WO2020230219A1 - 粒子識別センサー及び粒子識別装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a particle identification sensor and a particle identification device.
- an optical method such as an induced diffraction grating method (Patent Document 1), a laser Doppler electrophoresis method (Patent Document 2), or a nucleic acid probe is used.
- Patent Document 3 an induced diffraction grating method
- Patent Document 4 a method using an antigen-antibody reaction
- Patent Documents 5 and 6 a method of measuring the time change of the ion current when the particles to be identified in the electrolytic solution pass through the through hole.
- Patent Document 7 a technique has been proposed in which the time change of the ion current and information processing by machine learning are combined to identify what the identified particle is with high accuracy.
- JP-A-2010-249607 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-200608 JP-A-2015-107091 JP-A-2017-156324 Special Table 2014-521962 International Publication No. 2013/137209 JP-A-2017-120257
- issues in the first category are primarily related to sensor cost and usability
- issues in the second category are primarily related to sensor reliability.
- the issues in the first category are (1) cost reduction of the sensor, (2) miniaturization of the sensor, and (3) facilitation of drawing out the electrode from the sensor.
- the problems of the second category are (4) the problem that the measurement target particles in the electrolytic solution are adsorbed around the through holes and do not pass through the through holes, and (5) the measurement target particles or impurities penetrate.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a particle identification sensor and a particle identification device having high usability and reliability at low cost.
- the present invention includes a first flow path formed in the first layer and through which an electrolytic solution containing particles to be identified can flow.
- the present invention has a storage portion capable of accommodating the particle identification sensor and a storage portion.
- a power source that applies an electric potential between the first electrode and the second electrode of the particle identification sensor, and An amplifier that amplifies the ionic current flowing between the first electrode and the second electrode of the particle identification sensor, and It is a particle identification device including an ammeter that measures the amplified ion current.
- the present invention has a first flow path formed in the first layer and through which an electrolytic solution containing particles to be identified can flow.
- a plurality of second flow paths formed in the second layer independently of each other and through which the electrolytic solution can flow, A plurality of through holes connecting the first flow path and the plurality of second flow paths, With the first electrode arranged in the first flow path, With the plurality of second electrodes arranged in the plurality of second flow paths, It is a particle identification sensor that identifies the particles to be identified by measuring the time change of the ion current generated when the particles to be identified pass through the plurality of through holes.
- the present invention has a storage portion capable of accommodating the particle identification sensor and a storage portion.
- a power source that applies an electric potential between the first electrode of the particle identification sensor and the plurality of second electrodes, and An amplifier that amplifies the ionic current flowing between the first electrode and the plurality of second electrodes of the particle identification sensor.
- It is a particle identification device including an ammeter that measures the amplified ion current.
- the present invention includes a plurality of first flow paths formed in the first layer independently of each other and capable of flowing an electrolytic solution containing particles to be identified.
- the present invention includes a housing unit capable of accommodating the particle identification sensor and a storage unit.
- a power source that applies an electric potential between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes of the particle identification sensor, and A plurality of amplifiers that amplify the ionic current flowing between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes of the particle identification sensor.
- It is a particle identification device including a plurality of ammeters for measuring the amplified ion current.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC'of FIG. It is sectional drawing of the DD'line of FIG. 5 is a graph showing the time (t) change of the potential (v) applied to the first electrode and the second electrode of the particle identification sensors of FIGS. 5 to 7.
- 5 is a graph showing the time (t) change of the potential (v) applied to the first electrode and the second electrode of the particle identification sensors of FIGS. 5 to 7.
- FIG. 1 shows a schematic enlarged cross-sectional view around a through hole of the particle identification sensor according to the embodiment of the present invention.
- the particle identification sensor 100 according to the embodiment of the present invention is formed in the first flow path (first chamber) 111 formed in the first layer 110 and in the second layer 120.
- a through hole 130 connecting the second flow path (second chamber) 121, the first flow path 111 and the second flow path 121, and a first electrode 112 arranged in the first flow path 111. It has a second electrode 122 arranged in the second flow path 121.
- the first flow path 111 and the second flow path 121 have introduction ports 113 and 123 for introducing the electrolytic solution containing the identified particles 10 into the first flow path 111 and the second flow path 121, respectively.
- the electrolytic solution containing the identified particles 10 is in a state where it can be distributed.
- the first flow path 111 and the second flow path 121 are partitioned by the silicon substrate 140, the thin film 141 formed on the silicon substrate 140, and the partition wall 143, and the through holes 130 are formed from the silicon substrate 140 and the thin film 141. It is formed in the central portion of the formed chip 142.
- the first flow path 111 and the second flow path 121 may or may not be parallel as long as they overlap in the region where the through hole 130 is formed.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction ports 113 and 123 and filled into the first flow path 111, the second flow path 121, and the through hole 130.
- the identified particle 10 is identified by measuring the time change of the ion current generated when the identified particle 10 passes through the through hole 130.
- the first electrode 112 of the particle identification sensor 100 is electrically connected to the amplifier 150, the current meter 151, and the power supply 152, and the second electrode 122 of the particle identification sensor is connected to the power supply. Electrically connect to 152.
- the power supply 152 provides a potential difference between the first electrode 112 and the second electrode 122.
- the ammeter 151 measures the ionic current flowing between the first electrode 112 and the second electrode 122.
- the amplifier 150 amplifies the signal of the ion current.
- a potential is applied between the first electrode 112 and the second electrode 122 using the power supply 152 (for example, a high potential is applied to the first electrode 112 and a low potential is applied to the second electrode 122).
- the particles 10 to be identified in the charged first flow path 111 move from the first flow path 111 to the second flow path 121 via the through hole 130 due to the potential difference.
- the particles 10 to be identified pass through the through hole 130, the number of ions in the electrolytic solution in the through hole 130 is reduced, so that the ion current between the first electrode 112 and the second electrode 122 is reduced.
- the particles 10 to be identified can be identified by amplifying the transient time change of the ion current with the amplifier 150 and then measuring with an ammeter 151.
- the potential applied between the first electrode 112 and the second electrode 122 is inverted. May be good.
- the particles 10 to be identified in the charged second flow path 121 can be moved from the second flow path 121 to the first flow path 111 via the through hole 130.
- the identification of the particles 10 to be identified as described above can be performed by using a particle identification device including an amplifier 150, an ammeter 151, and a power supply 152.
- This particle identification device includes an accommodating portion capable of accommodating the particle identification sensor 100, a power supply 152 that applies a potential between the first electrode 112 and the second electrode 122 of the particle identification sensor 100, and the first electrode 112 and the first electrode.
- An amplifier 150 for amplifying the ion current flowing between the two electrodes 122 and a current meter 151 for measuring the amplified ion current are provided.
- the particle identification sensor 100 may contain an electrolytic solution containing the identified particles 10 in a state of being filled in the first flow path 111, the second flow path 121, and the through hole 130, or the electrolytic solution containing the identified particles 10 may be accommodated. It may be stored in a state before being filled with the liquid, and may be filled with an electrolytic solution containing the identified particles 10 at the time of measurement. By using the particle identification device having the above structure, it is possible to easily identify the particles 10 to be identified.
- the particle identification sensor 100 can be manufactured according to a method known in the art. Specifically, the particle identification sensor 100 can be manufactured as follows. First, a through hole 130 is formed in the chip 142 formed from the silicon substrate 140 and the thin film 141. For example, a SiO 2 thin film is formed on one surface of the silicon substrate 140.
- the SiO 2 thin film may be a thermal oxide film of the silicon substrate 140, and the SiO 2 thin film may be formed by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a plasma CVD method, or the like.
- a resist is applied onto the SiO 2 thin film, and an opening pattern is formed in the resist by exposing and developing the region where the through hole 130 is formed.
- a photolithography method, an electron beam drawing method, or the like can be used.
- the formed resist pattern is used as a mask, and the SiO 2 thin film is etched to form the through holes 130 in the SiO 2 thin film.
- the etching wet etching using NH 4 F or HF, anisotropic dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) using CF 4 gas, or the like can be used.
- the resist is peeled off and the resist is applied to the other surface of the silicon substrate 140.
- the pattern is formed so that the region where the through hole 130 should be formed is opened.
- the silicon substrate 140 is etched to expose the SiO 2 thin film around the through hole 130.
- the resist used as a mask is removed.
- the SiO 2 thin film is used as the thin film 141 is shown, but various insulating films such as SiN thin film and Al 2 O 3 thin film may be used.
- a substrate formed of glass, sapphire, ceramic, resin or the like may be used instead of the silicon substrate 140.
- a method for etching the other surface of the silicon substrate 140 a method known in the art can be used.
- the method of forming the through hole 130 is not limited to the method of forming the through hole 130 in the thin film 141 on the silicon substrate 140.
- a chip having a through hole 130 may be formed by adhering a thin film 141 having a through hole 130 formed on a silicon substrate 140 having an opening.
- first layer 110 a substrate on which the first flow path 111 is formed
- second layer 120 a substrate on which the second flow path 121 is formed
- second layer 120 a substrate on which the chip 142 having the through hole 130 is formed
- partition wall a substrate on which the chip 142 having the through hole 130 is formed.
- the particle identification sensor 100 can be manufactured by preparing 143) and combining these with a chip 142 having a through hole 130.
- the substrate serving as the first layer 110, the second layer 120, and the partition wall 143 is not particularly limited, and various substrates such as a silicon rubber substrate and an acrylic substrate can be used.
- the method for forming the first flow path 111, the second flow path 121, and the like is not particularly limited, and the first flow path 111 and the second flow path 121 can be formed by using a processing method known in the art.
- the first electrode 112 and the second electrode 122 are arranged in advance in the first flow path 111 and the second flow path 121 before assembling the parts, and are pulled out by wiring such as a metal wire or a lead frame. It may be provided as follows.
- the particle identification sensor 100 since the particle identification sensor 100 according to the embodiment of the present invention has a simple layer structure, it can be easily manufactured at low cost. Further, by using photolithography, the chip in which the through hole 130 is formed can be miniaturized, which leads to cost reduction.
- FIG. 1 is merely an example for explaining the principle of the particle identification sensor 100 according to the embodiment of the present invention, and is generated when the particles 10 to be identified in the electrolytic solution pass through the through hole 130.
- the means is not limited to the above as long as the time change of the ion current can be measured.
- the particle identification sensor 100 according to the embodiment of the present invention will be described in detail by taking a more specific embodiment as an example. In each of the following embodiments, the description of the parts common to the particle identification sensor 100 will be omitted.
- FIG. 2 shows a top view of the particle identification sensor according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 2 shows each layer and partition wall of the particle identification sensor as transparent from the viewpoint of making it easier to understand the internal structure of the particle identification sensor.
- 3 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 2
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB'of FIG.
- the particle identification sensor 200 according to the embodiment of the present invention has the first flow path (first chamber) 211 formed in the first layer 210 and the inside of the second layer 220.
- the first flow path 211 and the second flow path 221 each have two introduction ports 213 and 223 for introducing the electrolytic solution containing the identified particles 10 into the first flow path 211 and the second flow path 221.
- the electrolytic solution containing the identified particles 10 is in a state where it can be distributed.
- the introduction ports 213 and 223 are formed on the upper surface 260 of the particle identification sensor 200, but may be formed on any of the lower surface 261 and the side surfaces 262,263,264,265.
- the first flow path 211 and the second flow path 221 are partitioned by a silicon substrate 240, a thin film 241 formed on the silicon substrate 240, and a partition wall 243, and the through hole 230 is formed from the silicon substrate 240 and the thin film 241. It is formed in the central portion of the chip 242 to be formed.
- the first flow path 211 and the second flow path 221 are grade-separated in the region where the through hole 230 is formed, but if they overlap in the region where the through hole 230 is formed, they overlap with the first flow path 211.
- the second flow path 221 may be parallel to the second flow path 221.
- the shapes of the first flow path 211 and the second flow path 221 are not particularly limited, and may be various shapes such as a straight line and a curved line. Further, the width and depth of the first flow path 211 and the second flow path 221 are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the size of the particle identification sensor 200 to be produced.
- the positions where the first electrode 212 and the second electrode 222 are arranged in the first flow path 211 and the second flow path 221 are not particularly limited as long as they can come into contact with the electrolytic solution containing the identified particles 10.
- the first electrode 212 is drawn out from between the first layer 210 and the third layer 270 to the peripheral edge portion (side surface 262) by the wiring 214.
- the second electrode 222 is drawn out from between the second layer 220 and the fourth layer 271 to the peripheral edge portion (side surface 262) by the wiring 224.
- the first electrode 212 and the second electrode 222 may be drawn out to the side surfaces 263, 264, 265, the upper surface 260, or the lower surface 261 of the particle identification sensor 200.
- first electrode 212 and the second electrode 222 when the first electrode 212 and the second electrode 222 are pulled out to the upper surface 260 or the lower surface 261, they may be pulled out via the via holes. Further, by changing the positions of the first electrode 212 and the second electrode 222, the first electrode 212 and the second electrode 222 can be pulled out between layers different from the above. If the first electrode 212 and the second electrode 222 are pulled out to the side surfaces 262,263,264,265, wirings 214 and 224 that straddle the layers are not required, so that the first electrode 212 and the second electrode 222 are connected to the peripheral edges. Easy to withdraw.
- substrates of the same materials as those of the first layer 210, the second layer 220, and the partition wall 243 can be used.
- the method of drawing out the first electrode 212 and the second electrode 222 is not particularly limited, and other methods known in the art may be used.
- the first electrode 212 and the second electrode 222 may be used as extraction electrodes.
- the end 215 of the wiring 214 drawn to the periphery of the particle identification sensor 200 is electrically connected to an amplifier, an ammeter and a power source (these are not shown).
- the end 225 of the wiring 224 drawn out to the peripheral edge of the particle identification sensor 200 is electrically connected to a power source (not shown).
- Terminals may be provided at the ends 215 and 225 of the wirings 214 and 224.
- the terminal is not particularly limited, and a terminal known in the art can be used. For example, a pad, a ball, or the like connected by solder or the like can be used as a terminal.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction ports 213 and 223 and filled in the first flow path 211, the second flow path 221 and the through hole 230.
- the identified particle 10 can be identified by measuring the time change of the ion current generated when the identified particle 10 passes through the through hole 230.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction ports 213 and 223 by a known method such as dropping.
- the introduction of this electrolytic solution is not particularly limited, but may be carried out by utilizing the capillary phenomenon, or may be carried out by using one of the two introduction ports 213 and 223 as an air discharge port. Further, when the electrolytic solution containing the identified particles 10 is introduced into the introduction ports 213 and 223, pressurization or depressurization may be performed. Further, the identification of the particles 10 to be identified may be performed by the same method as that of the particle identification sensor 100.
- the above-mentioned identification of the particles 10 to be identified can be performed by using a particle identification device including an amplifier, an ammeter, and a power supply.
- This particle identification device includes an accommodating portion capable of accommodating the particle identification sensor 200, a power source for applying a potential between the first electrode 212 and the second electrode 222 of the particle identification sensor 200, and the first electrode 212 and the second electrode 222. It includes an amplifier that amplifies the ion current flowing between the electrode 222 and the current meter that measures the amplified ion current.
- the particle identification sensor 200 may contain the electrolytic solution containing the identified particles 10 in a state of being filled in the first flow path 211, the second flow path 221 and the through hole 230, or the electrolytic solution containing the identified particles 10 may be accommodated. It may be stored in a state before being filled with the liquid, and may be filled with an electrolytic solution containing the identified particles 10 at the time of measurement. By using the particle identification device having the above structure, it is possible to easily identify the particles 10 to be identified.
- the particle identification sensor 200 having the above structure can be manufactured according to a method known in the art. Specifically, it can be manufactured by the same method as the particle identification sensor 100.
- the particle identification sensor 200 can obtain the same effect as the particle identification sensor 100 described above. Further, in the particle identification sensor 200, since the first electrode 212 and the second electrode 222 are drawn out to one surface (side surface 262) via the wirings 214 and 224, respectively, the electrodes are drawn out to different surfaces. Compared to conventional sensors, it is easier to connect to amplifiers, ammeters and power supplies. Further, the particle identification sensor 200 has a simpler structure than the conventional one, and the number of parts can be reduced, so that the cost can be reduced.
- FIG. 5 shows a top view of the particle identification sensor according to another embodiment of the present invention. Note that FIG. 5 shows each layer and partition wall of the particle identification sensor as transparent from the viewpoint of making it easier to understand the internal structure of the particle identification sensor.
- 6 is a cross-sectional view taken along the line CC'of FIG. 5
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD' of FIG.
- the particle identification sensor 300 has two first flow paths (first chambers) formed independently of each other in the first layer 310.
- the through holes 330a, 330b, 330c, 330d are clogged. It is possible to intermittently identify the particles 10 to be identified by the plurality of through holes 330a, 330b, 330c, 330d.
- the probability that the identified particles 10 pass through any of the plurality of through holes 330a, 330b, 330c, and 330d can be increased, so that the identified particles 10 can be increased. Identification performance is improved.
- the diameters and depths of the plurality of through holes 330a, 330b, 330c, 330d may be the same or different. By making the diameters and depths of the plurality of through holes 330a, 330b, 330c, and 330d different, it is possible to identify the particles 10 having various particle sizes contained in the electrolytic solution by one measurement. Become.
- the first flow path 311a, 311b and the second flow path 321a, 321b are introduction ports 313 for introducing the electrolytic solution containing the identified particles 10 into the first flow path 311a, 311b and the second flow path 321a, 321b.
- 323 are provided by two each, and the electrolytic solution containing the identified particles 10 is in a state where it can be distributed.
- the introduction ports 313 and 323 are formed on the upper surface 360 of the particle identification sensor 300, but may be formed on any of the lower surface 361 and the side surfaces 362, 363, 364, 365.
- the first flow paths 311a and 311b and the second flow paths 321a and 321b are partitioned by a silicon substrate 340, a thin film 341 formed on the silicon substrate 341, and a partition wall 343, and the through holes 330a and 330b are silicon. It is formed in the central portion of the chip 342 formed from the substrate 340 and the thin film 341.
- the first flow paths 311a and 311b and the second flow paths 321a and 321b are grade-separated in the region where the through hole 330 is formed, but if they overlap in the region where the through hole 330 is formed, the first flow path is the first.
- the flow paths 311a and 311b and the second flow paths 321a and 321b may be parallel to each other.
- the shapes of the first flow paths 311a and 311b and the second flow paths 321a and 321b are not particularly limited and may be various shapes such as a straight line and a curved line. Further, the width and depth of the first flow paths 311a and 311b and the second flow paths 321a and 321b are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the size of the particle identification sensor 300 to be manufactured.
- first electrodes 312a, 312b and the second electrodes 322a, 322b are arranged in the first flow paths 311a, 311b and the second flow paths 321a, 321b may come into contact with the electrolytic solution containing the identified particles 10. If possible, there is no particular limitation. Further, the first electrodes 312a and 312b are drawn out from between the first layer 310 and the third layer 370 to the peripheral edge portion (side surface 362) by the wirings 314a and 314b, respectively. Similarly, the second electrodes 322a and 322b are drawn out from between the second layer 320 and the fourth layer 371 to the peripheral edge portion (side surface 362) by the wirings 324a and 324b, respectively.
- the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b may be drawn out to the side surfaces 363,364,365, the upper surface 360 or the lower surface 361 of the particle identification sensor 300.
- the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b are pulled out to the upper surface 360 or the lower surface 361, they may be pulled out via the via holes.
- the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b can be pulled out between layers different from the above.
- first electrodes 312a, 312b and the second electrodes 322a, 322b are pulled out to the side surfaces 362, 363, 364, 365, wirings 314a, 314b, 324a, 324b, etc. that straddle the layers become unnecessary, so that the first electrodes 312a, 312b And the second electrodes 322a and 322b can be easily pulled out to the peripheral edge portion.
- substrates of the same materials as those of the first layer 310, the second layer 320, and the partition wall 343 can be used.
- the method for drawing out the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b is not particularly limited, and other methods known in the art may be used.
- the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b may be used as extraction electrodes.
- the ends 315a, 315b of the wires 314a, 314b drawn out to the peripheral edge of the particle identification sensor 300 are electrically connected to an amplifier, an ammeter, and a power source (these are not shown).
- the ends 325a and 325b of the wirings 324a and 324b drawn out from the peripheral edge of the particle identification sensor 300 are electrically connected to a power source (not shown).
- Terminals may be provided at the ends 315a, 315b, 325a, 325b.
- the terminal is not particularly limited, and a terminal known in the art can be used.
- a pad, a ball, or the like connected by solder or the like can be used as a terminal.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction ports 313 and 323 to introduce the first flow paths 311a and 311b, the second flow paths 321a and 321b and the through holes.
- the identified particle 10 can be identified by measuring the time change of the ion current generated when the identified particle 10 passes through the through hole 330.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction ports 313 and 323 by a known method such as dropping.
- the introduction of this electrolytic solution is not particularly limited, but may be carried out by utilizing the capillary phenomenon, or may be carried out by using one of the two introduction ports 313 and 323 as an air discharge port. Further, when the electrolytic solution containing the identified particles 10 is introduced into the introduction ports 313 and 323, pressurization or depressurization may be performed.
- the ends 315a and 315b of the wirings 314a and 314b connected to the first electrodes 312a and 312b are electrically connected to the amplifier, ammeter and power supply, and the second electrode 322a , 322b, the ends 325a, 325b of the wiring 324a, 324b are electrically connected to the power supply.
- a potential as shown in FIG. 8 is applied to the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b by a power source.
- FIG. 8 shows the time (t) change of the potential (v) applied to the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b.
- FIG. 8 shows the time (t) change of the potential (v) applied to the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b.
- the potentials of the first electrodes 312a and 312b and the second electrode 322b are set to high (H), and the potentials of the second electrode 322a are set to low (L). Further, in the time slot Q, the potentials of the first electrodes 312a and 312b are set to high (H), and the potentials of the second electrodes 322b are set to low (L).
- the through hole 330a connecting between the first flow path 311a in which the first electrode 312a is arranged and the second flow path 321a in which the second electrode 322a is arranged, and the first electrode 312b in which the first electrode 312b is arranged are arranged.
- no potential difference is generated between the first electrode 312a and the second electrode 322b and between the first electrode 312b and the second electrode 322b.
- the through hole 330b connecting between the first flow path 311a in which the first electrode 312a is arranged and the second flow path 321b in which the second electrode 322b is arranged, and the first electrode 312b in which the first electrode 312b is arranged are arranged.
- FIG. 9 shows the time (t) change of the ion current (i) in the time slots P and Q of FIG.
- the ion current flows through the through holes 330a and 330d, whereas the ion current does not flow through the through holes 330b and 330c.
- the through holes 330a and 330d each time the identified particles 10 contained in the electrolytic solution pass through the through holes 330a and 330d, the ion current changes and the pulse 500 is observed.
- the time slot Q as described above, the ion current flows through the through holes 330b and 330c, whereas the ion current does not flow through the through holes 330a and 330d.
- the particles 10 contained in the electrolytic solution pass through the through holes 330a and 330d, the ion current changes and the pulse 500 is observed. After digitizing the pulse 500 obtained in this way, the particles 10 to be identified can be identified by performing machine learning or the like.
- FIG. 11 shows the time (t) change of the ion current (i) in the time slots P and Q of FIG.
- the ion current flows through the through holes 330a and 330d as in FIG. 9, but the flow direction thereof is opposite to the flow direction of FIG.
- an ion current flows through the through holes 330b and 330c as in FIG. 9, but the flow direction thereof is opposite to the flow direction in FIG.
- the applied potential By reversing the applied potential as described above, the flow directions of the particles 10 to be identified and the contaminants passing through the through holes 330a, 330b, 330c, and 330d are reversed.
- the particle identification sensor 300 reverses the potential applied between the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b, so that the through holes 330a, 330b, 330c and 330d are the particles to be identified. Even if it is clogged with the 10 or contaminants, it does not become unmeasurable, and the clogging due with the identified particles 10 or impurities can be easily eliminated. In particular, in actual sensing, it is often necessary to measure using an electrolytic solution containing a large amount of impurities. Therefore, by using this method, the range of application of particle identification technology that utilizes the time change of ion current is greatly expanded. It becomes possible to expand to.
- the above-mentioned identification of the particles 10 to be identified can be performed by using a particle identification device including an amplifier, an ammeter, and a power supply.
- This particle identification device includes an accommodating portion capable of accommodating the particle identification sensor 300, a power source for applying a potential between the first electrodes 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b of the particle identification sensor 300, and a first electrode.
- An amplifier for amplifying the ion current flowing between the 312a and 312b and the second electrodes 322a and 322b, and a current meter for measuring the amplified ion current are provided.
- the particle identification sensor 300 may accommodate the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified in the first flow paths 311a, 311b, the second flow paths 321a, 321b and the through holes 330a, 330b, 330c, 330d.
- the electrolytic solution containing the identified particles 10 may be stored in the state before being filled, and the electrolytic solution containing the identified particles 10 may be filled at the time of measurement.
- FIGS. 5 to 7 four chambers (two first flow paths 311a, 311b and two second flow paths 321a, 321b) are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns, and penetrate through their grade separations.
- An example is shown in which four chips 342 having holes 330a, 330b, 330c, and 330d are provided, but the number of chambers (first flow path and second flow path) and chips 342 is not particularly limited.
- the number of rows and columns of the chambers arranged in a matrix may be singular or plural.
- the particle identification sensor 400 has a plurality of (m) first flow paths (chambers) 411 formed independently of each other in the first layer and independent of each other in the second layer.
- first electrodes 412 arranged in the first flow path 411 and a plurality of second electrodes 422 arranged in the plurality of second flow paths 421.
- m and n representing the number of chambers in the row direction and the column direction are represented as a plurality (two or more), but may be a single number (one). Further, in FIG. 12, the configuration such as the introduction port of the electrolytic solution containing the identified particles 10 is omitted.
- the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified is introduced from the introduction port to introduce a plurality of first flow paths 411, a plurality of second flow paths 421, and a plurality of through holes 430.
- a potential is applied between the plurality of first electrodes 412 and the plurality of second electrodes 422, and the time change of the ion current that occurs when the particles 10 to be identified pass through the plurality of through holes 330 is measured.
- the particles 10 to be identified are identified by measurement.
- the plurality of first electrodes 412 are electrically connected to the amplifier 450, the ammeter 451 and the power supply 452, respectively, and the plurality of second electrodes 422 are electrically connected to the power supply 452, respectively. ..
- the switches 460 on the side of the plurality of first electrodes 412 are tilted high (H)
- the switches 461 on the side of the plurality of second electrodes 422 are tilted low (L)
- the plurality of first electrodes 412 and the plurality of second electrodes are tilted.
- a potential is applied between the electrode 422 and the electrode 422.
- a potential difference is generated between the plurality of first electrodes 412 and the plurality of second electrodes 422, and ions are generated in the plurality of through holes 430 connecting the plurality of first electrodes 412 and the plurality of second electrodes 422.
- the ionic current changes, and the change is changed by the first electrode in the first flow path 411 to which the through holes 430 are connected. It is amplified by an amplifier 450 electrically connected to 412 and measured by an ammeter 451.
- the change in the ionic current is electrically connected to the first electrode 412 in the first flow path 411 to which each through hole 430 is connected. Measured with an amplifier 450 and an ammeter 451. By performing the measurement in this way, it is possible to obtain a digitizable pulse-shaped signal as shown in FIGS. 9 and 11.
- the identification of the particles 10 to be identified as described above can be performed by using a particle identification device including a plurality of amplifiers 450, a plurality of ammeters 451 and a power supply 452.
- This particle identification device includes a housing unit capable of accommodating the particle identification sensor 400, a power supply 452 that applies an electric current between a plurality of first electrodes 412 and a plurality of second electrodes 422 of the particle identification sensor 400, and a plurality of power sources 452.
- a plurality of amplifiers 450 for amplifying the ion current flowing between the first electrode 412 and the plurality of second electrodes 422, and a plurality of current meters 451 for measuring the amplified ion current are provided.
- the particle identification sensor 400 may accommodate the electrolytic solution containing the particles 10 to be identified in a state of being filled in a plurality of first flow paths 411, a plurality of second flow paths 421, and a plurality of through holes 330.
- the electrolytic solution containing the identification particles 10 may be stored in the state before being filled, and the electrolytic solution containing the identification particles 10 may be filled at the time of measurement.
- the particle identification sensor having a plurality of through holes such as the particle identification sensors 300 and 400 described above, the following effects can be obtained.
- through holes are formed at the grade separations of the chambers (first flow path and second flow path) arranged in a matrix, the cost increase is suppressed even if the number of through holes is increased. be able to.
- an amplifier and an ammeter are required for each through hole for measuring the ion current, but by providing the chamber in a matrix, the chamber in the row direction (first flow path) can be used. Amplifiers and ammeters according to the number may be provided.
- the particle identification sensor having a single through hole has a problem that if particles to be identified or impurities are clogged in the through hole, subsequent measurement becomes impossible, but it has a plurality of through holes.
- the particle identification sensor even if (1) particles to be identified or contaminants are clogged in the through holes, continuous measurement is possible with other through holes, and (2) the amount of particles to be identified in the electrolytic solution is Even if there are few particles to be identified in the vicinity of one through hole, the probability that the particles to be identified pass through any of the plurality of through holes can be increased, so that the amount of particles to be identified is small. Measurement is also possible using an electrolytic solution, and (3) it is possible to acquire data suitable for machine learning that requires a large number of time-varying pulse information of ion currents as training data.
- Particles to be identified 100, 200, 300, 400 Particle identification sensor 110, 210, 310 First layer 111, 211, 311a, 311b, 411 First flow path 112, 212, 312a, 312b, 412 First electrode 113, 213 , 313 Introduction port 120, 220, 320 Second layer 121,221,321a, 321b, 421 Second flow path 122, 222, 322a, 322b, 422 Second electrode 123, 223, 323 Introduction port 130, 230, 330a, 330b, 330c, 330d, 430 Through holes 140, 240, 340 Silicon substrate 141,241,341 Thin film 142,242,342,442 Chips 143,243,343 Partition 150,450 Amplifier 151,451 Ammeter 152,452 Power supply 260 , 360 Top surface 261,361 Bottom surface 262,263,264,265,362,363,364,365 Side surface 270,370 3rd layer 271,371
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Abstract
第１層内に形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な第１流路と、 第２層内に形成され、前記電解液が流通可能な第２流路と、 前記第１流路と前記第２流路との間を接続する貫通孔と、 前記第１流路内に配置された第１電極と、 前記第２流路内に配置された第２電極と を有し、前記被識別粒子が前記貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
Description
本発明は、粒子識別センサー及び粒子識別装置に関する。
ウイルス、細菌、エクソソームなどのサブミクロンサイズの粒子を識別する手段としては、誘導回折格子法（特許文献１）、レーザードップラー電気泳動法（特許文献２）などの光学的方法や、核酸プローブを用いる方法（特許文献３）、抗原抗体反応を用いる方法（特許文献４）など様々な方法があるが、これらの方法は、精度が低い、分析手順が多い、コストが高いという問題があった。特に、被識別粒子が細菌やウイルスである場合、検体中の被識別粒子の濃度が低いと、検体培養を要することが多く、即時性のある識別手段はこれまで提供できていなかった。
そこで、前記のようなサブミクロンサイズの被識別粒子を識別する新たな手段として、電解液中の被識別粒子が貫通孔を通過する際のイオン電流の時間変化を測定する方法が提案されている（特許文献５及び６）。また、このイオン電流の時間変化と機械学習による情報処理とを組み合わせて、被識別粒子が何であるかを高精度で識別する技術も提案されている（特許文献７）。
しかしながら、前記のような従来技術は未だ広く普及していない。その理由としては、大きく２つのカテゴリーの課題が挙げられる。第１のカテゴリーの課題はセンサーのコストや使用性と主に関連し、第２のカテゴリーの課題はセンサーの信頼性と主に関連する。
具体的には、第１のカテゴリーの課題としては、（１）センサーのコスト低減、（２）センサーの小型化、（３）センサーからの電極の引き出しの容易化である。
また、第２のカテゴリーの課題としては、（４）電解液中の測定対象粒子が貫通孔周辺に吸着することによって貫通孔を通過しなくなるという問題、（５）測定対象粒子又は夾雑物が貫通孔を塞いでしまうことでイオン電流の時間変化を測定できなくなるという問題、（６）電解液中の被識別粒子の量が少ない場合において被識別粒子が貫通孔付近に存在せず測定ができないという問題、（７）機械学習に多数のイオン電流の時間変化の情報（パルス）を要するにもかかわらず、十分な数のパルスが観測できないために機械学習を十分に行うことができないという問題の解消が挙げられる。
具体的には、第１のカテゴリーの課題としては、（１）センサーのコスト低減、（２）センサーの小型化、（３）センサーからの電極の引き出しの容易化である。
また、第２のカテゴリーの課題としては、（４）電解液中の測定対象粒子が貫通孔周辺に吸着することによって貫通孔を通過しなくなるという問題、（５）測定対象粒子又は夾雑物が貫通孔を塞いでしまうことでイオン電流の時間変化を測定できなくなるという問題、（６）電解液中の被識別粒子の量が少ない場合において被識別粒子が貫通孔付近に存在せず測定ができないという問題、（７）機械学習に多数のイオン電流の時間変化の情報（パルス）を要するにもかかわらず、十分な数のパルスが観測できないために機械学習を十分に行うことができないという問題の解消が挙げられる。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、低コストで使用性及び信頼性が高い粒子識別センサー及び粒子識別装置を提供することを目的とする。
本発明は、第１層内に形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な第１流路と、
第２層内に形成され、前記電解液が流通可能な第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路との間を接続する貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記第２流路内に配置された第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
第２層内に形成され、前記電解液が流通可能な第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路との間を接続する貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記第２流路内に配置された第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
また、本発明は、前記粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置である。
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置である。
また、本発明は、第１層内に形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な第１流路と、
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と、
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と、
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
また、本発明は、前記粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置である。
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置である。
また、本発明は、第１層内に互いに独立して形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な複数の第１流路と、
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記複数の第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記複数の第１流路内に配置された複数の第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記複数の第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記複数の第１流路内に配置された複数の第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサーである。
さらに、本発明は、前記粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる複数の増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する複数の電流計と
を備える粒子識別装置である。
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる複数の増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する複数の電流計と
を備える粒子識別装置である。
本発明によれば、低コストで使用性及び信頼性が高い粒子識別センサー及び粒子識別装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。各実施形態に開示されている複数の構成要素は、適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
図１は、本発明の実施形態に係る粒子識別センサーの貫通孔周辺の模式的な拡大断面図を示す。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る粒子識別センサー１００は、第１層１１０内に形成された第１流路（第１チャンバ）１１１と、第２層１２０内に形成され第２流路（第２チャンバ）１２１と、第１流路１１１と第２流路１２１との間を接続する貫通孔１３０と、第１流路１１１内に配置された第１電極１１２と、第２流路１２１内に配置された第２電極１２２とを有する。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る粒子識別センサー１００は、第１層１１０内に形成された第１流路（第１チャンバ）１１１と、第２層１２０内に形成され第２流路（第２チャンバ）１２１と、第１流路１１１と第２流路１２１との間を接続する貫通孔１３０と、第１流路１１１内に配置された第１電極１１２と、第２流路１２１内に配置された第２電極１２２とを有する。
第１流路１１１及び第２流路１２１は、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路１１１及び第２流路１２１内に導入するための導入口１１３，１２３をそれぞれ有しており、被識別粒子１０を含む電解液が流通可能な状態となっている。
第１流路１１１と第２流路１２１との間は、シリコン基板１４０及びその上に形成された薄膜１４１、並びに隔壁１４３によって区画されており、貫通孔１３０は、シリコン基板１４０及び薄膜１４１から形成されたチップ１４２の中央部に形成されている。
第１流路１１１と第２流路１２１とは、貫通孔１３０が形成される領域で重なっていれば、平行であっても平行でなくてもよい。
第１流路１１１と第２流路１２１との間は、シリコン基板１４０及びその上に形成された薄膜１４１、並びに隔壁１４３によって区画されており、貫通孔１３０は、シリコン基板１４０及び薄膜１４１から形成されたチップ１４２の中央部に形成されている。
第１流路１１１と第２流路１２１とは、貫通孔１３０が形成される領域で重なっていれば、平行であっても平行でなくてもよい。
上記のような構造を有する粒子識別センサー１００では、被識別粒子１０を含む電解液を、導入口１１３，１２３から導入して第１流路１１１、第２流路１２１及び貫通孔１３０内に充填した後、被識別粒子１０が貫通孔１３０を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって被識別粒子１０を識別する。
被識別粒子１０の識別を行う場合、まず、粒子識別センサー１００の第１電極１１２を、増幅器１５０、電流計１５１及び電源１５２と電気的に接続し、粒子識別センサーの第２電極１２２を、電源１５２と電気的に接続する。電源１５２は、第１電極１１２と第２電極１２２との間に電位差を与える。電流計１５１は、第１電極１１２と第２電極１２２との間を流れるイオン電流を測定する。増幅器１５０は、イオン電流の信号を増幅する。
被識別粒子１０の識別を行う場合、まず、粒子識別センサー１００の第１電極１１２を、増幅器１５０、電流計１５１及び電源１５２と電気的に接続し、粒子識別センサーの第２電極１２２を、電源１５２と電気的に接続する。電源１５２は、第１電極１１２と第２電極１２２との間に電位差を与える。電流計１５１は、第１電極１１２と第２電極１２２との間を流れるイオン電流を測定する。増幅器１５０は、イオン電流の信号を増幅する。
次に、電源１５２を用いて第１電極１１２と第２電極１２２との間に電位を印加する（例えば、第１電極１１２に高電位、第２電極１２２に低電位を印加する）。帯電した第１流路１１１内の被識別粒子１０は、電位差によって第１流路１１１から貫通孔１３０を経由して第２流路１２１に移動する。被識別粒子１０が貫通孔１３０を通過するとき、貫通孔１３０内の電解液中のイオンが少なくなるため、第１電極１１２と第２電極１２２との間のイオン電流が減少する。このイオン電流の過渡的な時間変化を増幅器１５０で増幅させた後、電流計１５１によって測定することにより、被識別粒子１０の識別を行うことができる。
また、上記では、第１電極１１２に高電位、第２電極１２２に低電位を印加する例を説明したが、第１電極１１２と第２電極１２２との間に印加される電位を反転させてもよい。この場合、帯電した第２流路１２１内の被識別粒子１０を第２流路１２１から貫通孔１３０を経由して第１流路１１１に移動させることができる。このような構成とすることにより、電解液中の被識別粒子１０や夾雑物によって貫通孔１３０が詰まった場合、この詰まりを解消させることができる。
上記のような被識別粒子１０の識別は、増幅器１５０、電流計１５１及び電源１５２を備える粒子識別装置を用いて行うことができる。この粒子識別装置は、粒子識別センサー１００を収容可能な収容部と、粒子識別センサー１００の第１電極１１２と第２電極１２２との間に電位を印加する電源１５２と、第１電極１１２と第２電極１２２との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器１５０と、増幅されたイオン電流を測定する電流計１５１とを備える。粒子識別センサー１００は、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路１１１、第２流路１２１及び貫通孔１３０内に充填した状態で収容してもよいし、被識別粒子１０を含む電解液を充填する前の状態で収容し、測定時に被識別粒子１０を含む電解液を充填してもよい。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
粒子識別センサー１００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。具体的には、粒子識別センサー１００は、以下のようにして製造することができる。
まず、シリコン基板１４０及び薄膜１４１から形成されたチップ１４２に、貫通孔１３０を形成する。例えば、シリコン基板１４０の一方の面にＳｉＯ2薄膜を形成する。ＳｉＯ2薄膜は、シリコン基板１４０の熱酸化膜であってよく、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やプラズマＣＶＤ法などによってＳｉＯ2薄膜を形成してもよい。
次に、ＳｉＯ2薄膜上にレジストを塗布し、貫通孔１３０を形成する領域に対して露光及び現像することによってレジストに開口パターンを形成する。露光は、フォトリソグラフィ法や電子線描画法などを用いることができる。
次に、形成したレジストパターンをマスクにして、ＳｉＯ2薄膜をエッチングすることによってＳｉＯ2薄膜に貫通孔１３０を形成する。エッチングは、ＮＨ4Ｆ又はＨＦを用いたウェットエッチングや、ＣＦ4ガスによるＲＩＥ(Reactive Ion Etching)などの異方性のあるドライエッチングなどを用いることができる。
まず、シリコン基板１４０及び薄膜１４１から形成されたチップ１４２に、貫通孔１３０を形成する。例えば、シリコン基板１４０の一方の面にＳｉＯ2薄膜を形成する。ＳｉＯ2薄膜は、シリコン基板１４０の熱酸化膜であってよく、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やプラズマＣＶＤ法などによってＳｉＯ2薄膜を形成してもよい。
次に、ＳｉＯ2薄膜上にレジストを塗布し、貫通孔１３０を形成する領域に対して露光及び現像することによってレジストに開口パターンを形成する。露光は、フォトリソグラフィ法や電子線描画法などを用いることができる。
次に、形成したレジストパターンをマスクにして、ＳｉＯ2薄膜をエッチングすることによってＳｉＯ2薄膜に貫通孔１３０を形成する。エッチングは、ＮＨ4Ｆ又はＨＦを用いたウェットエッチングや、ＣＦ4ガスによるＲＩＥ(Reactive Ion Etching)などの異方性のあるドライエッチングなどを用いることができる。
エッチング後、レジストを剥離し、シリコン基板１４０の他方の面にレジストを塗布する。次に、貫通孔１３０を形成すべき領域が開口するようにパターン形成を行う。パターン形成したレジストをマスクにして、シリコン基板１４０をエッチングして、貫通孔１３０周辺のＳｉＯ2薄膜を露出させる。最後に、マスクとして使用したレジストを除去する。
なお、上記では、薄膜１４１としてＳｉＯ2薄膜を用いた場合を示したが、ＳｉＮ薄膜、Ａｌ2Ｏ3薄膜などの各種絶縁膜であってもよい。また、シリコン基板１４０の代わりに、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂などから形成される基板を用いてもよい。
また、シリコン基板１４０の他方の面のエッチング方法は、当該技術分野において公知の方法を利用することができる。また、貫通孔１３０の形成方法は、シリコン基板１４０上の薄膜１４１に貫通孔１３０を形成する方法に限定するものではない。例えば、貫通孔１３０を形成した薄膜１４１を、開口部を有するシリコン基板１４０上に接着することによって貫通孔１３０を有するチップを形成してもよい。
なお、上記では、薄膜１４１としてＳｉＯ2薄膜を用いた場合を示したが、ＳｉＮ薄膜、Ａｌ2Ｏ3薄膜などの各種絶縁膜であってもよい。また、シリコン基板１４０の代わりに、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂などから形成される基板を用いてもよい。
また、シリコン基板１４０の他方の面のエッチング方法は、当該技術分野において公知の方法を利用することができる。また、貫通孔１３０の形成方法は、シリコン基板１４０上の薄膜１４１に貫通孔１３０を形成する方法に限定するものではない。例えば、貫通孔１３０を形成した薄膜１４１を、開口部を有するシリコン基板１４０上に接着することによって貫通孔１３０を有するチップを形成してもよい。
次に、第１流路１１１を形成した基板（第１層１１０）、第２流路１２１を形成した基板（第２層１２０）、貫通孔１３０を形成したチップ１４２を収容可能な基板（隔壁１４３）を準備し、これらを、貫通孔１３０を有するチップ１４２と組み合わせることにより、粒子識別センサー１００を製造することができる。第１層１１０、第２層１２０及び隔壁１４３となる基板としては、特に限定されず、シリコンゴム基板、アクリル基板などの各種基板を用いることができる。また、第１流路１１１や第２流路１２１などを形成する方法も特に限定されず、当該技術分野において公知の加工方法を用いて形成することができる。
なお、第１電極１１２及び第２電極１２２は、各部品を組み合わせる前に、第１流路１１１及び第２流路１２１内に予め配置し、金属線やリードフレームなどの配線によって外部に引き出すようにして設ければよい。
なお、第１電極１１２及び第２電極１２２は、各部品を組み合わせる前に、第１流路１１１及び第２流路１２１内に予め配置し、金属線やリードフレームなどの配線によって外部に引き出すようにして設ければよい。
本発明の実施形態に係る粒子識別センサー１００は、単純な層構造であるため、低コストで容易に製造することができる。また、フォトリソグラフィを用いることにより、貫通孔１３０を形成したチップを小型化することができるため、コストの削減につながる。
なお、図１は、本発明の実施形態に係る粒子識別センサー１００の原理を説明するための一例を示したにすぎず、電解液中の被識別粒子１０が貫通孔１３０を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定できるものであれば、その手段は上記に限定されない。
次に、本発明の実施形態の粒子識別センサー１００について、より具体的な実施形態を例に挙げて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、上記の粒子識別センサー１００と共通する部分については説明を省略する。
図２は、本発明の一実施形態に係る粒子識別センサーの上面図を示す。なお、図２は、粒子識別センサーの内部構造を理解し易くする観点から、粒子識別センサーの各層及び隔壁を透明として表している。また、図３は、図２のＡ－Ａ’線の断面図であり、図４は、図２のＢ－Ｂ’線の断面図である。
図２～４に示されるように、本発明の一実施形態に係る粒子識別センサー２００は、第１層２１０内に形成された第１流路（第１チャンバ）２１１と、第２層２２０内に形成された第２流路（第２チャンバ）２２１と、第１流路２１１と第２流路２２１との間を接続する貫通孔２３０と、第１流路２１１内に配置された第１電極２１２と、第２流路２２１内に配置された第２電極２２２とを有する。
図２～４に示されるように、本発明の一実施形態に係る粒子識別センサー２００は、第１層２１０内に形成された第１流路（第１チャンバ）２１１と、第２層２２０内に形成された第２流路（第２チャンバ）２２１と、第１流路２１１と第２流路２２１との間を接続する貫通孔２３０と、第１流路２１１内に配置された第１電極２１２と、第２流路２２１内に配置された第２電極２２２とを有する。
第１流路２１１及び第２流路２２１は、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路２１１及び第２流路２２１内に導入するための導入口２１３，２２３をそれぞれ２つずつ有しており、被識別粒子１０を含む電解液が流通可能な状態となっている。導入口２１３，２２３は、粒子識別センサー２００の上面２６０に形成されているが、下面２６１、側面２６２，２６３，２６４，２６５のいずれかに形成されていてもよい。
第１流路２１１と第２流路２２１との間は、シリコン基板２４０及びその上に形成された薄膜２４１、並びに隔壁２４３によって区画されており、貫通孔２３０は、シリコン基板２４０及び薄膜２４１から形成されるチップ２４２の中央部に形成されている。
第１流路２１１と第２流路２２１とは、貫通孔２３０が形成される領域で立体交差しているが、貫通孔２３０が形成される領域で重なっていれば、第１流路２１１と第２流路２２１とが平行であってもよい。
第１流路２１１及び第２流路２２１の形状としては、特に限定されず、直線状、曲線状などの各種形状とすることができる。
また、第１流路２１１及び第２流路２２１の幅及び深さも特に限定されず、作製する粒子識別センサー２００のサイズに応じて適宜調整すればよい。
第１流路２１１及び第２流路２２１の形状としては、特に限定されず、直線状、曲線状などの各種形状とすることができる。
また、第１流路２１１及び第２流路２２１の幅及び深さも特に限定されず、作製する粒子識別センサー２００のサイズに応じて適宜調整すればよい。
第１流路２１１及び第２流路２２１内において第１電極２１２及び第２電極２２２が配置される位置は、被識別粒子１０を含む電解液と接触することが可能であれば特に限定されない。
また、第１電極２１２は、配線２１４によって、第１層２１０と第３層２７０との間から周縁部（側面２６２）に引出されている。同様に、第２電極２２２は、配線２２４によって、第２層２２０と第４層２７１との間から周縁部（側面２６２）に引出されている。ただし、第１電極２１２及び第２電極２２２は、粒子識別センサー２００の側面２６３，２６４，２６５、上面２６０又は下面２６１に引出されていてもよい。例えば、第１電極２１２及び第２電極２２２を上面２６０又は下面２６１に引出す場合、ビアホールを経由して引出せばよい。また、第１電極２１２及び第２電極２２２の位置を変更することにより、上記とは異なる層間に第１電極２１２及び第２電極２２２を引き出すこともできる。第１電極２１２及び第２電極２２２を側面２６２，２６３，２６４，２６５に引出せば、層をまたぐ配線２１４，２２４などが不要になるため、第１電極２１２及び第２電極２２２の周縁部への引出しが容易になる。
なお、第３層２７０及び第４層２７１には、第１層２１０、第２層２２０及び隔壁２４３と同様の材質の基板を用いることができる。
また、第１電極２１２は、配線２１４によって、第１層２１０と第３層２７０との間から周縁部（側面２６２）に引出されている。同様に、第２電極２２２は、配線２２４によって、第２層２２０と第４層２７１との間から周縁部（側面２６２）に引出されている。ただし、第１電極２１２及び第２電極２２２は、粒子識別センサー２００の側面２６３，２６４，２６５、上面２６０又は下面２６１に引出されていてもよい。例えば、第１電極２１２及び第２電極２２２を上面２６０又は下面２６１に引出す場合、ビアホールを経由して引出せばよい。また、第１電極２１２及び第２電極２２２の位置を変更することにより、上記とは異なる層間に第１電極２１２及び第２電極２２２を引き出すこともできる。第１電極２１２及び第２電極２２２を側面２６２，２６３，２６４，２６５に引出せば、層をまたぐ配線２１４，２２４などが不要になるため、第１電極２１２及び第２電極２２２の周縁部への引出しが容易になる。
なお、第３層２７０及び第４層２７１には、第１層２１０、第２層２２０及び隔壁２４３と同様の材質の基板を用いることができる。
第１電極２１２及び第２電極２２２の引出方法は、特に限定されず、当該技術分野において公知の他の方法を用いてもよい。例えば、第１電極２１２及び第２電極２２２を引出電極としてもよい。粒子識別センサー２００の周縁部に引出された配線２１４の端部２１５は、増幅器、電流計及び電源（これらは図示していない）と電気的に接続される。また、粒子識別センサー２００の周縁部に引き出された配線２２４の端部２２５は、電源（図示していない）と電気的に接続される。
配線２１４，２２４の端部２１５，２２５には、端子を設けてもよい。端子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、半田などによって接続されたパッド、ボールなどを端子として用いることができる。
配線２１４，２２４の端部２１５，２２５には、端子を設けてもよい。端子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、半田などによって接続されたパッド、ボールなどを端子として用いることができる。
上記のような構造を有する粒子識別センサー２００では、被識別粒子１０を含む電解液を、導入口２１３，２２３から導入して第１流路２１１、第２流路２２１及び貫通孔２３０内に充填した後、被識別粒子１０が貫通孔２３０を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって被識別粒子１０を識別することができる。
被識別粒子１０を含む電解液は、滴下などの公知の方法によって導入口２１３，２２３から導入される。この電解液の導入は、特に限定されないが、毛細管現象を利用して行ってもよいし、２つの導入口２１３，２２３のうちの１つを空気排出口として利用して行ってもよい。また、被識別粒子１０を含む電解液を導入口２１３，２２３に導入する際に、加圧又は減圧などを行ってもよい。
また、被識別粒子１０の識別は、粒子識別センサー１００と同様の方法で行えばよい。
被識別粒子１０を含む電解液は、滴下などの公知の方法によって導入口２１３，２２３から導入される。この電解液の導入は、特に限定されないが、毛細管現象を利用して行ってもよいし、２つの導入口２１３，２２３のうちの１つを空気排出口として利用して行ってもよい。また、被識別粒子１０を含む電解液を導入口２１３，２２３に導入する際に、加圧又は減圧などを行ってもよい。
また、被識別粒子１０の識別は、粒子識別センサー１００と同様の方法で行えばよい。
上記のような被識別粒子１０の識別は、増幅器、電流計及び電源を備える粒子識別装置を用いて行うことができる。この粒子識別装置は、粒子識別センサー２００を収容可能な収容部と、粒子識別センサー２００の第１電極２１２と第２電極２２２との間に電位を印加する電源と、第１電極２１２と第２電極２２２との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、増幅されたイオン電流を測定する電流計とを備える。粒子識別センサー２００は、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路２１１、第２流路２２１及び貫通孔２３０内に充填した状態で収容してもよいし、被識別粒子１０を含む電解液を充填する前の状態で収容し、測定時に被識別粒子１０を含む電解液を充填してもよい。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記のような構造を有する粒子識別センサー２００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。具体的には、粒子識別センサー１００と同様の方法で製造することができる。
本発明の一実施形態に係る粒子識別センサー２００は、上述した粒子識別センサー１００と同様の効果を得ることができる。また、この粒子識別センサー２００は、第１電極２１２及び第２電極２２２が、それぞれ配線２１４、２２４を経由して一つの面（側面２６２）に引出されているため、異なる面に電極が引出されている従来のセンサーに比べて、増幅器、電流計及び電源への接続が容易になる。さらに、この粒子識別センサー２００は、その構造が従来よりも単純であり、部品点数を少なくすることができるため、コストを低減することができる。
次に、複数の貫通孔を有する粒子識別センサーについて、具体的な実施形態を例に挙げて詳細に説明する。
図５は、本発明の別の一実施形態に係る粒子識別センサーの上面図を示す。なお、図５は、粒子識別センサーの内部構造を理解し易くする観点から、粒子識別センサーの各層及び隔壁を透明として表している。また、図６は、図５のＣ－Ｃ’線の断面図であり、図７は、図５のＤ－Ｄ’線の断面図である。
図５は、本発明の別の一実施形態に係る粒子識別センサーの上面図を示す。なお、図５は、粒子識別センサーの内部構造を理解し易くする観点から、粒子識別センサーの各層及び隔壁を透明として表している。また、図６は、図５のＣ－Ｃ’線の断面図であり、図７は、図５のＤ－Ｄ’線の断面図である。
図５～７に示されるように、本発明の別の一実施形態に係る粒子識別センサー３００は、第１層３１０内に互いに独立して形成された２つの第１流路（第１チャンバ）３１１ａ，３１１ｂと、第２層３２０内に互いに独立して形成された２つの第２流路（第２チャンバ）３２１ａ，３２１ｂと、第１流路３１１ａと第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ａと、第１流路３１１ａと第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｂと、第１流路３１１ｂと第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｃと、第１流路３１１ｂと第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ｄと、第１流路３１１ａ内に配置された第１電極３１２ａと、第１流路３１１ｂ内に配置された第１電極３１２ｂと、第２流路３２１ａ内に配置された第２電極３２２ａと、第２流路３２１ｂ内に配置された第２電極３２２ｂとを有する。
複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄを設けることにより、電解液中の被識別粒子１０や夾雑物によって複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄのいずれかが詰まった場合でも、詰まっていない複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄによって断続的に被識別粒子１０の識別を行うことが可能となる。また、電解液に含まれる被識別粒子１０が少ない場合でも、複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄのいずれかを被識別粒子１０が通過する確率を高めることができるため、被識別粒子１０の識別性能が向上する。
複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄの径及び深さは、同じであっても異なっていてもよい。複数の貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄの径及び深さを異なる構成とすることにより、電解液に含まれる様々な粒径の被識別粒子１０の識別を一度の測定で行うことが可能となる。
第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂは、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂ内に導入するための導入口３１３，３２３をそれぞれ２つずつ有しており、被識別粒子１０を含む電解液が流通可能な状態となっている。導入口３１３，３２３は、粒子識別センサー３００の上面３６０に形成されているが、下面３６１、側面３６２，３６３，３６４，３６５のいずれかに形成されていてもよい。
第１流路３１１ａ，３１１ｂと第２流路３２１ａ，３２１ｂとの間は、シリコン基板３４０及びその上に形成された薄膜３４１、並びに隔壁３４３によって区画されており、貫通孔３３０ａ、３３０ｂは、シリコン基板３４０及び薄膜３４１から形成されるチップ３４２の中央部に形成されている。
第１流路３１１ａ，３１１ｂと第２流路３２１ａ，３２１ｂとは、貫通孔３３０が形成される領域で立体交差しているが、貫通孔３３０が形成される領域で重なっていれば、第１流路３１１ａ，３１１ｂと第２流路３２１ａ，３２１ｂとが平行であってもよい。
第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂの形状としては、特に限定されず、直線状、曲線状などの各種形状とすることができる。
また、第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂの幅及び深さも特に限定されず、作製する粒子識別センサー３００のサイズに応じて適宜調整すればよい。
第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂの形状としては、特に限定されず、直線状、曲線状などの各種形状とすることができる。
また、第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂの幅及び深さも特に限定されず、作製する粒子識別センサー３００のサイズに応じて適宜調整すればよい。
第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び第２流路３２１ａ，３２１ｂ内において第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂが配置される位置は、被識別粒子１０を含む電解液と接触することが可能であれば特に限定されない。
また、第１電極３１２ａ，３１２ｂは、それぞれ配線３１４ａ，３１４ｂによって、第１層３１０と第３層３７０との間から周縁部（側面３６２）に引出されている。同様に、第２電極３２２ａ，３２２ｂは、それぞれ配線３２４ａ，３２４ｂによって、第２層３２０と第４層３７１との間から周縁部（側面３６２）に引出されている。ただし、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂは、粒子識別センサー３００の側面３６３，３６４，３６５、上面３６０又は下面３６１に引出されていてもよい。例えば、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを上面３６０又は下面３６１に引出す場合、ビアホールを経由して引出せばよい。また、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂの位置を変更することにより、上記とは異なる層間に第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを引き出すこともできる。第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを側面３６２，３６３，３６４，３６５に引出せば、層をまたぐ配線３１４ａ，３１４ｂ，３２４ａ，３２４ｂなどが不要になるため、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂの周縁部への引出しが容易になる。
なお、第３層３７０及び第４層３７１には、第１層３１０、第２層３２０及び隔壁３４３と同様の材質の基板を用いることができる。
また、第１電極３１２ａ，３１２ｂは、それぞれ配線３１４ａ，３１４ｂによって、第１層３１０と第３層３７０との間から周縁部（側面３６２）に引出されている。同様に、第２電極３２２ａ，３２２ｂは、それぞれ配線３２４ａ，３２４ｂによって、第２層３２０と第４層３７１との間から周縁部（側面３６２）に引出されている。ただし、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂは、粒子識別センサー３００の側面３６３，３６４，３６５、上面３６０又は下面３６１に引出されていてもよい。例えば、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを上面３６０又は下面３６１に引出す場合、ビアホールを経由して引出せばよい。また、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂの位置を変更することにより、上記とは異なる層間に第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを引き出すこともできる。第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを側面３６２，３６３，３６４，３６５に引出せば、層をまたぐ配線３１４ａ，３１４ｂ，３２４ａ，３２４ｂなどが不要になるため、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂの周縁部への引出しが容易になる。
なお、第３層３７０及び第４層３７１には、第１層３１０、第２層３２０及び隔壁３４３と同様の材質の基板を用いることができる。
第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂの引出方法は、特に限定されず、当該技術分野において公知の他の方法を用いてもよい。例えば、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂを引出電極としてもよい。粒子識別センサー３００の周縁部に引出された配線３１４ａ，３１４ｂの端部３１５ａ，３１５ｂは、増幅器、電流計及び電源（これらは図示していない）と電気的に接続される。また、粒子識別センサー３００の周縁部に引き出された配線３２４ａ，３２４ｂの端部３２５ａ，３２５ｂは、電源（図示していない）と電気的に接続される。
端部３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂには、端子を設けてもよい。端子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、半田などによって接続されたパッド、ボールなどを端子として用いることができる。
端部３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂには、端子を設けてもよい。端子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、半田などによって接続されたパッド、ボールなどを端子として用いることができる。
上記のような構造を有する粒子識別センサー３００では、被識別粒子１０を含む電解液を、導入口３１３，３２３から導入して第１流路３１１ａ，３１１ｂ、第２流路３２１ａ，３２１ｂ及び貫通孔３３０内に充填した後、被識別粒子１０が貫通孔３３０を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって被識別粒子１０を識別することができる。
被識別粒子１０を含む電解液は、滴下などの公知の方法によって導入口３１３，３２３から導入される。この電解液の導入は、特に限定されないが、毛細管現象を利用して行ってもよいし、２つの導入口３１３，３２３のうちの１つを空気排出口として利用して行ってもよい。また、被識別粒子１０を含む電解液を導入口３１３，３２３に導入する際に、加圧又は減圧などを行ってもよい。
被識別粒子１０を含む電解液は、滴下などの公知の方法によって導入口３１３，３２３から導入される。この電解液の導入は、特に限定されないが、毛細管現象を利用して行ってもよいし、２つの導入口３１３，３２３のうちの１つを空気排出口として利用して行ってもよい。また、被識別粒子１０を含む電解液を導入口３１３，３２３に導入する際に、加圧又は減圧などを行ってもよい。
被識別粒子１０の識別を行う場合、まず、第１電極３１２ａ，３１２ｂに接続された配線３１４ａ，３１４ｂの端部３１５ａ，３１５ｂを増幅器、電流計及び電源と電気的に接続し、第２電極３２２ａ，３２２ｂに接続された配線３２４ａ，３２４ｂの端部３２５ａ，３２５ｂを電源と電気的に接続する。
次に、電源によって第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂに図８のような電位を印加する。なお、図８は、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂに印加される電位（ｖ）の時間（ｔ）変化を表す。図８に示されるように、タイムスロットＰにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ｂの電位を高（Ｈ）、第２電極３２２ａの電位を低（Ｌ）とする。また、タイムスロットＱにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ第２電極３２２ａの電位を高（Ｈ）、第２電極３２２ｂの電位を低（Ｌ）とする。
次に、電源によって第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂに図８のような電位を印加する。なお、図８は、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ａ，３２２ｂに印加される電位（ｖ）の時間（ｔ）変化を表す。図８に示されるように、タイムスロットＰにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ｂの電位を高（Ｈ）、第２電極３２２ａの電位を低（Ｌ）とする。また、タイムスロットＱにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ第２電極３２２ａの電位を高（Ｈ）、第２電極３２２ｂの電位を低（Ｌ）とする。
タイムスロットＰでは、第１電極３１２ａと第２電極３２２ａとの間及び第１電極３１２ｂと第２電極３２２ａとの間に電位差が発生する。そのため、第１電極３１２ａが配置された第１流路３１１ａと第２電極３２２ａが配置された第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ａ、及び第１電極３１２ｂが配置された第１流路３１１ｂと第２電極３２２ａが配置された第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ｄにはイオン電流が流れる。一方、第１電極３１２ａと第２電極３２２ｂとの間及び第１電極３１２ｂと第２電極３２２ｂとの間には電位差が発生しない。そのため、第１電極３１２ａが配置された第１流路３１１ａと第２電極３２２ｂが配置された第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｂ、第１電極３１２ｂが配置された第１流路３１１ｂと第２電極３２２ｂが配置された第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｃにはイオン電流が流れない。
タイムスロットＱでは、第１電極３１２ａと第２電極３２２ｂとの間及び第１電極３１２ｂと第２電極３２２ｂとの間に電位差が発生する。そのため、第１電極３１２ａが配置された第１流路３１１ａと第２電極３２２ｂが配置された第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｂ、及び第１電極３１２ｂが配置された第１流路３１１ｂと第２電極３２２ｂが配置された第２流路３２１ｂとの間を接続する貫通孔３３０ｃにはイオン電流が流れる。一方、第１電極３１２ａと第２電極３２２ａとの間及び第１電極３１２ｂと第２電極３２２ａとの間には電位差が発生しない。そのため、第１電極３１２ａが配置された第１流路３１１ａと第２電極３２２ａが配置された第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ａ、及び第１電極３１２ｂが配置された第１流路３１１ｂと第２電極３２２ａが配置された第２流路３２１ａとの間を接続する貫通孔３３０ｄにはイオン電流が流れない。
図９は、図８のタイムスロットＰ及びＱにおけるイオン電流（ｉ）の時間（ｔ）変化を表す。
タイムスロットＰでは、上記のように、貫通孔３３０ａ，３３０ｄにイオン電流が流れるのに対し、貫通孔３３０ｂ，３３０ｃにはイオン電流が流れない。貫通孔３３０ａ，３３０ｄでは、電解液に含まれる被識別粒子１０が貫通孔３３０ａ，３３０ｄをそれぞれ通過するたびに、イオン電流が変化してパルス５００が観測される。
タイムスロットＱでは、上記のように、貫通孔３３０ｂ，３３０ｃにイオン電流が流れるのに対し、貫通孔３３０ａ，３３０ｄにはイオン電流が流れない。貫通孔３３０ｂ，３３０ｃでは、電解液に含まれる被識別粒子１０が貫通孔３３０ａ，３３０ｄをそれぞれ通過するたびに、イオン電流が変化してパルス５００が観測される。このようにして得られたパルス５００をデジタル化した上で、機械学習を行うなどすることによって被識別粒子１０の識別を行うことができる。
タイムスロットＰでは、上記のように、貫通孔３３０ａ，３３０ｄにイオン電流が流れるのに対し、貫通孔３３０ｂ，３３０ｃにはイオン電流が流れない。貫通孔３３０ａ，３３０ｄでは、電解液に含まれる被識別粒子１０が貫通孔３３０ａ，３３０ｄをそれぞれ通過するたびに、イオン電流が変化してパルス５００が観測される。
タイムスロットＱでは、上記のように、貫通孔３３０ｂ，３３０ｃにイオン電流が流れるのに対し、貫通孔３３０ａ，３３０ｄにはイオン電流が流れない。貫通孔３３０ｂ，３３０ｃでは、電解液に含まれる被識別粒子１０が貫通孔３３０ａ，３３０ｄをそれぞれ通過するたびに、イオン電流が変化してパルス５００が観測される。このようにして得られたパルス５００をデジタル化した上で、機械学習を行うなどすることによって被識別粒子１０の識別を行うことができる。
ここで、図９において、電解液中の被識別粒子１０や夾雑物によって貫通孔３３０ｂが、タイムスロットＱの時間ｔ＝ａで詰まった場合を仮定する。この場合、時間ｔ＝ａ以降に、貫通孔３３０ｂにはイオン電流が流れなくなり、パルス５００が観測できなくなる。このような現象は、夾雑物の多い電解液において頻繁に起こる。
そこで、図８に示される印加電位を反転させる。具体的には、図１０に示されるように、タイムスロットＰにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ｂの電位を低（Ｌ）、第２電極３２２ａの電位を高（Ｈ）とする。また、タイムスロットＱにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ第２電極３２２ａの電位を低（Ｌ）、第２電極３２２ｂの電位を高（Ｈ）とする。
そこで、図８に示される印加電位を反転させる。具体的には、図１０に示されるように、タイムスロットＰにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ及び第２電極３２２ｂの電位を低（Ｌ）、第２電極３２２ａの電位を高（Ｈ）とする。また、タイムスロットＱにおいては、第１電極３１２ａ，３１２ｂ第２電極３２２ａの電位を低（Ｌ）、第２電極３２２ｂの電位を高（Ｈ）とする。
図１１は、図１０のタイムスロットＰ及びＱにおけるイオン電流（ｉ）の時間（ｔ）変化を表す。図１１に示されるように、タイムスロットＰでは、図９と同様に、貫通孔３３０ａ，３３０ｄにイオン電流が流れるが、その流れ方向は図９の流れ方向と逆になる。また、タイムスロットＱでは、図９と同様に、貫通孔３３０ｂ，３３０ｃにイオン電流が流れるが、その流れ方向は図９の流れ方向と逆になる。
上記のように印加電位を反転させることにより、貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄを通過する被識別粒子１０や夾雑物の流れ方向が逆になる。したがって、時間ｔ＝ａにおいて電解液中の被識別粒子１０や夾雑物によって詰まった貫通孔３３０ｂは、時間ｔ＝ｂにおいて逆方向の流れによって貫通孔３３０ｂから被識別粒子１０や夾雑物が脱離する。そのため、時間ｔ＝ｂ以降に貫通孔３３０ｂにイオン電流が流れ始め、パルス５００の観測を再開することが可能となる。
上記のように印加電位を反転させることにより、貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄを通過する被識別粒子１０や夾雑物の流れ方向が逆になる。したがって、時間ｔ＝ａにおいて電解液中の被識別粒子１０や夾雑物によって詰まった貫通孔３３０ｂは、時間ｔ＝ｂにおいて逆方向の流れによって貫通孔３３０ｂから被識別粒子１０や夾雑物が脱離する。そのため、時間ｔ＝ｂ以降に貫通孔３３０ｂにイオン電流が流れ始め、パルス５００の観測を再開することが可能となる。
このように、粒子識別センサー３００は、第１電極３１２ａ，３１２ｂと第２電極３２２ａ，３２２ｂとの間に印加される電位を反転させることにより、貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄが被識別粒子１０や夾雑物によって詰まった場合でも測定不能に陥らず、被識別粒子１０や夾雑物による詰まりを容易に解消させることができる。特に、現実のセンシングにおいては、夾雑物の多い電解液を用いた測定が必要になる場合が多いため、この方法を用いることにより、イオン電流の時間変化を利用する粒子識別技術の応用範囲を大幅に拡大することが可能となる。
上記のような被識別粒子１０の識別は、増幅器、電流計及び電源を備える粒子識別装置を用いて行うことができる。この粒子識別装置は、粒子識別センサー３００を収容可能な収容部と、粒子識別センサー３００の第１電極３１２ａ，３１２ｂと第２電極３２２ａ，３２２ｂとの間に電位を印加する電源と、第１電極３１２ａ，３１２ｂと第２電極３２２ａ，３２２ｂとの間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、増幅されたイオン電流を測定する電流計とを備える。粒子識別センサー３００は、被識別粒子１０を含む電解液を第１流路３１１ａ，３１１ｂ、第２流路３２１ａ，３２１ｂ及び貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄ内に充填した状態で収容してもよいし、被識別粒子１０を含む電解液を充填する前の状態で収容し、測定時に被識別粒子１０を含む電解液を充填してもよい。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
図５～７では、４つのチャンバ（２つの第１流路３１１ａ，３１１ｂ及び２つの第２流路３２１ａ，３２１ｂ）を２行２列のマトリクス状に配置した上、それらの立体交差部に貫通孔３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄをそれぞれ有する４つのチップ３４２を設けた例を示したが、チャンバ（第１流路及び第２流路）及びチップ３４２の数は、特に限定されない。例えば、マトリクス状に配置されるチャンバの行数及び列数は単数又は複数であってよい。
ここで、行（横）方向にｍ個のチャンバ（第１流路）、列（縦）方向にｎ個のチャンバ（第２流路）がマトリクス状に配置された粒子識別センサーの概念図を図１２に示す。
図１２に示されるように、粒子識別センサー４００は、第１層内に互いに独立して形成された複数（ｍ個）の第１流路（チャンバ）４１１と、第２層内に互いに独立して形成された複数（ｎ個）の第２流路（チャンバ）４２１と、複数の第１流路４１１と複数の第２流路４２１との間を接続する複数の貫通孔４３０と、複数の第１流路４１１内に配置された複数の第１電極４１２と、複数の第２流路４２１内に配置された複数の第２電極４２２とを有する。
なお、図１２では、行方向及び列方向のチャンバの個数を表すｍ及びｎを複数（２個以上）として表しているが、単数（１個）であってもよい。また、図１２では、被識別粒子１０を含む電解液の導入口などの構成は省略されている。
図１２に示されるように、粒子識別センサー４００は、第１層内に互いに独立して形成された複数（ｍ個）の第１流路（チャンバ）４１１と、第２層内に互いに独立して形成された複数（ｎ個）の第２流路（チャンバ）４２１と、複数の第１流路４１１と複数の第２流路４２１との間を接続する複数の貫通孔４３０と、複数の第１流路４１１内に配置された複数の第１電極４１２と、複数の第２流路４２１内に配置された複数の第２電極４２２とを有する。
なお、図１２では、行方向及び列方向のチャンバの個数を表すｍ及びｎを複数（２個以上）として表しているが、単数（１個）であってもよい。また、図１２では、被識別粒子１０を含む電解液の導入口などの構成は省略されている。
上記のような構造を有する粒子識別センサー４００では、被識別粒子１０を含む電解液を、導入口から導入して複数の第１流路４１１、複数の第２流路４２１及び複数の貫通孔４３０内に充填した後、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位を印加し、被識別粒子１０が複数の貫通孔３３０を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって被識別粒子１０を識別する。
被識別粒子１０の識別を行う場合、複数の第１電極４１２を増幅器４５０、電流計４５１及び電源４５２と電気的にそれぞれ接続し、複数の第２電極４２２を電源４５２と電気的にそれぞれ接続する。
次に、複数の第１電極４１２側のスイッチ４６０を高（Ｈ）に倒し、複数の第２電極４２２側のスイッチ４６１を低（Ｌ）に倒し、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位を印加する。そうすると、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位差が発生し、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間を接続する複数の貫通孔４３０にイオン電流が流れる。このとき、例えば、複数の貫通孔４３０のいずれかを被識別粒子１０が通過すると、イオン電流が変化するため、その変化を、当該貫通孔４３０が接続する第１流路４１１内の第１電極４１２と電気的に接続された増幅器４５０で増幅させて電流計４５１で計測する。その他の貫通孔４３０を被識別粒子１０が通過した場合も同様に、イオン電流の変化を、それぞれの貫通孔４３０が接続する第１流路４１１内の第１電極４１２と電気的に接続された増幅器４５０及び電流計４５１で計測する。このようにして計測を行うことにより、図９及び１１に示したようなデジタイズ可能なパルス状の信号を得ることができる。
次に、複数の第１電極４１２側のスイッチ４６０を高（Ｈ）に倒し、複数の第２電極４２２側のスイッチ４６１を低（Ｌ）に倒し、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位を印加する。そうすると、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位差が発生し、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間を接続する複数の貫通孔４３０にイオン電流が流れる。このとき、例えば、複数の貫通孔４３０のいずれかを被識別粒子１０が通過すると、イオン電流が変化するため、その変化を、当該貫通孔４３０が接続する第１流路４１１内の第１電極４１２と電気的に接続された増幅器４５０で増幅させて電流計４５１で計測する。その他の貫通孔４３０を被識別粒子１０が通過した場合も同様に、イオン電流の変化を、それぞれの貫通孔４３０が接続する第１流路４１１内の第１電極４１２と電気的に接続された増幅器４５０及び電流計４５１で計測する。このようにして計測を行うことにより、図９及び１１に示したようなデジタイズ可能なパルス状の信号を得ることができる。
上記のような被識別粒子１０の識別は、複数の増幅器４５０、複数の電流計４５１及び電源４５２を備える粒子識別装置を用いて行うことができる。この粒子識別装置は、粒子識別センサー４００を収容可能な収容部と、粒子識別センサー４００の複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に電位を印加する電源４５２と、複数の第１電極４１２と複数の第２電極４２２との間に流れるイオン電流を増幅させる複数の増幅器４５０と、増幅されたイオン電流を測定する複数の電流計４５１とを備える。粒子識別センサー４００は、被識別粒子１０を含む電解液を複数の第１流路４１１、複数の第２流路４２１及び複数の貫通孔３３０内に充填した状態で収容してもよいし、被識別粒子１０を含む電解液を充填する前の状態で収容し、測定時に被識別粒子１０を含む電解液を充填してもよい。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記のような構造を有する粒子識別装置を用いることにより、被識別粒子１０の識別を容易に行うことが可能となる。
上記の粒子識別センサー３００，４００のような複数の貫通孔を有する粒子識別センサーによれば、以下の効果を得ることができる。
第一に、マトリクス状に配置されたチャンバ（第１流路及び第２流路）の立体交差部に、貫通孔を形成しているため、貫通孔の数を増やしてもコスト上昇を抑制することができる。特に、従来の方法では、イオン電流の測定のために、貫通孔ごとに増幅器及び電流計が必要であったが、マトリクス状にチャンバを設けることにより、行方向のチャンバ（第１流路）の数に応じた増幅器及び電流計を設ければよい。すなわち、行方向のチャンバ（第１流路）の数（ｍ）が１である場合、列方向のチャンバ（第２流路）の数を増やせば複数の貫通孔を有する粒子識別センサーを容易に作製することができ、しかも１つの増幅器及び電流計によってイオン電流の測定を行うことができる。また、チャンバごとに電極を設けているため、貫通孔ごとに電極を引出す必要がなく、粒子識別センサーの周縁部への電極の引き出しが容易且つ低コストである。実際、現実の粒子識別センサーでは、被識別粒子が貫通孔を通過する際に生じるイオン電流の時間変化は極めて微小であって、これをデジタイズ可能な電圧信号に増幅することは必ずしも容易ではなく、信号増幅の回路には大きなコストがかかることが多い。このように貫通孔と比較して少ない数の増幅器及び電流計でイオン電流の測定ができることは、粒子識別センサー及びそれを用いた粒子識別装置のコスト低減に大きく寄与する。
第一に、マトリクス状に配置されたチャンバ（第１流路及び第２流路）の立体交差部に、貫通孔を形成しているため、貫通孔の数を増やしてもコスト上昇を抑制することができる。特に、従来の方法では、イオン電流の測定のために、貫通孔ごとに増幅器及び電流計が必要であったが、マトリクス状にチャンバを設けることにより、行方向のチャンバ（第１流路）の数に応じた増幅器及び電流計を設ければよい。すなわち、行方向のチャンバ（第１流路）の数（ｍ）が１である場合、列方向のチャンバ（第２流路）の数を増やせば複数の貫通孔を有する粒子識別センサーを容易に作製することができ、しかも１つの増幅器及び電流計によってイオン電流の測定を行うことができる。また、チャンバごとに電極を設けているため、貫通孔ごとに電極を引出す必要がなく、粒子識別センサーの周縁部への電極の引き出しが容易且つ低コストである。実際、現実の粒子識別センサーでは、被識別粒子が貫通孔を通過する際に生じるイオン電流の時間変化は極めて微小であって、これをデジタイズ可能な電圧信号に増幅することは必ずしも容易ではなく、信号増幅の回路には大きなコストがかかることが多い。このように貫通孔と比較して少ない数の増幅器及び電流計でイオン電流の測定ができることは、粒子識別センサー及びそれを用いた粒子識別装置のコスト低減に大きく寄与する。
第二に、単数の貫通孔を有する粒子識別センサーでは、被識別粒子や夾雑物が貫通孔に詰まると、それ以降の測定が不可能となるという問題があったが、複数の貫通孔を有する粒子識別センサーにより、（１）被識別粒子や夾雑物が貫通孔に詰まった場合でも、他の貫通孔によって継続的に測定が可能であり、（２）電解液中の被識別粒子の量が少なく、１つの貫通孔付近にほとんど被識別粒子が存在しないような場合であっても、複数の貫通孔のいずれかを被識別粒子が通過する確率を高められるため、被識別粒子の量が少ない電解液を用いても測定が可能であり、（３）教師データとして多数のイオン電流の時間変化のパルス情報を必要とする機械学習に適したデータの取得が可能である。
１０ 被識別粒子
１００，２００，３００，４００ 粒子識別センサー
１１０，２１０，３１０ 第１層
１１１，２１１，３１１ａ，３１１ｂ，４１１ 第１流路
１１２，２１２，３１２ａ，３１２ｂ，４１２ 第１電極
１１３，２１３，３１３ 導入口
１２０，２２０，３２０ 第２層
１２１，２２１，３２１ａ，３２１ｂ，４２１ 第２流路
１２２，２２２，３２２ａ，３２２ｂ，４２２ 第２電極
１２３，２２３，３２３ 導入口
１３０，２３０，３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄ，４３０ 貫通孔
１４０，２４０，３４０ シリコン基板
１４１，２４１，３４１ 薄膜
１４２，２４２，３４２，４４２ チップ
１４３，２４３，３４３ 隔壁
１５０，４５０ 増幅器
１５１，４５１ 電流計
１５２，４５２ 電源
２６０，３６０ 上面
２６１，３６１ 下面
２６２，２６３，２６４，２６５，３６２，３６３，３６４，３６５ 側面
２７０，３７０ 第３層
２７１，３７１ 第４層
４６０，４６１ スイッチ
５００ パルス
１００，２００，３００，４００ 粒子識別センサー
１１０，２１０，３１０ 第１層
１１１，２１１，３１１ａ，３１１ｂ，４１１ 第１流路
１１２，２１２，３１２ａ，３１２ｂ，４１２ 第１電極
１１３，２１３，３１３ 導入口
１２０，２２０，３２０ 第２層
１２１，２２１，３２１ａ，３２１ｂ，４２１ 第２流路
１２２，２２２，３２２ａ，３２２ｂ，４２２ 第２電極
１２３，２２３，３２３ 導入口
１３０，２３０，３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄ，４３０ 貫通孔
１４０，２４０，３４０ シリコン基板
１４１，２４１，３４１ 薄膜
１４２，２４２，３４２，４４２ チップ
１４３，２４３，３４３ 隔壁
１５０，４５０ 増幅器
１５１，４５１ 電流計
１５２，４５２ 電源
２６０，３６０ 上面
２６１，３６１ 下面
２６２，２６３，２６４，２６５，３６２，３６３，３６４，３６５ 側面
２７０，３７０ 第３層
２７１，３７１ 第４層
４６０，４６１ スイッチ
５００ パルス
Claims (22)
- 第１層内に形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な第１流路と、
第２層内に形成され、前記電解液が流通可能な第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路との間を接続する貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記第２流路内に配置された第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサー。 - 前記第１流路と前記第２流路とは平行である、請求項１に記載の粒子識別センサー。
- 前記第１流路と前記第２流路とは貫通孔が形成される領域で立体交差している、請求項１に記載の粒子識別センサー。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置。 - 第１層内に形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な第１流路と、
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記第１流路内に配置された第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と、
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサー。 - 前記第１流路と前記複数の第２流路とは平行である、請求項５に記載の粒子識別センサー。
- 前記第１流路と前記複数の第２流路とは、貫通孔が形成される領域で立体交差している、請求項５に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の第２流路が平行である、請求項５～７のいずれか一項に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の貫通孔の径が異なる、請求項５～８のいずれか一項に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の貫通孔の径が同じである、請求項５～８のいずれか一項に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の貫通孔の径と深さとが異なる、請求項５～１０のいずれか一項に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の貫通孔の径と深さとが同じである、請求項５～１０のいずれか一項に記載の粒子識別センサー。
- 請求項５～１２のいずれか一項に記載の粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する電流計と
を備える粒子識別装置。 - 前記電流計は、前記第１電極と電気的に接続されている、請求項１３に記載の粒子識別装置。
- 前記電流計は、前記複数の第２電極に電気的に接続されている、請求項１３に記載の粒子識別装置。
- 前記第１電極と前記複数の第２電極との間に印加される電位が反転可能である、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の粒子識別装置。
- 第１層内に互いに独立して形成され、被識別粒子を含む電解液が流通可能な複数の第１流路と、
第２層内に互いに独立して形成され、前記電解液が流通可能な複数の第２流路と、
前記複数の第１流路と前記複数の第２流路との間を接続する複数の貫通孔と、
前記複数の第１流路内に配置された複数の第１電極と、
前記複数の第２流路内に配置された複数の第２電極と
を有し、前記被識別粒子が前記複数の貫通孔を通過するときに生じるイオン電流の時間変化を測定することによって前記被識別粒子を識別する粒子識別センサー。 - 前記複数の第１流路と前記複数の第２流路とは貫通孔が形成される領域で立体交差している、請求項１７に記載の粒子識別センサー。
- 前記複数の貫通孔の径が異なる、請求項１７又は１８に記載の粒子識別センサー。
- 請求項１７～１９のいずれか一項に記載の粒子識別センサーを収容可能な収容部と、
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に電位を印加する電源と、
前記粒子識別センサーの前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に流れるイオン電流を増幅させる複数の増幅器と、
増幅された前記イオン電流を測定する複数の電流計と
を備える粒子識別装置。 - 前記電流計は、前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極に電気的に接続されている、請求項２０に記載の粒子識別装置。
- 前記複数の第１電極と前記複数の第２電極との間に印加される電位が反転可能である、請求項２０又は２１に記載の粒子識別装置。
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