JP2017524123A - 散乱光を用いた粒子トラッキング解析（ｐｔａ）法及びあらゆる液体中においてナノメートルオーダー大きさの粒子を検知及び識別するための装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】以下の特徴を有し、粒子（２３）を光学的に検知する方法及び装置。（ａ）断面矩形状で黒色ガラスにより形成されたセルウォール（９）が、その縦面及び横面を介してＬ字形の加熱冷却部（１）に取り付けられ、（ｂ）セルウォール（９）において加熱冷却部（１）に取り付けられた横面に対向する横面の中央は照明機器により照射され、セルウォール（９）は照射機器の光軸に直交する方向から観察機器により観察され、（ｃ）照射機器のフォーカスと観察機器のフォーカスは、制御装置によってセルウォール（９）により定義される三次元内部領域の任意の位置にモータで移動され、（ｄ）セルウォール（９）において照射機器から照射された光が通る光学ガラス窓（１１）と対向する面の中央に更なる光学ガラス窓（１１）が設けられ、（ｅ）セルウォール（９）の表面温度が、２つのサーミスタ（８）によりモニタされる。【選択図】図１

Description

本発明は、散乱光を用いた粒子トラッキング解析法及びあらゆる液体中においてナノメートルオーダー大きさの粒子を検知及び識別するための装置に関する。

分散物質系としての懸濁液及びエマルジョンは、液体中においてしばしば生じる粒子形態であり、プリンタインクから化粧エマルジョン更には量子ドットのような新素材まで幅広く用いられている。更に、ナノバブル、水中の粒子、薬剤投与物中の粒子及びエクソソーム（細胞体から放出されるメッセージ機能を持つナノ粒子）までもが、液体中の粒子に含まれる。粒子は、もともと個々に生じるオブジェクトとして若しくは凝集体（agglomerates）又は会合体（aggregates）の形態で集合体として生じる。凝集体において個々の成分は互いに緩く結合している一方、会合体は、強い力（例えば、粉砕プロセス）によって初めて互いに解離され得る。

凝集体又は会合体としての粒子サイズ及び形態の定量化、そして、それら混合物の定量的検知には大きな関心が寄せられている。このようなことは、イメージング法の分野において、光学顕微鏡を用いて数１００ｎｍサイズまで可能であり、電子顕微鏡を用いて最小で数ｎｍサイズまで可能である。しかしながら、凝集体と会合体とを区別することができる方法はなく、電子顕微鏡解析は、手間のかかるサンプル調製や解析にかかる時間及びコストに問題がある。

光学顕微鏡及び電子顕微鏡とは対照的に、光学散乱光解析は、粒子サイズを識別するための間接的測定法である。この解析法は、回折限界により１μｍ（１０００ｎｍ）以下の粒子には直接観察を適用できないため用いられる。

散乱光顕微鏡では、粒子により散乱された光が、ビデオフィルムでの粒子の位置特定及び粒子移動トラッキングに用いられる。散乱光顕微鏡には、白色光を照射する暗視野散乱光顕微鏡とレーザを照射する暗視野レーザ散乱光顕微鏡（以下で言及する）という２つのタイプがある。

個々の粒子の並進ブラウン拡散運動の解析、そして、それに続くストークス−アインシュタインの式による個々の粒子に対して測定された拡散定数の粒子サイズへの変換により、粒子サイズ分布が得られる。

分散物質系に電場がかけられると電気泳動移動が更に起こり、これにより、周囲液体との粒子界面に電荷が生じる。測定された電気泳動移動度は、例えば、スモルコフスキーの式により、いわゆるゼータ電位へと変換される。これについては以下のように考えられる。

分散系は、既に知られているように熱力学的に不安定な系に分類される。分散が安定に維持される期間は、ユーザビリティに本質的に重要である。しばしば見られる不安定性の一つは粒子の凝集の結果であり、これは、不可逆的な粒子サイズ成長又は液相と粒子層との完全な分離を引き起こし得る。いくつかの予防措置が凝集を減らすために用いられ、その一つは静電安定化である。これは、同様に荷電された粒子同士の接近は、それらの静電反発により困難になることを利用したものである。この反発は、媒体への界面における粒子イオン電荷が高いほど効率的に起こる。ここで極めて重要なのは静電的な粒子界面電位「ＰＩＰ」であり、特に、電気泳動移動（上記参照）によりしばしば生じるゼータ電位である。この電位は、隣接する分散粒子との反発の程度を決定する指標と見なされ、そのため、分散系の安定性に重要である。

上述した散乱光構成では、サンプルは外面的に静置され、サンプル中の粒子だけがサイズ及び形態に従って典型的に移動する。

１）粒子の効果は、とりわけ、その大きさのオーダーに依存する。例えば、色の輝度は、とりわけサイズ分布に依存し、薬剤投与の効果位置は、キャリア粒子（例えば、リポソーム液滴又はタンパク質で被覆された金粒子）のサイズに依存する。

２）更に、粒子サイズは、粒子の質、均一性及びユーザビリティに関する情報を与える。例えば、粒子（タンパク質）タイプの凝集体があまりにも多く存在していたり、他のタイプの物質が混在している場合には、ユーザビリティが疑問視される。

３）粒子形態も、極めて重要な特性である。例えば、脂肪が均質化された牛乳では、脂肪滴が３００ｎｍのカゼイン粒子のサイズまで分解されている。２つの成分間の違いは、形態にのみ存在する。ＤＬＳ、動的光散乱、ディスク遠心分離及び超音波スペクトロスコーピーによる通常のサイズ測定法では、脂肪滴とカゼインを互いに区別することはできない。サイズが略１μｍ以下の粒子の形態は、今まで、電子顕微鏡を用いてのみ測定可能であった。しかしながら、電子顕微鏡を用いた測定は統計的で、しかもサンプル調整に手間がかかる。キャリア液体中における粒子の動的ｉｎ−ｓｉｔｕ観察は、可能ではない。

４）従来のＤＬＳ散乱光法におけるサイズ分布結果の正確性に関する不確定性は、散乱光ボリュームからの散乱光が一つの検知要素上に集束して集められるという事実に関連している。散乱光シグナルのゆらぎは、サイズ分布に適用される。この場合、ゆらぎが、ストークス−アインシュタインの式により粒子サイズを計算する際の基となる粒子の並進運動により引き起こされているのか、それとも無形粒子の回転により引き起こされているのか区別することができない。これは、回転している粒子会合体の重心変化が、例えば、集団散乱光シグナルに寄与したり、本質的に識別することができない「寄生」微細成分を引き起こすためである。更なる不確定性は、散乱光挙動が異なる物質の混合物で起こる。そのため、物質混合物の場合には、種々成分の誤った評価が起こる。異なる物質の粒子が同じサイズの場合、そもそも、サンプル中に１種より多い物質が存在していることを疑うことさえできず、どのような成分が存在しているのかについても分からない。

５）イメージング法としての電子顕微鏡では、形態を調べることができる。しかしながら、凝集体と会合体とを区別することはできない。

６）そのため、電子顕微鏡と同様の方法でパターン認識するが、実質的に早く且つ経済的で、測定のためのサンプル調製によりサンプル修飾の危険が殆どない方法の開発が望まれている。

７）更に、ビデオフィルムによりトラックされる個々の粒子の離散解析から、可能な限り多くの特性を区別できることが望まれる。厳密に言えば、粒子は、その位置変化の間に観察している顕微鏡に対する配向を時には顕微鏡フォーカスの外側で絶えず変化させている。個々の粒子の強い振動も見られる。これらすべての現象は、粒子トラッキング測定法では昔から問題となっている。しかしながら、前向きに考えれば、これらの問題は、ａ）回転から粒子の移動を区別して寄生微細成分を除去し、ｂ）ビデオフィルムを通過する間の粒子の動的挙動から更なる情報を得る機会を与える。この点は、ＤＬＳ、電子顕微鏡及びディスク遠心分離といった他の方法とは異なる。

８）本発明では、動力学よりも更に価値のある情報を得るために動的マルチパラメータ解析が好適に用いられた。

９）ＰＴＡ法の一つの大きな問題は、ナノ粒子の解析のために非常に高い光コントラスト（ビデオ検知器におけるシグナル／ノイズ比）を必要とすることである。これは、ナノ粒子の光散乱が、小径の６乗以上に減少するためである。とりわけ、バックグラウンドに対して弱く光る粒子の光コントラストが、最大且つ散乱光により減衰しないようにすることが必要である。これは、一つの高感度カメラだけでは達成することができない。散乱光構成では、端部及びセルウォールで励起レーザ光の反射に起因する寄生光が常にあり、このような光もビデオカメラに達し得る。星の観察に最適な漆黒の夜空との比較は明確である。コントラスト改善のための発明は、可能な限り広いサイズ幅におけるナノ粒子の動的パターン認識を実行可能とするために用いられる。

１０）ＰＴＡ測定技術における別の困難は、せいぜい８から１の小さいサイズ測定範囲だけが一つのカメラセッティングで同時に記録可能であることに起因する。より広い粒子サイズ分布を有するサンプルの場合には、３つまでの異なるカメラセッティングと、１：３〜１：４で３つまでのサンプル希釈ステージが必要となる。直観カメラセッティングと組み合わせられた希釈オートメーションは、測定を実質的に単純化し、操作の点でほぼエラーフリーとする。小型ｐＨプローブの更なる取り付けは、オートメーションへの次のステップである。ＰＴＡのほとんどのユーザは、生化学的な医療診断に関わっている。これは、非常に少ないサンプル量や、しばしば新しいタイプの解析法が困難な人と関わる。ゼータ電位を測定する必要があるサンプルの場合には、周囲液体のイオン特性を測定及び記録することが重要である。粒子界面近傍のイオン状態を特徴づける２つの重要なパラメータは、電導度とｐＨである。これらは、自動的且つ人の介在無しに連帯して記録されるべきである。

同一出願人によるＤＥ １０ ２００８ ００７ ７４３ Ｂ３は、液体中における粒子分布の検知に関する方法及び装置を記載している。ＰＩＰを測定するには、種々の物理的方法があることをここで指摘しておく。従来技術としては、とりわけＵＳ ３ ７６４ ５１２ Ａを参照として挙げる。この文献は、以下の特性を有し、キュベット１４内の懸濁液に含まれる粒子の光学検知を行うための装置を開示している。
ａ）キュベット１４は、マウント３２手段により定義された様式で配置される。
ｂ）キュベット１４は、光学照射機器１０−１２−１６−１８手段により照射され、照射機器の光軸に直交する方向から観察機器３０により観察される。
ｃ）照射機器のフォーカス位置及び観察機器のフォーカス位置は、それぞれキュベットの空間内領域に亘って電動様式又はフォーカス調整手段２７により移動され得る。
この装置は、イメージがシャープに見えるまで、２つの焦点位置を互いに手動で調整することによりマニュアルで光学構成の焦点を合わせるという不利な点を有する。

このような不利な点を解消するためにＤＥ １０ ２００８ ００７ ７４３ Ｂ３の請求項１では、以下の特性を持ち、キュベット（１）内の懸濁液に含まれる粒子（１３）の光学検知を行うための装置が保護されている。
ａ）キュベット（１）は、マウント手段（５）により定義された様式で配置される。
ｂ）キュベット（１）は、光学照射機器手段により照射され、照射機器の光軸に直交する方向から観察機器により観察される。
ｃ）照射機器のフォーカス及び観察機器のフォーカスは、キュベット（１）の空間内領域に亘って電動様式で制御装置により任意の位置に移動され得る。
ｄ）特定の点でのフォーカスのために、観察機器のフォーカス位置への照射機器のフォーカス位置の接近（又はその逆）は、検知装置でモニタされる及び／又はディスプレイスクリーンに表示される。

上記方法は広く使用可能であるが、散乱光又は蛍光によるナノ粒子の測定の間に迷光バックグラウンドによる制限を受ける。

本発明に係る装置又は同装置に基づく方法の目的は、迷光バックグラウンドを最小化することである。

この目的は、請求項１でクレームしている装置により達成される。
この装置は、あらゆる液体の懸濁液に含まれるナノメートルオーダー大きさの粒子（２３）をセルウォール（９）内で検知及び識別するものであって、
ａ）セルウォール（９）は、黒色ガラスで断面矩形状に形成され光学ガラス窓（１１）を有し、セルウォール（９）の縦面及び横面に対応して設けられたＬ字形の加熱冷却部（１）と、該横面に対応して設けられたスタンドベース（２）と、スタンドベース（２）をマウントする振動ダンパー（４）と、を更に備え、
ｂ）セルウォール（９）は、上記横面に対向した横面の中央に設けられた光学ガラス窓（１１）を通して照射機器により照射されると共に、照射機器の光軸に直交する方向から別の光学ガラス窓（１１）を通して観察機器（６、６ａ）により観察され、
ｃ）照射機器と観察機器（６、６ａ）との共通フォーカスは、制御装置によりセルウォール（９）の空間内領域に亘って電動様式で任意の位置に移動され、
ｄ）セルウォール（９）において照射機器から照射された光が通る光学ガラス窓（１１）と対向する面は、その中央に設けられた更なる光学ガラス窓（１１）と、その外側を覆い合同に形成されたナノカーボン層（５）と、を有し、
ｅ）セルウォール（９）において観察機器（６、６ａ）の光軸が通る光学ガラス窓（１１）が設けられた面は、２つのサーミスタ（８）により温度モニタされていることを特徴とする。

以下の特徴が、更にクレームされる。
立方体状に形成されたセルウォール（９）の２つの端面にそれぞれ電源電極（１９）が設けられ、これら電極（１９）の各々は、外部電極及び内部電極から成り、
観察機器（６、６ａ）のビーム経路に、種々のフィルタを配置するフィルタチェンジャ（７）が設けられ、
照射機器はレーザ（１０）であり、観察機器（６、６ａ）は顕微鏡対物（６ａ）を持つデジタルビデオカメラ（６）であり、
立方体状に形成されたセルウォール（９）の一面に設けられ供給ポンプ（１３）を有して洗浄液又は希釈液を供給するための保存コンテナ（１２）と、セルウォール（９）の他面に設けられサンプル液のための補償コンテナ（１４）と、供給ポンプ（１６）を有するサンプルコンテナ（１５）と、保存コンテナ（１２）及びサンプルコンテナ（１５）から液体を用量調整可能に供給する混合チャンバ（１７）と、混合チャンバ（１７）に取り付けられた小型ｐＨ測定プローブ（１８）と、を更に備える。

また、請求項６でクレームしている方法は、セルウォール（９）内の懸濁液に含まれるナノメートルオーダー大きさの粒子（２３）の散乱光を用いた粒子トラッキング解析の方法であって、
ａ）セルウォール（９）は、定義された様式で振動ダンパー（４）により配置され、検知プロセスのための光学ガラス窓（１１）が設けられた黒色ガラスにより構成され、
ｂ）セルウォール（９）は、光学ガラス窓（１１）を通して照射機器により照射されると共に、照射機器の光軸に直交する方向から別の光学ガラス窓（１１）を通して観察機器（６、６ａ）により観察され、
ｃ）照射機器のフォーカスと観察機器（６、６ａ）のフォーカスは、一つ又は複数の粒子（２３）に関連したイメージ特性を最適化するためにセルウォール（９）の特定領域において同じ位置に電動様式で移動され、電気泳動効果は、電気浸透効果とは明確に区別され、
ｄ）得られたコントロールパラメータは、度量衡学的に同時に検知される粒子（２３）の特性、サンプルのゼータ電位、電導度及びｐＨの基準として用いられることを特徴とする。

以下の特徴が、更にクレームされる。
照射機器はレーザ（１０）を有し、観察機器（６、６ａ）は顕微鏡対物（６ａ）を持つデジタルビデオカメラ（６）を有し、
セルウォール（９）において、照射機器から照射された光を通す光学ガラス窓（１１）と対向する面に更なる光学ガラス窓（１１）を設けることで照射機器から照射された光をセルウォール（９）から出射させ、この出射した光の熱をナノカーボン層（５）により消散させて、懸濁液に対する照射機器の光照射による熱効果を最小化し、
ナノメートルサイズ範囲の粒子（２３）に対して散乱光を用いたパターン解析を世界で初めて行い、請求項６乃至請求項１０のいずれか一項でクレームされる方法ステップを実行するためのプログラムコードを持ち、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラム、同方法を実行するためのコンピュータプログラムがコンピュータ上で動作する場合に、コンピュータプログラムのプログラムコードを持つ機械可読媒体。

セルウォールの断面図及び３次元図。 周辺構成を備えたセルの３次元図。 特別な実施形態におけるセルの３次元図。 測定動作原理を示す図。 本発明に係るプロセス法のフローチャート。

本発明に係る装置は、以下で詳細に記載される。

図１は、セルウォール９の断面図及び３次元図を示す。セルウォール９は、断面矩形に構成されて解析する懸濁液を含み、本図左側部分の真ん中に配置されている。セルウォール９は、その左側部分で加熱冷却部１により支持されている。加熱冷却部１は、断面においてＬ字型であり、その機能については以下で詳細に記述する。装置全体は、スタンドベース２にマウントされている。スタンドベース２は、振動ダンパー４により周囲領域からの振動に対して保護されている。レーザ１０は、懸濁液に照射を行うためにセルウォール９の上側に設けられている。レーザ１０の主要なビームプロファイルは、破線で示され、セルウォール９を通って中央に伸びている。レーザ１０のビームは、開口（透過で示す）を通ってセルウォール９を横断してからセルウォール９の対向する側に達し、そこで開口（透過で示す）の下方にあるナノカーボン層５により吸収及び熱的に中和される。ナノカーボン層５の機能は、以下で更に記載される。この破線に直交して、デジタルビデオカメラ６及び顕微鏡対物６ａの光軸３（同様に破線で示す）が示されている。この光軸３も、開口（透過で示す）を通過する。これら２つの破線が交差する点において、研究対象となる粒子が観察される。デジタルビデオカメラ６のビーム経路には、フィルタチェンジャ７が設けられている。フィルタチェンジャ７は、必要に応じてデジタルビデオカメラ６の対物の前に種々のカラーフィルタを配置する。更に、顕微鏡対物６ａも、デジタルビデオカメラ６のビーム経路に配置されている。セルウォール９においてデジタルビデオカメラ６が設けられた側には、セルウォール９の温度変化を記録する２つのサーミスタ８が設けられている。

開口の配置がより分かりやすいセルウォール９の３次元図が、図１の右側に示されている。開口は、セルウォール９に設けられた光学ガラス窓１１である。加熱冷却部１及びナノカーボン層５は、セル中で均一な温度分布を達成するために用いられる。ナノカーボン層５は、レーザ光が光学ガラス窓１１を通ってセルウォール９から出射したときに、レーザ１０により引き起こされる熱放射を側方及び加熱冷却部１へと直ちに消散させる。そのため、セル中の熱対流は実質的に避けられる。熱対流は、測定する粒子拡散及び電気泳動移動と競合するので避けるべきである。

図２は、周辺構成を備えたセルの３次元図を示す。光学ガラス窓１１が設けられたセルウォール９に加えて、セルウォール９の底部に配置された加熱冷却部１及びナノカーボン層５も示されている。負極及び正極１９は、セルウォール９の２つの狭い面にそれぞれ取り付けられている。これら電極１９は、それぞれセルウォール９の外側にある外部電極及びセルウォール９の内側にある内部電極という２つの電極から成り、電極１９により関連する電場が形成される。このようにして、泡形成のような摂動効果を相殺することができる。研究対象となる粒子の電気泳動移動は、制御可能な電圧を課すことで誘導され得る。保存コンテナ１２から洗浄液又は希釈液を供給し、サンプルコンテナ１５から懸濁液を供給するために、２つの供給ポンプ１３、１６がセルウォール９の右側に設けられている。補償コンテナ１４は、セルウォール９の左側の狭い面に取り付けられている。右側の狭い面には、シリンジ又はサンプルコンテナ１５からサンプル懸濁液を受けるための小型混合チャンバ１７が取り付けられている。コンテナ１２、１５から希釈液及びサンプルを同時に投与する場合には、サンプルを所定の希釈率に希釈することができる。小型ｐＨ測定プローブ１８は、混合チャンバ１７の外側に取り付けられている。

図３は、特別な実施形態におけるセルの３次元図を示す。ここでは、回転可能なチェンジャディスク２０を用いて特定の懸濁液を調べる際に、必要に応じて複数のレーザ１０から特定のものが選択されて迅速に用いられる様式が、原理上及び例示として示されている。チェンジャディスク２０は、水平移動可能な移動体により構成されてもよい。

図４は、本発明による測定原理を示す。１００ｎｍの直径を持つ不整形な集合体として示される粒子２３を参照例として、粒子２３が時間Δｔにおいて距離Δｘ移動した場合、粒子２３は、サイズピーク２１だけでなく、従来技術では通常観察されない広く小さいサイズピーク２２も正確に与える。これは、すでに述べたように、従来技術ではサイズピーク２２は通常見落とされていた又はより小さい粒子の効果だと考えられていたが、本発明の方法ではサイズピーク２２が粒子２３の回転効果に帰することを見い出すことができるためである。

以上が、初めての動的散乱光パターン解析による自動評価の全体像である。この場合、最初の粒子、凝集体及び会合体の数が決定される。散乱光形態パラメータ（補助的な形態パラメータ）、粒子散乱光強度、粒子散乱光エリア及びそれらすべての動的値の評価が成される。これらパラメータのゆらぎ幅は、各々のパラメータから得られる。異なる粒子タイプ（例えば、牛乳液滴、牛乳エキソソーム及びカゼインを含む牛乳や、粒子とナノバブルの混合物）の比率評価も更に可能である。上記移動プロセスの複雑な解析には、特別な制御プログラムが必要である。

図５は、本発明に係るプロセス法のフローチャートであり、本発明に係る装置を用いた測定及び解析の際の本質的な方法ステップを示している。

操作を開始すると、装置又は計器が初期化される。このとき、すべてのセンサ及びアクチュエータがアドレスされ、それらの参照値が読み取られる。このようにして読み取られた個々の計器の参照値が各計器毎に規定された範囲内にある場合、計器は測定準備に入る。

サンプル投与の準備として、純水を用いた参照測定を行い、次いで既知の正確に定義されたサンプルを用いた参照測定を行う。例えば、定義された希釈粒子サイズスタンダードが、この目的に適している。参照測定は、計器のパフォーマンスや計器の特性が基準に適合しているかといった情報を与える。この過程は、フローチャートの最初の３つのシンボルに相当する。

図５のフローチャートにおいて４番目のシンボルに相当するサンプル投与は、マニュアル又は別の自動化投与システムのいずれかで行われる。サンプル投与の後、フローチャートの５番目のシンボルに従ってカメラパラメータが決定されると共に、電子フィルタセッティングが行われる。測定されたパラメータ（例えば、電導度や温度）に基づいて、内容物の性質及び適応濃度が推定される。この推定にはイメージのプレ解析から得られるパラメータも用いられ、時間の関数としてのオブジェクトの変化もまた考慮される。イメージ輝度、検知されたオブジェクトの数、オブジェクトの形態及びサイズと言ったいわゆる性質パラメータは、泡や他の摂動反射の存在に関する情報を与えてくれる。極端に高濃度の粒子の場合には、高いイメージ輝度が得られる。この場合、サンプルは希釈され、再度測定セルに移し替える必要がある。

サンプル内容物の性質パラメータ試験の後、フローチャートの６番目のシンボルである「取得」に従ってビデオシークエンスが記録及び保存される。

７番目のシンボルであるビデオ解析では、ビデオシークエンスがリアルタイム又はタイムディレイのいずれかで評価される。この目的のため、ビデオシークエンスは個々のイメージに分解され、個々のイメージのオブジェクトはローカライズされ、輝度、サイズ又は形態と言ったオブジェクト特性が決定される。

８番目のシンボルに従って個々のオブジェクトは、個々のイメージに対するいわゆるトレースを作成するために統合される。トレースは、オフセットデータに加えて、オブジェクトの特性データとリンクされる。

９番目のシンボルによる結果表示では、サイズ分布（すなわち、ヒストグラム）が表示される。更に、イメージからのオブジェクト特性を含んだ多変量統計法により、いわゆる多次元評価が行われる。多次元性（オフセット、オブジェクトのサイズ、輝度及び時間変化）により、サンプルは、サブグループに分類される。そのため、複数の異なるサンプル構成要素の存在が予想され得る。更に、評価は、測定アーチファクトに関する情報を与え、結果は、このようなアーチファクトが除かれたものとなっている。これは、例えば、特に大きな粒子の移動拡散成分を含み得る。評価及び結果表示の後、例えば、他のフィルタパラメータを用いたサンプルの再評価や、新たなサンプルの投入及び測定が行われる。更に、プログラムが終了され、洗浄、クリーニング、消毒の後、計器がシャットダウンされる。

１ 加熱冷却部（ペルチェ素子）
２ スタンドベース
３ 光軸
４ 振動ダンパー
５ ナノカーボン層
６ デジタルビデオカメラ６
６ａ 顕微鏡対物
７ フィルタチェンジャ
８ サーミスタ
９ セルウォール
１０ レーザ
１１ 光学ガラス窓
１２ 希釈液のための保存コンテナ
１３ 希釈液のための供給ポンプ
１４ 補償コンテナ
１５ サンプルコンテナ
１６ サンプルのための供給ポンプ
１７ 混合チャンバ
１８ 小型ｐＨ測定プローブ
１９ 電極
２０ チェンジャディスク
２１ 移動を示すサイズピーク
２２ 回転を示すサイズピーク
２３ 粒子

Claims (12)

1. あらゆる液体の懸濁液に含まれるナノメートルオーダー大きさの粒子（２３）をセルウォール（９）内で検知及び識別する装置であって、
   ｆ）前記セルウォール（９）は、黒色ガラスで断面矩形状に形成され光学ガラス窓（１１）を有し、前記セルウォール（９）の縦面及び横面に対応して設けられたＬ字形の加熱冷却部（１）と、前記横面に対応して設けられたスタンドベース（２）と、前記スタンドベース（２）をマウントする振動ダンパー（４）と、を更に備え、
   ｇ）前記セルウォール（９）は、前記横面に対向した横面の中央に設けられた前記光学ガラス窓（１１）を通して照射機器により照射されると共に、前記照射機器の光軸に直交する方向から別の光学ガラス窓（１１）を通して観察機器（６、６ａ）により観察され、
   ｈ）前記照射機器と前記観察機器（６、６ａ）との共通フォーカスは、制御装置により前記セルウォール（９）の空間内領域に亘って電動様式で任意の位置に移動され、
   ｉ）前記セルウォール（９）において前記照射機器から照射された光が通る前記光学ガラス窓（１１）と対向する面は、その中央に設けられた更なる光学ガラス窓（１１）と、その外側を覆い合同に形成されたナノカーボン層（５）と、を有し、
   ｊ）前記セルウォール（９）において前記観察機器（６、６ａ）の光軸が通る前記光学ガラス窓（１１）が設けられた面は、２つのサーミスタ（８）により温度モニタされていることを特徴とする装置。
2. 立方体状に形成された前記セルウォール（９）の２つの端面にそれぞれ電源電極（１９）が設けられ、これら電極（１９）の各々は、外部電極及び内部電極から成ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記観察機器（６、６ａ）のビーム経路に、種々のフィルタを配置するフィルタチェンジャ（７）が更に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記照射機器はレーザ（１０）であり、前記観察機器（６、６ａ）は顕微鏡対物（６ａ）を持つデジタルビデオカメラ（６）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の装置。
5. 立方体状に形成された前記セルウォール（９）の一面に設けられ供給ポンプ（１３）を有して洗浄液又は希釈液を供給するための保存コンテナ（１２）と、前記セルウォール（９）の他面に設けられサンプル液のための補償コンテナ（１４）と、供給ポンプ（１６）を有するサンプルコンテナ（１５）と、前記保存コンテナ（１２）及び前記サンプルコンテナ（１５）から液体を用量調整可能に供給する混合チャンバ（１７）と、前記混合チャンバ（１７）に取り付けられた小型ｐＨ測定プローブ（１８）と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. セルウォール（９）内の懸濁液に含まれるナノメートルオーダー大きさの粒子（２３）の散乱光を用いた粒子トラッキング解析の方法であって、
   ｅ）前記セルウォール（９）は、定義された様式で振動ダンパー（４）により配置され、検知プロセスのための光学ガラス窓（１１）が設けられた黒色ガラスにより構成され、
   ｆ）前記セルウォール（９）は、前記光学ガラス窓（１１）を通して照射機器により照射されると共に、前記照射機器の光軸に直交する方向から別の光学ガラス窓（１１）を通して観察機器（６、６ａ）により観察され、
   ｇ）前記照射機器のフォーカスと前記観察機器（６、６ａ）のフォーカスは、一つ又は複数の粒子（２３）に関連したイメージ特性を最適化するためにセルウォール（９）の特定領域において同じ位置に電動様式で移動され、電気泳動効果は、電気浸透効果とは明確に区別され、
   ｈ）得られたコントロールパラメータは、度量衡学的に同時に検知される粒子（２３）の特性、サンプルのゼータ電位、電導度及びｐＨの基準として用いられることを特徴とする方法。
7. 前記照射機器はレーザ（１０）を有し、前記観察機器（６、６ａ）は顕微鏡対物（６ａ）を持つデジタルビデオカメラ（６）を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記セルウォール（９）において、前記照射機器から照射された光を通す前記光学ガラス窓（１１）と対向する面に更なる光学ガラス窓（１１）を設けることで前記照射機器から照射された光を前記セルウォール（９）から出射させ、この出射した光の熱をナノカーボン層（５）により消散させて、懸濁液に対する前記照射機器の光照射による熱効果を最小化することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 散乱光を用いてナノメートルサイズ範囲の粒子（２３）のパターン解析を世界で初めて行うことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項でクレームされる装置を用いた測定及び解析の方法であって、
    ａ）操作を開始すると初期化のためにセンサ及びアクチュエータがアドレスされ、純水及び／又は既知のサンプルを用いた参照測定により参照値が読み取られてサンプル記録に備え、
    ｂ）サンプル記録の後、カメラパラメータが決定されると共に、電子フィルタ調整が行われ、
    ｃ）サンプル内容物の性質パラメータ試験の後、取得のシンボルに従ってビデオシークエンスが記録及び保存され、
    ｄ）ビデオシークエンスが、リアルタイム又はタイムディレイのいずれかで評価され、
    ｅ）個々のオブジェクトは、オフセットデータに加えてオブジェクトの特性データとリンクされた個々のイメージに対するトレースを作成し、
    ｆ）結果表示でサイズ分布が表示され、多変量統計法により多次元評価が行われ、
    ｇ）サンプルが異なるフィルタパラメータを用いて再評価される、又は新たなサンプルが測定され、
    ｈ）前記装置がスイッチオフされる、ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項６乃至請求項１０のいずれか一項でクレームされる方法ステップを実行するためのプログラムコードを持ち、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラム。
12. 請求項６乃至請求項１０のいずれか一項でクレームされる方法を実行するためのコンピュータプログラムがコンピュータ上で動作する場合に、前記コンピュータプログラムのプログラムコードを持つ機械可読媒体。

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