JP2013130563A - Sensing sensor - Google Patents

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Shigenori Watanabe
重徳 渡辺
Mitsuyuki Nemoto
光進 根本
Kumiko Madono
久美子 真殿
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensing sensor which is small-sized, allows a supply liquid to be easily distributed, and enables measurement with high reliability.SOLUTION: A sample liquid is supplied, by capillarity, to a flow passage which a piezoelectric vibrator 3 included in a sensing sensor 20 faces. Therefore, a pump for distributing the sample liquid is unnecessary while the sensing sensor is a flow cell type. A supply flow passage 10 is configured so as to have a lateral dimension (width) gradually increased from an inlet in a downstream direction, so that bubbles are hardly generated in the supply flow passage 10 because a flow rate in the supply flow passage 10 is not suddenly changed. Thus, the sensing sensor 20 which enables measurement with high reliability while being small-sized can be provided.

Description

本発明は、感知対象物がその表面に設けられた吸着層に吸着することで固有振動数が変わる圧電振動子を用いて感知対象物を感知するための感知センサーに関する。   The present invention relates to a sensing sensor for sensing a sensing object using a piezoelectric vibrator that changes its natural frequency by adsorbing to the adsorption layer provided on the surface of the sensing object.

試料流体中の感知対象物、例えば血液中あるいは血清中の微量なタンパク質を感知する方法として、例えば特許文献1に示すようなQCM(Quartz Crystal Microbalance)を利用した感知センサーが示されている。QCMは励振電極の表面に感知対象物を抗原抗体反応により吸着する吸着膜が設けられた水晶振動子を用い、試料液中の感知対象物の吸着による質量負荷を、水晶振動子の周波数の変化として捉えて、感知対象物の定量を行うものである。具体的には、感知対象物を含まない参照液を供給したときの前記周波数と、感知対象物の有無や濃度が未知である試料液を供給したときの前記周波数と、を検出し、これらの周波数の差分が前記吸着膜に吸着された感知対象物の質量に対応するものとして感知対象物の検出や濃度の測定を行う。   As a method for detecting a detection object in a sample fluid, for example, a trace amount of protein in blood or serum, a detection sensor using QCM (Quartz Crystal Microbalance) as shown in Patent Document 1, for example, is shown. QCM uses a quartz oscillator with an adsorption film that adsorbs the sensing object on the surface of the excitation electrode by antigen-antibody reaction. The mass load due to the adsorption of the sensing object in the sample liquid is changed by changing the frequency of the quartz oscillator. This is to quantify the sensing object. Specifically, the frequency when the reference liquid that does not include the sensing object is supplied and the frequency when the sample liquid with the unknown presence or concentration of the sensing object is supplied are detected, and these frequencies are detected. The detection of the sensing object and the measurement of the concentration are performed assuming that the difference in frequency corresponds to the mass of the sensing object adsorbed on the adsorption film.

このような感知センサーを例えば臨床分野や食品検査の分野において使用する場合には、簡易な機器を用いて行われることが多く、小型で簡便な装置であって正確な検出をする装置が求められている。一方QCMの構成として、水晶振動子の表面に試料液を連続的に流すと共にその表面から試料液を排出するフロースルーセル型と試料液をセル内に貯留する静止型とが知られている。フロースルーセル型は、通常試料液が参照液により希釈されることを防止し、また感知対象物の質量に加えて試料液の質量が水晶振動子の周波数に影響を与えることを防止できる点で優れているが、ポンプを必要とするため装置が大掛かりになってしまう問題があった。さらに感知センサーの小型化を実現した場合には、供給液を水晶振動子の表面に流通させる供給流路が細くなってしまい、供給流路中の励振電極を設置する領域が狭くなってしまう。励振電極が小型化すると、水晶振動子のCI値が増加して、安定した発振を行うことが難しくなり、また粘性の高い試料液の場合には測定自体ができなくなる問題があり、検出精度が劣化する問題があった。   When such a sensor is used, for example, in the clinical field or food inspection field, it is often performed using a simple device, and a small, simple device that accurately detects the device is required. ing. On the other hand, as a configuration of the QCM, there are known a flow-through cell type in which a sample liquid is continuously flowed to the surface of a crystal resonator and the sample liquid is discharged from the surface, and a static type in which the sample liquid is stored in the cell. The flow-through cell type normally prevents the sample liquid from being diluted with the reference liquid, and can prevent the mass of the sample liquid from affecting the frequency of the crystal unit in addition to the mass of the sensing object. Although excellent, there is a problem that the apparatus becomes large because a pump is required. Further, when the size of the sensing sensor is reduced, the supply flow path for supplying the supply liquid to the surface of the crystal unit becomes thin, and the area for installing the excitation electrode in the supply flow path becomes narrow. If the excitation electrode is reduced in size, the CI value of the crystal resonator increases, making it difficult to perform stable oscillation, and in the case of a highly viscous sample solution, there is a problem that measurement itself cannot be performed, and detection accuracy is increased. There was a problem of deterioration.

特開2009−206792号公報JP 2009-206792 A

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は小型で簡便に供給液の流通を行う感知センサーであって、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサーを提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a small-sized and easy-to-use sensing sensor that can circulate a supply liquid and that can perform highly reliable measurement. There is to do.

本発明の感知センサーは、発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子部を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
前記凹部を塞ぐように前記配線基板に固定された共通の圧電片に各々励振電極が形成され、各励振電極が前記接続端子部に電気的に接続される第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子と、
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子を含む前記配線基板の一面側の領域との間に流路を形成するために、当該領域を覆うように設けられ、前記流路に試料液を注入する注入口及び注入された試料液を排出する廃液口が前後に形成された流路形成部材と、
前記第1の圧電振動子における前記流路形成部材側の励振電極上に設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備え、
前記第1の励振電極及び第2の励振電極は、前記流路内にて互いに左右に並んで配置され、
前記流路形成部材は、試料液を注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ毛細管現象により流通させると共に、注入口から下流方向に向かうにつれて流路の幅が広がるように構成されることを特徴とする。
The sensing sensor of the present invention comprises a wiring board having a connection terminal portion connected to a measuring instrument for measuring an oscillation frequency and having a recess formed on one surface side,
Excitation electrodes are respectively formed on a common piezoelectric piece fixed to the wiring board so as to close the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A piezoelectric vibrator;
In order to form a flow path between the first piezoelectric vibrator and the area on the one surface side of the wiring board including the second piezoelectric vibrator, a sample is provided in the flow path so as to cover the area. A flow path forming member in which an injection port for injecting a liquid and a waste liquid port for discharging the injected sample liquid are formed in front and back;
An adsorption layer provided on the excitation electrode on the flow path forming member side in the first piezoelectric vibrator and adsorbing a sensing object in the sample liquid,
The first excitation electrode and the second excitation electrode are arranged side by side in the flow path,
The flow path forming member circulates the sample liquid from the injection port to the waste liquid port via the one surface of both piezoelectric vibrators by capillary action, and the width of the flow channel increases in the downstream direction from the injection port. It is characterized by being configured.

また本発明の感知センサーは、前記流路形成部材は、流路の幅が広がった後、更に前記廃液口へ向かうにつれて流路の幅が狭まるように構成されることを特徴としてもよい。
更に本発明の感知センサーは、前記流路形成部材は、注入口から下流方向へ向かう流路の開き角が50度から65度であることを特徴としてもよい。
In the sensor according to the present invention, the flow path forming member may be configured such that the width of the flow path narrows further toward the waste liquid port after the width of the flow path is widened.
Furthermore, in the detection sensor of the present invention, the flow path forming member may be characterized in that an opening angle of the flow path from the inlet to the downstream direction is 50 degrees to 65 degrees.

本発明の感知センサーによれば、圧電振動子が臨む流路に、試料液を毛細管現象により供給している。そのためフロースルーセル型の感知センサーでありながら、試料液を流通させるためのポンプが不要となる。また供給流路を注入口から下流方向に向かうにつれて左右の寸法(幅)が徐々に広がるように構成しているので、供給流路中の流速が急激に変わらないため供給流路中に気泡が生じにくい。そのため小型の感知センサーながら、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサーを提供できる。   According to the sensing sensor of the present invention, the sample liquid is supplied to the flow path facing the piezoelectric vibrator by capillary action. Therefore, although it is a flow-through cell type detection sensor, a pump for circulating the sample liquid is not necessary. In addition, since the left and right dimensions (width) gradually increase from the inlet toward the downstream from the inlet, the flow velocity in the supply channel does not change abruptly, so that bubbles are generated in the supply channel. Hard to occur. Therefore, it is possible to provide a detection sensor that can perform highly reliable measurement while being a small detection sensor.

本発明に係る感知装置の斜視図である。1 is a perspective view of a sensing device according to the present invention. 前記感知装置を構成する感知センサーの斜視図である。It is a perspective view of the sensing sensor which comprises the said sensing device. 前記感知センサーの(a)縦断側面図及び(b)水晶振動子と供給流路を拡大した縦断側面図である。(A) A vertical side view of the sensing sensor and (b) a vertical side view in which a crystal resonator and a supply channel are enlarged. 感知センサーの各部の下面側を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the lower surface side of each part of a detection sensor. 感知センサーの各部の上面側を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the upper surface side of each part of a detection sensor. 前記感知センサーを構成する水晶振動子の(a)上面側、及び(b)下面側を示す平面図である。It is a top view which shows (a) upper surface side and (b) lower surface side of the crystal oscillator which comprises the said sensor. 前記水晶振動子を供給流路に設置した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which installed the said crystal oscillator in the supply flow path. 前記感知装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the said sensing apparatus. 前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。It is process drawing which shows the mode of the measurement by the said sensing apparatus. 前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。It is process drawing which shows the mode of the measurement by the said sensing apparatus. 前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。It is process drawing which shows the mode of the measurement by the said sensing apparatus. 他の実施の形態に係る感知センサーの供給流路の(a)平面図及び、(b)縦断側面図である。It is (a) top view and (b) vertical side view of the supply flow path of the sensor which concerns on other embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る感知センサー20を用いた感知装置について説明する。この感知装置は、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のインフルエンザウイルスなどの抗原の有無を検出し、人間のインフルエンザウイルスの感染の有無を判定することができるように構成されている。図1の外観斜視図に示すように、感知装置は発振回路ユニット12と本体部13とで構成される測定器11と、測定器11の発振回路ユニット12に着脱自在に接続される感知センサー20と、を備えている。発振回路ユニット12は例えば同軸ケーブル14を介して本体部13に接続されている。本体部13の筐体15前面に設けられた表示部16は、例えば周波数あるいは周波数の変化分等の測定結果もしくはウイルス等の検出の有無などを表示する役割を果たし、例えば液晶表示画面により構成されている。   Hereinafter, a sensing device using the sensing sensor 20 according to the embodiment of the present invention will be described. This sensing device is configured to detect the presence or absence of human influenza virus infection by detecting the presence or absence of an antigen such as influenza virus in a sample liquid obtained from, for example, a human nasal wipe. Yes. As shown in the external perspective view of FIG. 1, the sensing device includes a measuring device 11 including an oscillation circuit unit 12 and a main body 13, and a detection sensor 20 that is detachably connected to the oscillation circuit unit 12 of the measuring device 11. And. The oscillation circuit unit 12 is connected to the main body 13 via, for example, a coaxial cable 14. The display unit 16 provided on the front surface of the housing 15 of the main body unit 13 serves to display, for example, measurement results such as frequency or a change in frequency, presence / absence of detection of viruses, and the like, and is configured by a liquid crystal display screen, for example. ing.

図2は感知センサー20の斜視図であり、以後の図中の配線及び電極には基板等と区別をするためにハッチングを施している。図3は感知センサー20の縦断側面図である。図3中の部材の高さ方向の寸法は、説明の便宜上、実寸法と異なるように示している。感知センサー20は、下方から配線基板2と、圧電振動子の1つである水晶振動子3と、流路形成部材4と、上蓋ケース5と、が積層されており、長さ約2.0cm、幅約1.2cmの寸法で構成される。図4は、感知センサー20の各部の下面側を示した分解斜視図であり、図5は感知センサー20の各部の上面側を示した分解斜視図である。これら図2〜図5を用いて感知センサー20について説明する。   FIG. 2 is a perspective view of the sensing sensor 20, and the wirings and electrodes in the subsequent drawings are hatched to distinguish them from the substrate or the like. FIG. 3 is a longitudinal side view of the sensing sensor 20. The dimensions in the height direction of the members in FIG. 3 are shown different from the actual dimensions for convenience of explanation. The sensing sensor 20 includes a wiring board 2, a crystal resonator 3, which is one of piezoelectric resonators, a flow path forming member 4, and an upper lid case 5, which are stacked from the bottom and have a length of about 2.0 cm. , Having a width of about 1.2 cm. 4 is an exploded perspective view showing the lower surface side of each part of the sensing sensor 20, and FIG. 5 is an exploded perspective view showing the upper surface side of each part of the sensing sensor 20. As shown in FIG. The sensing sensor 20 will be described with reference to FIGS.

前記配線基板2は、長さ方向の後方側に上記の発振回路ユニット12に差し込まれる接続端子部22が形成されている。前方側の先端部21には、角型形状の凹部23が形成されている。配線基板2の上面側には、配線25、26、27が設けられる。これら配線25〜27は接続端子部22側から凹部23の外縁まで引き回されており、配線基板2の長さ方向に沿って、夫々並行に伸びるように形成されている。配線25、26、27の接続端子部22側は夫々端子部25a、26a、27aを形成している。配線25、26、27は凹部23外縁から凹部23の底部へと引き回されており、配線の端部は夫々端子部25b、26b、27bを形成している。   The wiring board 2 has a connection terminal portion 22 inserted into the oscillation circuit unit 12 on the rear side in the length direction. A square-shaped recess 23 is formed in the front end portion 21 on the front side. Wirings 25, 26, and 27 are provided on the upper surface side of the wiring board 2. These wires 25 to 27 are routed from the connection terminal portion 22 side to the outer edge of the recess 23, and are formed to extend in parallel along the length direction of the wiring substrate 2. Terminals 25a, 26a, and 27a are formed on the connection terminals 22 side of the wirings 25, 26, and 27, respectively. The wires 25, 26, and 27 are routed from the outer edge of the recess 23 to the bottom of the recess 23, and the ends of the wires form terminal portions 25b, 26b, and 27b, respectively.

続いて水晶振動子3についてその上面、下面を夫々示した図6(a)、図6(b)も参照しながら説明する。水晶振動子3は、第1の水晶振動子3A及び第2の水晶振動子3Bにより構成されており、これら第1の水晶振動子3A及び第2の水晶振動子3Bは、ATカットされた共通の水晶片31上に備えられる。この水晶片31は、例えば長方形状に形成され、水晶片31の長さ方向を前後とすると左半分及び右半分が夫々第1の水晶振動子3A及び第2の水晶振動子3Bに割り当てられている。水晶片31の左半分及び右半分の領域を以下では、夫々第1の振動領域32a及び第2の振動領域32bと呼ぶこととする。   Next, the crystal unit 3 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B showing the upper and lower surfaces, respectively. The crystal unit 3 includes a first crystal unit 3A and a second crystal unit 3B, and the first crystal unit 3A and the second crystal unit 3B are AT-cut common. The crystal piece 31 is provided. The crystal piece 31 is formed, for example, in a rectangular shape, and the left half and the right half are assigned to the first crystal oscillator 3A and the second crystal oscillator 3B, respectively, when the length direction of the crystal piece 31 is front and rear. Yes. Hereinafter, the left half region and the right half region of the crystal piece 31 will be referred to as a first vibration region 32a and a second vibration region 32b, respectively.

第1の振動領域32aの上面側には励振電極33aが形成されており、第2の振動領域32bの上面側には励振電極33bが形成されている。夫々の領域32a、32bの下面側には、励振電極34a,34bが形成される。水晶片31の上面側に形成される励振電極33a,33bは、夫々第1及び第2の振動領域に配置され、長さ約3.8mm、幅約0.8mmの略短冊形状に形成される。励振電極33a、33bは、およそ0.4mmの間隔を開けて互いに並行に配置される。夫々の励振電極33は左右に並べた短冊形状の外側に位置する各々2つの角を切り落としている。下面側の励振電極34a、34bも同様の形状に構成され、水晶片31を挟んで上面側の励振電極33a、33bと対向するように設けられている。   An excitation electrode 33a is formed on the upper surface side of the first vibration region 32a, and an excitation electrode 33b is formed on the upper surface side of the second vibration region 32b. Excitation electrodes 34a and 34b are formed on the lower surfaces of the respective regions 32a and 32b. The excitation electrodes 33a and 33b formed on the upper surface side of the crystal piece 31 are disposed in the first and second vibration regions, respectively, and are formed in a substantially strip shape having a length of about 3.8 mm and a width of about 0.8 mm. . The excitation electrodes 33a and 33b are arranged in parallel with each other with an interval of about 0.4 mm. Each excitation electrode 33 is cut off two corners each located outside the strip shape arranged in the left and right. The excitation electrodes 34a and 34b on the lower surface side have the same shape, and are provided so as to face the excitation electrodes 33a and 33b on the upper surface side with the crystal piece 31 interposed therebetween.

第1の振動領域32aに設けられた励振電極33aの表面には感知対象物である抗原と選択的に結合する抗体により構成された、図示しない吸着層が設けられている。一方第2の振動領域32bの励振電極33bの表面には抗原と励振電極33bとの結合を阻害する図示しない阻害膜が設けられている。   On the surface of the excitation electrode 33a provided in the first vibration region 32a, an adsorption layer (not shown) made of an antibody that selectively binds to an antigen as a sensing object is provided. On the other hand, an inhibition film (not shown) that inhibits the binding between the antigen and the excitation electrode 33b is provided on the surface of the excitation electrode 33b in the second vibration region 32b.

上面側の励振電極33a、33bは一端が互い接続されており、当該接続部から水晶片31の周縁の方向に向かって、引き出し電極35が伸ばされる。水晶片31の下面側の励振電極34a,34bからは、水晶片31の長さ方向に直交するように、外側方向に向かって引き出し電極36a、36bが引き出されている。   One ends of the excitation electrodes 33 a and 33 b on the upper surface side are connected to each other, and the extraction electrode 35 is extended from the connection portion toward the periphery of the crystal piece 31. From the excitation electrodes 34 a and 34 b on the lower surface side of the crystal piece 31, extraction electrodes 36 a and 36 b are drawn outwardly so as to be orthogonal to the length direction of the crystal piece 31.

水晶振動子3は、上述の配線基板2に設けられた凹部23に嵌挿される。水晶振動子3は、励振電極34a、34bが凹部23に臨むように配置され、引き出し電極35、36a、36bが、凹部23底部に設けられた端子部25b、26b、27bに重なり、夫々電気的に接続される。水晶振動子3は、引き出し電極35、36a、36bと凹部23に設けられた端子部25b、26b、27bの接続に用いられる導電性接着剤37により、当該凹部23の底面と隙間を介して対向するように保持される。
ところで水晶振動子の引き出し電極は配線基板2の配線に重なるように設けられるため、図3では、水晶片31の周縁部が配線基板2から浮いたように示されているが、実際には水晶振動子3の各電極及び配線基板2の各配線の厚さは、極めて小さく、水晶振動子3は配線基板2に略水平な状態で設けられる。
The crystal unit 3 is inserted into the recess 23 provided in the wiring board 2 described above. The quartz crystal resonator 3 is arranged so that the excitation electrodes 34a and 34b face the recess 23, and the extraction electrodes 35, 36a, and 36b overlap the terminal portions 25b, 26b, and 27b provided at the bottom of the recess 23, respectively. Connected to. The crystal resonator 3 is opposed to the bottom surface of the recess 23 through a gap by a conductive adhesive 37 used to connect the lead electrodes 35, 36a, 36b and the terminal portions 25b, 26b, 27b provided in the recess 23. To be held.
Incidentally, since the lead electrode of the crystal resonator is provided so as to overlap the wiring of the wiring board 2, in FIG. 3, the peripheral portion of the crystal piece 31 is shown as floating from the wiring board 2. The thickness of each electrode of the vibrator 3 and each wiring of the wiring board 2 is extremely small, and the crystal vibrator 3 is provided on the wiring board 2 in a substantially horizontal state.

続いて流路形成部材4について説明する。流路形成部材4は例えば自己吸着性が高いPDMS(ポリジメチルシロキサン)により構成されている。流路形成部材4は角板状に形成される。流路形成部材には、厚さ方向に直径1.5mmの円柱状の注入口41となる貫通孔と、廃液口42となる貫通孔がおよそ4mmの間隔をあけて、前後に並べて穿設される。
流路形成部材の下面側には、注入口41と廃液口42とを囲む枠部50が下側に1μm〜300μmの高さで突出して形成されている。前記枠部50に囲まれる領域は、後述するように、下方側を水晶振動子3に閉じられて、供給流路10となる。供給流路10は、注入口41と廃液口42とを最短距離で結ぶ直線状に設けられるが、注入口41及び廃液口42の付近は、夫々の貫通孔から、互いに対向する方向に扇状に広がるように形成されており、中流部は、直線状の流路になっている。即ち供給流路は、左右対称の六角形状に形成されており、注入口41と廃液口42とが対向する一対の角に位置するように設けられている。また枠部50は一定の高さで設けられており、供給流路10高さは一定になる。
Next, the flow path forming member 4 will be described. The flow path forming member 4 is made of, for example, PDMS (polydimethylsiloxane) having a high self-adsorption property. The flow path forming member 4 is formed in a square plate shape. In the flow path forming member, a through-hole serving as a cylindrical injection port 41 having a diameter of 1.5 mm in the thickness direction and a through-hole serving as a waste liquid port 42 are drilled side by side at an interval of about 4 mm. The
On the lower surface side of the flow path forming member, a frame portion 50 surrounding the injection port 41 and the waste liquid port 42 is formed to protrude downward at a height of 1 μm to 300 μm. As will be described later, the region surrounded by the frame portion 50 is closed by the quartz crystal resonator 3 on the lower side to become the supply flow path 10. The supply flow path 10 is provided in a straight line connecting the injection port 41 and the waste liquid port 42 with the shortest distance. The vicinity of the injection port 41 and the waste liquid port 42 is fan-shaped in a direction facing each other from the respective through holes. It is formed so as to spread, and the midstream portion is a linear flow path. That is, the supply channel is formed in a symmetrical hexagonal shape, and is provided so that the inlet 41 and the waste liquid port 42 are positioned at a pair of corners facing each other. The frame 50 is provided at a constant height, and the height of the supply flow path 10 is constant.

流路形成部材4は、水晶振動子3を設置した配線基板2の上方から重ね合わせるように配置される。供給流路10の開口面側は水晶振動子3により、密閉されて流路空間が形成される。水晶振動子3と枠部50とが密着されることで、水晶振動子3の表面を伝わり供給液が漏出するのを防ぐように構成している。図7に示すように夫々第1の水晶振動子3Aと、第2の水晶振動子3Bとが、前述供給流路10の領域を、供給流路10を幅方向に左右均等に分割するよう配置される。第1の水晶振動子3A及び第2の水晶振動子3Bに設けられた上面側の励振電極33a,33bは、前述の六角形状に形成された供給流路10の内側領域に面するように配置され、上面側の励振電極33a,33bは供給流路10の長さ方向に伸ばされて、左右に並ぶように配置される。   The flow path forming member 4 is disposed so as to overlap from above the wiring board 2 on which the crystal resonator 3 is installed. The opening surface side of the supply flow path 10 is sealed by the crystal unit 3 to form a flow path space. The crystal resonator 3 and the frame 50 are in close contact with each other, so that the supply liquid is prevented from leaking along the surface of the crystal resonator 3. As shown in FIG. 7, the first crystal unit 3A and the second crystal unit 3B are arranged so as to divide the region of the supply channel 10 so as to equally divide the supply channel 10 in the width direction. Is done. The excitation electrodes 33a and 33b on the upper surface side provided in the first crystal unit 3A and the second crystal unit 3B are arranged so as to face the inner region of the supply channel 10 formed in the above-described hexagonal shape. The excitation electrodes 33a and 33b on the upper surface side are extended in the length direction of the supply flow path 10 and arranged so as to be lined up on the left and right.

なお流路形成部材4を配線基板2上に設置する前に、流路形成部材4をプラズマ洗浄し、その表面を活性化すると共に表面の有機物が除去した状態とする。このようにプラズマ洗浄を行うのは、注入口41、廃液口42、供給流路10および、後述する流路形成部材4の上面側に上蓋ケース5で囲まれることで形成される廃液たまり52の親和性を高めて、当該供給液の注入口41、廃液口42及び廃液たまり52の流通を容易にすること及び流路形成部材4と配線基板2、及び流路形成部材4と上蓋ケース5との密着性を高めて、これらの隙間から供給液の漏れ出しを防ぐことを目的とする。なお、流路形成部材4としてはPDMSの他に例えばアクリル樹脂や水晶などにより構成することができる。   Before installing the flow path forming member 4 on the wiring board 2, the flow path forming member 4 is plasma-cleaned to activate the surface and remove organic substances on the surface. The plasma cleaning is performed in this manner because the inlet 41, the waste liquid port 42, the supply flow path 10 and the waste liquid pool 52 formed by being surrounded by the upper lid case 5 on the upper surface side of the flow path forming member 4 described later. Increase the affinity to facilitate the flow of the supply liquid inlet 41, the waste liquid port 42 and the waste liquid pool 52, the flow path forming member 4 and the wiring board 2, and the flow path forming member 4 and the upper lid case 5. The purpose is to prevent the supply liquid from leaking through these gaps. The flow path forming member 4 can be made of, for example, acrylic resin or quartz other than PDMS.

続いて上蓋ケース5の説明をする。上蓋ケース5の上面側前方には、インジェクト口51となる凹部が設けられている。インジェクト口51は、傾斜が設けられており、インジェクト口51へと滴下された供給液が底部に集められるように構成されている。上蓋ケース5の後方には、下面側に貫通する空気孔53が設けられている。上蓋ケース5の下面側には、インジェクト口51の底部に貫通する孔部46が設けられ、この孔部46は前記流路形成部材4の注入口41と重なる位置に設けられている。上蓋ケース5下面の後方側には、廃液だまり52となる凹部が設けられており、廃液だまり52の前方側が前記流路形成部材4の廃液口42と重なる位置に設けられている。また廃液だまりの後方は、空気孔53と接続されている。廃液たまり52は、前記供給液を多く貯留することができるようにインジェクト口51よりも大きな容積を持つように構成されており、また廃液たまり52はインジェクト口51より低い位置に設けられる。上蓋ケース5の前方部及び左右側方部には下向きに伸びるフック54が設けられている。   Next, the upper lid case 5 will be described. A recess serving as an injection port 51 is provided in front of the upper lid case 5 on the upper surface side. The injection port 51 is provided with an inclination, and is configured so that the supply liquid dropped onto the injection port 51 is collected at the bottom. An air hole 53 penetrating the lower surface side is provided behind the upper lid case 5. On the lower surface side of the upper lid case 5, a hole 46 that penetrates the bottom of the injection port 51 is provided, and this hole 46 is provided at a position overlapping the injection port 41 of the flow path forming member 4. On the rear side of the lower surface of the upper lid case 5, a recess serving as a waste liquid pool 52 is provided, and the front side of the waste liquid pool 52 is provided at a position overlapping the waste liquid port 42 of the flow path forming member 4. Further, the back of the waste liquid pool is connected to the air hole 53. The waste liquid pool 52 is configured to have a larger volume than the injection port 51 so that a large amount of the supply liquid can be stored, and the waste liquid pool 52 is provided at a position lower than the injection port 51. A hook 54 that extends downward is provided on the front portion and the left and right side portions of the upper lid case 5.

上蓋ケース5は、流路形成部材4を上方から、覆うように配置され、フック54により配線基板2に係止され、配線基板2上に水晶振動子3、流路形成部材4、上蓋ケース5の順で積層される。上蓋ケース5は、流路形成部材4上に積層されると、インジェクト口51に設けられた孔部46が、流路形成部材4の注入口41と接続され、廃液だまり52の下面側が流路形成部材4の上面により閉じられて空間を形成すると共に、流路形成部材4の廃液口42と接続される。これによりインジェクト口51→注入口41→供給流路10→廃液口42→廃液だまり52と続く一連の流路が形成される。   The upper lid case 5 is disposed so as to cover the flow path forming member 4 from above, and is locked to the wiring board 2 by a hook 54. The crystal resonator 3, the flow path forming member 4, and the upper lid case 5 are placed on the wiring board 2. Are stacked in this order. When the upper lid case 5 is laminated on the flow path forming member 4, the hole 46 provided in the injection port 51 is connected to the injection port 41 of the flow path forming member 4, and the lower surface side of the waste liquid pool 52 flows. It is closed by the upper surface of the path forming member 4 to form a space and is connected to the waste liquid port 42 of the flow path forming member 4. As a result, a series of flow paths are formed, which are the following: injection port 51 → injection port 41 → supply flow channel 10 → waste liquid port 42 → waste liquid pool 52

注入口41及び廃液口42には毛細管部材となる円柱状のフィルタ43、44が着脱自在に設けられる。このフィルタ43、44は多孔質体であり、例えばセルロースからなるストロー状の化学繊維を束ねて構成されており、ストローの側壁にも多数の小孔が形成されている。フィルタ43は水晶振動子3の表面から注入口41及び孔部46を通り、インジェクト口51の底部に突出するように設けられ、フィルタ44は水晶振動子3の表面から廃液口42を通り、廃液たまり52に突出するように設けられる。   The injection port 41 and the waste liquid port 42 are detachably provided with columnar filters 43 and 44 serving as capillary members. The filters 43 and 44 are porous bodies, and are configured by bundling straw-like chemical fibers made of cellulose, for example, and a large number of small holes are also formed on the side walls of the straw. The filter 43 is provided so as to protrude from the surface of the crystal unit 3 through the inlet 41 and the hole 46 and protrude to the bottom of the injection port 51, and the filter 44 passes through the waste liquid port 42 from the surface of the crystal unit 3, It is provided so as to protrude into the waste liquid pool 52.

このフィルタ43は、供給液中に含まれる異物を孔内に捕捉することで流路が詰まることを防ぐ役割を有する。一方試料液に含まれる抗原の通過を妨げないように、供給液を保持しながら、微細粒子を十分に通過させる大きさとなっている。また、ミクロ的に見ると、フィルタ43を通過した供給液は微細に分割された状態となっているので、フィルタ43を通過させずに注入口41に供給した供給液と比べて、表面張力により配線基板2上で凝集する傾向が抑えられる。従って、フィルタ43を通過した供給液は供給流路10へ速やかに導入される。なお、フィルタ43、44の材質としてはセルロースに限られないが、速やかに供給液を通過させるために、当該供給液と親和性の高い材質を選択することが好ましい。廃液口42側のフィルタ44は供給流路10中の励振電極33の設置された部位を通過した供給液を吸収する。   The filter 43 has a role of preventing clogging of the flow path by capturing foreign substances contained in the supply liquid in the holes. On the other hand, the size is such that fine particles can be sufficiently passed while holding the supply solution so as not to prevent the passage of the antigen contained in the sample solution. In addition, when viewed microscopically, the supply liquid that has passed through the filter 43 is in a finely divided state, and therefore, due to surface tension compared to the supply liquid that has been supplied to the inlet 41 without passing through the filter 43. The tendency to aggregate on the wiring board 2 is suppressed. Accordingly, the supply liquid that has passed through the filter 43 is promptly introduced into the supply flow path 10. The material of the filters 43 and 44 is not limited to cellulose, but it is preferable to select a material having a high affinity with the supply liquid in order to pass the supply liquid quickly. The filter 44 on the side of the waste liquid port 42 absorbs the supply liquid that has passed through the portion of the supply flow path 10 where the excitation electrode 33 is installed.

上記の感知センサー20の接続端子部22が、発振回路ユニット12に差し込まれると、接続端子部22の配線端子25a、26a、27aが、発振回路ユニット12においてこれら配線端子25a〜27aに対応して形成された接続端子部に電気的に接続されて、図1に示した感知装置を構成する。図8に示すように発振回路ユニット12には第1の発振回路64及び第2の発振回路65が設けられており、第1の発振回路64は第1の水晶振動子3Aを、第2の発振回路65が第2の水晶振動子3Bを夫々発振させる。   When the connection terminal portion 22 of the sensing sensor 20 is inserted into the oscillation circuit unit 12, the wiring terminals 25a, 26a, and 27a of the connection terminal portion 22 correspond to the wiring terminals 25a to 27a in the oscillation circuit unit 12. The sensing device shown in FIG. 1 is configured by being electrically connected to the formed connection terminal portion. As shown in FIG. 8, the oscillation circuit unit 12 is provided with a first oscillation circuit 64 and a second oscillation circuit 65. The first oscillation circuit 64 connects the first crystal resonator 3A to the second oscillation circuit 64. The oscillation circuit 65 oscillates the second crystal resonator 3B.

続いて感知装置を構成する本体部13に設けられる各部について説明する。前記発振回路64、65の後段にはスイッチ部66が設けられており、このスイッチ部66によって2つの発振回路64、65からの周波数信号がデータ処理部67に取り込まれる。データ処理部67は入力信号である周波数信号をディジタル処理して、第1の発振回路64により発振される、発振周波数「F1」の時系列データ及び第2の発振回路64からの発振周波数「F2」の時系列データを取得する。更に各時系列データの差分「F1−F2」を夫々演算し、当該差分データの時系列データを取得すると共に、この「F1−F2」のグラフを表示部16に表示する。   Next, each unit provided in the main body unit 13 constituting the sensing device will be described. A switch unit 66 is provided following the oscillation circuits 64 and 65, and the frequency signal from the two oscillation circuits 64 and 65 is taken into the data processing unit 67 by the switch unit 66. The data processing unit 67 digitally processes a frequency signal as an input signal, and oscillates by the first oscillation circuit 64. The time series data of the oscillation frequency “F1” and the oscillation frequency “F2” from the second oscillation circuit 64 are obtained. ”Is acquired. Further, the difference “F1−F2” of each time series data is calculated, the time series data of the difference data is acquired, and the graph of “F1−F2” is displayed on the display unit 16.

本発明の実施の形態に係る感知センサー20の作用について説明する。なお供給液において、感知対象物を含まずに水晶振動子3の周囲を液体雰囲気にするための液を参照液と記載し、感知対象物を含むか否か判定を行うために感知センサー20に供給する液を試料液と記載する。この例では参照液は生理食塩水とし、試料液は人間の鼻腔拭い液を生理食塩水で希釈したものを用いる。図9〜図11で、参照液には多数の点を付して、試料液には斜線を付して夫々示している。   The operation of the sensing sensor 20 according to the embodiment of the present invention will be described. In addition, in the supply liquid, a liquid for making the surroundings of the crystal unit 3 into a liquid atmosphere without including the sensing object is referred to as a reference liquid, and the sensing sensor 20 is used to determine whether or not the sensing object is included. The liquid to be supplied is referred to as a sample liquid. In this example, the reference solution is physiological saline, and the sample solution is obtained by diluting a human nasal wiping solution with physiological saline. In FIG. 9 to FIG. 11, the reference liquid is indicated by a number of points, and the sample liquid is indicated by oblique lines.

まず測定器11を起動し、感知センサー20を発振回路ユニット12に差し込むと、各水晶振動子3A、3Bが発振し、夫々の周波数に対応する周波数信号F1、F2が取り出される。そして、これら周波数信号は時分割されて、データ処理部67に取り込まれ、A/D変換された後、各ディジタル値が信号処理される。そして2つのチャンネルの周波数信号から、前記周波数「F1、F2」が取り出されて図示しないメモリに記憶され、さらに記憶された「F1、F2」に基づいて「F1−F2」が演算されてメモリに記憶される動作が継続される。また、表示部16に既述のグラフが表示され、周波数差「F1−F2」の変化がリアルタイムで表示される。   First, when the measuring instrument 11 is activated and the sensing sensor 20 is inserted into the oscillation circuit unit 12, the crystal resonators 3A and 3B oscillate, and the frequency signals F1 and F2 corresponding to the respective frequencies are taken out. These frequency signals are time-divided and taken into the data processing unit 67, and after A / D conversion, each digital value is subjected to signal processing. The frequencies “F1, F2” are extracted from the frequency signals of the two channels and stored in a memory (not shown), and “F1-F2” is calculated based on the stored “F1, F2” and stored in the memory. The stored operation is continued. Further, the above-described graph is displayed on the display unit 16, and the change of the frequency difference “F1-F2” is displayed in real time.

次いで、図9(a)に示すようにユーザが感知センサー20の注入口41に設けられたインジェクト口51にスポイトにより例えば参照液(生理食塩水)を滴下する。本発明の実施の形態に係る感知センサー20においては、インジェクト口51を廃液たまり52より高い位置に設置することに加えて、注入口41及び廃液口42を細く構成しており、夫々の管内にはフィルタ43、44を挿入している。そのため注入口41及び廃液口42に設けたフィルタ43、44の毛細管現象及びインジェクト口51と廃液たまり52の高低差を利用したサイホン効果によって流通され、供給液の供給流路10への供給及び供給流路10からの排出が行われる。   Next, as shown in FIG. 9A, the user drops, for example, a reference solution (physiological saline) with a dropper into the injection port 51 provided in the injection port 41 of the sensing sensor 20. In the detection sensor 20 according to the embodiment of the present invention, in addition to installing the injection port 51 at a position higher than the waste liquid pool 52, the injection port 41 and the waste liquid port 42 are configured to be thin, Filters 43 and 44 are inserted into the filter. Therefore, it is circulated by the capillarity of the filters 43 and 44 provided in the inlet 41 and the waste liquid port 42 and the siphon effect using the height difference between the injection port 51 and the waste liquid pool 52, and the supply of the supply liquid to the supply flow path 10 and Discharge from the supply flow path 10 is performed.

参照液は図9(b)、図9(c)に示すようにフィルタ43に吸収され、フィルタ43内を重力により下方へと降り、毛細管現象により供給流路10へと供給される。図10(a)〜(c)に示すように、供給流路10は注入口41から下流方向に向かうにつれて左右の寸法(幅)が徐々に広がるように構成されており、参照液は流路形状に沿って、注入口41より扇状に広がるように流れていく。参照液が流れると、供給流路10に設けられた水晶振動子3の振動領域32a、32bの環境雰囲気が気相から液相に変わり、液体の粘性に基づく抵抗の増加により各チャンネルの出力周波数F1、F2が低下する。   The reference liquid is absorbed by the filter 43 as shown in FIGS. 9B and 9C, descends downward in the filter 43 due to gravity, and is supplied to the supply channel 10 by capillary action. As shown in FIGS. 10A to 10C, the supply channel 10 is configured such that the left and right dimensions (widths) gradually increase from the inlet 41 toward the downstream direction, and the reference liquid is a channel. It flows in a fan shape from the inlet 41 along the shape. When the reference liquid flows, the environmental atmosphere of the vibration regions 32a and 32b of the crystal resonator 3 provided in the supply flow path 10 changes from the gas phase to the liquid phase, and the output frequency of each channel increases due to an increase in resistance based on the viscosity of the liquid. F1 and F2 decrease.

供給流路10側の面に設けられて供給液と接する励振電極33a,33bは、参照液の流れる方向に対して、左右方向に並ぶように配置されている。そのため、参照液は夫々の励振電極33a,33bに対して同時に且つ同様に流れ、夫々の励振電極33a,33b間で、感知対象物の負荷以外の要素が極力等しくなるように構成されており、信頼度の高いレファレンスとして機能させることができる。   Excitation electrodes 33a and 33b provided on the surface on the supply flow path 10 side and in contact with the supply liquid are arranged in the left-right direction with respect to the direction in which the reference liquid flows. Therefore, the reference liquid flows simultaneously and similarly to the respective excitation electrodes 33a and 33b, and the elements other than the load of the sensing object are configured to be as equal as possible between the respective excitation electrodes 33a and 33b. It can function as a highly reliable reference.

感知センサー20を小型化する場合には、供給流路10が細くなり、設置する励振電極33a,33bの大きさが小さくなってしまう。特に励振電極33a,33bを供給流路10に対して左右に並べるように配置する場合には、夫々の励振電極33a,33bが細くなってしまい、水晶振動子3のCI値が増加して安定した発振が困難になり、更には、粘度の高い試料液の場合には測定ができない虞もある。上述の実施の形態では供給流路10を注入口41から扇状に広がるように構成して、供給流路10の中流域の幅が拡がるように構成している。そのため流速が徐々に上昇するため、急激な流速の変化により供給流路10内に気泡が生じることはない。更に夫々の励振電極33a,33bの形状は長方形状ではなく、並行する各々の励振電極33a,33bの外側の2つの角を切り落としている。そのため励振電極33a,33bは、長方形状の励振電極では、死角となる位置にまで配置することができ、長方形状の励振電極と比較して面積を広くすることができる。   When the size of the sensor 20 is reduced, the supply flow path 10 is narrowed, and the size of the excitation electrodes 33a and 33b to be installed is reduced. In particular, when the excitation electrodes 33a and 33b are arranged side by side with respect to the supply flow path 10, the excitation electrodes 33a and 33b become thin, and the CI value of the crystal resonator 3 increases and is stable. In addition, there is a possibility that measurement cannot be performed in the case of a sample solution having a high viscosity. In the above-described embodiment, the supply flow path 10 is configured to expand in a fan shape from the inlet 41, and the width of the midstream region of the supply flow path 10 is increased. For this reason, since the flow rate gradually increases, bubbles are not generated in the supply flow path 10 due to a rapid change in the flow rate. Furthermore, the shape of each excitation electrode 33a, 33b is not rectangular, but two corners outside the parallel excitation electrodes 33a, 33b are cut off. Therefore, the excitation electrodes 33a and 33b can be arranged up to a position where a blind spot is formed in a rectangular excitation electrode, and the area can be increased as compared with the rectangular excitation electrode.

更に本発明の実施の形態では、矩形状の水晶片31を供給流路10の流路方向に対して、長さ方向に伸びるように配置して、第1の水晶振動子3A及び第2の水晶振動子3Bを幅方向に並べて配置している。そのため同じ面積の水晶振動子を供給流路10の幅方向に伸びるように配置した場合と比較して、供給流路10の幅が広くする必要がない。流路が広い場合には、流路の中心と端とで流速に差が生じるため流路に気泡が生じ易くなるうえ、感知センサー20の小型化が制限される。   Further, in the embodiment of the present invention, the rectangular quartz crystal piece 31 is arranged so as to extend in the length direction with respect to the flow channel direction of the supply flow channel 10, and the first crystal resonator 3 </ b> A and the second crystal resonator 3 </ b> A. The crystal resonators 3B are arranged side by side in the width direction. Therefore, it is not necessary to make the width of the supply flow path 10 wider than in the case where the crystal resonators having the same area are arranged so as to extend in the width direction of the supply flow path 10. When the flow path is wide, there is a difference in flow velocity between the center and the end of the flow path, so that bubbles are easily generated in the flow path, and downsizing of the sensing sensor 20 is limited.

供給流路10に流入した参照液は、図11(a)に示すように廃液口42に設けられたフィルタ44により吸収され、フィルタ44の毛細管現象及びインジェクト口51と廃液たまり52の高低差によるサイホン効果により、廃液口42を上昇する。供給液は流路形成部材4の上面まで上昇すると、廃液たまり52へと流出して、当該廃液たまり52に貯留される(図11(b))。注入口41側のフィルタ43に含まれる参照液が少なくなる一方で、廃液たまり52及び廃液口42側のフィルタ44に含まれる参照液が増加して、廃液口42側のフィルタ44の水圧が高くなると、注入口41から廃液口42への参照液の移動が停止する。   The reference liquid flowing into the supply flow path 10 is absorbed by the filter 44 provided in the waste liquid port 42 as shown in FIG. 11A, and the capillary phenomenon of the filter 44 and the height difference between the injection port 51 and the waste liquid pool 52. Due to the siphon effect, the liquid outlet 42 is raised. When the supply liquid rises to the upper surface of the flow path forming member 4, it flows out into the waste liquid pool 52 and is stored in the waste liquid pool 52 (FIG. 11B). While the reference liquid contained in the filter 43 on the inlet 41 side decreases, the reference liquid contained in the waste liquid pool 52 and the filter 44 on the waste liquid port 42 side increases, and the water pressure of the filter 44 on the waste liquid port 42 side increases. Then, the movement of the reference liquid from the injection port 41 to the waste liquid port 42 is stopped.

続いて、試料液をインジェクト口51に滴下する。図11(c)に示すように試料液は、参照液と同様にフィルタ43に吸収され、重力によってフィルタ43を下方に向かい、それによってフィルタ43に残留していた参照液が下流方向へと押し流され、当該参照液がすべて供給流路10を流れ、廃液口42へと向かう。そして、試料液は参照液と同様にフィルタ43の毛細管現象により供給流路10へと進入し、供給流路10の外縁に沿って広がるように流れ、供給流路10内の液相は参照液から試料液に置換される。   Subsequently, the sample solution is dropped into the injection port 51. As shown in FIG. 11C, the sample liquid is absorbed by the filter 43 in the same manner as the reference liquid, and moves downward through the filter 43 due to gravity, so that the reference liquid remaining on the filter 43 is pushed downstream. All of the reference liquid flows through the supply flow path 10 and travels toward the waste liquid port 42. Then, the sample solution enters the supply channel 10 by capillary action of the filter 43 like the reference solution and flows so as to spread along the outer edge of the supply channel 10, and the liquid phase in the supply channel 10 is the reference solution. Is replaced with the sample solution.

試料液中に感知対象物が含まれる場合には、第1の水晶振動子3Aは抗原抗体反応により抗原を吸着させるため、質量の負荷がかかり、発振周波数が変化する。一方で第2の水晶振動子3Bでは、抗原の吸着による質量の負荷が起こらない。試料液に抗原が含まれる場合、第1の水晶振動子3Aでは試料液の温度や粘性により周波数が変化することに加えて、当該抗原が抗原抗体反応により吸着膜に吸着され、質量負荷効果により周波数「F1」の値がさらに低下する。その一方で、第2の水晶振動子3B側のチャンネル2からは、試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「F2」が出力される。このような周波数変化の結果、周波数「F1−F2」が低下する。試料液は、供給流路10から廃液口42へと流れて廃液たまり52に貯留される。廃液たまり52内の液量が上昇し、水圧が高くなると、注入口41から試料液の移動が停止する。   When the sample object contains a sensing object, the first crystal resonator 3A adsorbs the antigen by the antigen-antibody reaction, so that a mass load is applied and the oscillation frequency changes. On the other hand, in the second crystal unit 3B, no mass load is caused by the adsorption of the antigen. When the sample liquid contains an antigen, in the first crystal resonator 3A, in addition to the frequency changing due to the temperature and viscosity of the sample liquid, the antigen is adsorbed to the adsorption film by the antigen-antibody reaction, and due to the mass load effect The value of the frequency “F1” further decreases. On the other hand, a frequency “F2” that changes in accordance with the temperature and viscosity of the sample solution is output from the channel 2 on the second crystal resonator 3B side. As a result of such a frequency change, the frequency “F1-F2” decreases. The sample liquid flows from the supply channel 10 to the waste liquid port 42 and is stored in the waste liquid pool 52. When the amount of liquid in the waste liquid pool 52 increases and the water pressure increases, the movement of the sample liquid from the inlet 41 stops.

試料液が抗原を含まない場合も、抗原を含む場合と同様に流通するが、第1の水晶振動子3Aでは上記の抗原抗体反応が起こらず、チャンネル1およびチャンネル2からは試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「F1」、「F2」が取り出されるので、周波数差はほとんど変化しない。そしてある時刻t1からt2までの「F1−F2」の値aと時刻t2以降の「F1−F2」の値bとの差分値a−bを計算し、この差分値a−bが所定の許容値に収まっていれば、試料液中に抗原はないものと判定し、差分値a−bが許容値を超えていれば試料液中に抗原が存在するものと判定する。   When the sample solution does not contain the antigen, it flows in the same way as when it contains the antigen, but the above-described antigen-antibody reaction does not occur in the first quartz oscillator 3A, and the temperature of the sample solution is Since the frequencies “F1” and “F2” that change according to the viscosity are extracted, the frequency difference hardly changes. Then, a difference value a−b between the value “a” of “F1−F2” from a certain time t1 to t2 and the value “b” of “F1−F2” after time t2 is calculated, and this difference value ab is a predetermined allowable value. If it falls within the value, it is determined that there is no antigen in the sample solution, and if the difference value a−b exceeds the allowable value, it is determined that the antigen is present in the sample solution.

前述のように供給流路10は注入口41と廃液口42の部位は細く構成されており、励振電極33を設置する部位の幅を広げるように構成されている。しかしながら急激に供給流路10の幅を変化させた場合には、幅の狭い部位と、広い部位では供給液の流れる速度に差が生じる。流速に大きな差が生じた場合には溶液が分離して供給液中に気泡が生じ易くなり、気泡が生じた場合には供給流路10内に均一に供給液が流れなくなり、検出に誤差が生じる。そのため注入口41より扇状に広がる供給流路10の中心角が大きくならないように構成することで、供給流路10中の流速の変化を少なくして、気泡の発生を抑えるようにしてもよい。供給流路10幅を十分に広げながら、供給流路10中の流速の変化を少なくするためには、中心角の角度は50度から65度の角度で設けることが望ましい。また六角形状に構成された供給流路10の側方の4つの角にRを設けて、供給流路10を流れる供給液にかかる抵抗を減少させるように構成して、気泡が供給流路10の角部に残留することを抑えるように構成してもよい。また毛細管現象を利用している供給流路10の高さは、1〜300μmと小さくなっており、流路中における試料液中の感知対象物が吸着される割合が大きいので感度の良い検出ができる。   As described above, the supply flow path 10 is configured such that the inlet 41 and the waste liquid inlet 42 are narrow, and the width of the portion where the excitation electrode 33 is installed is widened. However, when the width of the supply flow path 10 is suddenly changed, a difference occurs in the flow rate of the supply liquid between the narrow portion and the wide portion. When there is a large difference in flow rate, the solution is separated and bubbles are likely to be generated in the supply liquid. When bubbles are generated, the supply liquid does not flow uniformly in the supply flow path 10 and there is an error in detection. Arise. Therefore, by configuring the supply channel 10 so that the central angle of the supply channel 10 spreading in a fan shape from the inlet 41 does not increase, the change in the flow rate in the supply channel 10 may be reduced to suppress the generation of bubbles. In order to reduce the change in the flow velocity in the supply flow path 10 while sufficiently widening the supply flow path 10, it is desirable that the central angle be set at an angle of 50 to 65 degrees. Further, R is provided at four corners on the side of the supply channel 10 configured in a hexagonal shape so as to reduce the resistance applied to the supply liquid flowing through the supply channel 10, so that bubbles are supplied to the supply channel 10. You may comprise so that it may remain in the corner | angular part. In addition, the height of the supply channel 10 utilizing the capillary phenomenon is as small as 1 to 300 μm, and since the ratio of the sensing object in the sample liquid in the channel is large, detection with high sensitivity is possible. it can.

上述の実施の形態に係る感知センサー20によれば、圧電振動子3が臨む流路に、試料液を毛細管現象により供給している。そのためフローセル型の感知センサーでありながら、試料液を流通させるためのポンプが不要となる。また供給流路10を注入口から下流方向に向かうにつれて左右の寸法(幅)が徐々に広がるように構成しているので、供給流路10中の流速が急激に変わらないため供給流路10中に気泡が生じにくい。そのため小型の感知センサー20ながら、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサー20を提供できる。   According to the sensing sensor 20 according to the above-described embodiment, the sample liquid is supplied to the flow path facing the piezoelectric vibrator 3 by capillary action. Therefore, although it is a flow cell type sensor, a pump for circulating the sample liquid is not necessary. In addition, since the supply channel 10 is configured so that the left and right dimensions (widths) gradually increase from the inlet toward the downstream direction, the flow velocity in the supply channel 10 does not change abruptly, so Air bubbles are less likely to occur in Therefore, it is possible to provide the detection sensor 20 that can perform highly reliable measurement while being a small detection sensor 20.

[他の実施の形態]
また本発明の感知センサー20は、注入口41及び廃液口42が水晶振動子3の領域の外に設けられてもよい。例えば図12に示すように、配線基板2に設ける凹部23及び水晶振動子3の面積を、供給流路10の投影領域の面積より狭く構成して、供給流路10の流路壁50を配線基板2と接着する。配線基板2に設けた凹部23に角板状の水晶振動子3を嵌めこみ、水晶振動子3は凹部23内まで引き回された配線25、26、27と水晶振動子3の下面側で電気的に接続する。注入口41と廃液口42は水晶振動子3の領域の外側に位置するように設けられ、注入口41及び廃液口42から伸ばされたフィルタ43、44は配線基板2と接するように構成される。水晶振動子3の周囲はシール部材47によって塞がれており、供給液が水晶振動子3の下面側に回りこまずに、水晶振動子3の表面を流れるように構成されている。励振電極33a,33bは前後方向を流路方向として、左右に並ぶように配置されており、短冊形状で設けられる。流路形成部材4は水晶振動子3を介さずに配線基板と接着され、流路形成部材4に設けられた流路壁50を、前述の水晶振動子3及び凹部23を囲うように配置して配線基板2と接着させる。このような構成を用いる場合にも本発明を適用することができる。
[Other embodiments]
In the detection sensor 20 of the present invention, the injection port 41 and the waste liquid port 42 may be provided outside the region of the crystal unit 3. For example, as shown in FIG. 12, the area of the recess 23 and the crystal unit 3 provided in the wiring board 2 is configured to be narrower than the area of the projection area of the supply flow path 10, and the flow path wall 50 of the supply flow path 10 is wired. Adhere to the substrate 2. A square plate-like crystal resonator 3 is fitted into a recess 23 provided in the wiring board 2, and the crystal resonator 3 is electrically connected to the wirings 25, 26, 27 routed into the recess 23 and the lower surface side of the crystal resonator 3. Connect. The injection port 41 and the waste liquid port 42 are provided so as to be located outside the region of the crystal resonator 3, and the filters 43 and 44 extended from the injection port 41 and the waste liquid port 42 are configured to be in contact with the wiring board 2. . The periphery of the crystal unit 3 is blocked by a seal member 47, and the supply liquid does not circulate to the lower surface side of the crystal unit 3 and flows on the surface of the crystal unit 3. The excitation electrodes 33a and 33b are arranged so as to be lined up on the left and right with the front-rear direction as the flow path direction, and are provided in a strip shape. The flow path forming member 4 is bonded to the wiring board without passing through the crystal resonator 3, and the flow path wall 50 provided in the flow path forming member 4 is disposed so as to surround the crystal resonator 3 and the recess 23. And bonded to the wiring board 2. The present invention can also be applied when such a configuration is used.

1 感知装置
2 配線基板
3 水晶振動子
4 流路形成部材
5 上蓋ケース
10 供給流路
11 測定器
12 発振回路ユニット
20 感知センサー
22 接続端子部
31 水晶片
33、34 励振電極
41 注入口
42 廃液口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing apparatus 2 Wiring board 3 Crystal oscillator 4 Channel formation member 5 Upper cover case 10 Supply channel 11 Measuring device 12 Oscillation circuit unit 20 Sensing sensor 22 Connection terminal part 31 Crystal piece 33, 34 Excitation electrode 41 Inlet 42 Waste liquid port

Claims (3)

発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子部を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
前記凹部を塞ぐように前記配線基板に固定された共通の圧電片に各々励振電極が形成され、各励振電極が前記接続端子部に電気的に接続される第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子と、
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子を含む前記配線基板の一面側の領域との間に流路を形成するために、当該領域を覆うように設けられ、前記流路に試料液を注入する注入口及び注入された試料液を排出する廃液口が前後に形成された流路形成部材と、
前記第1の圧電振動子における前記流路形成部材側の励振電極上に設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備え、
前記第1の励振電極及び第2の励振電極は、前記流路内にて互いに左右に並んで配置され、
前記流路形成部材は、試料液を注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ毛細管現象により流通させると共に、注入口から下流方向に向かうにつれて流路の幅が広がるように構成されることを特徴とする感知センサー。
A wiring board having a connection terminal portion connected to a measuring instrument for measuring an oscillation frequency and having a recess formed on one surface side;
Excitation electrodes are respectively formed on a common piezoelectric piece fixed to the wiring board so as to close the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A piezoelectric vibrator;
In order to form a flow path between the first piezoelectric vibrator and the area on the one surface side of the wiring board including the second piezoelectric vibrator, a sample is provided in the flow path so as to cover the area. A flow path forming member in which an injection port for injecting a liquid and a waste liquid port for discharging the injected sample liquid are formed in front and back;
An adsorption layer provided on the excitation electrode on the flow path forming member side in the first piezoelectric vibrator and adsorbing a sensing object in the sample liquid,
The first excitation electrode and the second excitation electrode are arranged side by side in the flow path,
The flow path forming member circulates the sample liquid from the injection port to the waste liquid port via the one surface of both piezoelectric vibrators by capillary action, and the width of the flow channel increases in the downstream direction from the injection port. Sensing sensor characterized by comprising.
前記流路形成部材は、流路の幅が広がった後、更に前記廃液口へ向かうにつれて流路の幅が狭まるように構成されることを特徴とする請求項1記載の感知センサー。   2. The sensor according to claim 1, wherein the flow path forming member is configured such that after the width of the flow path is increased, the width of the flow path is further reduced toward the waste liquid port. 前記流路形成部材は、注入口から下流方向へ向かう流路の開き角が50度から65度であることを特徴とする請求項1または2記載の感知センサー。   3. The sensor according to claim 1, wherein the flow path forming member has an opening angle of 50 degrees to 65 degrees in a downstream direction from the injection port.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107615039A (en) * 2015-05-26 2018-01-19 奥林巴斯株式会社 Check body dyeing apparatus and check body colouring method

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