JP7111545B2 - 計測装置および微粒子測定システム - Google Patents
計測装置および微粒子測定システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7111545B2 JP7111545B2 JP2018140616A JP2018140616A JP7111545B2 JP 7111545 B2 JP7111545 B2 JP 7111545B2 JP 2018140616 A JP2018140616 A JP 2018140616A JP 2018140616 A JP2018140616 A JP 2018140616A JP 7111545 B2 JP7111545 B2 JP 7111545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- measuring device
- amplifier
- calibration
- waveform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 56
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 19
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/1012—Calibrating particle analysers; References therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44791—Microapparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
- 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
- G01N15/131—Details
- G01N15/132—Circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
- G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
- G01N33/48721—Investigating individual macromolecules, e.g. by translocation through nanopores
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Is=Vb/Rp …(1)
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。このように計測装置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。
図4は、実施の形態に係る微粒子測定システム1のブロック図である。微粒子測定システム1は、ナノポアデバイス100、計測装置200、データ処理装置300を備える。
vs(ω)=H(ω)×vcal(ω)
図7では、アンプ212を2段で構成したが、ネガティブフィードバックを取り入れた3段もしくは4段以上の構成を採用してもよい。
図7では、初段のアンプをゲインg=1のボルテージフォロアで構成したがその限りでなく、ゲインgを1より大きくしてもよい。この場合、ガードアンプ270は、ゲイン1/g倍のアンプで構成すればよい。
実施の形態では、いくつかの可変抵抗としてデジタル制御可能なポテンシオメータを用いたが、それらの一部あるいは全部を手動の可変抵抗器を採用してもよい。この場合、ユーザが、校正用電圧波形と測定された電圧波形にもとづいて、手動で抵抗値を調節してもよい。
図7において、対接地容量Csの影響が無視できる場合、ドライビングガード(270,110)を省略してもよい。
図7において、2個のオペアンプOA1,OA2簡のコモンモードノイズの影響を無視できる場合、最終段の差動アンプ218を省略してもよい。
実施の形態で説明した調節可能な回路定数の組み合わせは例示に過ぎず、その中の任意の組み合わせを採用してもよいし、ここに例示しない回路定数を調節可能としてもよい。
本明細書では微粒子計測装置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ナノポアデバイスを用いた微小電流計測を伴う計測器に広く用いることができる。
実施の形態では、校正用電圧Vcalとして矩形波を用いたがその限りでなく、マルチトーン信号やスイープ正弦波信号、インパルス信号などを用いてもよい。
2 電解液
4 粒子
100 ナノポアデバイス
102 ナノポアチップ
104 細孔
106,108 電極
110 シールドケース
200 計測装置
210 トランスインピーダンスアンプ
212 アンプ
214 ボルテージフォロア
216 反転アンプ
218 差動アンプ
220 電圧源
222 波形発生器
224 D/Aコンバータ
226 ドライバ
230 デジタイザ
240 インタフェース
250 キャリブレーションコントローラ
270 ガードアンプ
300 データ処理装置
OA1 第1オペアンプ
Ri1,Ri2 抵抗
Cf1 第1キャパシタ
Rf1 第1抵抗
OA2 第2オペアンプ
Cf2 第2キャパシタ
Rf2 第2抵抗
Claims (13)
- 細孔および電極対を有するナノポアデバイスに流れる電流信号を測定する計測装置であって、
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、
通常の測定時において前記電極対の間に直流のバイアス電圧を印加し、キャリブレーション時に前記電極対の間に交流成分を含む校正用電圧を印加可能な電圧源と、
を備え、
前記キャリブレーション時に、前記トランスインピーダンスアンプの出力信号と、前記校正用電圧にもとづいて、前記計測装置の少なくともひとつの回路定数を補正可能に構成されることを特徴とする計測装置。 - 前記少なくともひとつの回路定数は、前記トランスインピーダンスアンプの前記出力信号の波形が前記校正用電圧の波形に近づくように調節可能であることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 細孔および電極対を有するナノポアデバイスに流れる電流信号を測定する計測装置であって、
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、
通常の測定時において前記電極対の間に直流のバイアス電圧を印加し、キャリブレーション時に前記電極対の間に交流成分を含む校正用電圧を印加可能な電圧源と、
を備え、
前記キャリブレーション時に、前記トランスインピーダンスアンプの出力信号と、前記校正用電圧にもとづいて、前記計測装置の少なくともひとつの回路定数を補正可能に構成され、
前記少なくともひとつの回路定数は、前記校正用電圧の波形を入力、前記トランスインピーダンスアンプの前記出力信号の波形を出力とする伝達関数が、理想特性に近づくように調節可能であることを特徴とする計測装置。 - 前記校正用電圧の波形は矩形波であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の計測装置。
- 前記トランスインピーダンスアンプは、
反転入力端子が前記電極対の第1電極と接続され、非反転入力端子に基準電圧を受けるアンプと、
前記アンプの前記反転入力端子と前記アンプの出力端子と間に直列に接続される第1抵抗および第2抵抗と、
前記第1抵抗と並列に設けられる第1キャパシタと、
前記アンプの前記出力端子と接続される第2キャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の計測装置。 - 前記第2抵抗の抵抗値が可変であることを特徴とする請求項5に記載の計測装置。
- 前記アンプのゲインが可変であることを特徴とする請求項5または6に記載の計測装置。
- 前記第1抵抗が可変であることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の計測装置。
- 前記電圧源と前記電極対の第2電極の間に設けられる抵抗およびキャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の計測装置。
- 前記抵抗およびキャパシタの時定数が調節可能であることを特徴とする請求項9に記載の計測装置。
- 前記トランスインピーダンスアンプの出力電圧をデジタルデータに変換するデジタイザと、
前記デジタイザの出力を外部に伝送可能なインタフェースと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の計測装置。 - 請求項11に記載の計測装置と、
前記計測装置の前記インタフェースと接続されるデータ処理装置と、
を備えることを特徴とする微粒子測定システム。 - 前記計測装置の少なくともひとつの回路定数を補正するための処理の少なくとも一部は、前記データ処理装置において実行されることを特徴とする請求項12に記載の微粒子測定システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018140616A JP7111545B2 (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 計測装置および微粒子測定システム |
US16/296,790 US11181504B2 (en) | 2018-07-26 | 2019-03-08 | Measurement apparatus |
DE102019116347.1A DE102019116347A1 (de) | 2018-07-26 | 2019-06-17 | Messvorrichtung und mikropartikelmesssystem |
JP2022116568A JP7281590B2 (ja) | 2018-07-26 | 2022-07-21 | 計測装置および微粒子測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018140616A JP7111545B2 (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 計測装置および微粒子測定システム |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022116568A Division JP7281590B2 (ja) | 2018-07-26 | 2022-07-21 | 計測装置および微粒子測定システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020016584A JP2020016584A (ja) | 2020-01-30 |
JP7111545B2 true JP7111545B2 (ja) | 2022-08-02 |
Family
ID=69149013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018140616A Active JP7111545B2 (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 計測装置および微粒子測定システム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11181504B2 (ja) |
JP (1) | JP7111545B2 (ja) |
DE (1) | DE102019116347A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021156712A (ja) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | 株式会社アドバンテスト | 微粒子測定システム、計測装置 |
CN112556746A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-26 | 光华临港工程应用技术研发(上海)有限公司 | 一种用于深海探测的数据采集装置及方法 |
US11940404B2 (en) * | 2022-02-16 | 2024-03-26 | Western Digital Technologies, Inc. | Low noise amplifiers with shields for nanopore Applications |
US11946894B2 (en) * | 2022-02-16 | 2024-04-02 | Western Digital Technologies, Inc. | Low noise amplifiers with feedback for nanopore applications |
WO2023167804A1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Illumina, Inc. | Analog circuit to compensate bias offset in amplifier array |
GB2616856A (en) * | 2022-03-21 | 2023-09-27 | Oxford Nanopore Tech Plc | Calibration and profiling of a nanopore array device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050178974A1 (en) | 2004-02-12 | 2005-08-18 | Daniel Sobek | Ion source frequency feedback device and method |
US20140203825A1 (en) | 2013-01-24 | 2014-07-24 | Beckman Coulter, Inc. | Systems and methods for particle sensing and characterization |
JP2016024014A (ja) | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 株式会社東芝 | 微粒子検査システム及びその駆動方法 |
JP2016102748A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 電流測定装置および塩基配列解析装置、測定用チップ |
JP2016102750A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
JP2016102747A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
JP2016125821A (ja) | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社東芝 | 粒子測定装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB193393A (en) | 1922-02-18 | 1923-10-18 | Dennis Elliott Lahey | Improvements relating to railway points or switches |
US3944797A (en) | 1974-08-06 | 1976-03-16 | Coulter Electronics, Inc. | Method and apparatus for determining the correct percentiles of the size distribution of a particulate system |
JPH0440373A (ja) | 1990-06-05 | 1992-02-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 電流電圧変換回路 |
JP3129820B2 (ja) * | 1992-03-04 | 2001-01-31 | シスメックス株式会社 | 粒子検出装置 |
GB2274337B (en) | 1993-01-18 | 1996-08-07 | Ecc Int Ltd | Aspect ratio measurement |
DK1322955T3 (da) | 2000-10-02 | 2012-09-10 | Sophion Bioscience As | System til elektrofysiologiske målinger |
DE102006032906B4 (de) | 2005-07-18 | 2009-01-08 | Entec-Gmbh Environmental Technology | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung und Bewertung von Partikeln in einem Gasstrom |
US20110027825A1 (en) | 2008-03-03 | 2011-02-03 | Chempaq A/S | High resolution classification |
US9347929B2 (en) | 2011-03-01 | 2016-05-24 | The Regents Of The University Of Michigan | Controlling translocation through nanopores with fluid wall |
-
2018
- 2018-07-26 JP JP2018140616A patent/JP7111545B2/ja active Active
-
2019
- 2019-03-08 US US16/296,790 patent/US11181504B2/en active Active
- 2019-06-17 DE DE102019116347.1A patent/DE102019116347A1/de active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050178974A1 (en) | 2004-02-12 | 2005-08-18 | Daniel Sobek | Ion source frequency feedback device and method |
US20140203825A1 (en) | 2013-01-24 | 2014-07-24 | Beckman Coulter, Inc. | Systems and methods for particle sensing and characterization |
JP2016024014A (ja) | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 株式会社東芝 | 微粒子検査システム及びその駆動方法 |
JP2016102748A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 電流測定装置および塩基配列解析装置、測定用チップ |
JP2016102750A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
JP2016102747A (ja) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置 |
JP2016125821A (ja) | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社東芝 | 粒子測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019116347A1 (de) | 2020-01-30 |
US11181504B2 (en) | 2021-11-23 |
JP2020016584A (ja) | 2020-01-30 |
US20200033292A1 (en) | 2020-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7111545B2 (ja) | 計測装置および微粒子測定システム | |
CN102612864B (zh) | 用于控制等离子体处理系统的方法和装置 | |
US20170115147A1 (en) | Method for sensing conductivity and flow rate of a liquid in a tube | |
US7148701B2 (en) | Apparatus for measuring electrical impedance | |
US9829520B2 (en) | Low frequency impedance measurement with source measure units | |
JP2012533736A (ja) | 高速応答を有する広ダイナミックレンジ電位計 | |
US20170328932A1 (en) | Noise reduction in digitizing systems | |
US9645193B2 (en) | Impedance source ranging apparatus and method | |
CN103513073A (zh) | 电源装置以及使用该电源装置的试验装置 | |
JP7281590B2 (ja) | 計測装置および微粒子測定システム | |
US9372217B2 (en) | Cable detector | |
JP4936125B2 (ja) | プローブ | |
CN108351341B (zh) | 数字膜片钳放大器 | |
US9817035B2 (en) | Impedance measuring circuit | |
CN111857220B (zh) | 一种温度采样电路及其控制方法 | |
JP6345094B2 (ja) | 測定装置 | |
GB2550402A (en) | Circuit for simulating a capactiance fuel probe | |
RU2556301C2 (ru) | Измеритель параметров многоэлементных rlc-двухполюсников | |
EP3502718B1 (en) | Capacitance detection device and optical wavelength-selective filter device | |
RU131539U1 (ru) | Амплитудный детектор | |
JP2015004592A (ja) | 電圧測定回路 | |
JP3189866B2 (ja) | 抵抗計校正装置 | |
US11677369B2 (en) | Differential noise cancellation | |
JP2573789B2 (ja) | 絶縁抵抗測定装置 | |
RU2499269C1 (ru) | Измеритель параметров двухполюсных rlc цепей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220621 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220721 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7111545 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |