JP2009162523A - 圧電センサ及び感知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電センサ間において、測定対象物が吸着することによる圧電振動子の発振周波数の変化分のばらつきを抑え、測定対象物の量を高精度に検出することができる技術を提供すること。
【解決手段】本発明の圧電センサは、配線基板において圧電振動子の裏面側の引出電極と配線基板側の電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための凹部を備え、前記圧電片の周縁部が前記配線基板と密着した状態で前記凹部内の導電性接着剤と前記引出電極とが接着し、前記引出電極と前記電極とが電気的に接続されるように構成している。このようにすれば、水晶押さえ部材によって圧電片に加わる応力が圧電片の面内において均一に加わるようになり、圧電センサ間において水晶押さえ部材によって圧電片に加わる応力にばらつきが生じるといったおそれがない。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電片の一面側に設けられた励振電極が測定雰囲気に接すると共に、他面側に設けられた励振電極が気密空間に臨むように構成された圧電振動子を含み、この圧電振動子の固有振動数を検出することにより測定対象物を感知する圧電センサ及びこの圧電センサを用いた感知装置に関する。

試料液中における微量物質、例えばダイオキシンなどの環境汚染物質あるいはＣ型肝炎ウイルスやＣ−反応性タンパク（ＣＰＲ）などの疾病マーカーの有無を感知したり、これら物質の測定を行うために、水晶振動子を含んだ水晶センサと、この水晶センサに電気的に接続され、当該水晶振動子を発振させるための発振回路などを含んだ測定器とを利用した測定法が広く知られている（例えば特許文献１）。

具体的に説明すると、前記測定法は、例えば板状の水晶片とその水晶片の一面側及び他面側に各々前記水晶片を挟むように設けられた一対の箔状の励振用の電極（励振電極）とを備えた、ランジュバン型と呼ばれる水晶振動子を含む水晶センサについて、一面側の電極が測定雰囲気（試料液）に接触すると共に、他面側の電極が気密空間に臨むように構成し、一面側の電極の表面に測定対象物である抗原を抗原抗体反応により捕捉する抗体を吸着層として形成し、この吸着層に抗原が捕捉され、その吸着量に応じて水晶振動子の固有振動数が変動する性質を利用するものである。そして測定対象物が吸着層に吸着する前の水晶振動子の固有振動数と測定対象物が吸着層に吸着した後の水晶振動子の固有振動数との差、即ち変化量を求め、この変化量に応じて測定対象物の有無あるいは濃度を検出している。

上記のように水晶振動子の一面側のみを測定雰囲気に接触させ、他面側を気密空間に臨むように構成するのは、水晶振動子が安定して発振するためにはこのような構成とすることが好ましいからである。なお、上記の測定においては励振電極の表面に吸着層を設け、その吸着層へ測定対象物を化学的に吸着させて測定を行っているが、前記一面側の電極の表面に直接試料液中の測定対象物が、物理的に吸着することに基づいて測定を行う場合もある。具体的には、水晶センサの開発段階において、電極自体の表面に抗体を物理的に吸着させて吸着層を形成し、この電極の表面に付着している抗体の吸着量を求める場合である。

図１１は、前記水晶センサに設けられた水晶振動子の周辺の構成の一例を示したものである。図１１中の１１は配線基板であり、この配線基板１１上に水晶振動子１が載置されている。この水晶振動子１は、板状の水晶片１０の一面側及び他面側に、一方の励振電極１２及び他方の励振電極１３が夫々形成され、一面側の一方の励振電極１２に接続されると共に前記水晶片１０の一面側から当該水晶片１０の端部を介して他面側まで引き出された一方の引出電極１２ａと、他面側の他方の励振電極１３に接続されると共に当該水晶片１０の端部を介して一面側まで引き出された他方の引出電極１３ａとが形成されており、前記引出電極１２ａ,１３ａが導電性接着剤１４を介して配線基板１１側に設けられた電極１１ａに電気的に接続されている。

図１１中の１５は配線基板１１を厚さ方向に穿孔された貫通孔であり、図１１中の１５ａは基板１１の裏面側から貫通孔１５を塞ぐ封止部材である。これら封止部材１５ａ、貫通孔１５及び水晶振動子１に囲まれる領域は気密空間を構成しており、その水晶振動子１の裏面側の励振電極１３は、この気密空間に面している。図１１中の１６は例えばゴム等からなる板状の水晶押さえ部材であり、水晶振動子１を基板１１に押圧して、その位置を固定している。

図１１中の１７は、水晶押さえ部材１６を厚さ方向に貫くように設けられた開口部であり、水晶振動子１の表面側の励振電極１２に面している。図１１中の１８は水晶押さえ部材１６の環状の突起である。そして前記開口部１７及び環状突起１８に囲まれる液収容空間１９に所定量の試料液が収容され、前記励振電極１２が測定雰囲気に接するようになっている。

ところで上記のような水晶センサにおいて、次のような問題がある。上記水晶センサは、導電性接着剤１４を介して配線基板１１に載置されるため、水晶センサ間において、導電性接着剤１４の高さを揃えることが困難である。即ち、上記の水晶センサでは導電性接着剤１４の高さのばらつきを避け難い。水晶センサ間において、引出電極１２ａ,１３ａと電極１１ａとが対向する部位に塗布される導電性接着剤１４の高さにばらつきがあると、水晶押さえ部材１６から基板１１までの距離は一定なので、水晶押さえ部材１６の復元力による応力がばらついてしまう。このため、抗原が吸着層に吸着する前の水晶振動子の固有振動数ｆと抗原が吸着層に吸着した後の水晶振動子の固有振動数ｆとの差である周波数変化量（Δｆ）を求めるにあたって、吸着量に対するｆの変化量が、水晶片１０に加わる応力に応じて変わってしまい、抗原の量を高精度に検出することができない。

また水晶センサの開発段階で一方の励振電極１２自体の表面に抗体を付着させて抗体の吸着量を求める場合においても、上述と同様の理由により抗体の量を高精度に検出することができない。

一方、特許文献２には、容器内に装着され励振電極が両面に付された圧電板と、導電性接着剤で固着された前記圧電板を、前記容器内にてその底板との間に空隙を保持して支持する支持台とを有する圧電振動子において、導電性接着剤で固着する支持台の上面に導電性接着剤用の塗布幅をもった溝を設け、圧電板と支持台とを重ね合わせて固着する際の導電性接着剤の拡張を防止することが記載されているが、押さえ部材で圧電振動子を基板に押圧する構成にある圧電センサにおいて、上述したような課題があることについては何ら示唆も記載もされていない。

特開２００６−１９４８６６ 特開平５−２８３９６７（段落０００９、００１２及び図１）

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ランジュバン型の圧電振動子を含み、測定対象物が前記圧電振動子の一面側の励振電極に接触することにより圧電振動子の固有振動数が変化することに基づいて試料液中の測定対象物を検知する圧電センサであって、圧電センサ間において、測定対象物が吸着することによる圧電振動子の発振周波数の変化分のばらつきを抑え、測定対象物の量を高精度に検出することができる技術を提供することにある。

本発明は、試料液中の測定対象物を検知するために測定器本体に電気的に接続される圧電センサにおいて、
前記測定器本体に接続される接続端子部が設けられると共に、その一面側に、前記接続端子部に電気的に接続された電極及び気密空間を構成するための凹部が設けられた配線基板と、
板状の圧電片の一面側及び他面側に一方の励振電極及び他方の励振電極が夫々形成され、一面側の一方の励振電極に接続されると共に前記圧電片の一面側から当該圧電片の端部を介して他面側まで引き出された一方の引出電極と、他面側の他方の励振電極に接続されると共に前記圧電片の端部まで引き出された他方の引出電極とが形成され、他面側の他方の励振電極が前記凹部に臨むように当該凹部を塞いだ状態で配線基板に設けられた圧電振動子と
前記圧電振動子の一面側を底面とする液収容空間を形成すると共に、この液収容空間を囲むように設けられた弾性素材からなる押さえ部材と、
配線基板と対向して前記押さえ部材を覆い、その表面に前記液収容空間に連通し、試料液を前記液収容空間に注入するための注入口が設けられた液注入用カバーと、を備え、
前記配線基板は、前記一方の引出電極及び他方の引出電極と前記電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための凹部を備え、
前記圧電片の周縁部が前記配線基板と密着した状態で前記凹部内の導電性接着剤と前記引出電極とが接着し、前記引出電極と前記電極とが電気的に接続されることを特徴とする。

また本発明の感知装置は、上述した圧電センサと、圧電振動子の固有振動数を検出し、その検出結果に基づいて試料液中の測定対象物を検知する測定器本体と、を備えたことを特徴とする。

本発明の圧電センサは、配線基板において圧電振動子の裏面側の引出電極と配線基板側の電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための凹部を備え、前記圧電片の周縁部が前記配線基板と密着した状態で前記凹部内の導電性接着剤と前記引出電極とが接着し、前記引出電極と前記電極とが電気的に接続されるようにしている。このようにすれば、水晶押さえ部材によって圧電片に加わる応力が圧電片の面内において均一に加わるようになり、圧電センサ間において水晶押さえ部材によって圧電片に加わる応力にばらつきが生じるといったおそれがない。その結果、圧電センサ間において、測定対象物が吸着することによる圧電振動子の発振周波数の変化分のばらつきが抑えられ、測定対象物の量を高精度に検出することができる。

本発明に係る圧電センサの一例である水晶センサの実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。図１は本発明に係る圧電センサの一例である水晶センサ２０を示した斜視図である。図２は水晶センサ２０の各部品の上面側を示した分解斜視図であり、この図２に示すように水晶センサ２０は封止部材３Ａ、配線基板３、圧電振動子である水晶振動子２、水晶押さえ部材４、液注入用カバー５の各部品がこの順に下から重ね合せることにより構成される。

水晶振動子２は、圧電片である水晶片２１、励振電極２２,２３及び引出電極２４,２５により構成されている。図２及び図３に示すように、水晶片２１は例えば等価厚みが１μｍ〜３００μｍ、好ましく１８５μｍであり、円形状に形成されている。水晶片２１の一面側及び他面側には箔状の一方の励振電極２２及び他方の励振電極２３が夫々貼着して当該水晶片２１よりも小径の円形状に形成されている。また水晶片２１の一面側には、箔状の一方の引出電極２４の一端側が前記一方の励振電極２２に接続されて形成され、この引出電極２４は、水晶片２１の端面に沿って屈曲され、水晶片２１の他面側（裏面側）に回し込まれている。

さらに水晶片２１の他面側には、箔状の他方の引出電極２５の一端側が前記他方の励振電極２３に先の一方の引出電極２４と同様のレイアウトで接続されて形成され、水晶片２１の両面において、励振電極２２（２３）及び引出電極２４（２５）のレイアウトが同じになっている。
前記励振電極２２,２３及び引出電極２４,２５の等価厚みは例えば０．２μｍであり、電極材料としては例えば金（Ａｕ）が用いられる。

また、後述するように励振電極２２は、試料液が供給される液収容空間４５に面するように設けられるため、当該励振電極２２上には抗原を抗原抗体反応により捕捉する抗体が吸着層として形成されており、さらに抗体の隙間にはブロッキング用の物質（ブロック体）が吸着している。そして吸着層に測定対象物が吸着されると、測定対象物の吸着量に応じて水晶振動子２の周波数が変化するようになっている。

次に配線基板３について説明する。この配線基板３は例えばプリント基板により構成され、その表面の前端側から後端側に向けて電極３１、電極３２が間隔をおいて設けられている。また前記配線基板３の電極３１,３２が設けられている部位には、導電性接着剤８を収容するための凹部である例えば矩形状の溝部７が形成されており、図３に示すようにこの溝部７の底面及び側面に前記電極３１,３２が一体的に形成されている。前記配線基板３の電極３１,３２の間には、これら電極３１,３２と間隔をおいて、配線基板３の厚さ方向に穿孔された貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３は、後述するように水晶振動子２の裏面側の励振電極２３が臨む気密空間をなす凹部を構成するものであり、その口径は、励振電極２３が収まる大きさに形成されている。

また前記電極３２が形成されている箇所よりも後端側寄りには、２本の並行するライン状の導電路パターンが、夫々接続端子部３４,３５として形成されている。一方の接続端子部３４はパターン３４ａを介して電極３１と電気的に接続されており、他方の接続端子部３５はパターン３５ａを介して電極３２と電気的に接続されている。

図２中の３６は例えばレジストを用いたフォトリソグラフィにより形成された堰であり、水晶振動子２の外形に沿って形成されている。前記堰３６は、水晶振動子２の位置合わせをする役割を有し、この堰３６に囲まれる領域に水晶振動子２が載置される。図２中の３７ａ,３７ｂ,３７ｃは係合孔であり、配線基板３の厚さ方向に穿孔されている。これら係合孔３７ａ,３７ｂ,３７ｃは、カバー５の下面に設けられた係合突起５１ａ,５１ｂ,５１ｃに夫々係合する。また図２中の３８ａ,３８ｂ,３８ｃは配線基板３の周縁に形成された切欠き部である。またカバー５の下面の周縁部には内側に屈曲した爪部５２ａ,５２ｂ,５２ｃが設けられており、切欠き部３８ａ,３８ｂ,３８ｃは、これら爪部５２ａ,５２ｂ,５２ｃに夫々係合する。

前記封止部材３Ａは、フィルム状の部材であり前記貫通孔３３と共に気密空間をなす凹部を構成する。

続いて水晶押さえ部材４について説明する。水晶押さえ部材４は、例えばシリコンゴムにより形成されており、配線基板３に対応した形状に構成されている。具体的に説明すると、この水晶押さえ部材４は、切欠き部３８ａ,３８ｂ,３８ｃに夫々対応する矩形状の切欠き部４１ａ,４１ｂ,４１ｃを夫々備えた板状に形成されている。また、これら切欠き部４１ｂ,４１ｃが形成された側を後方側とすると、切欠き部４１ａは水晶押さえ部材４の前方側の一縁の中央に形成されている。

図４は水晶押さえ部材４の下面側を示した斜視図であり、この図も参照しながら押さえ部材４の構成を説明する。図３及び図４に示すように水晶押さえ部材４の下面には水晶振動子２を収容する凹部４２が形成されている。この凹部４２の天井面部（図４の向きで説明すれば底面部）の中央には、配線基板３の上面における前記貫通孔３３よりも一回り大きい環状突起４３が設けられている。この環状突起４３は、水晶振動子２を前記配線基板３の貫通孔３３を囲む領域に押し付けて、水晶振動子２の位置を固定する役割を有する。

また図２、図３及び図４に示すように水晶押さえ部材４の表面側には、開口部４４が形成されており、この開口部４４は、環状突起４３に囲まれる空間に連通している。
前記開口部４４の周面４４ａ及び環状突起４３の内周面４３ａは、内側下方に向かって傾斜している。つまり開口部４４及び環状突起４３の径は下方に向かうにつれて小さくなっている。また環状突起４３の先端部４７は水晶片２０の周縁部を押圧している。また周面４３ａ、４４ａ及び水晶振動子２により囲まれる領域は、試料液を収納する液収容空間４５を構成している。

また図２中の４６ａ,４６ｂは押さえ部材４を厚さ方向に貫通するように穿孔された係合孔であり、前記配線基板３の係合孔３７ａ,３７ｂ及び液注入用カバー５の係合突起５１ａ,５１ｂに対応するように形成されている。図２中の４６ｃは後方側の一縁の中央に形成された弧状の切欠き部であり、配線基板３の係合孔３７ｃ及び液注入用カバー５の係合突起５１ｃに対応している。

次に液注入用カバー５の構成について説明する。前記カバー５は、例えばポリカーボネイトにより構成され、その上面の前側、後側には試料液の注入口５３、確認口５４が夫々形成されている。図３に示すようにカバー５の下面にはカバー５の長さ方向に沿って溝である注入路５５が形成されており、この注入路５５の一端、他端は、注入口５３、確認口５４に夫々接続されている。また注入路５５は開口部４４に面するように設けられており、注入口５３に注入した試料液は注入路５５を介して液収容空間４５に供給されるようになっている。また所定量の試料液が水晶センサ２０に供給されると、確認口５４にその試料液の液面が現れ、このセンサ２０への液の供給の有無を確認できるようになっている。

カバー５の下面には注入路５５を囲む環状の堰５６が設けられており、この堰５６は水晶押さえ部材４にめり込んで、注入口５１に注入された試料液が液注入用カバー５と押さえ部材４との間から漏れることを防ぐ役割を有する。

上記の水晶センサ２０は次のようにして組み立てられる。先ず封止部材３Ａにより配線基板３の貫通孔３３を塞ぎ、基板３に凹部を形成する。続いて配線基板３の溝部７内に所定量の導電性接着剤８を塗布する。しかる後、水晶振動子２側の引出電極２４,２５が配線基板３側の電極３１,３２に重なり且つ水晶振動子２の裏面側の励振電極２３が前記凹部に重なるように、水晶振動子２を配線基板３に載置する。

次に液注入用カバー５の係合突起５１ａ〜５１ｃを水晶押さえ部材４の係合孔４６ａ,４６ｂ及び切欠き部４６ｃに係合させ、液注入用カバー５と押さえ部材４とを重ね合わせた後、液注入用カバー５の爪部５２ａ,５２ｂ,５２ｃと配線基板３の切欠き部３８ａ,３８ｂ,３８ｃとを嵌合させるように被わせて配線基板３に向かって押圧する。これにより液注入用カバー５の各爪部５２ａ〜５２ｃが配線基板３の外側へと撓み、さらに各爪部５２ａ〜５２ｃが各切欠き部３８ａ〜３８ｃを介して配線基板３の周縁部の下面に回り込むと同時に各爪部５２ａ〜５２ｃが、内方側への復元力により元通りの形状になり、配線基板３が各爪部５２ａ〜５２ｃに挟み込まれて互いに係止されると同時に、配線基板３とカバー５とに挟まれた押さえ部材４がこれらに押圧される。

押圧された押さえ部材４の弾性により、環状突起４３が、水晶振動子２の表面における前記凹部の外側部位を配線基板３側に押し付けることにより、水晶振動子２の位置が固定されると共に、その周縁部が配線基板３と密着して、貫通孔３３と封止部材３Ａとにより構成される凹部が気密空間となり、水晶振動子２の裏面側の励振電極２３がこの気密空間に臨むと共に、前記溝部７内の導電性接着剤８と水晶振動子２の裏面側の引出電極２４,２５とが接着し、前記引出電極２４,２５と配線基板３側の電極３１,３２とが電気的に接続される。

また測定前に水晶振動子２に注入口５３及び確認口５４から侵入した不純物が付着するのを防ぐために、注入口５３及び確認口５４はフィルム状の保護シートで被覆される。

本実施の形態における水晶センサ２０が使用される際には、作業者が例えば注入器により液注入用カバー５の注入口５３に試料液を注入する。注入口５３に注入された試料液は、開口部４４及び環状突起４３により構成される試料液の液収容空間４５に供給され、水晶振動子２の表面側の励振電極２２が当該試料液に接する。

上述の実施の形態によれば、配線基板３において水晶振動子２の裏面側の引出電極２４,２５と配線基板３側の電極３１,３２とが対向する部位に、導電性接着剤８を収容するための溝部７を備え、前記水晶片２１の周縁部が前記配線基板３と密着した状態で前記溝部７内の導電性接着剤８と前記引出電極２４,２５とが接着し、前記引出電極２４,２５と前記電極３１,３２とが電気的に接続されるようにしている。このようにすれば、水晶押さえ部材４によって水晶片２１に加わる応力が水晶片２１の面内において均一に加わるようになり、水晶センサ２０間において水晶押さえ部材４によって水晶片２１に加わる応力にばらつきが生じるといったおそれがない。その結果、後述する実施例に示すように水晶センサ２０間における、測定対象物が吸着することにより水晶振動子２の発振周波数が変化した後の水晶振動子２の周波数安定度のばらつきが抑えられる。
なお、上記の水晶センサ２０において水晶押さえ部材４はゴム以外の弾性体によって構成されてもよい。

上述した水晶センサ２０は、例えばブロック図である図５で示されるような構成を持つ測定器本体６に接続されることで感知装置の検知部として使用される。図５中の６２は、水晶センサ２０の水晶片２１を発振させる発振回路、６３は基準周波数信号を発生する基準クロック発生部、６４は例えばヘテロダイン検波器からなる周波数差検出手段であり、発振回路６２からの周波数信号及び基準クロック発生部６３からのクロック信号に基づいて両者の周波数差に対応する周波数信号を取り出す。６５は増幅部、６６は増幅部６５からの出力信号の周波数をカウントするカウンタ、６７はデータ処理部である。

水晶センサ２０の周波数としては例えば９ＭＨｚが選ばれ、また基準クロック発生部６３の周波数としては例えば１０ＭＨｚが選ばれる。測定対象物例えばダイオキシンが水晶センサ２０の水晶振動子２に設けられた上述の吸着層に吸着していないときには、周波数差検出手段６４では、水晶センサ側からの周波数と基準クロックの周波数との差である１ＭＨｚの周波数信号（周波数差信号）が出力されるが、試料溶液に含まれる測定対象物が水晶振動子２の吸着層に吸着すると、水晶振動子２の固有振動数が変化し、このため周波数差信号も変化するので、カウンタ６６におけるカウント値が変化し、こうして測定対象物の濃度あるいはその物質の有無を検知できる。

図６は上述の測定器本体６の一例を示す図である。図６（ａ）で示されるように当該測定器本体６は、本体部６８と本体部６８の前面に形成されている開閉自在の蓋部６９とからなる。蓋部６９を開くと、図６（ｂ）に示すように本体部６８の前面が現れる。この本体部６８の前面には当該水晶センサの差込口６０が複数形成されており、当該差込口は、例えば８つ、直線状に一定の間隔を持って形成されている。

測定器本体６の各差込口６０に対して、各水晶センサ２０の配線基板３の後端側を水平に一定の深さまで差し込むことで、基板３の接続端子部３４,３５と差込口６０の内部に形成された電極とが電気的に接続されると同時に、差込口６０の内部が配線基板３を挟持することで水晶センサ２０が水平を保ったまま測定器本体６に固定される。

このように上述した水晶センサ２０を用いて感知装置を構成することで、複数この例では８つの水晶センサ２０における、測定対象物が吸着することにより水晶センサ２０の発振周波数が変化した後の水晶センサ２０の周波数安定度のばらつきが殆どないため、濃度の異なる８つの測定対象物を夫々８つの水晶センサ２０を用いて測定するにあたって、８つの測定対象物の周波数の変化量を正確に測定することができる。

本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
Ａ．実験１
（実施例）
上述した水晶センサ２０を用いて周波数測定を行った。この周波数測定は、先ず水晶センサ２０の注入口５３に緩衝溶液であるｐＨ６．７のＰＢＳ溶液を０．１２ｍ注入する。これにより水晶振動子２の環境雰囲気が気相から液相に変わり、それに伴って水晶振動子２の発振周波数が低くなる。次に水晶センサ２０の注入口５３に抗原であるＰ蛋白が１００μｇ／ｍｌ含まれている試料溶液を０．６ｍｌ注入する。前記Ｐ蛋白は水晶振動子２の表面の吸着層に捕獲され、その吸着量に応じて水晶振動子２の発振周波数が変化する。

上述した周波数測定を３つの水晶センサ２０に対して夫々行った、この結果を図７に示す。図７の縦軸は周波数（Ｈｚ）であり、横軸は時間（秒）である。

（比較例）
図１１に示す従来の水晶センサ、つまり配線基板において水晶振動子の裏面側の引出電極と配線基板側の電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための溝部は形成されておらず、水晶振動子が導電性接着剤を介して配線基板に載置した構造にある水晶センサを用いて、実施例と同様にして周波数測定を行った。この周波数測定を３つの従来の水晶センサに対して夫々行った。この結果を図８に示す。図８の縦軸は周波数（Ｈｚ）であり、横軸は時間（秒）である。
（結果及び考察）
図８に示すように比較例では、３つの従来の水晶センサにおいて、Ｐ蛋白が吸着層に吸着して水晶振動子の発振周波数が変化した後の水晶振動子の発振周波数を観察すると、Ｐ蛋白の濃度が同じであるにもかかわらず、３つの水晶センサは夫々異なった周波数で安定していることが分かる。つまり３つの水晶センサにおいてＰ蛋白が吸着層に吸着することにより水晶振動子の発振周波数が変化した後の水晶振動子の周波数安定度にばらつきがあることが分かる。

一方、図７に示すように実施例では、３つの水晶センサ２０において、Ｐ蛋白が吸着層に吸着して水晶振動子２の発振周波数が変化した後の水晶振動子２を観察すると、３つの水晶センサは夫々略同じ周波数で安定していることことが分かる。つまり３つの水晶センサ２０においてＰ蛋白が吸着層に吸着することにより水晶振動子２の発振周波数が変化した後の水晶振動子２の周波数安定度にばらつきが殆どないことが分かる。
Ｂ．実験例２
（実施例）
上述した水晶センサ２０を用いて、当該水晶センサ２０の周波数安定度を確認する実験を行った。この実験は、水晶センサ２０の注入口５３に試薬であるｐＨ７．２のＰＢＳ溶液を０．１２ｍｌ注入し、水晶振動子２の環境雰囲気が気相から液相に変わった後の水晶振動子２の発振周波数を観察している。

上述した実験を３つの水晶センサ２０に対して夫々行った。各水晶センサ２０に対する実験を夫々実施例１−１、実施例１−２及び実施例１−３とし、この結果を図９に示す。
（比較例）
図１１に示す従来の水晶センサ、つまり配線基板において水晶振動子の裏面側の引出電極と配線基板側の電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための溝部は形成されておらず、水晶振動子が導電性接着剤を介して配線基板に載置した構造にある水晶センサを用いて、実施例と同様にして当該水晶センサの周波数安定度を確認する実験を行った。この実験を３つの従来の水晶センサに対して夫々行った。各水晶センサに対する実験を夫々比較例１−１、比較例１−２及び比較例１−３とし、この結果を図９に示す。
（結果及び考察）
図９は実施例１−１〜１−３及び比較例１−１〜１−３において、試薬を投入してから１０分後の水晶振動子の発振周波数と、試薬を投入してから１５分後の水晶振動子の発振周波数と、試薬を投入してから１０分後の水晶振動子の発振周波数と試薬を投入してから１５分後の水晶振動子の発振周波数との差である変化量（ΔＦ）と、を夫々示している。図９に示すように実施例１−１、実施例１−２及び実施例１−３の変化量（ΔＦ）は、夫々０．３２Ｈｚ、２．６１Ｈｚ、１．１８Ｈｚであり、比較例１−１、比較例１−２及び比較例１−３の変化量（ΔＦ）は、夫々４．００Ｈｚ、３．７５Ｈｚ、４．６５Ｈｚであり、この結果から実施例の方が比較例よりも変化量（ΔＦ）が小さいことが分かる。つまり実施例の水晶センサは比較例の水晶センサに比べて水晶センサの周波数安定度が高いことが分かる。なお、図１０に実施例１−１及び比較例１−１における水晶振動子の環境雰囲気が気相から液相に変わった後の水晶振動子の発振周波数を示しておく。図１０に示すように比較例の水晶センサでは周波数が徐々に高くなっているのに対して、実施例の水晶センサでは周波数の上昇がなく、安定していることが分かる。

本発明の実施の形態に係る水晶センサの斜視図である。 前記水晶センサの分解斜視図である。 前記水晶センサの縦断側面図である。 前記水晶センサを構成する水晶押さえ部材の裏面側の斜視図である。 前記水晶センサを含む感知装置のブロック図である。 前記感知装置の斜視図である。 本発明の効果を確認するために行った実験結果を示す説明図である。 本発明の効果を確認するために行った実験結果を示す説明図である。 本発明の効果を確認するために行った実験結果を示す説明図である。 本発明の効果を確認するために行った実験結果を示す説明図である。 従来の水晶センサの要部を示す概略縦側面図である。

符号の説明

２０ 水晶センサ
２ 水晶振動子
２１ 水晶片
２２,２３ 励振電極
２４,２５ 引出電極
３ 配線基板
４ 水晶押さえ部材
４３ 環状突起部
４４ 開口部
４５ 液収容空間
５ 液注入用カバー
６ 測定器本体
７ 溝部
８ 導電性接着剤

Claims (2)

1. 試料液中の測定対象物を検知するために測定器本体に電気的に接続される圧電センサにおいて、
   前記測定器本体に接続される接続端子部が設けられると共に、その一面側に、前記接続端子部に電気的に接続された電極及び気密空間を構成するための凹部が設けられた配線基板と、
   板状の圧電片の一面側及び他面側に一方の励振電極及び他方の励振電極が夫々形成され、一面側の一方の励振電極に接続されると共に前記圧電片の一面側から当該圧電片の端部を介して他面側まで引き出された一方の引出電極と、他面側の他方の励振電極に接続されると共に前記圧電片の端部まで引き出された他方の引出電極とが形成され、他面側の他方の励振電極が前記凹部に臨むように当該凹部を塞いだ状態で配線基板に設けられた圧電振動子と
   前記圧電振動子の一面側を底面とする液収容空間を形成すると共に、この液収容空間を囲むように設けられた弾性素材からなる押さえ部材と、
   配線基板と対向して前記押さえ部材を覆い、その表面に前記液収容空間に連通し、試料液を前記液収容空間に注入するための注入口が設けられた液注入用カバーと、を備え、
   前記配線基板は、前記一方の引出電極及び他方の引出電極と前記電極とが対向する部位に、導電性接着剤を収容するための凹部を備え、
   前記圧電片の周縁部が前記配線基板と密着した状態で前記凹部内の導電性接着剤と前記引出電極とが接着し、前記引出電極と前記電極とが電気的に接続されることを特徴とする圧電センサ。
2. 請求項１に記載の圧電センサと、圧電振動子の固有振動数を検出し、その検出結果に基づいて試料液中の測定対象物を検知する測定器本体と、を備えたことを特徴とする感知装置。

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