JP2002090289A - Sensor - Google Patents
SensorInfo
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- sensor element
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液体の成分を分析
するセンサ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device for analyzing components of a liquid.
【0002】[0002]
【従来の技術】液体の成分を分析するセンサ装置におい
て、計測したい液体を接触させ、必要な信号を取出すた
めのセンサ素子には、通常ある一定の寿命があるため、
一定の計測回数または期間が経過すると、センサ素子を
交換する必要がある。センサ素子の交換を容易にするた
めに、一般にはセンサ素子等をケースに入れたセンサユ
ニットとしてセンサ本体に着脱可能な構造とされる。セ
ンサユニットには、センサ本体と接続し液体を供給およ
び排出させるための流路が必要であるが、従来、この流
路はセンサユニットのケースに設けられていた。2. Description of the Related Art In a sensor device for analyzing a component of a liquid, a sensor element for bringing a liquid to be measured into contact and extracting a necessary signal usually has a certain life.
After a certain number of measurements or period, the sensor element needs to be replaced. In order to facilitate replacement of the sensor element, the sensor element is generally configured to be detachable from the sensor body as a sensor unit in which the sensor element and the like are put in a case. The sensor unit needs a flow path for supplying and discharging the liquid by connecting to the sensor body. Conventionally, this flow path has been provided in the case of the sensor unit.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】センサ素子の種類によ
っては、液体の成分を分析するために、分析したいサン
プル液体以外にセンサ素子の洗浄やサンプル液体に反応
したセンサ素子の状態を元に戻すための液体等をセンサ
素子に送る必要がある。これらの液体の中には、強酸や
強アルカリ等、一般の樹脂材料等では使用に耐えない液
体であることがあり、この流路をセンサユニットのケー
スに設けるには、ケースは耐薬品性の高い樹脂またはス
テンレス等の材質とする必要があるが、これらは、一般
に耐薬品性の低い材料に比べ加工や成形が困難でコスト
も高い。Depending on the type of sensor element, in order to analyze the components of the liquid, it is necessary to clean the sensor element and restore the state of the sensor element in response to the sample liquid in addition to the sample liquid to be analyzed. Needs to be sent to the sensor element. Some of these liquids are liquids that cannot be used with general resin materials such as strong acids and strong alkalis. To provide this flow path in the case of the sensor unit, the case must be chemically resistant. It is necessary to use a material such as a high resin or stainless steel, but these are generally more difficult to process and mold and higher in cost than materials having low chemical resistance.
【0004】さらに、センサユニットにおいて、センサ
本体とセンサユニットのケースに設けられた流路間を着
脱可能な状態でシールするためのシール部品がセンサ本
体またはセンサユニットのいずれかに必要であるが、シ
ール部品は摩耗や劣化が起こるため、一般にセンサユニ
ット側に取付けられる。またセンサユニット内部にはセ
ンサ素子とケースに設けられた流路間をシールする部品
が必要である。このようにセンサユニットにはシールの
ための部品が多くなり、量産上の組立性も悪い。[0004] Further, in the sensor unit, either the sensor body or the sensor unit needs a sealing part for detachably sealing between the sensor body and a flow path provided in the case of the sensor unit. Since the seal component is worn or deteriorated, it is generally mounted on the sensor unit side. Also, a part for sealing between the sensor element and the flow path provided in the case is required inside the sensor unit. As described above, the sensor unit has many parts for sealing, and the assemblability in mass production is poor.
【0005】本発明は、このような点に鑑み為されたも
のであり、その目的とするところは、センサユニットの
ケースに液体を接触させない構造とすることにより、耐
薬品性の良好でない一般の樹脂材料等でセンサユニット
のケースを構成することができ、さらに、シールのため
の部品点数を削減する事により、量産性の高いセンサユ
ニットを持つセンサ装置を提供することにある。The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a structure in which a liquid is not brought into contact with a case of a sensor unit, so that a general chemical resistance is not good. It is an object of the present invention to provide a sensor device having a sensor unit with high mass productivity by forming a case of a sensor unit with a resin material or the like and reducing the number of parts for sealing.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、ケース内に収
納されたセンサ素子に液体流路を経由して液体を接触さ
せるようにしたセンサユニットをセンサ本体に着脱可能
に配置し、前記液体の成分を分析するにしたセンサ装置
において、前記液体流路は、ケース内に収納され液体が
ケースと非接触となるように構成された流路構成部品に
形成されることを特徴とするセンサ装置とした。According to the present invention, there is provided a sensor unit in which a liquid is brought into contact with a sensor element housed in a case via a liquid flow path via a liquid flow path. Wherein the liquid flow path is formed in a flow path component housed in the case and configured such that the liquid does not come into contact with the case. And
【0007】本発明のよれば、センサ本体から流入、ま
たはセンサ本体から流出する液体は、流路構成部品およ
びセンサ素子のみを通過し、これらを収納するケースに
は接触しない流路構成部品によって、ケースと隔離され
ているので、センサユニットケースは耐薬品性の低い材
質で問題なく構成できる。According to the present invention, the liquid flowing in from the sensor main body or flowing out of the sensor main body passes through only the flow path component and the sensor element, and does not come into contact with the case accommodating these components. Since the sensor unit case is isolated from the case, the sensor unit case can be made of a material having low chemical resistance without any problem.
【0008】また、流路構成部品とセンサ本体及び/ま
たはセンサ素子との間を液密にシールするシール部品を
配置させた。In addition, a sealing component for sealing the liquid-tight seal between the flow path component and the sensor body and / or the sensor element is arranged.
【0009】更に、前記シールを流路構成部品の一部に
て構成することで、シール部品を削減し、センサユニッ
ト構造を単純なものとできる。Further, by forming the seal as a part of the flow path component, the number of seal components can be reduced and the structure of the sensor unit can be simplified.
【0010】また、流路構成部品の一部を突起にするこ
とで、小さな押圧力にてシールを行うことができ、シー
ルの信頼性を向上させることができる。Further, by forming a part of the flow path component as a projection, sealing can be performed with a small pressing force, and the reliability of the sealing can be improved.
【0011】また、流路構成部品の一部が少なくとも樹
脂又はゴムからなるようにし、シール性を向上させた。Further, a part of the flow path component is made of at least resin or rubber to improve the sealing property.
【0012】前記センサ素子が表面プラズモン共鳴(S
PR)センサであることを特徴とした。The sensor element has a surface plasmon resonance (S
PR) sensor.
【0013】SPRセンサは、液体と接触する面の金属
薄膜表面での光の反射によって発生するエバッセント波
と、金属薄膜表面で生じる表面プラズモン(SP)との
共鳴を利用するセンサ素子であるが、液体の測定信号を
センサ素子から非接触で取り出すことができる為、セン
サユニットの構成を単純化できる。The SPR sensor is a sensor element utilizing resonance between an evanescent wave generated by reflection of light on the surface of the metal thin film in contact with the liquid and surface plasmon (SP) generated on the surface of the metal thin film. Since the liquid measurement signal can be taken out of the sensor element without contact, the configuration of the sensor unit can be simplified.
【0014】[0014]
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実施例と
その図面により詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to examples and drawings.
【0015】[0015]
【実施例】図1は、本発明の第一の実施形態に係わるセ
ンサ装置の全体構成を示す図である。センサ装置は、例
えば、3種類の薬液のタンクA(22)タンクB(23)
タンクC(24)と送液ユニット(19)を持ち、これ
らの薬液と計測したいサンプル(25)を切替または混
合し決められた順序でセンサ本体(2)に配管を通じて
送液する液供給装置(18)、送液された液と反応し、
電気信号を出力するセンサ本体(2)およびセンサ本体
(2)からの電気信号を測定値に変換する信号処理ユニ
ット(21)から構成される。さらにセンサ本体(2)
には交換可能なセンサユニット(1)が装着される。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a sensor device according to a first embodiment of the present invention. The sensor device is, for example, a tank A (22) and a tank B (23) for three types of chemicals.
A liquid supply device having a tank C (24) and a liquid sending unit (19), which switches or mixes these chemicals and a sample (25) to be measured, and sends them through a pipe to the sensor body (2) in a predetermined order. 18) reacts with the sent liquid,
It comprises a sensor main body (2) for outputting an electric signal and a signal processing unit (21) for converting an electric signal from the sensor main body (2) into a measured value. Further, the sensor body (2)
Is mounted with a replaceable sensor unit (1).
【0016】図2は本発明の第一の実施形態に係わるセ
ンサ本体およびセンサユニットの全体図である。センサ
本体(2)には、センサユニット(1)をセンサ本体
(2)に着脱する機構(3)およびに液供給装置と接続
され液体を供給および排出するためのステンレス製のノ
ズル(4)が設けられている。ノズル(4)は、センサ
ユニットの着脱機構(3)と連動し、センサユニット
(1)がセンサ本体(2)に装着されたときに下降し、
液供給装置(18)とセンサユニット(1)が接続さ
れ、センサユニット(1)に液体を供給および排出す
る。また、ノズル(4)は、センサユニット(1)をセ
ンサ本体(2)から取り外す際には上昇する。センサユ
ニットに内臓されたセンサ素子の信号はセンサ本体の発
光ダイオード(5)をセンサユニットのセンサ素子に照
射し、その反射光をCCDラインセンサ(6)で読み取り
信号処理ユニット(21)で処理される。このセンサ素
子は、表面プラズモン共鳴(SPR)センサに代表され
るバイオセンサ素子の例である。FIG. 2 is an overall view of a sensor body and a sensor unit according to the first embodiment of the present invention. The sensor body (2) includes a mechanism (3) for attaching and detaching the sensor unit (1) to and from the sensor body (2) and a stainless steel nozzle (4) connected to a liquid supply device for supplying and discharging liquid. Is provided. The nozzle (4) works in conjunction with the sensor unit attaching / detaching mechanism (3), and moves down when the sensor unit (1) is mounted on the sensor body (2).
The liquid supply device (18) is connected to the sensor unit (1), and supplies and discharges liquid to the sensor unit (1). Further, the nozzle (4) rises when the sensor unit (1) is removed from the sensor main body (2). The signal of the sensor element built in the sensor unit irradiates the light emitting diode (5) of the sensor body to the sensor element of the sensor unit, and the reflected light is read by the CCD line sensor (6) and processed by the signal processing unit (21). You. This sensor element is an example of a biosensor element represented by a surface plasmon resonance (SPR) sensor.
【0017】この例では、センサユニットのセンサ素子
から非接触で信号を取り出しているため、センサユニッ
トにはセンサ素子からの信号線は不要である。また、セ
ンサ素子から直接信号を取出す必要がある場合にはセン
サユニットにセンサ素子と接続された電極を設け、その
電極とセンサ本体の電極を接触させ、センサ本体の電極
を信号処理ユニットと接続することにより、センサ素子
から直接信号を取出す場合にも上記の実施例と全く同様
に実現できることは言うまでもない。即ち、センサ素子
としては、上記のバイオセンサの他、種々のセンサが利
用できる。In this example, since signals are taken out of the sensor elements of the sensor unit in a non-contact manner, a signal line from the sensor element is not required in the sensor unit. When it is necessary to directly extract a signal from the sensor element, an electrode connected to the sensor element is provided in the sensor unit, the electrode is brought into contact with the electrode of the sensor body, and the electrode of the sensor body is connected to the signal processing unit. Accordingly, it is needless to say that a signal can be directly extracted from the sensor element in the same manner as in the above embodiment. That is, as the sensor element, various sensors other than the biosensor described above can be used.
【0018】図3は、本発明の第一の実施形態に係わる
センサユニットの断面図である。センサユニットは、一
方の2つの開口(5)をノズル(4)と連通し、他方の
開口(6)はセンサ素子(7)に連通し、前記ノズル側
の2つの開口(5)とセンサ素子側の開口(6)とを、
2個の穴で連通するよう流路を形成した流路構成部品
(8)、センサ本体から液体を導入、排出するノズル
(4)と流路構成部品(8)間をシールするシール部品
A(9)、センサ素子(7)と流路構成部品(8)間を
シールするシール部品B(10)、センサ素子(7)お
よびこれらを収納するケース(11)により構成され
る。シール部品A、Bはいずれもゴムや樹脂材料でノズ
ル(4)やセンサ素子(7)の形状に合わせシールする
ためのOリングやリップの付いた異型パッキン等を用い
る。液体は、一方のノズルから流路構成部品(8)の一
方の穴を通りセンサ素子(7)に接触した後、流路構成
部品(8)の他方の穴を通り他方のノズル(4)から排
出されるため、液体がケースに触れる事はない。したが
って流路構成部品およびシール部品のみを耐薬品性のあ
る材料を使用すれば、ケースについては耐薬品性の低い
材質を利用したとしても、薬品による材料劣化等の問題
が発生する事はない。FIG. 3 is a sectional view of the sensor unit according to the first embodiment of the present invention. In the sensor unit, one of the two openings (5) communicates with the nozzle (4), the other opening (6) communicates with the sensor element (7), and the two openings (5) on the nozzle side communicate with the sensor element. Side opening (6)
A flow path component (8) having a flow path formed so as to communicate with two holes, a seal part A (S) for sealing between a nozzle (4) for introducing and discharging liquid from the sensor body and the flow path component (8). 9), a seal component B (10) for sealing between the sensor element (7) and the flow path component (8), the sensor element (7), and a case (11) for accommodating them. Each of the sealing parts A and B is made of rubber or a resin material, and uses an O-ring or a modified packing with a lip for sealing according to the shape of the nozzle (4) or the sensor element (7). The liquid passes through one hole of the flow path component (8) from one nozzle and contacts the sensor element (7), and then passes from the other nozzle (4) through the other hole of the flow path component (8). The liquid does not touch the case because it is drained. Therefore, if a material having chemical resistance is used only for the flow path component and the seal component, no problem such as deterioration of the material due to chemicals will occur even if a material having low chemical resistance is used for the case.
【0019】図4は本発明の第二の実施形態に係わるセ
ンサユニットの図である。センサユニットは、センサ素
子(7)、流路構成部品(8)、およびこれらを収納す
るケース(11)により構成される。センサユニットの
構造を、流路構成部品(8)の上下面は直接ノズルおよ
びセンサ素子面に接触するようにする。上記第一の実施
態様と異なるところは、センサ本体から液体を導入、排
出するノズルと流路構成部品間をシールするシール部品
A、センサ素子と流路構成部品間をシールするシール部
品Bを無くしたところにある。FIG. 4 is a diagram showing a sensor unit according to a second embodiment of the present invention. The sensor unit includes a sensor element (7), a flow path component (8), and a case (11) that houses these components. The structure of the sensor unit is such that the upper and lower surfaces of the flow path component (8) directly contact the nozzle and the sensor element surface. The difference from the first embodiment is that there is no seal part A for sealing between the nozzle for introducing and discharging the liquid from the sensor body and the flow path component, and no seal part B for sealing between the sensor element and the flow path component. It is in the place.
【0020】図5は本発明の第二の実施形態に係わる流
路構成部品のノズル接触面の図である。流路構成部品
(8)の材料を耐薬品性が高く柔軟でシール性にすぐれ
たフッ素やテフロン(登録商標)樹脂またはフッ素ゴム
等とし、ノズル接触面にシールのための突起(12)を
配置すれば、流路構成部品とシール部品を兼用できる。
突起の代わりに、溝を形成し、溝と開口との間の余肉部
分でシールするようにしても同様である。FIG. 5 is a view of a nozzle contact surface of a flow path component according to a second embodiment of the present invention. The material of the flow path component (8) is made of fluorine, Teflon (registered trademark) resin, fluoro rubber, or the like having high chemical resistance, flexibility and excellent sealing properties, and a projection (12) for sealing is arranged on the nozzle contact surface. Then, the flow path component and the sealing component can be used.
The same applies to a case where a groove is formed instead of the projection, and a seal is made at an excess portion between the groove and the opening.
【0021】図6は本発明の第二の実施形態に係わる流
路構成部品のセンサ素子接触面の図である。同様に 流
路構成部品(8)の材料を耐薬品性が高く柔軟でシール
性にすぐれたフッ素やテフロン樹脂またはフッ素ゴム等
とし、センサ素子との接触面にシールのための突起(1
3)を配置すれば、流路構成部品とシール部品を兼用で
きる。したがって部品点数を削減でき量産時の組立性も
向上させる事ができる。FIG. 6 is a view of a sensor element contact surface of a flow path component according to a second embodiment of the present invention. Similarly, the material of the flow path component (8) is made of fluorine, Teflon resin, fluoro rubber, or the like having high chemical resistance, flexibility and excellent sealing properties, and a projection (1) for sealing is provided on the contact surface with the sensor element.
By disposing 3), it is possible to use both the flow path component and the sealing component. Therefore, the number of parts can be reduced and the assemblability during mass production can be improved.
【0022】尚、上記突起(12)、(13)は、必ず
しも必要はなく、流路構成部品の素材の持つ弾性を用い
てシールすることもできる。The projections (12) and (13) are not always necessary, and can be sealed using the elasticity of the material of the flow path component.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。According to the present invention, the following effects are exhibited by the above configuration.
【0024】センサ素子に寿命があるためセンサ素子を
含むセンサユニットを交換する方式の液体の成分を分析
するセンサ装置において、センサ素子に強酸や強アルカ
リ等、一般の樹脂材料等では使用に耐えない液体を使用
する必要がある場合でもセンサユニットのケースに耐薬
品性の高い樹脂またはステンレス等の材料ではなく一般
の樹脂材料等の耐薬品性の低い材料を使用でき、また部
品点数の少ない、量産性にすぐれたセンサユニットを持
つセンサ装置を実現できる。Since the sensor element has a limited life, in a sensor device for analyzing components of a liquid in which a sensor unit including the sensor element is replaced, the sensor element cannot be used with a general resin material such as a strong acid or a strong alkali. Even when a liquid needs to be used, low chemical resistance materials such as general resin materials can be used for the sensor unit case instead of high chemical resistance resin or stainless steel, etc. A sensor device having a sensor unit with excellent characteristics can be realized.
【図1】 本発明の第一の実施形態に係わるセンサ装置
の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a sensor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第一の実施形態に係わるセンサ本体
およびセンサユニットの全体を示す図である。(B)図
は、(A)図矢印方向からの図を示す。FIG. 2 is a diagram illustrating the entirety of a sensor main body and a sensor unit according to the first embodiment of the present invention. The figure (B) shows a view from the arrow direction of the figure (A).
【図3】 本発明の第一の実施形態に係わるセンサユニ
ットの断面を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the sensor unit according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第二の実施形態に係わるセンサユニ
ットを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a sensor unit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の第二の実施形態に係わる流路構成部
品のノズル接触面を示す図である。FIG. 5 is a view showing a nozzle contact surface of a flow path component according to a second embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の第二の実施形態に係わる流路構成部
品のセンサ素子接触面を示す図である。FIG. 6 is a view showing a sensor element contact surface of a flow path component according to a second embodiment of the present invention.
【符号の説明】 1 センサユニット 2 センサ本体 3 センサユニットの着脱機構 4 ノズル 5 発光ダイオード 6 CCDラインセンサ 7 センサ素子 8 流路構成部品 9 シール部品A 10 シール部品B 11 ケース 12 シールのための突起 18 液供給装置 19 送液ユニット 21 信号処理ユニット 22 タンクA 23 タンクB 24 タンクC 25 サンプル[Description of Signs] 1 Sensor unit 2 Sensor body 3 Sensor unit attaching / detaching mechanism 4 Nozzle 5 Light emitting diode 6 CCD line sensor 7 Sensor element 8 Flow path component 9 Sealing component A 10 Sealing component B 11 Case 12 Projection for sealing 18 Liquid supply device 19 Liquid sending unit 21 Signal processing unit 22 Tank A 23 Tank B 24 Tank C 25 Sample
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA20 AB07 AC01 BA10 BC05 DB08 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD02 DD12 FF06 FF07 FF10 GG02 KK04 NN01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G057 AA20 AB07 AC01 BA10 BC05 DB08 2G059 AA01 BB04 BB12 CC16 DD02 DD12 FF06 FF07 FF10 GG02 KK04 NN01
Claims (6)
路を経由して液体を接触させるようにしたセンユニット
をセンサ本体に着脱可能に配置し、前記液体の成分を分
析するにしたセンサ装置において、前記液体流路は、ケ
ース内に収納され液体がケースと非接触となるように構
成された流路構成部品に形成されることを特徴とするセ
ンサ装置。1. A sensor in which a sensor unit for allowing a liquid to come into contact with a sensor element housed in a case via a liquid flow path is removably disposed in a sensor body, and analyzes a component of the liquid. In the apparatus, the liquid flow path is formed in a flow path component that is housed in a case and configured so that the liquid does not contact the case.
はセンサ素子との間を液密にシールするシール部品を配
置させたことを特徴とする請求項1記載のセンサ装置。2. The sensor device according to claim 1, wherein a seal component for sealing a liquid-tight seal between the flow path component and the sensor body and / or the sensor element is arranged.
したことを特徴とする請求項2記載のセンサ装置。3. The sensor device according to claim 2, wherein said seal is constituted by a part of a flow path component.
たことを特徴とする請求項3記載のセンサ装置。4. The sensor device according to claim 3, wherein a part of the flow path component is formed by a projection.
又はゴムからなることを特徴とする請求項3、4記載の
センサ装置。5. The sensor device according to claim 3, wherein a part of the flow path component is made of at least resin or rubber.
(SPR)センサであることを特徴とした請求項1乃至
5記載の何れかに記載のセンサ装置。6. The sensor device according to claim 1, wherein the sensor element is a surface plasmon resonance (SPR) sensor.
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Cited By (4)
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-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000285979A patent/JP2002090289A/en active Pending
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