JP2012242191A - Analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分析装置に係り、特に、雰囲気中での発振子の発振周波数を測定し、測定された周波数に基づいて、発振子表面に付着した特定成分の分析を行う分析装置に関する。 The present invention relates to an analyzer, and more particularly, to an analyzer that measures an oscillation frequency of an oscillator in an atmosphere and analyzes a specific component attached to the surface of the oscillator based on the measured frequency.
液体中の特定成分と反応して吸着する反応材が一面に設けられた発振子を、例えば血液などの液体中に浸漬させると、液体中の特定成分が反応材の表面と反応して付着し、発振子の発振周波数が減少するという現象を用いて、試料中の特定成分の反応速度等を分析する分析装置が現在開発されている。
近年では、測定時間の短縮や測定精度の向上の要求から、複数の発振子を用いて、複数の試料から特定の成分を同時に分析できる分析装置が考案されている。
When an oscillator having a reactive material that reacts with and adsorbs a specific component in the liquid is immersed in a liquid such as blood, the specific component in the liquid reacts and adheres to the surface of the reactive material. An analysis device that analyzes the reaction rate of a specific component in a sample by using the phenomenon that the oscillation frequency of the oscillator decreases has been developed.
In recent years, analyzers that can simultaneously analyze specific components from a plurality of samples using a plurality of oscillators have been devised in order to reduce measurement time and improve measurement accuracy.
特許文献1に開示された分析装置100は、図5を参照し、複数の発振子1111〜1114と、各発振子1111〜1114が接続された信号切換部170と、信号切換部170に接続された一つの発振回路112と、発振回路112の出力信号を計測する計測部114とを有している。発振回路112を動作させながら、信号切換部170のスイッチ1711〜1714を順番に一つずつ導通させることにより、各発振子1111〜1114を順番に一つずつ時間を区切って発振させることができる。特許文献1には、各発振子1111〜1114を一つずつ発振させることにより、発振子1111〜1114同士が干渉しない旨記載されている。
An
しかしながら、特許文献1の分析装置100では、信号切換部170に電磁リレーを用いると、切換頻度に比例して寿命が短くなるため、単位時間当たりの測定回数を増やすことができないという問題があり、また、発振子1111〜1114の数が増えると電磁リレーの数も増えて、消費電力が増大するという問題があった。
However, in the
一方、信号切換部170に半導体リレーを用いると、電磁リレーよりも出力端子間容量が大きいために、発振子1111〜1114同士の干渉が起きるという問題があり、また、電磁リレーよりもオン抵抗が大きいために、発振子1111〜1114が基本波又は逓倍波で発振しなくなるという問題があった。
On the other hand, the use of semiconductor relays the
特許文献2に開示された分析装置200は、図6を参照し、複数の発振子2111〜2118と、各発振子2111〜2118にそれぞれ接続された複数の発振回路2121〜2128と、各発振回路2121〜2128からの出力信号を切り換えて一チャンネルずつ出力する信号切換部270と、信号切換部270の出力信号を計測する計測部214とを有している。特許文献2には発振子2111〜2118同士が干渉しないように、各発振子2111〜2118にはシールド293が設けられている旨記載されている。
Disclosed in Patent Document 2
しかしながら、特許文献2の分析装置200では、各発振回路2121〜2128を常に動作させて各発振子2111〜2118を常に振動させているため、無駄な電流消費が生じていた。また、信号切換部270の具体的な構成は開示されていないが、各発振回路2121〜2128の出力信号を常に切り換えているため、信号切換部270に係る消費電流を抑えることは困難であると推測される。
However, the
また、特許文献3では、一枚の水晶板に複数の発振子が配置されるように電極を配線し、各発振子から一つの発振回路までの配線数が発振子の数より少なくなるように構成された分析装置が開示されているが、発振回路と各発振子との間の配線が非対称であるため、水晶板上での発振子の位置により発振条件が変化し、発振子に加わる温度や溶液粘度の変化によって発振子の周波数応答が各発振子間で一致しなくなるという問題があった。また、信号切換部が一つの発振回路と各発振子との間に設けられているため、信号切換部にリレーを用いた場合には、特許文献1の分析装置に関して説明したのと同様の問題が生じるおそれがあった。 In Patent Document 3, electrodes are wired so that a plurality of oscillators are arranged on one crystal plate, and the number of wires from each oscillator to one oscillation circuit is smaller than the number of oscillators. Although the configured analyzer is disclosed, since the wiring between the oscillation circuit and each oscillator is asymmetric, the oscillation condition varies depending on the position of the oscillator on the quartz plate, and the temperature applied to the oscillator In addition, there is a problem that the frequency response of the oscillators does not match between the oscillators due to changes in the solution viscosity. In addition, since the signal switching unit is provided between one oscillation circuit and each oscillator, when a relay is used for the signal switching unit, the same problem as that described with respect to the analyzer of Patent Document 1 is used. Could occur.
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、複数の発振子を互いに干渉させずに発振させることができ、かつ消費電流の少ない分析装置を提供することにある。 The present invention was created to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide an analyzer that can oscillate a plurality of resonators without interfering with each other and consumes less current. There is.
上記課題を解決するために本発明は、雰囲気中の特定成分を吸着する反応材が一面に設けられ、浸漬される雰囲気中の前記特定成分の前記一面の付着量に応じて周波数が変化する複数の発振子と、一の前記発振子と帰還抵抗素子とが入力端子と出力端子との間に並列に接続された増幅器を備える複数の発振回路と、各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子に、前記増幅器を動作させるオン電圧と、前記増幅器の動作を停止させるオフ電圧とをそれぞれ印加する制御部と、各前記発振回路の前記増幅器の前記出力端子がそれぞれ接続された伝送路と、前記伝送路に接続され、前記伝送路を流れる信号の周波数を計測する計測部と、を有し、前記制御部は、複数の前記発振回路のうち、一の前記発振回路に前記オン電圧を印加し、他の前記発振回路には前記オフ電圧を印加するように構成され、前記計測部で計測された前記周波数に基づいて、各前記発振子の前記付着量をそれぞれ求める分析装置である。
本発明は分析装置であって、各前記発振回路の前記増幅器の前記出力端子と前記伝送路との間には、前記オフ電圧が印加された前記発振回路を前記伝送路から電気的に切り離し、前記オン電圧が印加された前記発振回路の出力信号を前記伝送路を介して前記計測部に伝達する逆流防止回路が接続された分析装置である。
本発明は分析装置であって、前記逆流防止回路は、各前記発振回路と前記伝送路との間にそれぞれ直列に接続された複数の容量性カップリングを有する分析装置である。
本発明は分析装置であって、前記逆流防止回路は、各前記発振回路と前記伝送路との間にそれぞれ直列に接続された複数のダイオードを有する分析装置である。
本発明は分析装置であって、前記制御部は複数のトランジスタを有し、各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子にはそれぞれ異なる前記トランジスタのドレインが電気的に接続された分析装置である。
本発明は分析装置であって、前記制御部は複数の出力端子を有するCMOS論理回路であり、各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子には前記CMOS論理回路のそれぞれ異なる前記出力端子が電気的に接続された分析装置である。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of reactants that adsorb a specific component in an atmosphere on one side, and the frequency varies depending on the amount of the specific component in the submerged atmosphere attached to the one side. And a plurality of oscillation circuits each including an amplifier in which the one oscillator and a feedback resistance element are connected in parallel between an input terminal and an output terminal, and a positive power source of the amplifier of each oscillation circuit A control unit for applying an on-voltage for operating the amplifier and an off-voltage for stopping the operation of the amplifier to the terminals, a transmission line to which the output terminals of the amplifiers of the oscillation circuits are respectively connected; A measurement unit that is connected to the transmission line and measures a frequency of a signal flowing through the transmission line, and the control unit applies the on-voltage to one of the oscillation circuits. And other said departures The circuit is configured to apply the off-voltage, based on the frequency measured by the measuring unit is an analytical device for determining the coating weight of each of the resonator, respectively.
The present invention is an analyzer, wherein the oscillation circuit to which the off-voltage is applied is electrically disconnected from the transmission line between the output terminal of the amplifier of each oscillation circuit and the transmission line, The analyzer is connected to a backflow prevention circuit that transmits an output signal of the oscillation circuit to which the ON voltage is applied to the measurement unit via the transmission path.
The present invention is an analyzer, wherein the backflow prevention circuit has a plurality of capacitive couplings connected in series between the oscillation circuits and the transmission line.
The present invention is an analyzer, wherein the backflow prevention circuit includes a plurality of diodes connected in series between each of the oscillation circuits and the transmission line.
The present invention is an analyzer, wherein the control unit includes a plurality of transistors, and the drains of the different transistors are electrically connected to the positive power supply terminals of the amplifiers of the oscillation circuits. is there.
The present invention is an analyzer, wherein the control unit is a CMOS logic circuit having a plurality of output terminals, and the positive power supply terminals of the amplifiers of the oscillation circuits have different output terminals of the CMOS logic circuit. An electrically connected analyzer.
測定しない発振子の発振回路にはオフ電圧を印加して動作を停止させるので、電流消費を抑えることができる。また、同時に二個以上の発振子を動作させないので、出力信号の干渉を排除できる。 Since the operation is stopped by applying an off-voltage to the oscillation circuit of the resonator that is not measured, current consumption can be suppressed. In addition, since two or more resonators are not operated at the same time, output signal interference can be eliminated.
制御部は発振回路の直流電源線(増幅器の正側電源端子)に接続され、信号線(増幅器の入力端子又は出力端子)には接続されていないため、制御部のオン抵抗が大きいことにより発振子が所定周波数で発振しなかったり、制御部の出力端子間容量により交流信号を遮断できないという問題は生じない。そのため、制御部はオン抵抗、出力端子間容量の大きい半導体リレーでも構成することができる。 The control unit is connected to the DC power line of the oscillation circuit (the positive power supply terminal of the amplifier) and not connected to the signal line (the input terminal or output terminal of the amplifier). There is no problem that the child does not oscillate at a predetermined frequency or that the AC signal cannot be cut off due to the capacitance between the output terminals of the control unit. Therefore, the control unit can be configured by a semiconductor relay having a large on-resistance and a large capacitance between output terminals.
一の発振子には一の発振回路が接続されているので、発振子と発振回路と、を接続する配線を各発振子を通して最短にすることができる。すなわち、各発振子と発振回路と、を接続する配線のインピーダンスを下げることができるので、発振回路の発振余裕度が向上する。 Since one oscillating circuit is connected to one oscillating element, the wiring connecting the oscillating element and the oscillating circuit can be made the shortest through each oscillating element. That is, since the impedance of the wiring connecting each oscillator and the oscillation circuit can be lowered, the oscillation margin of the oscillation circuit is improved.
<分析装置の構造>
本発明の分析装置の構造を説明する。
図1は分析装置10の内部構成図である。
<Analyzer structure>
The structure of the analyzer of the present invention will be described.
FIG. 1 is an internal configuration diagram of the
分析装置10は、雰囲気8中の特定成分を吸着する反応材が一面に設けられ、浸漬される雰囲気8中の特定成分の付着量に応じて周波数が変化する複数の発振子111〜114と、一の発振子111〜114と帰還抵抗素子とが入力端子と出力端子との間に並列に接続された増幅器を備える複数の発振回路121〜124と、各発振回路121〜124の増幅器の正側電源端子に、増幅器を動作させるオン電圧と、増幅器の動作を停止させるオフ電圧とをそれぞれ印加する制御部15と、各発振回路121〜124の増幅器の出力端子がそれぞれ接続された伝送路16と、伝送路16に接続され、伝送路16を流れる信号の周波数を計測する計測部14とを有している。
雰囲気8はここでは特定成分が溶解した液体が用いられるが、本発明の雰囲気8は液体に限定されず、特定成分が拡散したガスであってもよい。
The
Here, a liquid in which a specific component is dissolved is used as the
本実施例では、各発振回路121〜124の増幅器の出力端子と伝送路16との間には、オフ電圧が印加された発振回路121〜124を伝送路16から電気的に切り離し、オン電圧が印加された発振回路121〜124の出力信号を伝送路16を介して計測部14に伝達する逆流防止回路13が接続されている。
制御部15には、制御部15に電源電圧を供給する電源装置38と、制御部15に入力信号を入力する計算機37とが接続されている。
In the present embodiment, the oscillation circuits 12 1 to 12 4 to which an off voltage is applied are electrically disconnected from the
Connected to the
各発振子111〜114の構造は互いに同じであり、符号111の発振子で代表して説明する。
図3(a)は発振子111の平面図、図3(b)は同A−A線切断断面図である。図3(a)の図面上では後述する樹脂の記載を省略している。
The structures of the oscillators 11 1 to 11 4 are the same as each other, and will be described using the oscillator denoted by
3 (a) is a plan view of the oscillator 11 1, FIG. 3 (b) is the same A-A line sectional view taken along. In the drawing of FIG. 3A, the description of the resin described later is omitted.
発振子111は、ここでは石英からなる円板形状の振動子11aと、振動子11aの表面と裏面とにそれぞれ配置された第一、第二の電極11b、11cとを有している。
第二の電極11cは樹脂11eで封止されており、発振子111が雰囲気中に浸漬されても、第一、第二の電極11b、11c間が雰囲気により電気的に短絡されることはなく、第一、第二の電極11b、11c間に電圧が印加されると振動子11aが発振できるようになっている。
Here, the oscillator 11 1 includes a disk-
The
第一の電極11bの表面には雰囲気中の特定の成分と反応して吸着する反応材11dが設けられている。発振子111が雰囲気中に浸漬されると、雰囲気中の特定の成分は反応材11dの表面と反応して付着し、振動子11aの発振周波数は付着した特定成分の付着量に応じて変化するようになっている。付着した特定成分の付着量が多いほど、付着物の重量が増加して、振動子11aの発振周波数は低下する。
On the surface of the
図2は分析装置10の等価回路図である。
各発振回路121〜124の構造は互いに同じであり、図2の図面上では符号121の発振回路の内部構造に符号を付し、他の発振回路122〜124の内部構造には符号を省略している。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the
The structures of the oscillation circuits 12 1 to 12 4 are the same as each other. In the drawing of FIG. 2, the internal structure of the oscillation circuit denoted by reference numeral 12 1 is given a reference numeral, and the internal structures of the other oscillation circuits 12 2 to 12 4 The symbol is omitted.
発振回路121〜124の構造を、符号121の発振回路で代表して説明する。
発振回路121は、増幅器21と、帰還抵抗素子22と、第一、第二の容量素子23、24と、補助増幅器25とを有している。発振子111と帰還抵抗素子22は増幅器21の入力端子27と出力端子26との間に並列に接続されている。帰還抵抗素子22は増幅器21の出力端子26から出力された出力信号を入力端子27に帰還させる。
The structure of the oscillating circuits 12 1 to 12 4 will be described with reference to the oscillating circuit denoted by reference numeral 12 1 .
Oscillation circuit 12 1 includes an
ここでは増幅器21と補助増幅器25はCMOS論理反転回路である。増幅器21の入力端子27には発振子111の一方の電極と帰還抵抗素子22の一端と第一の容量素子23の一端とが電気的に接続され、出力端子26には発振子111の他方の電極と帰還抵抗素子22の他端と第二の容量素子24の一端と補助増幅器25の入力端子とが電気的に接続されている。第一、第二の容量素子23、24の他端と、増幅器21の負側電源端子(GND端子)と補助増幅器25の負側電源端子は接地されている。
Here, the
増幅器21の正側電源端子(Vdd端子)28と補助増幅器25の正側電源端子に、増幅器21を動作させるオン電圧である正電圧が印加されると、増幅器21と補助増幅器25が動作して、発振子111に電圧が印加され、発振子111が発振する。第一、第二の容量素子23、24は発振子111の発振周波数を所定の周波数に安定させる。増幅器21の出力端子26には発振子111の発振周波数と同じ周波数の出力信号が出力され、出力信号は補助増幅器25に入力され、補助増幅器25の出力端子には増幅器21の出力信号と同じ周波数で論理が反転された出力信号が出力される。
When a positive voltage, which is an ON voltage for operating the
一方、増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子に、増幅器21の動作を停止させるオフ電圧(ここではハイ・インピーダンス)が印加されると、増幅器21と補助増幅器25の動作は停止され、発振子111の発振が停止し、増幅器21と補助増幅器25の出力端子はハイ・インピーダンスになる。このとき、増幅器21の出力端子26から帰還抵抗素子22には電流が流れないため、発振回路121で電流消費がない。
On the other hand, when an off voltage (in this case, high impedance) for stopping the operation of the
本発明では、一の発振子111には一の発振回路121が接続されており、発振子111と発振回路121と、を接続する配線を各発振子111〜114を通して最短にすることができる。すなわち、各発振子111〜114と発振回路121〜124と、を接続する配線のインピーダンスを下げることができるので、発振回路121〜124の発振余裕度が向上する。よって、発振子111〜114に付着物が付着することにより、発振子111〜114のインピーダンスが増加しても、安定した周波数で発振を持続させることができる。 In the present invention, one and one oscillation circuit 12 1 is connected to an oscillator 11 1, oscillator 11 1 and the shortest and the oscillation circuit 12 1, a connecting wiring through each oscillator 11 1 to 11 4 Can be. That is, since the impedance of the wiring connecting each of the oscillators 11 1 to 11 4 and the oscillation circuits 12 1 to 12 4 can be lowered, the oscillation margin of the oscillation circuits 12 1 to 12 4 is improved. Therefore, by deposits from adhering to the oscillator 11 1 to 11 4, even if increasing the impedance of the oscillator 11 1 to 11 4, it is possible to maintain the oscillation at a stable frequency.
制御部15は、複数のトランジスタ351〜354と、プルアップ抵抗35a1〜35a4とを有している。
トランジスタ351〜354はここではPMOSトランジスタであり、ソース端子には電源装置38が電気的に接続され、ドレイン端子にはそれぞれ異なる発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子とが電気的に接続され、ゲート端子には計算機37が電気的に接続されている。
ここでは、計算機37は、各トランジスタ351〜354のうち、一のトランジスタに負論理の入力信号を入力するように構成されている。
The
Here, the transistors 35 1 to 35 4 are PMOS transistors, the
Here, the
各トランジスタ351〜354のソース端子に電源装置38から正電圧が印加された状態で、一のトランジスタ(例えば、符号351のトランジスタ)のゲート端子に計算機37から入力信号が入力されると、一のトランジスタ351のソース端子とドレイン端子との間にチャネルが形成されて電流が流れ、一のトランジスタ351に接続された一の発振回路121の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子にオン電圧である正電圧が印加される。
In a state where a positive voltage from the
プルアップ抵抗35a1〜35a4は、一端と他端とがトランジスタ351〜354のソース端子とゲート端子にそれぞれ接続されており、ゲート端子に計算機37から入力信号が入力されていないときには、ゲート端子は正電位にされて、ソース端子とドレイン端子との間にチャネルが形成されることが防止されている。
One end and the other end of the pull-up resistors 35a 1 to 35a 4 are respectively connected to the source terminal and the gate terminal of the transistors 35 1 to 35 4 , and when an input signal is not input from the
従って、制御部15は、一のトランジスタ(例えば、符号351のトランジスタ)のゲート端子に入力信号が入力されて、一の発振回路121の増幅器21の正側電源端子28にオン電圧を印加するときに、他のトランジスタ352〜354のゲート端子は正電位にされ、他の発振回路122〜124の増幅器21の正側電源端子28にはオフ電圧を印加するようになっている。よって、同時に二個以上の発振子111〜114が動作することはなく、出力信号の干渉を排除できる。
Accordingly, the
本発明では、スイッチング回路である制御部15は、各発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28に接続され、発振信号が流れる出力端子26又は入力端子27には接続されていない。そのため、制御部15のオン抵抗が大きいことにより、発振子111〜114が基本波又は逓倍波で発振しなかったり、制御部15の出力端子間容量により交流信号を遮断できないという問題は起こらない。
In the present invention, the
よって、制御部15を、オン抵抗が電磁リレーより大きい半導体で構成することができ、電磁リレーを用いる場合よりも、消費電力を低減でき、部品コストを削減できる。また切換頻度を増やしても電磁リレーより寿命が長く、単位時間当たりの切換頻度を増やすことにより、各発振回路121〜124からの出力信号の測定回数を増やすことができる。
Therefore, the
逆流防止回路13は、各発振回路121〜124の増幅器21の出力端子26と伝送路16との間にそれぞれ直列に接続された複数の容量性カップリング311〜314を有している。
各容量性カップリング311〜314の構成は互いに同様であり、符号311の容量性カップリングで代表して説明する。
The
Configuration of the capacitive coupling 31 1-31 4 are similar to each other, will be described as a representative in the capacitive coupling of the code 31 1.
容量性カップリング311の一端は一の発振回路121の補助増幅器25の出力端子に接続され、他端は伝送路16に接続されている。
補助増幅器25の出力端子と正側電源端子の間には保護ダイオード(不図示)が接続されている。保護ダイオードのアノード端子は補助増幅器25の出力端子に接続され、カソード端子は補助増幅器25の正側電源端子に接続されている。
One end of the capacitive coupling 31 1 is connected to the output terminal of the
A protective diode (not shown) is connected between the output terminal of the
補助増幅器25の出力端子から発振子111の発振周波数と同じ周波数の出力信号が出力されると、容量性カップリング311は当該出力信号を伝送路16に伝達する。すなわち、伝送路16には発振子111の発振周波数と同じ周波数の信号が流れる。
また、容量性カップリング311により、発振回路121の出力端子と伝送路16との間を流れる直流電流は切り離される。
When an output signal having the same frequency as the oscillation frequency of the oscillator 11 1 is output from the output terminal of the
Further, the direct current flowing between the output terminal of the oscillation circuit 12 1 and the
よって、オン電圧が印加された一の発振回路121から伝送路16に伝達された出力信号は、伝送路16からオフ電圧が印加された他の発振回路122〜124の保護ダイオードを通って他の発振回路122〜124の増幅器21の正側電源端子28に逆流し、他の発振回路122〜124を動作させてしまうことはない。
Therefore, the output signal transmitted from one oscillation circuit 12 1 to which the on-voltage is applied to the
計測部14は伝送路16に電気的に接続され、伝送路16を流れる信号の周波数を計測できるように構成されている。一の発振回路121にオン電圧が印加されているとき、他の発振回路122〜124にはオフ電圧が印加され、伝送路16から他の発振回路122〜124の保護ダイオードを通って他の発振回路122〜124の増幅器21の正側電源端子28に流れる直流電流は遮断され、他の発振回路122〜124が動作することがないので、一の発振回路121から出力されて伝送路16を流れる出力信号は他の発振回路122〜124からの出力信号の影響を受けて歪んだり周波数が変化することはなく、計測部14は一の発振回路121から出力された出力信号の周波数を精密に計測できる。
The
計算機37には、発振子111〜114の発振周波数と付着物の重量との対応関係が予め記憶されており、記憶された対応関係から、計測部14で計測された周波数に基づいて、発振させている発振子111〜114に付着した付着物の重量(付着した特定成分の付着量)を求めるように構成されている。
The
<分析装置の使用方法>
上述の分析装置10を使用した液体中の特定成分の分析方法を説明する。
(準備工程)
各発振子111〜114の第一の電極11bの表面に、液体中の成分のうちそれぞれ異なる種類の特定成分と反応して付着させる反応材11dをそれぞれ設けておく(図3参照)。
図1を参照し、複数の容器71〜74に液体8を入れておき、各容器71〜74内に発振子111〜114をそれぞれ配置して、各発振子111〜114を液体8中に浸漬させる。
<How to use the analyzer>
A method for analyzing a specific component in a liquid using the above-described
(Preparation process)
Referring to FIG. 1, a plurality of containers 7 1-7 4 previously put
図2を参照し、電源装置38から制御部15の各トランジスタ351〜354のソース端子に正電圧を印加し、以後正電圧の印加を継続する。プルアップ抵抗35a1〜35a4により、各トランジスタ351〜354のゲート端子は正電位にされ、ドレインからゲートに電流は流れない。よって、各発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子にはオフ電圧が印加され、増幅器21と補助増幅器25は動作しない。各発振回路121〜124に電流は流れず、電流消費は生じない。
Referring to FIG 2, a positive voltage is applied to the source terminal of each transistor 35 1 to 35 4 of the
計算機37から制御部15の一のトランジスタ351に入力信号を入力する。
一のトランジスタ351に入力信号が入力されると、当該トランジスタ351は一の発振回路121の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子にオン電圧を印加する。
Inputting an input signal to the first transistor 35 1 of the
When the input signal is input to the first transistor 35 1, the transistor 35 1 applies a one positive on voltage to the positive power supply terminal of the
オン電圧を印加された増幅器21と補助増幅器25は動作して、当該増幅器21の入力端子27と出力端子26との間に接続された一の発振子111を発振させ、補助増幅器25の出力端子から発振子111の発振周波数と同じ周波数の出力信号が出力される。
ON
制御部15は発振回路121の増幅器21の正側電源端子28に接続され、入力端子27又は出力端子26には接続されていないため、制御部15のオン抵抗が大きいことにより発振子111が所定の周波数で発振しなかったり、制御部15の出力端子間容量により交流信号を遮断できないという問題は生じない。
一の発振回路121から出力された出力信号は逆流防止回路13の容量性カップリング311を介して伝送路16に伝達され、計測部14で周波数が計測される。
Since the
The output signal output from one oscillation circuit 12 1 is transmitted to the
計算機37から一のトランジスタ351に入力信号が入力されている間、他のトランジスタ352〜354には入力信号は入力されず、他の発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子にはオフ電圧が印加され、他のトランジスタ352〜354では電流消費は生じない。また、逆流防止回路13により伝送路16から他の発振回路122〜124の保護ダイオードを通って他の発振回路122〜124の増幅器21の正側電源端子28に流れる直流電流が遮断され、他の発振回路122〜124が動作することがないので、一の発振回路121から出力された伝送路16を流れる出力信号は、他の発振回路122〜124からの出力信号の影響を受けて歪んだり周波数が変化することは起こらない。
While an input signal is being input from the
よって、計測部14で計測された出力信号の周波数は発振子111の発振周波数と同じであり、計算機37は計測部14で計測された出力信号の周波数を初期周波数として記憶する。
計算機37は一の発振子111の初期周波数を記憶した後、一のトランジスタ351への入力信号を停止する。
Therefore, the frequency of the output signal measured by the
The
他の発振子112〜114についても上記と同様にして、一のトランジスタに入力信号を入力して一の発振子の初期周波数を計測して記憶することを、他の各発振子112〜114に対して順番に一つずつ行う。 In the same manner as also described above for the other oscillator 11 2-11 4, to and stores measured initial frequency of one oscillator and the input signal to the first transistor, the other of each resonator 11 2 It carried out one by one in sequence on to 11 4.
(試料分析工程)
計算機37は、一のトランジスタに入力信号を入力して一の発振子の初期周波数を計測して記憶することを、各発振子111〜114に対して以後順番に繰り返す。ここでは、入力信号のパルス幅を100msecにし、一の入力信号と次の入力信号の間の間隔を25msecにするが、本発明は、これらの時間の長さに限定されない。
制御部15は半導体で構成されており、入力信号の切り換えを繰り返しても、電磁リレーとは違って寿命は短くならない。
(Sample analysis process)
The
The
図1を参照し、各容器71〜74内に、分析対象である試料を投入する。
投入された試料は液体8中に溶けて溶液が生成され、生成された溶液中の特定成分は発振子111〜114に設けられた反応材11dの表面と反応して、反応材11dの表面に付着し始める。
成分の付着量が増加するにしたがって、発振子111〜114の発振周波数は低下する。
Referring to FIG. 1, each container 7 1-7 4, introducing a sample to be analyzed.
The input sample is dissolved in the
As the adhesion amount of the component increases, the oscillation frequency of the oscillators 11 1 to 11 4 decreases.
計算機37は、各発振子111〜114毎に、計測された周波数に基づいて、発振させている発振子111〜114の反応材11dに付着した特定成分の付着量を求める。
また、求めた特定成分の付着量を、試料の投入時刻からの経過時間で割って、特定成分と反応材11dとの反応速度を計算する。
Further, the reaction rate between the specific component and the
各発振子111〜114には互いに異なる種類の反応材11dが設けられており、一回の試料分析工程でそれぞれ異なる種類の反応材11dと反応する複数種類の成分の付着量と反応速度を求めることができる。
Each of the oscillators 11 1 to 11 4 is provided with a different kind of
一の発振子111が発振して一の発振回路121からの出力信号が伝送路16を流れている間は、伝送路16から他の発振回路122〜124の保護ダイオードを通って他の発振回路122〜124の正側電源端子に流れようとする直流電流は遮断され、他の発振回路122〜124が動作することがないので、伝送路16を流れる出力信号は他の発振回路122〜124からの出力信号の影響を受けて歪んだり周波数が変化することはなく、一の発振子111の発振周波数を精密に計測することができ、特定成分の付着量を精密に求めることができる。
While one oscillator 11 1 oscillates and an output signal from one oscillation circuit 12 1 flows through the
また一の発振回路121にオン電圧を印加しているとき、他の発振回路122〜124にオフ電圧を印加して動作させないため、他の発振回路122〜124で電流消費は起こらず、従来の分析装置より電流消費を低減できる。 Further, when an on-voltage is applied to one oscillation circuit 12 1 , the other oscillation circuits 12 2 to 12 4 are not operated by applying an off-voltage to the other oscillation circuits 12 2 to 12 4. It does not happen and current consumption can be reduced compared with the conventional analyzer.
<第二例の分析装置の構造>
本発明の第二例の分析装置10’の構造を説明する。
図4は第二例の分析装置10’の等価回路図である。第二例の分析装置10’の構造のうち、上述の符号10の分析装置(以下、第一例の分析装置と呼ぶ)の構造と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
<Structure of second example analyzer>
The structure of the
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the
第二例の分析装置10’は、第一例の分析装置10の制御部15と逆流防止回路13の代わりに、別構造の制御部15’と逆流防止回路13’とを有している。
第二例の分析装置10’の逆流防止回路13’は、各発振回路121〜124の増幅器21の出力端子26と伝送路16との間にそれぞれ直列に接続された複数のダイオード331〜334を有している。
The
The
ダイオード331〜334はここではショットキーバリアダイオードであり、ダイオード331〜334のアノード端子はそれぞれ異なる発振回路121〜124の補助増幅器25の出力端子に接続され、カソード端子は伝送路16に接続されている。
伝送路16には補助抵抗34の一端が接続され、補助抵抗34の他端は接地されている。
Diodes 33 to 333 4 here is the Schottky barrier diode, an anode terminal of the diode 33 to 333 4 is connected to the output terminal of the different oscillation circuit 12 1 to 12 4 of the
One end of an
補助増幅器25の出力端子から発振子111の発振周波数と同じ周波数の出力信号が出力されると、ダイオード331は当該出力信号を伝送路16に伝達する。すなわち、伝送路16には発振子111の発振周波数と同じ周波数の信号が流れる。
また、ダイオード331により、伝送路16から発振回路121の出力端子へ流れる直流電流は切り離される。
When an output signal having the same frequency as the oscillation frequency of the oscillator 11 1 is output from the output terminal of the
The direct current flowing from the
よって、オン電圧が印加された一の発振回路121から伝送路16に伝達された出力信号は、伝送路16からオフ電圧が印加された他の発振回路122〜124の保護ダイオードを通って他の発振回路122〜124の増幅器21の正側電源端子28に逆流し、他の発振回路122〜124を動作させてしまうことはない。
Therefore, the output signal transmitted from one oscillation circuit 12 1 to which the on-voltage is applied to the
第二例の分析装置10’の制御部15’は複数の出力端子を有するCMOS論理回路であり、電源端子には電源装置38が電気的に接続され、複数の出力端子にはそれぞれ異なる発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子とが電気的に接続され、入力端子には計算機37が接続され、接地端子は接地されている。
The
制御部15’は、計算機37からの入力信号に基づいて、一の出力端子にオン電圧を出力して、一の発振回路(ここでは符号121の発振回路)にオン電圧を印加し、一の発振回路121にオン電圧を印加するときには、他の出力端子にオフ電圧を出力して、他の発振回路122〜124にオフ電圧を印加するように構成されている。
そのため、一の発振回路121にオン電圧を印加しているとき、他の発振回路122〜124で電流消費は起こらず、従来の分析装置より電流消費を低減できる。
The control unit 15 'based on the input signal from the
Therefore, when an on-voltage is applied to one oscillation circuit 12 1 , no current consumption occurs in the other oscillation circuits 12 2 to 12 4 , and the current consumption can be reduced as compared with the conventional analyzer.
発振回路121〜124の消費電力がCMOS論理回路の出力端子からの出力電力以下であれば、CMOS論理回路の出力端子を発振回路121〜124の増幅器21の正側電源端子28と補助増幅器25の正側電源端子に直接配線することができ、部品コストの削減になり、回路基板の小型化が可能となる。
第二例の分析装置10’の使用方法は第一例の分析装置10の使用方法と同様であり、説明を省略する。
If the power consumption of the oscillation circuits 12 1 to 12 4 is less than or equal to the output power from the output terminal of the CMOS logic circuit, the output terminal of the CMOS logic circuit is connected to the positive
The method of using the
上述の第一例、第二例の分析装置10、10’の説明では、それぞれ4組の発振子111〜114と発振回路121〜124の組を有する構成で説明したが、発振子111〜114と発振回路121〜124の組の数は4組に限定されず、2組以上であればよい。
また、増幅器21の正側電源端子28に印加する電圧の調整により各発振回路121〜124の間欠動作が可能な場合には、逆流防止回路13、13’を省略してもよい。
In the description of the
In addition, when the oscillation circuits 12 1 to 12 4 can be intermittently operated by adjusting the voltage applied to the positive
8……雰囲気(液体)
10、10’……分析装置
111〜114……発振子
11d…反応材
121〜124……発振回路
13、13’……逆流防止回路
14……計測部
15、15’……制御部
16……伝送路
21……増幅器
22……帰還抵抗素子
26……増幅器の出力端子
27……増幅器の入力端子
28……増幅器の正側電源端子
311〜314……容量性カップリング
331〜334……ダイオード
351〜354……トランジスタ
8 …… Atmosphere (liquid)
10, 10 ′ …… Analyzer 11 1 ˜11 4 ……
Claims (6)
一の前記発振子と帰還抵抗素子とが入力端子と出力端子との間に並列に接続された増幅器を備える複数の発振回路と、
各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子に、前記増幅器を動作させるオン電圧と、前記増幅器の動作を停止させるオフ電圧とをそれぞれ印加する制御部と、
各前記発振回路の前記増幅器の前記出力端子がそれぞれ接続された伝送路と、
前記伝送路に接続され、前記伝送路を流れる信号の周波数を計測する計測部と、
を有し、
前記制御部は、複数の前記発振回路のうち、一の前記発振回路に前記オン電圧を印加し、他の前記発振回路には前記オフ電圧を印加するように構成され、
前記計測部で計測された前記周波数に基づいて、各前記発振子の前記付着量をそれぞれ求める分析装置。 A plurality of oscillators that are provided on one side with a reaction material that adsorbs a specific component in the atmosphere, and whose frequency changes according to the amount of the specific component attached to the surface in the immersed atmosphere,
A plurality of oscillation circuits including an amplifier in which the one oscillator and the feedback resistance element are connected in parallel between the input terminal and the output terminal;
A control unit for applying an on-voltage for operating the amplifier and an off-voltage for stopping the operation of the amplifier to a positive power supply terminal of the amplifier of each oscillation circuit;
Transmission lines to which the output terminals of the amplifiers of the oscillation circuits are respectively connected;
A measuring unit connected to the transmission line and measuring the frequency of a signal flowing through the transmission line;
Have
The control unit is configured to apply the on voltage to one of the plurality of oscillation circuits, and to apply the off voltage to the other oscillation circuit,
An analyzer for determining the amount of adhesion of each oscillator based on the frequency measured by the measurement unit.
各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子にはそれぞれ異なる前記トランジスタのドレインが電気的に接続された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の分析装置。 The control unit has a plurality of transistors,
5. The analyzer according to claim 1, wherein the drains of the different transistors are electrically connected to positive power supply terminals of the amplifiers of the oscillation circuits.
各前記発振回路の前記増幅器の正側電源端子には前記CMOS論理回路のそれぞれ異なる前記出力端子が電気的に接続された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の分析装置。 The control unit is a CMOS logic circuit having a plurality of output terminals,
5. The analyzer according to claim 1, wherein different output terminals of the CMOS logic circuit are electrically connected to a positive power supply terminal of the amplifier of each of the oscillation circuits. 6.
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