中心とした移動先判別領域５１を設定する。そして、ＳＴ２５に戻る。
ＳＴ３１において、抽出された粒子範囲の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を検出する（計算する）。そして、ＳＴ３２に進む。
図１０のＳＴ３２において、計測回数ｎに対応させて重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を記憶する。そして、ＳＴ３３に進む。
ＳＴ３３において、計測回数ｎが終了判別回数ｎｆ以上であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴの３４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３５に進む。
図９のＳＴ３４において、重心位置（ｘｎ，ｙｎ）を中心とした移動先判別領域５１を設定する。そして、ＳＴ２５に戻る。
図１０のＳＴ３５において、電界発生回路による電界の発生を終了させる。そして、ＳＴ３６に進む。
ＳＴ３６において、記憶された重心位置（ｘｎ，ｙｎ）のデータに基づいて、電界方向移動距離Ｘｎ＝ｘｎ−ｘｎ−１を計算する。そして、ＳＴ３７に進む。
ＳＴ３７において、前記数２に基づいて、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞を計算する。そして、ＳＴ３８に進む。
ＳＴ３８において、前記数３に基づいて、ブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を計算する。そして、ＳＴ３９に進む。
ＳＴ３６において、記憶された重心位置（ｘｎ，ｙｎ）のデータに基づいて、電界方向移動距離Ｘｎ＝ｘｎ−ｘｎ−１を計算する。そして、ＳＴ３７に進む。
ＳＴ３７において、前記数２に基づいて、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞を計算する。そして、ＳＴ３８に進む。
ＳＴ３８において、前記数３に基づいて、ブラウン運動平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を計算する。そして、ＳＴ３９に進む。
ＳＴ３９において、アインシュタインの関係式：拡散係数Ｄ＝＜ＸＢ ３＞／（２・ｔ１）と、ストークス・アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から、粒子半径ａを演算する。そして、ＳＴ４０に進む。
ＳＴ４０において、電気泳動移動度ｕ＝ｖ／Ｅ＝＜ＸＥ＞／（ｔ１・Ｅ）と、粒子半径ａと、ヘンリーの式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから、ゼータ電位ζを演算する。そして、ＳＴ４１に進む。
ＳＴ４１において、次の処理（１）、（２）を実行し、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
（１）粒子径ａおよびゼータ電位ζを、粒子特性測定画像４１の粒子径表示欄４４およびゼータ電位表示欄４６に表示する。
（２）重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の記憶データを全て消去する。
ＳＴ４０において、電気泳動移動度ｕ＝ｖ／Ｅ＝＜ＸＥ＞／（ｔ１・Ｅ）と、粒子半径ａと、ヘンリーの式：ｕ＝εｒ・ε０・ζ・ｆ（κ・ａ）／ηから、ゼータ電位ζを演算する。そして、ＳＴ４１に進む。
ＳＴ４１において、次の処理（１）、（２）を実行し、図９、図１０の測定処理を終了して、図７の粒子特性測定処理に戻る。
（１）粒子径ａおよびゼータ電位ζを、粒子特性測定画像４１の粒子径表示欄４４およびゼータ電位表示欄４６に表示する。
（２）重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の記憶データを全て消去する。
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた実施の形態１の粒子特性計測装置Ｄ０では、電界Ｅにより電気泳動する粒子の移動を計測することにより、電気泳動による平均移動距離＜ＸＥ＞と、ブラウン運動による平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を導出することができ、粒子径ａと、ゼータ電位ζを両方とも測定することができる。したがって、１つの粒子特性計測装置Ｄ０で粒子径ａとゼータ電位ζを１回の測定で一度に測定でき、異なる測定装置や、測定方法で、個別に粒子径やゼータ電位を導出していた場合に比べ、装置の構成をシンプルにでき、装置および測定のコストを低減することができる。また、実施の形態１では、ブラウン運動による平均自乗距離＜ＸＢ ２＞から精度良く粒子径（ストークス径）ａを測定でき、測定された粒子径からゼータ電位ζを導出できるので、精確なゼータ電位ζを測定することができる。
なお、実施の形態１では、粒子のＹ方向（電界に垂直な方向）の移動距離は使用しないので、重心位置はｘ方向成分のみを取得するように構成することが可能である。この場合、処理を高速化でき、記憶するメモリーの容量も減らすことができる。
前記構成を備えた実施の形態１の粒子特性計測装置Ｄ０では、電界Ｅにより電気泳動する粒子の移動を計測することにより、電気泳動による平均移動距離＜ＸＥ＞と、ブラウン運動による平均自乗距離＜ＸＢ ２＞を導出することができ、粒子径ａと、ゼータ電位ζを両方とも測定することができる。したがって、１つの粒子特性計測装置Ｄ０で粒子径ａとゼータ電位ζを１回の測定で一度に測定でき、異なる測定装置や、測定方法で、個別に粒子径やゼータ電位を導出していた場合に比べ、装置の構成をシンプルにでき、装置および測定のコストを低減することができる。また、実施の形態１では、ブラウン運動による平均自乗距離＜ＸＢ ２＞から精度良く粒子径（ストークス径）ａを測定でき、測定された粒子径からゼータ電位ζを導出できるので、精確なゼータ電位ζを測定することができる。
なお、実施の形態１では、粒子のＹ方向（電界に垂直な方向）の移動距離は使用しないので、重心位置はｘ方向成分のみを取得するように構成することが可能である。この場合、処理を高速化でき、記憶するメモリーの容量も減らすことができる。
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０の説明を行うが、この実施の形態２の説明において、前記実施の形態１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施の形態２は、下記の点で前記実施の形態１と相違しているが、他の点では前記実施の形態１と同様に構成されている。
次に本発明の実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０の説明を行うが、この実施の形態２の説明において、前記実施の形態１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施の形態２は、下記の点で前記実施の形態１と相違しているが、他の点では前記実施の形態１と同様に構成されている。
図１１は本発明の実施の形態２の粒子特性計測装置の制御部分が備えている各機能をブロック図（機能ブロック図）で示した図であり、実施の形態１の図３に対応する図である。
（実施の形態２の制御部の説明）
（情報処理装置Ｄ２の制御部の説明）
図１１において、実施の形態２の情報処理装置Ｄ２では、粒子移動計測手段Ｐ１３ａ′は、実施の形態１と同様の電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１および電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２と、追加された電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４と、実施の形態１とは異なるブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′とを有する。そして、実施の形態２では、粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、実施の形態１とは異なる式に基づいて粒子径を演算する。
（実施の形態２の制御部の説明）
（情報処理装置Ｄ２の制御部の説明）
図１１において、実施の形態２の情報処理装置Ｄ２では、粒子移動計測手段Ｐ１３ａ′は、実施の形態１と同様の電界方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ１および電気泳動平均移動距離演算手段Ｐ１３ａ２と、追加された電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４と、実施の形態１とは異なるブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′とを有する。そして、実施の形態２では、粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、実施の形態１とは異なる式に基づいて粒子径を演算する。
図１２は実施の形態２の計測された移動距離と、電気泳動による移動距離と、ブラウン運動による移動距離との関係を説明する説明図である。
Ｐ１３ａ４：電界垂直方向移動距離演算手段
電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶された前記重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の履歴から、計測間隔ｔ１の間の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の電界方向に垂直な電界垂直方向（一対の電極１７が対向する方向に垂直な方向、Ｙ方向）の移動距離Ｙｎ（＝ｙｎ−ｙｎ−１）を、計測間隔ｔ１毎に演算する。
Ｐ１３ａ３′：ブラウン運動平均自乗距離演算手段
ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′は、電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４で演算された移動距離Ｙｎに基づいて、計測間隔ｔ１間でのブラウン運動による粒子の移動距離の平均であるブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を演算する。図１２において、電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４で演算された移動距離Ｙｎ（Ｙ１〜Ｙ６）には、電気泳動による移動距離が含まれず、全てブラウン運動による移動距離であるため、二乗平均を利用して、ブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞は下記の数４から演算できる。
Ｐ１３ａ４：電界垂直方向移動距離演算手段
電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４は、粒子重心位置記憶手段Ｐ６に記憶された前記重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の履歴から、計測間隔ｔ１の間の重心位置（ｘｎ，ｙｎ）の電界方向に垂直な電界垂直方向（一対の電極１７が対向する方向に垂直な方向、Ｙ方向）の移動距離Ｙｎ（＝ｙｎ−ｙｎ−１）を、計測間隔ｔ１毎に演算する。
Ｐ１３ａ３′：ブラウン運動平均自乗距離演算手段
ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′は、電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４で演算された移動距離Ｙｎに基づいて、計測間隔ｔ１間でのブラウン運動による粒子の移動距離の平均であるブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を演算する。図１２において、電界垂直方向移動距離演算手段Ｐ１３ａ４で演算された移動距離Ｙｎ（Ｙ１〜Ｙ６）には、電気泳動による移動距離が含まれず、全てブラウン運動による移動距離であるため、二乗平均を利用して、ブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞は下記の数４から演算できる。
Ｐ１３ｂ′：粒子径検出手段
粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、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。実施の形態２の粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、ストークス−アインシュタインの式に基づいて、粒子半径ａを演算する。即ち、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′により演算されたブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞と、計測間隔ｔ１と、アインシュタインの関係式から、拡散係数Ｄ＝＜ＹＢ ２＞／（２・ｔ１）が導出され、後は、実施の形態１と同様に、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から粒子半径ａが導出できる。
粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、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。実施の形態２の粒子径検出手段Ｐ１３ｂ′は、ストークス−アインシュタインの式に基づいて、粒子半径ａを演算する。即ち、ブラウン運動平均自乗距離演算手段Ｐ１３ａ３′により演算されたブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞と、計測間隔ｔ１と、アインシュタインの関係式から、拡散係数Ｄ＝＜ＹＢ ２＞／（２・ｔ１）が導出され、後は、実施の形態１と同様に、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から粒子半径ａが導出できる。
（フローチャートの説明）
図１３は実施の形態２の測定処理のフローチャートであり、実施の形態１の図１０に対応するフローチャートである。
次に実施の形態２のフローチャートの説明を行うが、実施の形態１と同様の処理については、図示および詳細な説明を省略する。
実施の形態２の粒子特性測定処理では、実施の形態１の図７〜図９に示す処理は同様であり、図１０の測定処理のＳＴ３６、ＳＴ３８、ＳＴ３９のみが異なり、ＳＴ３６′、ＳＴ３８′、ＳＴ３９′の処理が実行される
図１３は実施の形態２の測定処理のフローチャートであり、実施の形態１の図１０に対応するフローチャートである。
次に実施の形態２のフローチャートの説明を行うが、実施の形態１と同様の処理については、図示および詳細な説明を省略する。
実施の形態２の粒子特性測定処理では、実施の形態１の図７〜図９に示す処理は同様であり、図１０の測定処理のＳＴ３６、ＳＴ３８、ＳＴ３９のみが異なり、ＳＴ３６′、ＳＴ３８′、ＳＴ３９′の処理が実行される
図１３のＳＴ３６′において、次の処理（１）、（２）が実行され、ＳＴ３７に進む。
（１）電界方向移動距離Ｘｎ＝ｘｎ−ｘｎ−１を計算する。
（２）電界垂直方向移動距離Ｙｎ＝yｎ−yｎ−１を計算する。
次に、ＳＴ３７の処理を実行して、ＳＴ３８′に進む。
ＳＴ３８′において、電界垂直方向移動距離および前記数４に基づいて、ブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を計算する。そして、ＳＴ３９′に進む。
ＳＴ３９′において、アインシュタインの式：拡散係数Ｄ＝＜ＹＢ ２＞／（２・ｔ１）と、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から、粒子半径ａを演算する。そして、ＳＴ４０に進む。
（１）電界方向移動距離Ｘｎ＝ｘｎ−ｘｎ−１を計算する。
（２）電界垂直方向移動距離Ｙｎ＝yｎ−yｎ−１を計算する。
次に、ＳＴ３７の処理を実行して、ＳＴ３８′に進む。
ＳＴ３８′において、電界垂直方向移動距離および前記数４に基づいて、ブラウン運動平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を計算する。そして、ＳＴ３９′に進む。
ＳＴ３９′において、アインシュタインの式：拡散係数Ｄ＝＜ＹＢ ２＞／（２・ｔ１）と、ストークス−アインシュタインの式：ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から、粒子半径ａを演算する。そして、ＳＴ４０に進む。
（実施の形態２の作用）
前記構成要件を備えた実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０では、電界方向に垂直な方向の移動距離Ｙｎに基づいてブラウン運動の平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を導出することができる。したがって、実施の形態１に比べ、ブラウン運動の平均自乗距離＜ＹＢ ２＞の計算式、導出が容易になり、また、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞と並行して同時に演算することもできる。
その他、実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０は、実施の形態１と同様の作用効果を有する。
前記構成要件を備えた実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０では、電界方向に垂直な方向の移動距離Ｙｎに基づいてブラウン運動の平均自乗距離＜ＹＢ ２＞を導出することができる。したがって、実施の形態１に比べ、ブラウン運動の平均自乗距離＜ＹＢ ２＞の計算式、導出が容易になり、また、電気泳動平均移動距離＜ＸＥ＞と並行して同時に演算することもできる。
その他、実施の形態２の粒子特性計測装置Ｄ０は、実施の形態１と同様の作用効果を有する。
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施の形態において、粒子の移動の計測は、ＣＣＤを使用して光学的に検出したが、これに限定されず、粒子の粒子径により、一般的な光学顕微鏡で観測できない場合には、白色光や単色光、偏光を使用可能な限外顕微鏡や暗視野顕微鏡と呼ばれる顕微鏡を使用することも可能である。
また、前記実施の形態において、測定対象粒子を１つの場合を例示したが、これに限定されず、情報処理装置Ｄ２の処理速度がカバーできる範囲で、複数の粒子の移動を同時に計測し、粒子径やゼータ電位を測定することも可能である。このとき、粒子径やゼータ電位を個別に表示したり、平均を表示したりすることも可能である。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、前記実施の形態において、粒子の移動の計測は、ＣＣＤを使用して光学的に検出したが、これに限定されず、粒子の粒子径により、一般的な光学顕微鏡で観測できない場合には、白色光や単色光、偏光を使用可能な限外顕微鏡や暗視野顕微鏡と呼ばれる顕微鏡を使用することも可能である。
また、前記実施の形態において、測定対象粒子を１つの場合を例示したが、これに限定されず、情報処理装置Ｄ２の処理速度がカバーできる範囲で、複数の粒子の移動を同時に計測し、粒子径やゼータ電位を測定することも可能である。このとき、粒子径やゼータ電位を個別に表示したり、平均を表示したりすることも可能である。
さらに、前記実施の形態において、例示した具体的な数値（計測間隔や終了判別回数（重心位置をサンプリングする回数）等）は設計に応じて適宜変更可能である。
また、前記実施の形態において、情報処理装置Ｄ２と粒子観察装置Ｄ１とを別体に構成したが、これに限定されず、一体的に構成することも可能である。即ち、具体的な構成は設計等に応じて任意に変更可能である。
さらに、前記実施の形態において、ゼータ電位を導出する際に、ヘンリーの式を使用したが、これに限定されず、他に提案されている電気泳動の式、例えば、Ohshima−Healy-Whiteの式やOhshimaらの式、Hermans-Fujitaの式等（公知文献（「北原文雄、他３名、“ゼータ電位 微粒子界面の物理化学”、サイエンティスト社、１９９５年１月３１日発行、ｐ３０−ｐ２７」）等参照）を使用してゼータ電位を導出することも可能である。
また、前記実施の形態において、情報処理装置Ｄ２と粒子観察装置Ｄ１とを別体に構成したが、これに限定されず、一体的に構成することも可能である。即ち、具体的な構成は設計等に応じて任意に変更可能である。
さらに、前記実施の形態において、ゼータ電位を導出する際に、ヘンリーの式を使用したが、これに限定されず、他に提案されている電気泳動の式、例えば、Ohshima−Healy-Whiteの式やOhshimaらの式、Hermans-Fujitaの式等（公知文献（「北原文雄、他３名、“ゼータ電位 微粒子界面の物理化学”、サイエンティスト社、１９９５年１月３１日発行、ｐ３０−ｐ２７」）等参照）を使用してゼータ電位を導出することも可能である。
また、前記実施の形態において、電極１７に作用させる電圧を変化可能に構成することも可能である。すなわち、電極１７の電圧を変化させることにより、電界を変化させ、電気泳動移動度を調整することも可能である。したがって、移動が速すぎて移動先判別領域の外に移動してしまう場合に電界を弱くしたり、移動が遅すぎてほとんど移動が検出できない場合に電界を強くしたりすることができる。
さらに、前記実施の形態において、電解質の濃度が既知の液体試料を使用して、κをデバイーヒュッケルの式を使用して導出したが、これに限定されず、例えば、電気伝導度を測定して電解質の濃度を測定（概算）することも可能である。
また、前記実施の形態において、粒子の重心位置から移動量の検出を行ったが、これに限定されず、重心以外の任意の位置（例えば、電極に対向する境界部等）に基づいて移動量を検出とすることも可能である。
さらに、前記実施の形態において、電解質の濃度が既知の液体試料を使用して、κをデバイーヒュッケルの式を使用して導出したが、これに限定されず、例えば、電気伝導度を測定して電解質の濃度を測定（概算）することも可能である。
また、前記実施の形態において、粒子の重心位置から移動量の検出を行ったが、これに限定されず、重心以外の任意の位置（例えば、電極に対向する境界部等）に基づいて移動量を検出とすることも可能である。
１…観察装置本体、２…光源装置、２ａ…光、３…コレクターレンズ、４…反射鏡、６…コンデンサレンズ、７…観察領域、８…ホルダ支持台、８ａ…開口、９…クリップ支持部、１１…ホルダ保持クリップ、１２…電界発生回路、１６…試料ホルダ、１６ａ…試料室、１７…電極、１７ａ…端子部、２１…対物レンズ、２２…投影光学系、２３…撮像装置、２４…ケーブル、３１…コンピュータ本体、３２…ディスプレイ、３３…キーボード、３４…マウス、４１…粒子特性測定画像、４２…粒子画像表示欄、４２ａ…粒子画像、４２ｂ…測定対象粒子画像、４３…測定開始アイコン、４４…粒子径表示欄、４６…ゼータ電位表示欄、５１…移動先判別領域、５２…画素、５３…重心位置、Ｄ０…粒子特性計測装置、Ｄ１…粒子観察装置、Ｄ２…情報処理装置、Ｐ…粒子特性計測プログラム、Ｐ１…光源装置制御手段、Ｐ２…電界発生回路制御手段、Ｐ３…撮像装置制御手段、Ｐ３ａ…撮像データ受信手段、Ｐ４…画像表示制御手段、Ｐ５…画像処理手段、Ｐ５ａ…画像濃度抽出手段、Ｐ５ｂ…粒子判別閾値記憶手段、Ｐ５ｃ…粒子判別手段、Ｐ５ｄ…重心検出手段、Ｐ６…粒子重心位置記憶手段、Ｐ７…対象粒子設定手段、Ｐ８…粒子設定有無判別手段、Ｐ９…移動先判別領域内粒子有無判別手段、Ｐ９ａ…移動先判別領域記憶手段、Ｐ１０…計測回数カウント手段、Ｐ１０ａ…終了判別回数記憶手段、Ｐ１１…計測間隔記憶手段、Ｐ１２…計測間隔計時タイマ、Ｐ１３…粒子特性測定手段、Ｐ１３ａ…粒子移動計測手段、Ｐ１３ａ１…電界方向移動距離演算手段、Ｐ１３ａ２…電気泳動平均移動距離演算手段、Ｐ１３ａ３，Ｐ１３ａ３′…ブラウン運動平均自乗距離演算手段、Ｐ１３ａ４…電界垂直方向移動距離演算手段、Ｐ１３ｂ，Ｐ１３ｂ′…粒子径検出手段、Ｐ１３ｃ…ゼータ電位検出手段、Ｐ１４…エラー処理手段、ＴＭ１…計測間隔計時タイマ。
Claims (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。 - 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。 - 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装置と、
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。 - 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装置と、
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。 - 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。 - 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。
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