JP2002148295A - 周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置 - Google Patents
周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置Info
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- JP2002148295A JP2002148295A JP2000342850A JP2000342850A JP2002148295A JP 2002148295 A JP2002148295 A JP 2002148295A JP 2000342850 A JP2000342850 A JP 2000342850A JP 2000342850 A JP2000342850 A JP 2000342850A JP 2002148295 A JP2002148295 A JP 2002148295A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】液体中での水晶発振子の発振周波数を測定する
周波数測定装置及び周波数測定方法において、測定に要
する時間を短くできる技術を提供する。 【解決手段】本発明の周波数測定方法によれば、水晶発
振子６1〜６4を間欠的に発振させており、連続的に発振
させていない。このため、水晶発振子を連続発振させて
いた従来に比して、小さな振動エネルギーで水晶発振子
を発振させることにより、液体中で水晶発振子６1〜６4
の発振周波数が安定するまでに要する時間が、従来に比
して短くなる。また、水晶発振子６1〜６4が同時に二個
以上発振しないようにしているので、二個以上の水晶発
振子が同時に発振し、互いに干渉することはなく、干渉
により発振周波数の安定性が低下することなく測定する
ことができる。
周波数測定装置及び周波数測定方法において、測定に要
する時間を短くできる技術を提供する。 【解決手段】本発明の周波数測定方法によれば、水晶発
振子６1〜６4を間欠的に発振させており、連続的に発振
させていない。このため、水晶発振子を連続発振させて
いた従来に比して、小さな振動エネルギーで水晶発振子
を発振させることにより、液体中で水晶発振子６1〜６4
の発振周波数が安定するまでに要する時間が、従来に比
して短くなる。また、水晶発振子６1〜６4が同時に二個
以上発振しないようにしているので、二個以上の水晶発
振子が同時に発振し、互いに干渉することはなく、干渉
により発振周波数の安定性が低下することなく測定する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は周波数測定方法、周
波数測定装置及び分析装置に関し、反応状態の分析方法
及び分析装置に関し、特に、液体中での水晶発振子の発
振周波数を測定する周波数測定装置及び周波数測定方法
や、かかる周波数測定装置で測定された発振周波数の変
化を検出して、液体中の成分の分析や反応速度の解析を
行う分析装置に関する。
波数測定装置及び分析装置に関し、反応状態の分析方法
及び分析装置に関し、特に、液体中での水晶発振子の発
振周波数を測定する周波数測定装置及び周波数測定方法
や、かかる周波数測定装置で測定された発振周波数の変
化を検出して、液体中の成分の分析や反応速度の解析を
行う分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電極表面に特定の物質が配置され
た水晶発振子を、例えば血液などの液体中で発振させる
と、水晶発振子の表面に液体中の成分が結合し、結合し
た成分の質量に応じて水晶発振子の発振周波数が減少す
るという現象を用いて、試料中の特定の成分の反応速度
等を分析する分析装置が提案されている。
た水晶発振子を、例えば血液などの液体中で発振させる
と、水晶発振子の表面に液体中の成分が結合し、結合し
た成分の質量に応じて水晶発振子の発振周波数が減少す
るという現象を用いて、試料中の特定の成分の反応速度
等を分析する分析装置が提案されている。
【０００３】その分析装置の構成を図６の符号１０１に
示す。この分析装置１０１は、コンピュータ１０２と、
周波数カウンタ１０３と、オシレータ１０４と、直流電
源１０５と、水晶発振子１０６とを有している。
示す。この分析装置１０１は、コンピュータ１０２と、
周波数カウンタ１０３と、オシレータ１０４と、直流電
源１０５と、水晶発振子１０６とを有している。
【０００４】水晶発振子１０６は、石英からなる円板
と、その表裏にそれぞれ配置された電極とを有してお
り、液体に浸漬した状態でも発振できるように構成され
ている。一方の電極の表面には、特定の成分と反応し
て、その成分を吸着するように構成された所定の反応材
が配置されており、この反応材は水晶発振子１０６を液
体に浸漬すると、液体に曝されるようになっている。
と、その表裏にそれぞれ配置された電極とを有してお
り、液体に浸漬した状態でも発振できるように構成され
ている。一方の電極の表面には、特定の成分と反応し
て、その成分を吸着するように構成された所定の反応材
が配置されており、この反応材は水晶発振子１０６を液
体に浸漬すると、液体に曝されるようになっている。
【０００５】上述した構成の分析装置１０１で、血液な
どの試料中の特定の成分と、反応材との反応状態を分析
するには、まず、水晶発振子１０６が大気中に置かれた
状態で、直流電源１０５を起動してオシレータ１０４に
直流電圧を印加する。すると、オシレータ１０４に接続
された水晶発振子１０６が、所定の発振周波数で発振す
る。
どの試料中の特定の成分と、反応材との反応状態を分析
するには、まず、水晶発振子１０６が大気中に置かれた
状態で、直流電源１０５を起動してオシレータ１０４に
直流電圧を印加する。すると、オシレータ１０４に接続
された水晶発振子１０６が、所定の発振周波数で発振す
る。
【０００６】水晶発振子１０６の発振周波数の変化を図
７の曲線(Ｘ)に示す。図７のグラフの横軸は時間を示
し、縦軸は水晶発振子１０６の発振周波数を示してい
る。符号Ｆoは、大気中における水晶発振子１０６の発
振周波数を示している。
７の曲線(Ｘ)に示す。図７のグラフの横軸は時間を示
し、縦軸は水晶発振子１０６の発振周波数を示してい
る。符号Ｆoは、大気中における水晶発振子１０６の発
振周波数を示している。
【０００７】大気中で、発振周波数Ｆoで発振している
水晶発振子１０６を、水槽１０７中に入れられた溶液１
０８に浸漬させる。ここで溶液１０８は一般には食塩水
等を用い、バッファ液と呼ばれている。図７では、水晶
発振子１０６を溶液１０８に浸漬させた時刻を符号ｔa
に示している。水晶発振子１０６を溶液１０８に浸漬さ
せると、大気中に比して水晶発振子１０６に加わる負荷
が大きくなるので、水晶発振子１０６の発振周波数は曲
線(Ｘ)に示すように大きく低下した後、大きく減衰し、
やがては所定周波数で安定する。図７では、その所定周
波数を符号Ｆsに示している。水晶発振子１０６の発振
周波数は、周波数カウンタ１０３によって常時検出され
ており、その検出結果はコンピュータ１０２に随時出力
される。コンピュータ１０２は、発振周波数の変動が所
定範囲内に納まっている状態が所定時間以上継続した
ら、発振周波数が安定したと判断し、その旨を使用者に
通知する。図７では、符号Ｆsで、水晶発振子１０６の
発振周波数が安定したことを示す。
水晶発振子１０６を、水槽１０７中に入れられた溶液１
０８に浸漬させる。ここで溶液１０８は一般には食塩水
等を用い、バッファ液と呼ばれている。図７では、水晶
発振子１０６を溶液１０８に浸漬させた時刻を符号ｔa
に示している。水晶発振子１０６を溶液１０８に浸漬さ
せると、大気中に比して水晶発振子１０６に加わる負荷
が大きくなるので、水晶発振子１０６の発振周波数は曲
線(Ｘ)に示すように大きく低下した後、大きく減衰し、
やがては所定周波数で安定する。図７では、その所定周
波数を符号Ｆsに示している。水晶発振子１０６の発振
周波数は、周波数カウンタ１０３によって常時検出され
ており、その検出結果はコンピュータ１０２に随時出力
される。コンピュータ１０２は、発振周波数の変動が所
定範囲内に納まっている状態が所定時間以上継続した
ら、発振周波数が安定したと判断し、その旨を使用者に
通知する。図７では、符号Ｆsで、水晶発振子１０６の
発振周波数が安定したことを示す。
【０００８】使用者は、発振周波数がＦsで安定したこ
とが通知された後、水槽１０７中に分析対象である試料
を注入する。図７で時刻ｔbは試料を注入した時刻を示
している。試料を水槽１０７中に注入すると、試料が水
中で拡散し所定濃度の溶液が生成され、その溶液中の特
定の成分が水晶発振子１０６の一方の電極表面に配置さ
れた反応材と反応して、反応材の表面に吸着する。する
と、水晶発振子１０６の発振周波数は、吸着した成分の
質量に応じて低下する。
とが通知された後、水槽１０７中に分析対象である試料
を注入する。図７で時刻ｔbは試料を注入した時刻を示
している。試料を水槽１０７中に注入すると、試料が水
中で拡散し所定濃度の溶液が生成され、その溶液中の特
定の成分が水晶発振子１０６の一方の電極表面に配置さ
れた反応材と反応して、反応材の表面に吸着する。する
と、水晶発振子１０６の発振周波数は、吸着した成分の
質量に応じて低下する。
【０００９】コンピュータ１０２は、上述したように周
波数カウンタ１０３から随時入力される水晶発振子１０
６の発振周波数より、反応材表面に吸着する特定の成分
の反応状態を分析することができる。分析の一例とし
て、反応材と試料中の特定の成分の反応速度を求めるに
は、図７において試料投入後、所定の時刻ｔcと所定の
時刻ｔdとの間の所定時間Δｔにおける水晶発振子１０
６の発振周波数の変化量ΔＦを求める。水晶発振子１０
６の発振周波数の変化量ΔＦと、所定時間Δｔにおいて
反応材１１５表面に吸着した成分の質量Δｍとには、Ｃ
を所定の定数としたときに、 ΔＦ＝−Ｃ×Δｍ …(１) なる関係式が成立することが知られており、上式(１)か
ら、所定時間において反応材表面に吸着する特定の成分
の質量変化Δｍが求められるので、反応材と特定の成分
との反応速度を求めることができる。
波数カウンタ１０３から随時入力される水晶発振子１０
６の発振周波数より、反応材表面に吸着する特定の成分
の反応状態を分析することができる。分析の一例とし
て、反応材と試料中の特定の成分の反応速度を求めるに
は、図７において試料投入後、所定の時刻ｔcと所定の
時刻ｔdとの間の所定時間Δｔにおける水晶発振子１０
６の発振周波数の変化量ΔＦを求める。水晶発振子１０
６の発振周波数の変化量ΔＦと、所定時間Δｔにおいて
反応材１１５表面に吸着した成分の質量Δｍとには、Ｃ
を所定の定数としたときに、 ΔＦ＝−Ｃ×Δｍ …(１) なる関係式が成立することが知られており、上式(１)か
ら、所定時間において反応材表面に吸着する特定の成分
の質量変化Δｍが求められるので、反応材と特定の成分
との反応速度を求めることができる。
【００１０】しかしながら、上述した構成の分析装置１
０１では、常時水晶発振子１０６に交流信号を供給し
て、水晶発振子１０６を連続発振させている。水中で
は、水晶発振子１０６に加わる負荷が大きくなるので、
これを連続発振させるには、大きな振動エネルギーを与
える必要があるが、かかる大きな振動エネルギーが与え
られると、水晶発振子１０６の発振周波数が液体中で安
定する周波数に低下するまでに、例えば２〜３時間とい
う相当な長時間を要してしまうという問題が生じてい
た。
０１では、常時水晶発振子１０６に交流信号を供給し
て、水晶発振子１０６を連続発振させている。水中で
は、水晶発振子１０６に加わる負荷が大きくなるので、
これを連続発振させるには、大きな振動エネルギーを与
える必要があるが、かかる大きな振動エネルギーが与え
られると、水晶発振子１０６の発振周波数が液体中で安
定する周波数に低下するまでに、例えば２〜３時間とい
う相当な長時間を要してしまうという問題が生じてい
た。
【００１１】また、上述の構成では、一個の水晶発振子
１０６では、一種類の特定の成分と、一種類の反応材と
が反応する際の反応速度しか測定できないので、試料中
に含まれる複数の成分の反応状態を分析するには、水晶
発振子及び反応材を複数個用意し、それぞれの水晶発振
子の発振周波数を検出する必要がある。しかしながら、
複数の水晶発振子１０６を同時に発振させると、それぞ
れの水晶発振子１０６が、自分自身に接続される回路等
を介して相互に干渉して発振周波数が不安定になってし
まい、測定精度が低下してしまうという問題が生じてい
た。
１０６では、一種類の特定の成分と、一種類の反応材と
が反応する際の反応速度しか測定できないので、試料中
に含まれる複数の成分の反応状態を分析するには、水晶
発振子及び反応材を複数個用意し、それぞれの水晶発振
子の発振周波数を検出する必要がある。しかしながら、
複数の水晶発振子１０６を同時に発振させると、それぞ
れの水晶発振子１０６が、自分自身に接続される回路等
を介して相互に干渉して発振周波数が不安定になってし
まい、測定精度が低下してしまうという問題が生じてい
た。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、水晶発振子を用いて成分の反応状態の分析に要
する時間を大幅に短縮することが可能になり、かつ複数
種類の水晶発振子を用いた場合でも、水晶発振子が相互
に干渉することなく安定に発振させることで精度の高い
分析が可能となる技術を提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、水晶発振子を用いて成分の反応状態の分析に要
する時間を大幅に短縮することが可能になり、かつ複数
種類の水晶発振子を用いた場合でも、水晶発振子が相互
に干渉することなく安定に発振させることで精度の高い
分析が可能となる技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、発振子を液体中に浸漬した
状態で、前記液体中における前記発振子の発振周波数を
測定する周波数測定方法であって、前記発振子を間欠的
に発振させ、前記発振子の発振周波数を測定することを
特徴とする。請求項２記載の発明は、複数の前記発振子
を用いて、液体中における前記発振子の発振周波数を測
定する請求項１記載の周波数測定方法であって、前記複
数の発振子を一個ずつ間欠的に発振させ、前記各発振子
の発振周波数を個別に測定することを特徴とする。請求
項３記載の発明は、請求項２記載の周波数測定方法であ
って、同じ液体又は異なる液体を、それぞれ異なる容器
中に配置し、前記各容器中に配置された各液体に、それ
ぞれ前記発振子を一個ずつ浸漬させることを特徴とす
る。請求項４記載の発明は、液体中で発振可能に構成さ
れた複数の発振子を備えた発振部と、前記各発振子を発
振させる発振制御回路と、前記各発振子の発振周波数を
個別に測定する測定回路とを備えた周波数測定装置であ
って、前記発振部は、前記各発振子を、一個ずつ間欠的
に発振させるように構成されている。請求項５記載の発
明は、請求項４記載の周波数測定装置であって、前記発
振部は、前記発振子と前記発振制御回路との接続状態を
切り換えるスイッチ回路を有することを特徴とする。請
求項６記載の発明は、分析装置であって、請求項４又は
請求項５のいずれか１項記載の周波数測定装置を備え、
該周波数測定装置で測定された液体中での前記発振子の
発振周波数に基づいて、前記発振子に付着する前記液体
中の成分の付着量を求める分析手段を備えたことを特徴
とする。
に、請求項１記載の発明は、発振子を液体中に浸漬した
状態で、前記液体中における前記発振子の発振周波数を
測定する周波数測定方法であって、前記発振子を間欠的
に発振させ、前記発振子の発振周波数を測定することを
特徴とする。請求項２記載の発明は、複数の前記発振子
を用いて、液体中における前記発振子の発振周波数を測
定する請求項１記載の周波数測定方法であって、前記複
数の発振子を一個ずつ間欠的に発振させ、前記各発振子
の発振周波数を個別に測定することを特徴とする。請求
項３記載の発明は、請求項２記載の周波数測定方法であ
って、同じ液体又は異なる液体を、それぞれ異なる容器
中に配置し、前記各容器中に配置された各液体に、それ
ぞれ前記発振子を一個ずつ浸漬させることを特徴とす
る。請求項４記載の発明は、液体中で発振可能に構成さ
れた複数の発振子を備えた発振部と、前記各発振子を発
振させる発振制御回路と、前記各発振子の発振周波数を
個別に測定する測定回路とを備えた周波数測定装置であ
って、前記発振部は、前記各発振子を、一個ずつ間欠的
に発振させるように構成されている。請求項５記載の発
明は、請求項４記載の周波数測定装置であって、前記発
振部は、前記発振子と前記発振制御回路との接続状態を
切り換えるスイッチ回路を有することを特徴とする。請
求項６記載の発明は、分析装置であって、請求項４又は
請求項５のいずれか１項記載の周波数測定装置を備え、
該周波数測定装置で測定された液体中での前記発振子の
発振周波数に基づいて、前記発振子に付着する前記液体
中の成分の付着量を求める分析手段を備えたことを特徴
とする。
【００１４】本発明の周波数測定方法によれば、発振子
を間欠的に発振させているので、発振子は連続的に発振
しない。このため、発振子を連続発振させる場合に比し
て、小さな振動エネルギーで発振子を動作させることが
できるので、液体中で発振周波数が安定するまでに要す
る時間が、従来に比して短くなる。
を間欠的に発振させているので、発振子は連続的に発振
しない。このため、発振子を連続発振させる場合に比し
て、小さな振動エネルギーで発振子を動作させることが
できるので、液体中で発振周波数が安定するまでに要す
る時間が、従来に比して短くなる。
【００１５】なお、本発明の周波数測定方法において、
複数の発振子を用いて、各発振子の発振周波数を測定す
る際に、各発振子を一個ずつ発振させている。このた
め、同時に二個以上の発振子が動作し、発振子相互に干
渉が生じることはないので、かかる干渉により各発振子
の発振周波数の安定性が低下するという従来生じていた
問題が生じなくなる。
複数の発振子を用いて、各発振子の発振周波数を測定す
る際に、各発振子を一個ずつ発振させている。このた
め、同時に二個以上の発振子が動作し、発振子相互に干
渉が生じることはないので、かかる干渉により各発振子
の発振周波数の安定性が低下するという従来生じていた
問題が生じなくなる。
【００１６】また、本発明の周波数測定装置は、液体中
で発振可能な発振子を備えた発振部を有し、この発振部
は、発振子を間欠的に発振させるので、発振子は連続発
振せず、特に液体中で発振子の発振周波数が安定するま
での時間が短くなる。
で発振可能な発振子を備えた発振部を有し、この発振部
は、発振子を間欠的に発振させるので、発振子は連続発
振せず、特に液体中で発振子の発振周波数が安定するま
での時間が短くなる。
【００１７】また、本発明の周波数測定装置において、
発振部は、例えばスイッチ回路を備えており、複数の発
振子を一個ずつ間欠的に発振させている。このため、二
個以上の発振子が同時に発振して互いに干渉し合うこと
がないので、発振周波数の測定精度が低下することはな
い。
発振部は、例えばスイッチ回路を備えており、複数の発
振子を一個ずつ間欠的に発振させている。このため、二
個以上の発振子が同時に発振して互いに干渉し合うこと
がないので、発振周波数の測定精度が低下することはな
い。
【００１８】さらに、本発明の分析装置は、発振子の発
振周波数に基づいて、発振子に付着する液体中の成分の
付着量を求める分析手段と、本発明の周波数測定装置と
を備えている。このように、本発明の周波数測定装置で
発振子の発振周波数を測定しているので、液体中におけ
る発振子の発振周波数が短時間で安定し、分析に要する
時間を従来より大幅に短縮できる。
振周波数に基づいて、発振子に付着する液体中の成分の
付着量を求める分析手段と、本発明の周波数測定装置と
を備えている。このように、本発明の周波数測定装置で
発振子の発振周波数を測定しているので、液体中におけ
る発振子の発振周波数が短時間で安定し、分析に要する
時間を従来より大幅に短縮できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。図１の符号１は、本発明の
一実施形態の反応状態の分析装置を示している。この分
析装置１は、オシレータ４と、発振部３０と、周波数カ
ウンタ３と、コンピュータ２とを有している。周波数カ
ウンタ３は切換器２０に信号を送り、制御する機能を有
している。
実施形態について説明する。図１の符号１は、本発明の
一実施形態の反応状態の分析装置を示している。この分
析装置１は、オシレータ４と、発振部３０と、周波数カ
ウンタ３と、コンピュータ２とを有している。周波数カ
ウンタ３は切換器２０に信号を送り、制御する機能を有
している。
【００２０】オシレータ４は、本発明の発振制御回路の
一例であって、電源５が起動すると動作し、所定周波数
の交流信号を切換器２０に出力できるように構成されて
いる。発振部３０は、複数の水晶発振子６1〜６4と、切
換器２０とを有している。ここでは四個の水晶発振子６
1〜６4を有しているものとする。
一例であって、電源５が起動すると動作し、所定周波数
の交流信号を切換器２０に出力できるように構成されて
いる。発振部３０は、複数の水晶発振子６1〜６4と、切
換器２０とを有している。ここでは四個の水晶発振子６
1〜６4を有しているものとする。
【００２１】水晶発振子６1〜６4は、図３(ａ)、(ｂ)に
その平面図と断面図とをそれぞれ示すように、石英から
なる円板１４と、円板１４の表面側と裏面側とにそれぞ
れ配置され、金からなる電極１２、１３とを有してい
る。裏面側の電極１３は、図３(ｂ)に示す樹脂１６で封
止されており、水晶発振子６1〜６4を液体中に入れた状
態でも、裏面側の電極３が水に曝されず、発振できるよ
うに構成されている。他方、表面側の電極１２の表面に
は、特定の成分と反応し、その成分を吸着するように構
成された反応材１５が配置されている。この反応材１５
は、水中に水晶発振子６1〜６4を入れた状態で水に曝さ
れるようになっている。なお、四個の水晶発振子６1〜
６4の表面側の各電極１２表面には、それぞれ異なる反
応材１５が配置されている。
その平面図と断面図とをそれぞれ示すように、石英から
なる円板１４と、円板１４の表面側と裏面側とにそれぞ
れ配置され、金からなる電極１２、１３とを有してい
る。裏面側の電極１３は、図３(ｂ)に示す樹脂１６で封
止されており、水晶発振子６1〜６4を液体中に入れた状
態でも、裏面側の電極３が水に曝されず、発振できるよ
うに構成されている。他方、表面側の電極１２の表面に
は、特定の成分と反応し、その成分を吸着するように構
成された反応材１５が配置されている。この反応材１５
は、水中に水晶発振子６1〜６4を入れた状態で水に曝さ
れるようになっている。なお、四個の水晶発振子６1〜
６4の表面側の各電極１２表面には、それぞれ異なる反
応材１５が配置されている。
【００２２】図１の等価回路図を図２に示す。切換器２
０は、本発明のスイッチ回路の一例であって、水晶発振
子６1〜６4と同数のスイッチ２１1〜２１4を有してい
る。各スイッチ２１1〜２１4は、後述する周波数カウン
タ３から供給される制御信号に応じて導通又は遮断し、
導通したときに、オシレータ４と、各スイッチ２１1〜
２１4にそれぞれ接続された水晶発振子６1〜６4を発振
させることができるように構成されている。
０は、本発明のスイッチ回路の一例であって、水晶発振
子６1〜６4と同数のスイッチ２１1〜２１4を有してい
る。各スイッチ２１1〜２１4は、後述する周波数カウン
タ３から供給される制御信号に応じて導通又は遮断し、
導通したときに、オシレータ４と、各スイッチ２１1〜
２１4にそれぞれ接続された水晶発振子６1〜６4を発振
させることができるように構成されている。
【００２３】周波数カウンタ３は、本発明の測定回路の
一例であって、水晶発振子６1〜６4の発振周波数を測定
して、コンピュータ２に出力することができるように構
成されている。また切換器２０に信号を送り、スイッチ
２１1〜２１4を切替える機能を有している。
一例であって、水晶発振子６1〜６4の発振周波数を測定
して、コンピュータ２に出力することができるように構
成されている。また切換器２０に信号を送り、スイッチ
２１1〜２１4を切替える機能を有している。
【００２４】コンピュータ２は、本発明の分析手段の一
例であって、測定された発振周波数に基づいて、液体中
の成分の反応速度などを検出して、成分の分析をするこ
とができるように構成されている。
例であって、測定された発振周波数に基づいて、液体中
の成分の反応速度などを検出して、成分の分析をするこ
とができるように構成されている。
【００２５】上述した構成の分析装置１で、例えば血液
などの試料中の特定の成分と、水晶発振子６1〜６4の表
面にそれぞれ配置された反応材１５との反応状態を分析
するには、まず、水晶発振子６1〜６4が大気中または溶
液中に置かれた状態で、直流電源５を起動してオシレー
タ４を動作させる。すると、オシレータ４は交流信号を
切換器２０に出力する。
などの試料中の特定の成分と、水晶発振子６1〜６4の表
面にそれぞれ配置された反応材１５との反応状態を分析
するには、まず、水晶発振子６1〜６4が大気中または溶
液中に置かれた状態で、直流電源５を起動してオシレー
タ４を動作させる。すると、オシレータ４は交流信号を
切換器２０に出力する。
【００２６】切換器２０に出力された交流信号は、切換
器２０内の四個のスイッチ２１1〜２１4に供給される。
各スイッチ２１1〜２１4は、周波数カウンタ３から出力
される制御信号に応じて導通又は遮断する。図５に、切
換器２０内のスイッチ２１1〜２１4の導通状態のタイミ
ングチャートを示す。図５に示すように、切換器２０内
の４個のスイッチ２１1〜２１4は、ともに所定時間(こ
こでは例えば１秒以下)Δｔだけ導通し、かつ一個ずつ
順次導通している。このため、同時に二個以上のスイッ
チは導通しないようになっている。なお、ここでは、所
定時間Δｔを１００msecとしている。
器２０内の四個のスイッチ２１1〜２１4に供給される。
各スイッチ２１1〜２１4は、周波数カウンタ３から出力
される制御信号に応じて導通又は遮断する。図５に、切
換器２０内のスイッチ２１1〜２１4の導通状態のタイミ
ングチャートを示す。図５に示すように、切換器２０内
の４個のスイッチ２１1〜２１4は、ともに所定時間(こ
こでは例えば１秒以下)Δｔだけ導通し、かつ一個ずつ
順次導通している。このため、同時に二個以上のスイッ
チは導通しないようになっている。なお、ここでは、所
定時間Δｔを１００msecとしている。
【００２７】４個のスイッチ２１1〜２１4のうち、いず
れか一個が所定時間Δｔだけ導通すると、導通したスイ
ッチ２１1〜２１4に接続されたいずれか一個の水晶発振
子６ 1〜６4に交流信号が供給され、その所定時間Δｔだ
け水晶発振子６1〜６4が発振する。各スイッチ２１1〜
２１4は順次一個ずつ導通するので、各水晶発振子６1〜
６4は、順次一個ずつ所定時間Δｔだけ発振する。各水
晶発振子６1〜６4の発振周波数は、周波数カウンタ３に
よって検出される。検出された発振周波数は、随時コン
ピュータ２に出力される。
れか一個が所定時間Δｔだけ導通すると、導通したスイ
ッチ２１1〜２１4に接続されたいずれか一個の水晶発振
子６ 1〜６4に交流信号が供給され、その所定時間Δｔだ
け水晶発振子６1〜６4が発振する。各スイッチ２１1〜
２１4は順次一個ずつ導通するので、各水晶発振子６1〜
６4は、順次一個ずつ所定時間Δｔだけ発振する。各水
晶発振子６1〜６4の発振周波数は、周波数カウンタ３に
よって検出される。検出された発振周波数は、随時コン
ピュータ２に出力される。
【００２８】各水晶発振子６1〜６4の発振周波数の変化
を図４の曲線(Ａ)に示す。図４のグラフの横軸は時間を
示し、縦軸は水晶発振子６1〜６4の発振周波数を示して
いる。各水晶発振子６1〜６4は曲線(Ａ)に示すように、
所定間隔をおいて所定時間Δｔだけ発振することを繰り
返す。所定時間Δｔ以外の期間は発振せず、発振周波数
は０になるので、発振周波数の測定結果を示す曲線(Ａ)
は、図４に示すようにパルス状の曲線になる。
を図４の曲線(Ａ)に示す。図４のグラフの横軸は時間を
示し、縦軸は水晶発振子６1〜６4の発振周波数を示して
いる。各水晶発振子６1〜６4は曲線(Ａ)に示すように、
所定間隔をおいて所定時間Δｔだけ発振することを繰り
返す。所定時間Δｔ以外の期間は発振せず、発振周波数
は０になるので、発振周波数の測定結果を示す曲線(Ａ)
は、図４に示すようにパルス状の曲線になる。
【００２９】図４で符号Ｆoは、大気中における水晶発
振子６1〜６4の発振周波数を示している。大気中で、発
振周波数Ｆoで発振している四個の水晶発振子６1〜６4
を、それぞれ異なる四個のセル７1〜７4中に配置する。
各セル７1〜７4中にはそれぞれ溶液８が入れられてお
り、各水晶発振子６1〜６4はそれぞれ溶液８中に浸漬さ
れる。図４では、水晶発振子６1〜６4を浸漬させた時刻
を符号ｔaに示している。
振子６1〜６4の発振周波数を示している。大気中で、発
振周波数Ｆoで発振している四個の水晶発振子６1〜６4
を、それぞれ異なる四個のセル７1〜７4中に配置する。
各セル７1〜７4中にはそれぞれ溶液８が入れられてお
り、各水晶発振子６1〜６4はそれぞれ溶液８中に浸漬さ
れる。図４では、水晶発振子６1〜６4を浸漬させた時刻
を符号ｔaに示している。
【００３０】各水晶発振子６1〜６4を溶液８中に浸漬さ
せると、水晶発振子６1〜６4に加わる負荷が大気中に比
して大きくなるので、浸漬させた直後は水晶発振子６1
〜６4の発振周波数Ｆは大きく減少する。
せると、水晶発振子６1〜６4に加わる負荷が大気中に比
して大きくなるので、浸漬させた直後は水晶発振子６1
〜６4の発振周波数Ｆは大きく減少する。
【００３１】その後、水晶発振子６1〜６4の発振周波数
Ｆは、曲線(Ａ)に示すように大きく低下した後、減衰
し、やがては所定周波数で安定する。コンピュータ２
は、周波数カウンタ３から出力される発振周波数の変化
状態を分析している。
Ｆは、曲線(Ａ)に示すように大きく低下した後、減衰
し、やがては所定周波数で安定する。コンピュータ２
は、周波数カウンタ３から出力される発振周波数の変化
状態を分析している。
【００３２】図４に示すように、本実施形態の水晶発振
子６1〜６4は所定時間Δｔだけ発振することを断続的に
繰り返しているので、水晶発振子６1〜６4の振動エネル
ギーは、常時交流信号が供給されて連続発振していた従
来の水晶発振子の振動エネルギーに比して小さくなる。
従って、大きな振動エネルギーで振動していた従来の水
晶発振子に比して、減衰量が小さくなり、発振周波数が
安定するまでに要する時間が短くなる。従来では水晶発
振子の発振周波数が安定するまでに２〜３時間あるいは
それ以上を要していたが、本実施形態では水晶発振子６
1〜６4の発振周波数が安定するまでの時間は３０分程度
となり、大幅に時間を短縮することができた。
子６1〜６4は所定時間Δｔだけ発振することを断続的に
繰り返しているので、水晶発振子６1〜６4の振動エネル
ギーは、常時交流信号が供給されて連続発振していた従
来の水晶発振子の振動エネルギーに比して小さくなる。
従って、大きな振動エネルギーで振動していた従来の水
晶発振子に比して、減衰量が小さくなり、発振周波数が
安定するまでに要する時間が短くなる。従来では水晶発
振子の発振周波数が安定するまでに２〜３時間あるいは
それ以上を要していたが、本実施形態では水晶発振子６
1〜６4の発振周波数が安定するまでの時間は３０分程度
となり、大幅に時間を短縮することができた。
【００３３】コンピュータ２は、発振周波数の変動が所
定範囲内に納まっている時間が一定時間以上継続した
ら、発振周波数が所定の周波数で安定したと判断し、そ
の旨を使用者に通知する。図４では、安定した発振周波
数を符号Ｆsに示している。
定範囲内に納まっている時間が一定時間以上継続した
ら、発振周波数が所定の周波数で安定したと判断し、そ
の旨を使用者に通知する。図４では、安定した発振周波
数を符号Ｆsに示している。
【００３４】こうして水晶発振子６1〜６4の発振周波数
がＦsで安定した後、使用者は、各セル７1〜７4に入れ
られた溶液８中に、それぞれ分析対象である試料を投入
する。図４で符号ｔeは試料を投入した時刻を示してい
る。試料を溶液８中に投入すると、試料が水中で溶けて
溶液が生成され、生成された溶液中の特定の成分と、水
晶発振子６1〜６4の一方の電極表面に配置された反応材
１５とが反応し、特定の成分が反応材１５の表面に吸着
しはじめる。すると、吸着した成分の質量に応じて各水
晶発振子６1〜６4の発振周波数は低下する。
がＦsで安定した後、使用者は、各セル７1〜７4に入れ
られた溶液８中に、それぞれ分析対象である試料を投入
する。図４で符号ｔeは試料を投入した時刻を示してい
る。試料を溶液８中に投入すると、試料が水中で溶けて
溶液が生成され、生成された溶液中の特定の成分と、水
晶発振子６1〜６4の一方の電極表面に配置された反応材
１５とが反応し、特定の成分が反応材１５の表面に吸着
しはじめる。すると、吸着した成分の質量に応じて各水
晶発振子６1〜６4の発振周波数は低下する。
【００３５】コンピュータ２は、上述したように周波数
カウンタ３から随時入力される水晶発振子６1〜６4の発
振周波数より、反応材１５表面に吸着する成分の反応状
態を分析する。例えば、所定時間Δｔにおける水晶発振
子６1〜６4の発振周波数の変化ΔＦを求め、上式(１)に
基づいて、所定時間において反応材１５の表面に吸着す
る成分の質量変化Δｍを求めることにより、反応材１５
と、それに吸着する成分の反応速度を求めることができ
る。
カウンタ３から随時入力される水晶発振子６1〜６4の発
振周波数より、反応材１５表面に吸着する成分の反応状
態を分析する。例えば、所定時間Δｔにおける水晶発振
子６1〜６4の発振周波数の変化ΔＦを求め、上式(１)に
基づいて、所定時間において反応材１５の表面に吸着す
る成分の質量変化Δｍを求めることにより、反応材１５
と、それに吸着する成分の反応速度を求めることができ
る。
【００３６】上述したように本実施形態の分析装置１
は、四個の水晶発振子６1〜６4を有し、各水晶発振子６
1〜６4の電極１２の表面には、異なる反応材１５がそれ
ぞれ配置されているので、四個の水晶発振子６1〜６4の
個別の発振周波数の変化をそれぞれ検出することによ
り、四種類の反応材１５とそれぞれ反応し、同じ試料中
に含まれた四種類の成分の反応状態を同時に分析するこ
とができる。
は、四個の水晶発振子６1〜６4を有し、各水晶発振子６
1〜６4の電極１２の表面には、異なる反応材１５がそれ
ぞれ配置されているので、四個の水晶発振子６1〜６4の
個別の発振周波数の変化をそれぞれ検出することによ
り、四種類の反応材１５とそれぞれ反応し、同じ試料中
に含まれた四種類の成分の反応状態を同時に分析するこ
とができる。
【００３７】又、各水晶発振子６1〜６4は、上述したよ
うに切換器２０により、順次一個ずつ所定時間Δｔだけ
間欠的に導通するように構成されているので、同時に二
個以上の水晶発振子が発振することはない。このため、
二個以上の水晶発振子が同時に発振して、水晶発振子の
発振が相互に干渉することがないので、精度の高い分析
が可能になる。
うに切換器２０により、順次一個ずつ所定時間Δｔだけ
間欠的に導通するように構成されているので、同時に二
個以上の水晶発振子が発振することはない。このため、
二個以上の水晶発振子が同時に発振して、水晶発振子の
発振が相互に干渉することがないので、精度の高い分析
が可能になる。
【００３８】なお、本実施形態では、四個の水晶発振子
６1〜６4を備えているが、本発明における水晶発振子の
個数はこれに限られるものではなく、四個以上、例えば
十個でもよく、四個以下、例えば二個でもよい。
６1〜６4を備えているが、本発明における水晶発振子の
個数はこれに限られるものではなく、四個以上、例えば
十個でもよく、四個以下、例えば二個でもよい。
【００３９】また、本実施形態では、各水晶発振子６1
〜６4を大気中で発振させ、発振した各水晶発振子６1〜
６4を溶液８中に浸漬させているが、本発明はこれに限
られるものではなく、大気中では各水晶発振子６1〜６4
を発振させず、溶液８中に浸漬させた状態で発振を開始
させてもよい。
〜６4を大気中で発振させ、発振した各水晶発振子６1〜
６4を溶液８中に浸漬させているが、本発明はこれに限
られるものではなく、大気中では各水晶発振子６1〜６4
を発振させず、溶液８中に浸漬させた状態で発振を開始
させてもよい。
【００４０】さらに、本発明の分析装置１は、オシレー
タ４を一個備えており、発振部３０は切換器２０を有し
ているが、本発明はこれに限らず、水晶発振子６1〜６4
の個数だけオシレータ４を備え、かつ発振部３０が、水
晶発振子６1〜６4及びオシレータ４と同数のスイッチを
備え、それらのスイッチが各オシレータ４と水晶発振子
６1〜６4との間にそれぞれ一個ずつ挿入され、導通した
ときに各オシレータ４と各水晶発振子６1〜６4とを接続
するように構成してもよい。
タ４を一個備えており、発振部３０は切換器２０を有し
ているが、本発明はこれに限らず、水晶発振子６1〜６4
の個数だけオシレータ４を備え、かつ発振部３０が、水
晶発振子６1〜６4及びオシレータ４と同数のスイッチを
備え、それらのスイッチが各オシレータ４と水晶発振子
６1〜６4との間にそれぞれ一個ずつ挿入され、導通した
ときに各オシレータ４と各水晶発振子６1〜６4とを接続
するように構成してもよい。
【００４１】また、ここでは、各水晶発振子６1〜６4の
発振する所定時間Δｔを１００msecとしているが、本発
明の所定時間Δｔはこれに限られるものではなく、例え
ば１msec以上１０sec以下の範囲でもよい。
発振する所定時間Δｔを１００msecとしているが、本発
明の所定時間Δｔはこれに限られるものではなく、例え
ば１msec以上１０sec以下の範囲でもよい。
【００４２】また、四個のセル７1〜７4に入れられた溶
液８に、同じ試料を入れて分析しているが、本発明はこ
れに限られるものではなく、例えば全部のセル７1〜７4
に異なる試料を入れ、それぞれの試料を分析するように
構成してもよい。
液８に、同じ試料を入れて分析しているが、本発明はこ
れに限られるものではなく、例えば全部のセル７1〜７4
に異なる試料を入れ、それぞれの試料を分析するように
構成してもよい。
【００４３】また、ここでは切換器２０の制御機能を周
波数カウンタ３に与えて説明したが、それにこだわるも
のではなく、例えば切換をコンピュータ２を用いて行っ
てもよい。
波数カウンタ３に与えて説明したが、それにこだわるも
のではなく、例えば切換をコンピュータ２を用いて行っ
てもよい。
【００４４】
【発明の効果】周波数測定に要する時間を短縮すること
ができる。
ができる。
【図１】本発明の一実施形態の分析装置を説明する図
【図２】本発明の一実施形態の分析装置を説明する等価
回路図
回路図
【図３】(ａ)：本実施形態の分析装置に用いられる水晶
発振子の構成を説明する平面図 (ｂ)：本実施形態の分析装置に用いられる水晶発振子の
構成を説明する断面図
発振子の構成を説明する平面図 (ｂ)：本実施形態の分析装置に用いられる水晶発振子の
構成を説明する断面図
【図４】本実施形態の分析装置に用いられる水晶発振子
の発振周波数の時間変化を説明するグラフ
の発振周波数の時間変化を説明するグラフ
【図５】本実施形態の析装置に用いられる切換器の動作
を説明するタイミングチャート
を説明するタイミングチャート
【図６】従来の分析装置の構成を説明する図
【図７】従来の分析装置に用いられる水晶発振子の発振
周波数の時間変化を説明するグラフ
周波数の時間変化を説明するグラフ
２……コンピュータ(分析手段) ３……周波数カウン
タ(測定回路) ４……オシレータ(発振制御回路)
６1〜６4……水晶発振子(発振子) ２０……切換器
(スイッチ回路) ３０……発振部
タ(測定回路) ４……オシレータ(発振制御回路)
６1〜６4……水晶発振子(発振子) ２０……切換器
(スイッチ回路) ３０……発振部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前平 謙 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 不破 耕 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 湯山 純平 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 Ｆターム(参考） 2G029 AA02 AB06 AD01 AH00
Claims (6)
- 【請求項１】発振子を液体中に浸漬した状態で、前記液
体中における前記発振子の発振周波数を測定する周波数
測定方法であって、 前記発振子を間欠的に発振させ、 前記発振子の発振周波数を測定することを特徴とする周
波数測定方法。 - 【請求項２】複数の前記発振子を用いて、液体中におけ
る前記発振子の発振周波数を測定する請求項１記載の周
波数測定方法であって、 前記複数の発振子を一個ずつ間欠的に発振させ、 前記各発振子の発振周波数を個別に測定することを特徴
とする周波数測定方法。 - 【請求項３】同じ液体又は異なる液体を、それぞれ異な
る容器中に配置し、 前記各容器中に配置された各液体に、それぞれ前記発振
子を一個ずつ浸漬させることを特徴とする請求項２記載
の周波数測定方法。 - 【請求項４】液体中で発振可能に構成された複数の発振
子を備えた発振部と、 前記各発振子を発振させる発振制御回路と、 前記各発振子の発振周波数を個別に測定する測定回路と
を備えた周波数測定装置であって、 前記発振部は、前記各発振子を、一個ずつ間欠的に発振
させるように構成された周波数測定装置。 - 【請求項５】前記発振部は、前記発振子と前記発振制御
回路との接続状態を切り換えるスイッチ回路を有するこ
とを特徴とする請求項４記載の周波数測定装置。 - 【請求項６】請求項４又は請求項５のいずれか１項記載
の周波数測定装置を備え、 該周波数測定装置で測定された液体中での前記発振子の
発振周波数に基づいて、前記発振子に付着する前記液体
中の成分の付着量を求める分析手段を備えたことを特徴
とする分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000342850A JP2002148295A (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000342850A JP2002148295A (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148295A true JP2002148295A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18817324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000342850A Pending JP2002148295A (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 周波数測定方法、周波数測定装置及び分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002148295A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006070940A1 (ja) | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | 感知装置 |
| US7111500B2 (en) | 2002-12-26 | 2006-09-26 | Ulvac Inc. | Analysis method using piezoelectric resonator |
| JP2009042063A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 感知装置 |
| US7552639B2 (en) | 2004-12-15 | 2009-06-30 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz sensor and sensing device |
| US7554247B2 (en) | 2004-12-15 | 2009-06-30 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | Component measuring device |
| JP2009250807A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Seiko Epson Corp | 周波数測定装置及び測定方法 |
| US7677087B2 (en) | 2004-12-15 | 2010-03-16 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz sensor and sensing device |
| US7845230B2 (en) | 2005-08-03 | 2010-12-07 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Concentration sensor and concentration detector |
| JP2011227033A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-11-10 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 感知装置 |
| US8601859B2 (en) | 2009-06-22 | 2013-12-10 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
| JP2019015633A (ja) * | 2017-07-07 | 2019-01-31 | 株式会社アルバック | 測定方法及び分析装置 |
-
2000
- 2000-11-10 JP JP2000342850A patent/JP2002148295A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2006070940A1 (ja) | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | 感知装置 |
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| JP2009250807A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Seiko Epson Corp | 周波数測定装置及び測定方法 |
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| US8601859B2 (en) | 2009-06-22 | 2013-12-10 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
| JP2019015633A (ja) * | 2017-07-07 | 2019-01-31 | 株式会社アルバック | 測定方法及び分析装置 |
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