特開 2024-82855 特性測定チップおよび測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082855

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】特性測定チップおよび測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/02 20060101AFI20240613BHJP

   C12M 1/42 20060101ALI20240613BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

G01N27/02 D

C12M1/42

C12M1/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197018

(22)【出願日】2022-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】浦川 哲

【テーマコード（参考）】

2G060

4B029

【Ｆターム（参考）】

2G060AA07

2G060AA15

2G060AD06

2G060AF03

2G060AF06

2G060AF07

2G060AG04

2G060FA11

2G060FA15

2G060KA05

4B029AA07

4B029BB11

4B029CC01

4B029FA03

4B029FA05

(57)【要約】

【課題】１つの測定装置によって複数箇所における液の電気的特性を測定することが可能な特性測定チップおよび測定システムを提供する。
【解決手段】特性測定チップ１は、複数の導入部１１０と、測定電極１２０とを備える。複数の導入部１１０には、電気的特性が測定される対象液が導入される。測定電極１２０は、導入部１１０毎に配置される。複数の測定電極１２０は、直列に接続される。測定電極１２０のうち導入部１１０に対向する部分の面積は、測定電極１２０が直列に接続された順に大きくなる。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気的特性が測定される対象液が導入される複数の導入部と、
前記導入部毎に配置される測定電極と
を備え、
複数の前記測定電極は、直列に接続され、
前記測定電極のうち前記導入部に対向する部分の面積は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる、特性測定チップ。

【請求項2】

前記複数の導入部は、互いに異なる大きさの前記電気的特性を有する前記対象液が導入され、
前記対象液の前記電気的特性は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる、請求項１に記載の特性測定チップ。

【請求項3】

前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含み、
直列に接続された前記測定電極間において、一方の前記測定電極の前記第２電極は、他方の前記測定電極の前記第１電極に電気的に接続される、請求項１または請求項２に記載の特性測定チップ。

【請求項4】

前記複数の測定電極は、直列接続の一端に配置される一端測定電極と、前記直列接続の他端に配置される他端測定電極とを含み、
前記複数の導入部は、前記他端測定電極を除く前記測定電極が配置される第１導入部と、前記他端測定電極が配置される第２導入部とを含み、
少なくとも前記第１導入部に配置された前記測定電極は、前記第１電極と前記第２電極とを接続する抵抗配線をさらに含む、請求項３に記載の特性測定チップ。

【請求項5】

前記測定電極は、前記抵抗配線を含む測定電極を複数含み、
前記抵抗配線の抵抗は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる、請求項４に記載の特性測定チップ。

【請求項6】

前記電気的特性は、前記対象液のインピーダンス、リアクタンス、インダクタンスおよびレジスタンスの少なくとも１つを含む、請求項１または請求項２に記載の特性測定チップ。

【請求項7】

前記複数の導入部を接続する接続部をさらに備え、
前記複数の導入部と前記接続部とは、前記対象液が流れる流路を構成する、請求項１または請求項２に記載の特性測定チップ。

【請求項8】

電気的特性が測定される対象液が導入される複数の導入部と、
前記導入部毎に配置される測定電極と
を備え、
複数の前記測定電極は、直列に接続され、
前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含み、
前記測定電極の前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる、特性測定チップ。

【請求項9】

電気的特性が測定される対象液が導入される複数の導入部と、
前記導入部毎に配置される測定電極と
を備え、
複数の前記測定電極は、直列に接続され、
前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含み、
前記測定電極の前記第１電極と前記第２電極との間における、測定可能なインピーダンスは、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる、特性測定チップ。

【請求項10】

請求項１、請求項８および請求項９のいずれか１項に記載の特性測定チップと、
前記特性測定チップの前記複数の測定電極に交流電圧を印加して、前記対象液の電気的特性を測定する測定装置と
を備え、
前記測定装置は、前記測定電極に印加する交流電圧の周波数を変更することによって、前記導入部毎の前記対象液の前記電気的特性を測定する、測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特性測定チップおよび測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、血液から特定の細胞を分離する分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、血液から所定サイズ以上の細胞を抽出する置換部と、置換部を通過した複数種類の細胞から誘電泳動力によってがん細胞を分離する分離部とを備えた分離装置が記載されている。置換部は、血液とＤＥＰ液とが導入される主流路と、主流路から分岐する複数の分岐流路とを備える。特許文献１では、置換部は、血液が流通する通路と、ＤＥＰ液が流通する流路と、血液およびＤＥＰ液が流通する流路とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１３４０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１のような分離装置では、例えば、血液から所定サイズ以上の細胞を適切に抽出したり、複数種類の細胞からがん細胞を適切に分離したりするために、流路を通過する液の特性を測定する場合がある。

【0005】

しかしながら、特許文献１の分離装置のように、複数種類の液がそれぞれ流通する複数の流路が形成されている場合、複数の流路における液の特性を測定しようとすると、複数の流路の各々に対して、特性測定用の電極と測定装置とを設ける必要があった。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの測定装置によって複数箇所における液の電気的特性を測定することが可能な特性測定チップおよび測定システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１局面による特性測定チップは、複数の導入部と、測定電極とを備える。前記複数の導入部には、電気的特性が測定される対象液が導入される。前記測定電極は、前記導入部毎に配置される。複数の前記測定電極は、直列に接続される。前記測定電極のうち前記導入部に対向する部分の面積は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる。

【0008】

本発明の一態様において、前記複数の導入部は、互いに異なる大きさの前記電気的特性を有する前記対象液が導入されてもよい。前記対象液の前記電気的特性は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなってもよい。

【0009】

本発明の一態様において、前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含んでもよい直列に接続された前記測定電極間において、一方の前記測定電極の前記第２電極は、他方の前記測定電極の前記第１電極に電気的に接続されてもよい。

【0010】

本発明の一態様において、前記複数の測定電極は、直列接続の一端に配置される一端測定電極と、前記直列接続の他端に配置される他端測定電極とを含んでもよい。前記複数の導入部は、前記他端測定電極を除く前記測定電極が配置される第１導入部と、前記他端測定電極が配置される第２導入部とを含んでもよい。少なくとも前記第１導入部に配置された前記測定電極は、前記第１電極と前記第２電極とを接続する抵抗配線をさらに含んでもよい。

【0011】

本発明の一態様において、前記測定電極は、前記抵抗配線を含む測定電極を複数含んでもよい。前記抵抗配線の抵抗は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなってもよい。

【0012】

本発明の一態様において、前記電気的特性は、前記対象液のインピーダンス、リアクタンス、インダクタンスおよびレジスタンスの少なくとも１つを含んでもよい。

【0013】

本発明の一態様において、前記特性測定チップは、前記複数の導入部を接続する接続部をさらに備えてもよい。前記複数の導入部と前記接続部とは、前記対象液が流れる流路を構成してもよい。

【0014】

本発明の第２局面による特性測定チップは、複数の導入部と、測定電極とを備える。前記複数の導入部には、電気的特性が測定される対象液が導入される。前記測定電極は、前記導入部毎に配置される。複数の前記測定電極は、直列に接続される。前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含む。前記測定電極の前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗は、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる。

【0015】

本発明の第３局面による特性測定チップは、複数の導入部と、測定電極とを備える。前記複数の導入部には、電気的特性が測定される対象液が導入される。前記測定電極は、前記導入部毎に配置される。複数の前記測定電極は、直列に接続される。前記各測定電極は、第１電極および第２電極を含む。前記測定電極の前記第１電極と前記第２電極との間における、測定可能なインピーダンスは、前記測定電極が直列に接続された順に大きくなる。

【0016】

本発明の第４局面による測定システムは、上記の構成の特性測定チップと、測定装置とを備える。前記測定装置は、前記特性測定チップの前記複数の測定電極に交流電圧を印加して、前記対象液の電気的特性を測定する。前記測定装置は、前記測定電極に印加する交流電圧の周波数を変更することによって、前記導入部毎の前記対象液の前記電気的特性を測定する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、１つの測定装置によって複数箇所における液の電気的特性を測定することが可能な特性測定チップおよび測定システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態による特性測定チップを備えた測定システムの構造を模式的に示す平面図である。

【図2】導入部の各々に対象液を導入した状態で、測定装置を用いて測定電極のインピーダンスを測定した結果、および、対象液の抵抗（レジスタンス）の算出結果の一例を示す図である。

【図3】特性測定チップの構造の一例を概略的に示す断面図である。

【図4】特性測定チップの構造の他の一例を概略的に示す断面図である。

【図5】特性測定チップの測定電極周辺の構造を模式的に示す図である。

【図6】図５の等価回路を模式的に示す図である。

【図7】対象液の抵抗値と、測定電極のリアクタンスと、抵抗配線の抵抗値と、合成抵抗との関係を説明するための図である。

【図8】本発明の第２実施形態による特性測定チップの測定電極周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図9】本発明の第３実施形態による特性測定チップの測定電極周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図10】本発明の第４実施形態による特性測定チップの測定電極周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0020】

（第１実施形態）
図１～図７を参照して、本発明の第１実施形態による特性測定チップ１００を備えた測定システム１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による特性測定チップ１００を備えた測定システム１の構造を模式的に示す平面図である。

【0021】

図１に示すように、第１実施形態の測定システム１は、特性測定チップ１００と、測定装置５００とを備える。測定システム１は、複数種類の対象液の電気的特性を測定する。対象液は、特に限定されるものではないが、例えば、血液、海水、生理食塩水、純水または薬品である。また、対象液は、例えば、粒子を含有する液、または、粒子を含有しない液である。粒子は、特に限定されるものではないが、例えば、誘電体粒子または非誘電体粒子である。誘電体粒子は、例えば、細胞、タンパク質、核酸または微生物である。また、測定システム１が測定する対象液の電気的特性は、例えば、対象液のインピーダンス、リアクタンス、インダクタンスおよびレジスタンスの少なくとも１つを含む。

【0022】

特性測定チップ１００には、複数種類の対象液が導入される。特性測定チップ１００は、１つの測定装置５００によって複数種類の対象液を一度に測定可能となるように構成されている。測定装置５００は、特性測定チップ１００に交流電圧を印加して、対象液の電気的特性を測定する。以下、詳細に説明する。

【0023】

特性測定チップ１００は、基板１０１と、複数の導入部１１０と、複数の測定電極１２０とを備える。なお、図１では、理解を容易にするために、導入部１１０を破線で描いている。複数の導入部１１０には、電気的特性が測定される対象液がそれぞれ導入される。複数の導入部１１０には、互いに異なる大きさの電気的特性を有する複数の対象液がそれぞれ導入される。

【0024】

導入部１１０は、対象液が通過する流路の一部であってもよいし、対象液が溜められる収容部であってもよい。つまり、対象液は、流路を通過することによって導入部１１０に導入され、導入部１１０内を通過しながら電気的特性が測定されてもよい。または、対象液は、例えば、収容部（導入部１１０）に滴下されることによって導入部１１０に導入され、導入部１１０内で静止した状態で電気的特性が測定されてもよい。

【0025】

導入部１１０の数は、特に限定されるものではないが、例えば、３つである。第１実施形態では、複数の導入部１１０は、導入部１１１、導入部１１２および導入部１１３を含む。

【0026】

複数の測定電極１２０は、それぞれ複数の導入部１１０に配置される。つまり、測定電極１２０は、導入部１１０毎に配置される。複数の測定電極１２０は、直列に接続される。具体的には、複数の測定電極１２０は、測定電極１２１、測定電極１２２および測定電極１２３を含む。測定電極１２１、測定電極１２２および測定電極１２３は、導入部１１１、導入部１１２および導入部１１３にそれぞれ配置される。また、測定電極１２１、測定電極１２２および測定電極１２３は、この順に直列に接続される。以下、複数の導入部１１０を導入部１１１～１１３と記載し、複数の測定電極１２０を測定電極１２１～１２３と記載することがある。

【0027】

第１実施形態では、測定電極１２１～１２３のうち、導入部１１１～１１３に対向する部分の面積は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順（図１において右側から左側）に大きくなる。なお、本実施形態において、測定電極のうち導入部に対向する部分の面積とは、平面視で測定電極と導入部とが重なる面積のことである。

【0028】

具体的には、測定電極１２２のうち導入部１１２に対向する部分の面積は、測定電極１２１のうち導入部１１１に対向する部分の面積よりも大きい。また、測定電極１２３のうち導入部１１３に対向する部分の面積は、測定電極１２２のうち導入部１１２に対向する部分の面積よりも大きい。以下、測定電極１２１のうち導入部１１１に対向する部分の面積を、測定電極１２１の対向面積と記載することがある。また、測定電極１２２のうち導入部１１２に対向する部分の面積を、測定電極１２２の対向面積と記載することがある。また、測定電極１２３のうち導入部１１３に対向する部分の面積を、測定電極１２３の対向面積と記載することがある。

【0029】

測定電極１２２の対向面積は、測定電極１２１の対向面積に対して、例えば、２倍以上、１０００倍以下である。測定電極１２２の対向面積は、測定電極１２１の対向面積に対して、１０倍以上、５００倍以下であることが好ましく、５０倍以上、３００倍以下であることがより好ましい。同様に、測定電極１２３の対向面積は、測定電極１２２の対向面積に対して、例えば、２倍以上、１０００倍以下である。測定電極１２３の対向面積は、測定電極１２２の対向面積に対して、１０倍以上、５００倍以下であることが好ましく、５０倍以上、３００倍以下であることがより好ましい。なお、図１では、図面簡略化のため、測定電極１２１～１２３の対向面積の差が数倍以下になるように描いている。

【0030】

導入部１１１～１１３に導入される対象液の電気的特性は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。具体的には、導入部１１２に導入される対象液の電気的特性は、導入部１１１に導入される対象液の電気的特性よりも大きい。また、導入部１１３に導入される対象液の電気的特性は、導入部１１２に導入される対象液の電気的特性よりも大きい。

【0031】

測定電極１２１～１２３の各々は、第１電極および第２電極を含む。具体的には、測定電極１２１は、第１電極１２１１および第２電極１２１２を含む。測定電極１２２は、第１電極１２２１および第２電極１２２２を含む。測定電極１２３は、第１電極１２３１および第２電極１２３２を含む。第１電極１２２１および第２電極１２２２は、例えば、互いに対向する櫛歯状の電極である。また、第１電極１２３１および第２電極１２３２は、例えば、互いに対向する櫛歯状の電極である。なお、測定電極１２１～１２３の第１電極および第２電極は、櫛歯状であってもよいし、櫛歯状でなくてもよい。

【0032】

測定電極１２１の第２電極１２１２は、測定電極１２２の第１電極１２２１に電気的に接続される。測定電極１２２の第２電極１２２２は、測定電極１２３の第１電極１２３１に電気的に接続される。具体的には、特性測定チップ１００は、接続電極１２４および接続電極１２５を備える。測定電極１２１の第２電極１２１２は、接続電極１２４を介して、測定電極１２２の第１電極１２２１に電気的に接続される。測定電極１２２の第２電極１２２２は、接続電極１２５を介して、測定電極１２３の第１電極１２３１に電気的に接続される。つまり、直列に接続された測定電極１２０間において、一方の測定電極１２０の第２電極（例えば、第２電極１２１２）は、他方の測定電極１２０の第１電極（例えば、第１電極１２２１）に電気的に接続される。

【0033】

測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。具体的には、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間の抵抗は、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間の抵抗よりも大きい。また、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間の抵抗は、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間の抵抗よりも大きい。以下、具体的に説明する。

【0034】

測定電極１２１は、測定電極１２１～１２３の直列接続の一端に配置される。測定電極１２３は、直列接続の他端に配置される。以下、測定電極１２１を一端測定電極１２１と記載することがある。また、測定電極１２３を他端測定電極１２３と記載することがある。なお、測定電極１２１は、本発明の「一端測定電極」の一例である。また、測定電極１２３は、本発明の「他端測定電極」の一例である。

【0035】

導入部１１１～１１３は、第１導入部と、第２導入部とを含む。第１導入部には、他端測定電極１２３を除く測定電極１２０である測定電極１２１および１２２が配置される。第２導入部には、他端測定電極１２３が配置される。具体的には、導入部１１１および導入部１１２には、測定電極１２１および１２２（他端測定電極１２３を除く測定電極１２０）が配置される。導入部１１３には、他端測定電極１２３が配置される。以下、導入部１１１および導入部１１２をそれぞれ第１導入部１１１および第１導入部１１２と記載することがある。また、導入部１１３を第２導入部１１３と記載することがある。なお、導入部１１１および導入部１１２の各々は、本発明の「第１導入部」の一例である。導入部１１３は、本発明の「第２導入部」の一例である。

【0036】

少なくとも第１導入部１１１および１１２に配置された測定電極１２１および１２２は、第１電極と第２電極とを接続する抵抗配線をさらに含む。第１実施形態では、第１導入部１１１、１１２および第２導入部１１３に配置された測定電極１２１、１２２および１２３は、第１電極と第２電極とを接続する抵抗配線をさらに含む。具体的には、測定電極１２１は、抵抗配線１２１３をさらに含む。抵抗配線１２１３は、第１電極１２１１と第２電極１２１２とを接続する。測定電極１２２は、抵抗配線１２２３をさらに含む。抵抗配線１２２３は、第１電極１２２１と第２電極１２２２とを接続する。測定電極１２３は、抵抗配線１２３３をさらに含む。抵抗配線１２３３は、第１電極１２３１と第２電極１２３２とを接続する。

【0037】

抵抗配線１２１３～１２３３の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。具体的には、抵抗配線１２２３の抵抗は、抵抗配線１２１３の抵抗よりも大きい。抵抗配線１２３３の抵抗は、抵抗配線１２２３の抵抗よりも大きい。このように、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。

【0038】

抵抗配線１２２３の抵抗は、抵抗配線１２１３の抵抗に対して、例えば、２倍以上、１０００倍以下である。抵抗配線１２２３の抵抗は、抵抗配線１２１３の抵抗に対して、５倍以上、５００倍以下であることが好ましく、１０倍以上、１００倍以下であることがより好ましい。第１実施形態では、抵抗配線１２２３の抵抗は、抵抗配線１２１３の抵抗の約１０倍の大きさである。同様に、抵抗配線１２３３の抵抗は、抵抗配線１２２３の抵抗に対して、例えば、２倍以上、１０００倍以下である。抵抗配線１２３３の抵抗は、抵抗配線１２２３の抵抗に対して、５倍以上、５００倍以下であることが好ましく、１０倍以上、１００倍以下であることがより好ましい。第１実施形態では、抵抗配線１２３３の抵抗は、抵抗配線１２２３の抵抗の約１０倍の大きさである。

【0039】

例えば、抵抗配線１２２３の抵抗を抵抗配線１２１３の抵抗に比べて大きくするために、抵抗配線１２２３の長さを抵抗配線１２１３の長さよりも長くしてもよいし、抵抗配線１２２３の幅または厚みを抵抗配線１２１３の幅または厚みよりも小さくしてもよい。第１実施形態では、抵抗配線１２２３は、抵抗配線１２１３の長さよりも長い。同様に、抵抗配線１２３３の抵抗を抵抗配線１２２３の抵抗に比べて大きくするために、抵抗配線１２３３の長さを抵抗配線１２２３の長さよりも長くしてもよいし、抵抗配線１２３３の幅または厚みを抵抗配線１２２３の幅または厚みよりも小さくしてもよい。第１実施形態では、抵抗配線１２３３は、抵抗配線１２２３の長さよりも長い。なお、図１では、図面簡略化のため、抵抗配線１２１３～１２３３の長さの差が数倍以下になるように描いている。

【0040】

第１実施形態では、測定電極１２３が抵抗配線１２３３を含む例について示したが、測定電極１２３は、抵抗配線１２３３を含まなくてもよい。この場合、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２とは、電気的に接続されないため、第１電極１２３１と第２電極１２３２との間の抵抗は、非常に高くなる。よって、測定電極１２３が抵抗配線１２３３を含まない場合であっても、上述したように、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。

【0041】

また、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間における、測定可能なインピーダンスは、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。具体的には、導入部１１１～１１３の各々に対象液を導入することによって、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンス、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間のインピーダンス、および、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間のインピーダンスが測定可能となる。そして、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間の測定可能なインピーダンスは、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間の測定可能なインピーダンスよりも大きい。また、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間の測定可能なインピーダンスは、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間の測定可能なインピーダンスよりも大きい。

【0042】

なお、本実施形態において、測定可能なインピーダンス（または、電気的特性）とは、一定以上の精度で測定できるインピーダンス（または、電気的特性）を意味する。一定以上の精度とは、例えば、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンス（または電気的特性）を測定する際に、導入部１１２または導入部１１３に導入される対象液のインピーダンス（または、電気的特性）に略影響されることなく、目的のインピーダンス（または電気的特性）を測定できることを意味する。言い換えると、例えば、導入部１１２または導入部１１３に導入される対象液のインピーダンス（または、電気的特性）が変化した場合であっても、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンス（または電気的特性）が変化しないことを意味する。

【0043】

図２は、導入部１１１～１１３の各々に対象液を導入した状態で、測定装置５００を用いて測定電極１２１～１２３のインピーダンスを測定した結果、および、対象液の抵抗（レジスタンス）の算出結果の一例を示す図である。図２に示すように、第１実施形態の測定システム１では、１×１０^６Ｈｚ～１×１０^８Ｈｚ程度の周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンスが測定できる。そして、この測定結果に基づいて、導入部１１１に導入された対象液の抵抗が算出される。

【0044】

同様に、１×１０^２Ｈｚ～１×１０^４Ｈｚ程度の周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間のインピーダンスが測定できる。そして、この測定結果に基づいて、導入部１１２に導入された対象液の抵抗が算出される。また、１×１０^－１Ｈｚ～１×１０Ｈｚ程度の周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間のインピーダンスが測定できる。そして、この測定結果に基づいて、導入部１１３に導入された対象液の抵抗が算出される。

【0045】

図１に示すように、特性測定チップ１００は、パッド電極１２６１およびパッド電極１２６２を備える。パッド電極１２６１およびパッド電極１２６２は、導入部１１１～１１３の外側に配置される。パッド電極１２６１およびパッド電極１２６２は、後述するカバー１０４によって覆われていない。従って、パッド電極１２６１およびパッド電極１２６２を、測定装置５００に電気的に容易に接続できる。

【0046】

パッド電極１２６１は、測定電極１２１の第１電極１２１１に電気的に接続される。パッド電極１２６２は、測定電極１２３の第２電極１２３２に電気的に接続される。具体的には、第１実施形態では、特性測定チップ１００は、接続電極１２７１および接続電極１２７２と、接続配線１２８１および接続配線１２８２とを備える。

【0047】

パッド電極１２６１は、接続配線１２８１および接続電極１２７１を介して、測定電極１２１の第１電極１２１１に接続される。接続配線１２８１は、パッド電極１２６１と接続電極１２７１とを接続する。接続電極１２７１は、測定電極１２１の第１電極１２１１に接続される。また、パッド電極１２６２は、接続配線１２８２および接続電極１２７２を介して、測定電極１２３の第２電極１２３２に接続される。接続配線１２８２は、パッド電極１２６２と接続電極１２７２とを接続する。接続電極１２７２は、測定電極１２３の第２電極１２３２に接続される。

【0048】

測定装置５００は、パッド電極１２６１およびパッド電極１２６２を介して、測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加し、各対象液の電気的特性を測定する。例えば、測定装置５００は、対象液を介して、測定電極１２１～１２３の各々の第１電極と第２電極との間のインピーダンスを測定することができる。測定装置５００は、測定電極１２１～１２３に対して印加する交流電圧の周波数を変化させながら、周波数毎にインピーダンスを測定する。

【0049】

引き続き図１を参照して、測定装置５００について説明する。測定装置５００は、電源部５１０と、制御部５２０と、測定部５３０とを含む。

【0050】

制御部５２０は、電源部５１０及び測定部５３０を制御する。制御部５２０は、例えば、プロセッサと、記憶装置とを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。記憶装置は、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、半導体メモリのような主記憶装置と、半導体メモリ、ソリッドステートドライブ、及び／又は、ハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。記憶装置は、リムーバブルメディアを含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的コンピューター読取可能記憶媒体の一例に相当する。

【0051】

電源部５１０は、測定電極１２１～１２３または対象液に応じた制御電圧または測定用電圧を生成する。そして、電源部５１０は、パッド電極１２６１および１２６２を介して、測定電極１２１～１２３に対して制御電圧または測定用電圧を印加する。電源部５１０は、例えば、ファンクションジェネレータ等の信号発生器である。

【0052】

電源部５１０によって測定電極１２１～１２３に測定用電圧が印加された状態において、測定部５３０は、対象液を介して、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間のインピーダンスを測定する。後述するように、測定電極１２１に対応する周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンスを測定することができる。また、測定電極１２２に対応する周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間のインピーダンスを測定することができる。また、測定電極１２３に対応する周波数の交流電圧を印加することによって、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間のインピーダンスを測定することができる。

【0053】

例えば、測定部５３０は、電源部５１０によって測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間に測定用電圧を印加した状態で、第１電極１２１１と第２電極１２１２との間に流れる電流を測定する。測定部５３０は、測定用電圧と第１電極１２１１および第２電極１２１２を介して測定した電流値とから、第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンスを算出する。測定部５３０は、例えば、オシロスコープ等の測定器である。

【0054】

測定装置５００は、例えば、ソース・メジャー・ユニットによって構成されていてもよい。

【0055】

以上、図１を参照して説明したように、第１実施形態では、測定電極１２１～１２３は、直列に接続され、測定電極１２１～１２３のうち、導入部１１１～１１３に対向する部分の面積は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。従って、測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加し、印加する交流電圧の周波数を変化させることによって、測定電極１２１～１２３毎の、第１電極と第２電極との間の電気的特性を測定することができる。よって、導入部１１１～１１３毎の対象液の電気的特性を測定することができる。その結果、１つの測定装置５００によって複数箇所（ここでは、３箇所）における液の電気的特性を測定することができる。

【0056】

具体的には、測定電極１２１～１２３に印加する交流電圧の周波数を例えば高周波から低周波に変化させることによって、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間の電気的特性、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間の電気的特性、および、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間の電気的特性を、この順で測定することができる。よって、導入部１１１に導入される対象液の電気的特性、導入部１１２に導入される対象液の電気的特性、および、導入部１１３に導入される対象液の電気的特性を、この順で測定することができる。

【0057】

また、上記のように、対象液の電気的特性は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。従って、測定電極１２１～１２３に印加する交流電圧の周波数を、例えば高周波から低周波に変化させることによって、導入部１１１～１１３に導入される対象液の電気的特性を、容易に測定することができる。

【0058】

また、上記のように、少なくとも第１導入部１１１および１１２に配置された測定電極１２１および１２２は、抵抗配線１２１３および１２２３を含む。従って、後で詳細に説明するように、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間における測定可能な電気的特性の値とを、容易に異ならせることができる。

【0059】

具体的には、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間における測定可能な電気的特性の値とは、抵抗配線１２１３によって区分される。また、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間における測定可能な電気的特性の値とは、抵抗配線１２２３によって区分される。

【0060】

また、上記のように、抵抗配線１２１３および１２２３の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。従って、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間における測定可能な電気的特性の値と、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間における測定可能な電気的特性の値とを、この順で容易に大きくすることができる。

【0061】

また、上記のように、対象液の電気的特性は、インピーダンス、リアクタンス、インダクタンスおよびレジスタンスの少なくとも１つを含む。従って、測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加することによって、対象液の電気的特性を容易に測定することができる。

【0062】

また、第１実施形態では、上記のように、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間の抵抗は、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。従って、測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加し、印加する交流電圧の周波数を変化させることによって、測定電極１２１～１２３毎の、第１電極と第２電極との間の電気的特性を測定することができる。よって、導入部１１１～１１３毎の対象液の電気的特性を測定することができる。その結果、１つの測定装置５００によって複数箇所（ここでは、３箇所）における液の電気的特性を測定することができる。

【0063】

また、第１実施形態では、上記のように、測定電極１２１～１２３の第１電極と第２電極との間における、測定可能なインピーダンスは、測定電極１２１～１２３が直列に接続された順に大きくなる。従って、測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加し、印加する交流電圧の周波数を変化させることによって、測定電極１２１～１２３毎の、第１電極と第２電極との間のインピーダンスを測定することができる。よって、導入部１１１～１１３毎の対象液の電気的特性を測定することができる。その結果、１つの測定装置５００によって複数箇所（ここでは、３箇所）における液の電気的特性を測定することができる。

【0064】

次に、図３および図４を参照して、特性測定チップ１００の断面構造について説明する。図３は、特性測定チップ１００の構造の一例を概略的に示す断面図である。図４は、特性測定チップ１００の構造の他の一例を概略的に示す断面図である。

【0065】

図３に示すように、特性測定チップ１００は、基板１０１に加え、電極層１０２と、保護膜１０３とカバー１０４とを備える。基板１０１の材質は、例えば、石英ガラスである。ただし、基板１０１の材質は、石英ガラスに限定されない。基板１０１は、例えば、略矩形の平板形状を有する。ただし、基板１０１の形状は、平板形状に限定されない。

【0066】

電極層１０２は、基板１０１の一方面１０１ａ上に配置される。電極層１０２の材質は、例えば、銅などの金属である。ただし、電極層１０２の材質は、銅以外の金属であってもよいし、金属以外であってもよい。電極層１０２は、平面視において所定のパターン形状を有する。上述した測定電極１２１～１２３、接続電極１２４、１２５、パッド電極１２６１、１２６２、接続電極１２７１、１２７２、接続配線１２８１および１２８２は、電極層１０２によって形成されている。

【0067】

保護膜１０３は、電極層１０２を覆う。保護膜１０３は、基板１０１の一方面１０１ａのうち電極層１０２が配置されていない部分と、電極層１０２とを覆う。保護膜１０３の材質は、例えば、シリコン酸化膜などの酸化膜、シリコン窒化膜などの窒化膜、または、樹脂である。保護膜１０３は、絶縁性を有する。保護膜１０３は、電極層１０２と対象液との間で電気化学的な反応が生じることを抑制する。また、保護膜１０３は、電極層１０２が経時的に劣化したり、摩耗したりすることを抑制する。なお、図４に示すように、保護膜１０３は、設けられていなくてもよい。

【0068】

カバー１０４は、例えば、保護膜１０３の一方面１０３ａ上に配置される。カバー１０４は、導入部１１１～１１３を構成する。具体的には、カバー１０４は、側壁１０４ａおよび天井１０４ｂを含む。側壁１０４ａおよび天井１０４ｂによって、対象液が導入される導入部１１１～１１３が構成される。カバー１０４の材質は、例えば、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）等のシリコーンである。

【0069】

なお、図４に示すように、保護膜１０３が設けられていない構成では、カバー１０４は、基板１０１または電極層１０２上に配置される。また、図３および図４では、カバー１０４が天井１０４ｂを含む例について記載しているが、カバー１０４は、天井１０４ｂを含んでいなくてもよい。つまり、導入部１１１～１１３は、側壁１０４ａによって構成されてもよい。図３および図４に示すように、カバー１０４が天井１０４ｂを含む場合、例えば、導入部１１１～１１３は、対象液が通過する流路の一部である。その一方、カバー１０４が天井１０４ｂを含んでいない場合、例えば、導入部１１１～１１３は、対象液が溜められる収容部である。

【0070】

次に、図５～図７を参照して、特性測定チップ１００の測定電極１２１～１２３についてさらに詳細に説明する。図５は、特性測定チップ１００の測定電極１２１～１２３周辺の構造を模式的に示す図である。図６は、図５の等価回路を模式的に示す図である。

【0071】

図５および図６に示すように、接続電極１２４、１２５、パッド電極１２６１、１２６２（図１参照）、接続電極１２７１、１２７２、接続配線１２８１および１２８２の抵抗値の合計をＲ０とする。導入部１１１～１１３に導入される対象液の抵抗値をそれぞれＲ１１、Ｒ２１およびＲ３１とする。測定電極１２１～１２３のリアクタンスをそれぞれＸ１、Ｘ２およびＸ３とする。リアクタンスは、電気二重層および保護膜１０３等によって決まる値である。例えば、測定電極１２１のリアクタンスは、測定電極１２１の面積、保護膜１０３の絶縁性能、界面性能、導入部１１１の内容積、および、第１電極１２１１と第２電極１２１２との間の対象液の液容量等によって決まる。また、抵抗配線１２１３～１２３３の抵抗値をそれぞれＲ１２、Ｒ２２およびＲ３２とする。このとき、図５の等価回路は、図６に示すようになる。

【0072】

また、抵抗値Ｒ１１、リアクタンスＸ１、抵抗値Ｒ１２および抵抗値Ｒ０の合成抵抗をＲＳ１とすると、合成抵抗ＲＳ１は、以下の式（１）で表される。

【0073】

ＲＳ１＝（Ｒ１１×Ｒ１２×Ｘ１）／（Ｒ１１×Ｒ１２＋Ｒ１１×Ｘ１＋Ｒ１２×Ｘ１）＋Ｒ０ ・・・（１）

【0074】

また、抵抗値Ｒ２１、リアクタンスＸ２、抵抗値Ｒ２２およびＲＳ１の合成抵抗をＲＳ２とすると、合成抵抗ＲＳ２は、以下の式（２）で表される。

【0075】

ＲＳ２＝（Ｒ２１×Ｒ２２×Ｘ２）／（Ｒ２１×Ｒ２２＋Ｒ２１×Ｘ２＋Ｒ２２×Ｘ２）＋ＲＳ１ ・・・（２）

【0076】

また、抵抗値Ｒ３１、リアクタンスＸ３、抵抗値Ｒ３２およびＲＳ２の合成抵抗をＲＳ３とすると、合成抵抗ＲＳ３は、以下の式（３）で表される。

【0077】

ＲＳ３＝（Ｒ３１×Ｒ３２×Ｘ３）／（Ｒ３１×Ｒ３２＋Ｒ３１×Ｘ３＋Ｒ３２×Ｘ３）＋ＲＳ２ ・・・（３）

【0078】

ここで、抵抗値Ｒ１１、Ｒ２１およびＲ３１は、Ｒ３１＞Ｒ２１＞Ｒ１１を満たすことが好ましい。また、リアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３は、Ｘ３＜Ｘ２＜Ｘ１を満たすことが好ましい。また、抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２は、Ｒ３２＞Ｒ２２＞Ｒ１２を満たすことが好ましい。また、合成抵抗ＲＳ１、ＲＳ２およびＲＳ３は、ＲＳ３＞ＲＳ２＞ＲＳ１を満たす。抵抗値Ｒ１１、Ｒ２１およびＲ３１と、リアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３と、抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２と、合成抵抗ＲＳ１、ＲＳ２およびＲＳ３とが、上記の範囲を満たすことによって、各対象液の電気的特性を精度良く測定することが可能である。以下、さらに詳細に説明する。

【0079】

図７は、対象液の抵抗値Ｒ１１、Ｒ２１およびＲ３１と、測定電極１２１～１２３のリアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３と、抵抗配線１２１３～１２３３の抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２と、合成抵抗ＲＳ１、ＲＳ２およびＲＳ３との関係を説明するための図である。第１実施形態の特性測定チップ１００の抵抗値Ｒ０と、リアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３と、抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２とを、図２に重ね合わせると、例えば、図７に示すようになる。

【0080】

図７に示すように、抵抗値Ｒ０、Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２を示す線をそれぞれ線１００１、線１００２、線１００３および線１００４とする。また、リアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３を示す線をそれぞれ線１０１１、線１０１２および線１０１３とする。線１００１、線１００２、線１０１１および線１０１２で囲まれた領域１０２１は、測定電極１２１で測定可能な電気的特性の領域を示している。線１００２、線１００３、線１０１２および線１０１３で囲まれた領域１０２２は、測定電極１２２で測定可能な電気的特性の領域を示している。線１００３および線１００４で挟まれ、かつ、線１０１３よりも低周波側（図７の左側）の領域１０２３は、測定電極１２３で測定可能な電気的特性の領域を示している。なお、図７では、理解を容易にするために、領域１０２１、領域１０２２および領域１０２３にハッチングを施している。

【0081】

領域１０２１、領域１０２２および領域１０２３は、周波数（図７の横軸）に関して、異なる範囲を有するように設定される。領域１０２２の周波数範囲の上限は、領域１０２１の周波数範囲の下限よりも小さい。領域１０２３の周波数範囲の上限は、領域１０２２の周波数範囲の下限よりも小さい。

【0082】

また、領域１０２１、領域１０２２および領域１０２３は、インピーダンス（図７の縦軸）に関して、異なる範囲を有するように設定される。領域１０２２のインピーダンス範囲の下限は、領域１０２１のインピーダンス範囲の上限よりも大きい。領域１０２３のインピーダンス範囲の下限は、領域１０２２のインピーダンス範囲の上限よりも大きい。

【0083】

ここで、例えば領域１０２２に着目すると、測定電極１２２では、対象液の抵抗値Ｒ２１が抵抗値Ｒ１２よりも大きく、抵抗値Ｒ２２よりも小さい場合に、対象液の抵抗を精度良く測定することが可能である。具体的には、仮に、対象液の抵抗値Ｒ２１が抵抗値Ｒ１２よりも小さい場合、対象液の抵抗値Ｒ２１が、導入部１１１内の対象液の抵抗値Ｒ１１よりも小さくなる可能性が生じる。そして、合成抵抗ＲＳ１が合成抵抗ＲＳ２の半分以上を占める場合がある。この場合、導入部１１２内の対象液の抵抗値Ｒ２１の測定精度が低下してしまう。

【0084】

一方、仮に、対象液の抵抗値Ｒ２１が抵抗値Ｒ２２よりも大きくなると、図５に示す測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間において、対象液を介して流れる電流に比べて、抵抗配線１２２３を介して流れる電流の方が大きくなる。この場合、導入部１１２内の対象液の抵抗値Ｒ２１の測定精度が低下してしまう。

【0085】

従って、測定電極１２２では、対象液の抵抗値Ｒ２１が抵抗値Ｒ１２よりも大きく、抵抗値Ｒ２２よりも小さい場合に、導入部１１２内の対象液の抵抗を精度良く測定することができる。

【0086】

また、各対象液の電気的特性を精度良く測定するためには、領域１０２１、領域１０２２および領域１０２３の各々の面積（図７における面積）を大きくすることが望ましい。具体的には、図７において、線１００１と線１００２との間の距離、線１００２と線１００３との間の距離、および、線１００３と線１００４との間の距離を大きくすることが好ましい。また、図７において、線１０１１と線１０１２との間の距離、および、線１０１２と線１０１３との間の距離を大きくすることが好ましい。

【0087】

図７において線１００１と線１００２との間の距離、線１００２と線１００３との間の距離、および、線１００３と線１００４との間の距離を設定する場合、以下のようにすることが好ましい。例えば、抵抗値Ｒ１２を抵抗値Ｒ０の１０倍以上にし、抵抗値Ｒ２２を抵抗値Ｒ１２の１０倍以上にし、抵抗値Ｒ３２を抵抗値Ｒ２２の１０倍以上にすることが好ましい。例えば、抵抗配線１２１３、１２２３および１２３３の長さを所望の値にすることによって、抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３２を上記比率に設定することができる。

【0088】

また、図７において、線１０１１と線１０１２との間の距離、および、線１０１２と線１０１３との間の距離を設定する場合、以下のようにすることが好ましい。例えば、リアクタンスＸ２をリアクタンスＸ１の１／１０以下にし、リアクタンスＸ３をリアクタンスＸ２の１／１０以下にすることが好ましい。

【0089】

具体的には、例えば、線１０１１で示すリアクタンスＸ１は、測定電極１２１の対向面積（測定電極１２１のうち導入部１１１に対向する部分の面積）に大きく影響される。測定電極１２１の対向面積を小さくすると、線１０１１は図７の右側にシフトする。その一方、測定電極１２１の対向面積を大きくすると、線１０１１は図７の左側にシフトする。また、線１０１２で示すリアクタンスＸ２は、測定電極１２２の対向面積に大きく影響される。測定電極１２２の対向面積を小さくすると、線１０１２は図７の右側にシフトする。その一方、測定電極１２２の対向面積を大きくすると、線１０１２は図７の左側にシフトする。また、線１０１３で示すリアクタンスＸ３は、測定電極１２３の対向面積に大きく影響される。測定電極１２３の対向面積を小さくすると、線１０１３は図７の右側にシフトする。その一方、測定電極１２３の対向面積を大きくすると、線１０１３は図７の左側にシフトする。従って、例えば、測定電極１２１～１２３の対向面積を所望の値にすることによって、リアクタンスＸ１、Ｘ２およびＸ３を上記比率に設定することができる。

【0090】

第１実施形態の測定システム１では、対象液の電気的特性を測定する場合、測定装置５００により測定電極１２１～１２３に交流電圧を印加する。このとき、例えば、測定電極１２１～１２３に印加する交流電圧の周波数を高周波側から低周波側に変化させると、測定電極１２１～１２３におけるインピーダンスを順に測定することができる。具体的には、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間のインピーダンス、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間のインピーダンス、および、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間のインピーダンスを順に測定することができる。なお、測定電極１２１～１２３に印加する交流電圧の周波数は、連続的に変化させてもよいし、特定の周波数になるように段階的に変化させてもよい。

【0091】

制御部５２０は、例えば、測定したインピーダンス、上記式（１）～（３）等に基づいて、各対象液の抵抗値（レジスタンス）を算出する。例えば、導入部１１１～１１３が流路の一部である場合、測定装置５００による測定は、繰り返し行われる。これにより、対象液の抵抗値の変化を検出できる。また、例えば、導入部１１１～１１３が、対象液が溜められる収容部である場合、測定装置５００による測定は、新しい対象液が導入される毎に行われる。

【0092】

（第２実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態による特性測定チップ１００を備えた測定システム１について説明する。第２実施形態では、導入部１１１～１１３が流路の一部である例について説明する。図８は、本発明の第２実施形態による特性測定チップ１００の測定電極１２１～１２３周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【0093】

図８に示すように、特性測定チップ１００は、第１流路２１０と、第２流路２２０と、第３流路２３０と、接続部２４０とを備える。第２実施形態では、導入部１１１は、第１流路２１０の一部を構成する。導入部１１２は、第２流路２２０の一部を構成する。導入部１１３は、第３流路２３０の一部を構成する。接続部２４０は、導入部１１１～１１３を接続する。そして、導入部１１１～１１３と接続部２４０とは、対象液が流れる流路を構成する。

【0094】

具体的には、第１流路２１０は、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間を通過するように配置される。第２流路２２０は、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間を通過するように配置される。第３流路２３０は、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間を通過するように配置される。言い換えると、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２とは、第１流路２１０を跨ぐように配置される。測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２とは、第２流路２２０を跨ぐように配置される。測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２とは、第３流路２３０を跨ぐように配置される。第１流路２１０と第３流路２３０とは、接続部２４０で合流し、第２流路２２０に繋がる。

【0095】

第２実施形態では、第１流路２１０には、例えば、生理食塩水が流通される。第３流路２３０には、例えば、純水が流通される。このため、第２流路２２０には、生理食塩水と純水との混合液が流通する。つまり、導入部１１１には、生理食塩水が導入され、導入部１１３には、純水が導入され、導入部１１２には、生理食塩水と純水との混合液が導入される。ここで、対象液の抵抗値は、生理食塩水、生理食塩水と純水との混合液、純水の順に大きくなる。よって、導入部１１２に導入される対象液（生理食塩水と純水との混合液）の抵抗値は、導入部１１１に導入される対象液（生理食塩水）の抵抗値よりも大きい。また、導入部１１３に導入される対象液（純水）の抵抗値は、導入部１１２に導入される対象液（生理食塩水と純水との混合液）の抵抗値よりも大きい。

【0096】

また、第２実施形態の構成では、抵抗配線１２１３～１２３３は、第１流路２１０、第２流路２２０および第３流路２３０をそれぞれ横切る。このため、測定装置５００による測定精度が低下するおそれがある。

【0097】

そこで、第２実施形態では、例えば、抵抗配線１２１３と第１流路２１０とが重なる面積を小さくしている。これにより、測定装置５００による測定精度が低下することを抑制できる。具体的には、抵抗配線１２１３は、第１流路２１０と重なる部分１２１３１と、それ以外の部分１２１３２とを有する。部分１２１３１は、第１流路２１０に対して略直交するように配置される。部分１２１３２は、第１流路２１０の外側に配置される。部分１２１３２の抵抗値は、抵抗配線１２１３の抵抗値の大部分を占める。

【0098】

抵抗配線１２２３は、抵抗配線１２１３と同様、部分１２２３１と、それ以外の部分１２２３２とを有する。抵抗配線１２３３は、抵抗配線１２１３と同様、部分１２３３１と、それ以外の部分１２３３２とを有する。

【0099】

第２実施形態では、第１実施形態と同様にして、導入部１１１～１１３に導入された対象液の抵抗値を測定することができる。

【0100】

第２実施形態では、上記のように、導入部１１１～１１３と接続部２４０とは、対象液が流れる流路を構成する。従って、例えば、導入部１１１に導入された対象液（生理食塩水）の抵抗値、または、導入部１１３に導入された対象液（純水）の抵抗値が変化した場合、生理食塩水または純水とは異なる液が導入された可能性があることがわかる。また、例えば、導入部１１２に導入された対象液（生理食塩水と純水との混合液）の抵抗値が変化した場合、生理食塩水または純水の流量が変化し、生理食塩水と純水との混合比が変化した可能性があることがわかる。また、例えば、導入部１１１または導入部１１３に流通する対象液の流量を変化させることによって、導入部１１２を流通する対象液の抵抗値を所定値にすることができる。

【0101】

第２実施形態のその他の構成、測定方法および効果は、第１実施形態と同様である。

【0102】

（第３実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態による特性測定チップ１００を備えた測定システム１について説明する。第３実施形態では、第２実施形態とは異なり、第１流路２１０を流通する対象液が第２流路２２０を流通しない例について説明する。図９は、本発明の第３実施形態による特性測定チップ１００の測定電極１２１～１２３周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【0103】

図９に示すように、第１流路２１０は、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間を通過する。第１流路２１０は、接続部２４０で第３流路２３０に接した後、第２流路２２０とは異なる方向に延びる。

【0104】

第３実施形態では、第２実施形態と同様、第１流路２１０には、例えば、生理食塩水が流通され、第３流路２３０には、例えば、純水が流通される。なお、第３実施形態では、生理食塩水および純水は、層流になるように流通される。

【0105】

第１流路２１０に流通された生理食塩水は、第３流路２３０に流通された純水に接触した後、第１流路２１０の出口２１１に向かって流れる。その一方、第３流路２３０に流通された純水は、第１流路２１０に流通された生理食塩水に接触した後、第２流路２２０を流通する。このとき、生理食塩水と純水との界面では、生理食塩水に含まれるイオンの一部が純水内に移動する（図９の破線矢印参照）。従って、第２流路２２０には、生理食塩水と純水との混合液が流通する。

【0106】

第３実施形態では、第２実施形態と同様にして、導入部１１１～１１３に導入された対象液の抵抗値を測定することができる。

【0107】

第３実施形態のその他の構成、測定方法および効果は、第２実施形態と同様である。

【0108】

（第４実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第４実施形態による特性測定チップ１００を備えた測定システム１について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態による特性測定チップ１００の測定電極１２１～１２３周辺の構造を模式的に示す平面図である。なお、図１０では、図面簡略化のため、測定電極１２１～１２３同士を接続する配線、および、測定電極１２１および１２３と測定装置５００とを接続する配線等を省略している。第４実施形態では、特性測定チップ１００が、例えば、ＨＤＦ（Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）チップである場合について説明する。なお、ＨＤＦチップは、流体力学的フィルタとしての機能を有する。例えば、ＨＤＦチップは、微粒子の分離・濃縮を目的としたマイクロ流路チップである。

【0109】

特性測定チップ１００は、第１流路３１０と、第２流路３２０と、第３流路３３０と、接続部３４０とを備える。第３実施形態では、導入部１１１は、第１流路３１０の一部を構成する。導入部１１２は、第２流路３２０の一部を構成する。導入部１１３は、第３流路３３０の一部を構成する。接続部３４０は、導入部１１１～１１３を接続する。そして、導入部１１１～１１３と接続部３４０とは、対象液が流れる流路を構成する。

【0110】

具体的には、第１流路３１０は、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２との間を通過するように配置される。第２流路３２０は、測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２との間を通過するように配置される。第３流路３３０は、測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２との間を通過するように配置される。言い換えると、測定電極１２１の第１電極１２１１と第２電極１２１２とは、第１流路３１０を跨ぐように配置される。測定電極１２２の第１電極１２２１と第２電極１２２２とは、第２流路３２０を跨ぐように配置される。測定電極１２３の第１電極１２３１と第２電極１２３２とは、第３流路３３０を跨ぐように配置される。第４実施形態では、第１流路３１０と第３流路３３０とは、接続部３４０で合流し、第２流路３２０に繋がる。

【0111】

第４実施形態では、第１流路３１０には、例えば、試料液が流通される。試料液は、微粒子を含有した液である。試料液は、特に限定されるものではないが、例えば、血液である。第３流路３３０には、例えば、輸送液が流通される。輸送液は、微粒子を含有しない液である。輸送液は、特に限定されるものではないが、例えば、液状の培地である。

【0112】

第４実施形態では、特性測定チップ１００は、ＨＤＦ４００をさらに備える。ＨＤＦ４００は、接続部３４０に対して下流側に配置される。具体的には、ＨＤＦ４は、第２流路３２０から分岐する複数の副流路４０１を有する。複数の副流路４０１と、第２流路３２０の一部とによって、ＨＤＦ４００が構成される。複数の副流路４０１は、例えば、第２流路３２０に対して垂直に延びるように配置される。また、複数の副流路４０１は、例えば、第２流路３２０の延びる方向に沿って略等ピッチで配置される。

【0113】

複数の副流路４０１には、第２流路３２０を流通する液が流れ込む。また、複数の副流路４０１には、第２流路３２０を流通する液に含有される粒子の一部が流れ込む。粒径の小さな粒子ほど副流路４０１に流れ込みやすく、粒径の大きな粒子ほど副流路４０１に流れ込みにくい。つまり、ＨＤＦ４００は、第２流路３２０を流通する液から比較的大きな粒子（例えば、がん細胞および白血球）を分離する。

【0114】

また、第４実施形態では、特性測定チップ１００は、誘電泳動電極４５０をさらに備える。第４実施形態では、誘電泳動電極４５０は、測定電極１２２に対して下流側に配置される。誘電泳動電極４５０は、例えば、第２流路３２０を流通する複数種類の粒子が誘電体粒子を含む場合、複数種類の粒子から特定の誘電体粒子を分離することが可能である。例えば、がん細胞および白血球は、誘電体粒子である。

【0115】

誘電泳動電極４５０は、電極４５１および電極４５２を含む。電極４５１および電極４５２は、互いに対向する櫛歯状の電極である。電極４５１は、例えば、交流電源４６０に電気的に接続される。電極４５２は、例えば、接地される。なお、交流電源４６０を設けず、測定装置５００によって電極４５１および電極４５２に交流電圧を印加してもよい。

【0116】

誘電泳動電極４５０は、第２流路３２０を流通する液に含有される誘電体粒子に誘電泳動力を作用させることで、誘電体粒子を他の成分から分離する。具体的には、電極４５１と電極４５２との間に印加する交流電圧の周波数を調節することによって、第２流路３２０を流通する複数種類の粒子から所望の粒子を分離することが可能である。例えば、第２流路３２０を流通する複数種類の粒子が、がん細胞と、がん細胞以外の粒子とを含む場合、がん細胞に誘電泳動力が作用しやすくなるように、特定の周波数の交流電圧を電極４５１と電極４５２との間に印加する。これにより、がん細胞を電極４５１および電極４５２に沿って移動させることが可能である。よって、がん細胞のみを誘電泳動により、第２流路３２０の幅方向の一方側（ここでは、図１０の上側）に誘導することが可能である。

【0117】

第４実施形態では、第１流路３１０に試料液（ここでは、血液）を流通し、第３流路３３０に輸送液（ここでは、培地）を流通すると、試料液と輸送液とが接続部３４０で合流する。試料液と輸送液とが第２流路３２０を流れる際に、試料液のうち所定サイズ以上の粒子（例えば、がん細胞および白血球等）は、ＨＤＦ４００を通過する。その一方、試料液のうちの、液体成分と所定サイズよりも小さい粒子とは、第２流路３２０から副流路４０１に流れる。

【0118】

その後、ＨＤＦ４００を通過した液（がん細胞および白血球等を含有する輸送液）は、測定電極１２２を通過して誘電泳動電極４５０に到達する。そして、誘電泳動電極４５０の作用によって、がん細胞が白血球等から分離される。

【0119】

第４実施形態では、第２実施形態と同様にして、導入部１１１～１１３に導入された対象液の抵抗値を測定することができる。例えば、導入部１１１に導入された対象液（試料液）の抵抗値、または、導入部１１３に導入された対象液（輸送液）の抵抗値が変化した場合、試料液または輸送液とは異なる液が導入されたり、試料液または輸送液の成分が変化したりした可能性があることがわかる。また、例えば、導入部１１２に導入された対象液（がん細胞および白血球等を含有する輸送液）の抵抗値が変化した場合、ＨＤＦ４００による分離が正常に行われなかった可能性があることがわかる。この場合、例えば、試料液または輸送液の流量が変化した可能性があることがわかる。以上のように、第４実施形態では、特性測定チップ１００の異常を随時把握することができる。

【0120】

第４実施形態のその他の構成、測定方法および効果は、第２実施形態と同様である。

【0121】

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0122】

例えば、第１実施形態～第４実施形態では、特性測定チップ１００が３つの導入部１１１～１１３を備える例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、特性測定チップ１００は、２つ、または、４つ以上の導入部を備えてもよい。

【0123】

また、導入部が２つの場合、抵抗配線は、２つあってもよいし、１つだけあってもよい。また、導入部が４つ以上の場合、抵抗配線は、導入部と同じ数あってもよいし、導入部の数よりも１つ小さい数あってもよい。

【0124】

また、第１実施形態では、導入部１１１～１１３が例えば収容部である例について説明し、第２実施形態～第４実施形態では、導入部１１１～１１３が流路の一部である例にてついて説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、１つの特性測定チップ１００が、流路の一部である導入部と、収容部である導入部とを備えてもよい。

【0125】

また、第４実施形態では、誘電泳動電極４５０が測定電極１２２に対して下流側に配置される例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、誘電泳動電極４５０は、測定電極１２２に対して上流側に配置されてもよい。このとき、例えば、誘電泳動電極４５０は、測定電極１２２と接続部３４０との間に配置されてもよい。

【0126】

また、第１実施形態～第４実施形態では、測定電極１２１～１２３、接続電極１２４、１２５、パッド電極１２６１、１２６２、接続電極１２７１、１２７２、接続配線１２８１および１２８２が、電極層１０２によって形成される例について説明したが、本発明はこれに限らない。これらの電極および配線は、異なる層によって形成されてもよい。言い換えると、これらの電極および配線は、異なる材質であってもよい。

【0127】

また、第１実施形態～第４実施形態では、測定装置５００によって対象液の抵抗を測定する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、測定装置５００によって、対象液の電流特性、電圧特性、または、電気容量を測定してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0128】

本発明は、特性測定チップおよび測定システムの分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0129】

１ ：測定システム
１００ ：特性測定チップ
１１０ ：導入部
１１１ ：導入部、第１導入部
１１２ ：導入部、第１導入部
１１３ ：導入部、第２導入部
１２０ ：測定電極
１２１ ：測定電極、一端測定電極
１２２ ：測定電極
１２３ ：測定電極、他端測定電極
５００ ：測定装置
１２１１、１２２１、１２３１ ：第１電極
１２１２、１２２２、１２３２ ：第２電極
１２１３、１２２３、１２３３ ：抵抗配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】