JP2011227033A - 感知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水晶振動子4を発振させながら吸着層46に試料液を供給して試料液中の感知対象物を吸着させ、吸着時間が経過した時の水晶振動子4の発振周波数の変化量に基づいて感知対象物を感知するにあたって、吸着層46に試料液を供給する前に、水晶振動子4を発振させて所定の測定間隔例えば1秒毎に水晶振動子4の発振周波数を測定し、この測定結果が測定時間と同じ時間に亘って感知対象物の測定感度に基づいて予め設定された周波数許容値以下となるまで水晶振動子4の発振周波数を安定化させる。
【選択図】図1
Description
このような感知装置は、例えば上記の圧電片の表面に当該圧電片を発振させるための励振電極を形成し、更にこの励振電極上に微量物質を吸着する吸着層例えば抗体などを積層して構成される。そして、上記のように微量物質を吸着させて水晶振動子の発振周波数を測定して、例えば予め求めておいた検量線やしきい値に基づいて試料流体中の微量物質の有無や濃度が算出される。
特許文献1、2には、水晶振動子を用いたセンサやシステムが記載されているが、上記の課題については何ら検討されていない。
圧電片に設けられた電極上に吸着層を形成してなる圧電センサーを用い、前記吸着層に試料液中の感知対象物を吸着させ、前記圧電片の固有振動数の変化に基づいて前記感知対象物を感知する装置において、
前記圧電片を発振させるための発振回路と、
この発振回路の発振周波数を測定する周波数測定部と、
この周波数測定部で測定された周波数を予め設定された時間間隔でサンプリングして周波数の時系列データを取得するデータ取得部と、
試料液を圧電センサーに供給したときに周波数の変化分を測定するために予め設定した測定時間を記憶する記憶部と、
前記吸着層に吸着される物質を含まない参照液を圧電センサーに供給したときに周波数の各サンプリングのタイミングを夫々始点とする、前記測定時間に相当する長さのサンプリング区間の群について、順次サンプリング区間毎に周波数安定度を算出し、算出された周波数安定度が測定感度に対応する許容値以下になったときに試料液の供給許可信号を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。
周波数安定度
yk:各サンプリング区間毎のk番目のサンプリング時における周波数、m:各サンプリング区間に含まれるサンプリング数(k,m:正数)
測定感度を選択することにより、測定感度に対応する許容値を求める許容値取得部備えていても良い。
前記圧電センサーに対して参照液を供給する参照液供給部と、
前記圧電センサーに供給された試料液及び参照液を排出する排出部と、を備え、
前記周波数安定度の算出及び前記試料液中の感知対象物の感知は、前記圧電センサーが置かれる雰囲気に夫々参照液及び試料液を流しながら行われる例を挙げることができる。
そして、水晶センサー7の共通電極42における第1の励振電極43Aに対応する領域には、図5に示すように、感知対象物である例えば抗原を吸着するための抗体からなる吸着層(反応物質)46が形成されている。従って、上記の吸着層46に例えば試料液中の感知対象物が吸着すると、第1の振動領域4Aにおける発振周波数が質量負荷効果により低下し、一方第2の振動領域4Bでは共通電極42に感知対象物が吸着しないので、感知対象物の吸着前後における各領域4A、4Bの発振周波数を比べることにより、センサーユニット2の周囲の温度、試料液の粘度、試料液中に含まれる感知対象物以外の物質の付着などの外乱の影響を抑えて吸着層46に吸着した感知対象物の量に対応する発振周波数の変化(低下分)を感知できることになる。
yk:各サンプリング区間毎のk番目のサンプリング時における周波数、m:各サンプリング区間に含まれるサンプリング数(k,m:正数)
また、発振周波数の安定化を判断するにあたり、既述のようにAllan Deviationの式を用いていることから、容易に且つ確実に周波数の安定化を判断することができる。
以上において緩衝液は参照液の一例である。参照液は、圧電センサーの吸着層に吸着される物質を含まない液であることが必要であり、例えば純水などを用いてもよい。試料液として血液や血清を用いる場合には、緩衝液であることが好ましいが、河川などの環境水中の汚染物質を感知対象物として調べる場合には、参照液として純水が好ましい。
更に、既述のように測定部10により感知対象物の有無や濃度を算出したが、例えば各振動領域4A、4Bにおいて得られた発振周波数を表示部17に表示させ、作業者が表示部17の表示を読み取り、この読み取った結果と既述の検量線やしきい値とを比較して感知対象物の有無や濃度を求めても良い。また、周波数が安定化した後緩衝液から試料液への切り替えを測定部10(制御部15)により行うようにしたが、例えば表示部17に周波数が安定したかどうかを表示して、この表示に基づいて作業者が第2バルブ97を切り替えるようにしても良い。
2 センサーユニット
4 水晶振動子
4A、4B 振動領域
7 水晶センサー
10 測定部
41 水晶片
42 励振電極
43 励振電極
46 吸着層
90 液排出系
Claims (5)
- 圧電片に設けられた電極上に吸着層を形成してなる圧電センサーを用い、前記吸着層に試料液中の感知対象物を吸着させ、前記圧電片の固有振動数の変化に基づいて前記感知対象物を感知する装置において、
前記圧電片を発振させるための発振回路と、
この発振回路の発振周波数を測定する周波数測定部と、
この周波数測定部で測定された周波数を予め設定された時間間隔でサンプリングして周波数の時系列データを取得するデータ取得部と、
試料液を圧電センサーに供給したときに周波数の変化分を測定するために予め設定した測定時間を記憶する記憶部と、
前記吸着層に吸着される物質を含まない参照液を圧電センサーに供給したときに周波数の各サンプリングのタイミングを夫々始点とする、前記測定時間に相当する長さのサンプリング区間の群について、順次サンプリング区間毎に周波数安定度を算出し、算出された周波数安定度が測定感度に対応する許容値以下になったときに試料液の供給許可信号を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする感知装置。 - 測定感度を選択することにより、測定感度に対応する許容値を求める許容値取得部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の感知装置。
- 前記圧電センサーに対して試料液を供給する試料液供給部と、
前記圧電センサーに対して参照液を供給する参照液供給部と、
前記圧電センサーに供給された試料液及び参照液を排出する排出部と、を備え、
前記周波数安定度の算出及び前記試料液中の感知対象物の感知は、前記圧電センサーが置かれる雰囲気に夫々参照液及び試料液を流しながら行われることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の感知装置。 - 前記供給許可信号の出力により、前記圧電センサーへの液の供給を参照液から試料液に切り替える液切り替え部を備えたことを特徴とする請求項4に記載の感知装置。
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