JP2014002014A - 振動検出素子およびそれを用いた検出素子 - Google Patents

Abstract

【課題】振動子から受信する受信信号の振幅を増大可能な振動検出素子を提供する。
【解決手段】振動検出素子１０は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子を振動させるとともに振動子の振動を検出する振動検出素子であって、カバー部材１〜３と、振動子４と、アンテナ５，６と、振動空間７と、微小空間８とを備える。振動空間７および微小空間８は、カバー部材１〜３中に形成される。微小空間８は、振動空間７に対して開口している。振動子４は、縁部が微小空間８内に挿入されるように振動空間７に配置される。アンテナ５は、電磁場を振動子４に印加する。アンテナ６は、振動子４の振動信号からなる受信信号を受信する。
【選択図】図２

Description

この発明は、振動子を用いた振動検出素子およびそれを用いた検出素子に関するものである。

従来、電極を用いずに無線によって圧電振動子の共振周波数の変化を検出して検出対象物を検知する検出素子が知られている（特許文献１）。

この検出素子は、振動子と、３本のアンテナＡ，Ｂ，Ｃとを備える。アンテナＡは、接地電位に接続される。そして、アンテナＡは、振動子の一方側に配置される。アンテナＢ，Ｃは、振動子に対してアンテナＡと反対側に配置される。

アンテナＢは、アンテナＡと協働して電磁場を振動子に印加し、アンテナＣは、振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号をアンテナＡと協働して振動子から受信する。

国際公開第２０１１／１２１８５９号パンフレット

しかし、従来の検出素子は、接地電位に接続されたアンテナを用いているために、振動子から受信する受信信号の振幅が小さいという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、振動子から受信する受信信号の振幅を増大可能な振動検出素子を提供することである。

また、この発明の別の目的は、振動子から受信する受信信号の振幅を増大可能な振動検出素子を備えた検出素子を提供することである。

この発明の実施の形態によれば、振動検出素子は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子を振動させるとともに振動子の振動を検出する振動検出素子であって、振動子と、第１および第２のアンテナとを備える。第１のアンテナは、電磁場を振動子に印加する。第２のアンテナは、振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を振動子から受信する。

また、この発明の実施の形態によれば、検出素子は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに検出対象物を検出する検出素子であって、カバー部材と、導入経路と、排出経路と、振動子と、第１および第２のアンテナとを備える。カバー部材は、検査対象の液体が導入される検査空間と、検査空間に対して開口した微小空間とを内部に有する。導入経路は、カバー部材に設けられ、液体を検査空間へ導入する。排出経路は、カバー部材に設けられ、液体を検査空間から排出する。振動子は、検査空間に配置されるとともに、検査空間のサイズよりも大きいサイズを有し、微小空間内に挿入された縁部を有する。第１のアンテナは、電磁場を振動子に印加する。第２のアンテナは、振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を振動子から受信する。

更に、この発明の実施の形態によれば、検出素子は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに検出対象物を検出する検出素子であって、複数のユニット素子と、第１および第２のアンテナとを備える。第１のアンテナは、電磁場を複数のユニット素子に含まれる複数の振動子に印加する。第２のアンテナは、振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を複数の振動子から受信する。複数のユニット素子の各々は、カバー部材と、導入経路と、排出経路と、振動子とを含む。カバー部材は、検査対象の液体が導入される検査空間と、検査空間に対して開口した微小空間とを内部に有する。導入経路は、カバー部材に設けられ、液体を検査空間へ導入する。排出経路は、カバー部材に設けられ、液体を検査空間から排出する。振動子は、検査空間に配置されるとともに、検査空間のサイズよりも大きいサイズを有し、微小空間内に挿入された縁部を有する。

この発明の実施の形態による振動検出素子においては、接地電位に接続されたアンテナを用いずに、第１のアンテナによって電磁場を振動子に印加し、第２のアンテナによって振動子の振動を受信する。その結果、接地電位に接続されたアンテナを用いた場合に比べ、振動子の振動の振幅が１０倍程度大きくなる。

従って、振動子の振動の振幅を増大できる。

また、この発明の実施の形態による検出素子においては、振動子は、縁部が微小空間内に挿入され、接地電位に接続されたアンテナを用いずに、第１のアンテナによって電磁場を振動子に印加し、第２のアンテナによって振動子の振動を受信する。その結果、振動子は、自由に振動し、接地電位に接続されたアンテナを用いた場合に比べ、振動子の振動の振幅が１０倍程度大きくなる。

従って、振動子の安定な振動を確保して振動子の振動の振幅を増大できる。

この発明の実施の形態による振動検出素子の平面図である。 図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における振動検出素子の断面図である。 図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における振動検出素子の断面図である。 図２に示す振動空間および微小空間の拡大図である。 図２に示す振動空間および微小空間の具体的な寸法を示す図である。 図２に示す３個のカバー部材の斜視図および断面図である。 図１から図３に示す振動検出素子の製造方法を示す工程図である。 従来の振動検出素子の断面図である。 振動子の振動試験の結果を示す図である。 この発明の実施の形態による他の振動検出素子の断面図である。 この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。 この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。 図１２に示す振動空間および微小空間の拡大図である。 図１２および図１３に示す振動検出素子の製造方法を示す工程図である。 図１２に示す振動空間および微小空間の他の拡大図である。 図１２に示す振動空間および微小空間の他の拡大図である。 図１２に示す振動空間および微小空間の他の拡大図である。 この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の概略図である。 図１８に示すＡ方向から見た振動空間および微小空間の平面図である。 図１８および図１９に示す振動検出素子の製造方法を示す工程図である。 この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。 図２１に示すＡ方向から見た振動空間および微小空間の平面図である。 図２１および図２２に示す振動検出素子の製造方法を示す工程図である。 図１２および図１３に示す振動検出素子の他の製造方法を示す工程図である。 他の振動子を示す図である。 この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた検出素子の平面図である。 図２６に示す線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ間における検出素子の断面図である。 図２６に示す線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ間における検出素子の断面図である。 図２８に示す導入経路、排出経路、および検査空間の拡大図である。 図２７に示す３個のカバー部材の斜視図および断面図である。 図２６から図２８に示す検出素子の製造方法を示す工程図である。 入力電圧Ｖｉｎおよび受信信号Ｒのタイミングチャートである。 共振周波数のタイミングチャートである。 この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた他の検出素子の概略図である。 図３４に示す検出素子の具体例を示す図である。 図３５に示すカバー部材の構成図である。 図３４に示す検出素子の他の具体例を示す図である。 図３７に示すカバー部材の構成図である。 この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた更に他の検出素子の平面図である。 図３９に示す線ＸＸＸＸ−ＸＸＸＸ間における検出素子の断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による振動検出素子の平面図である。また、図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における振動検出素子の断面図である。更に、図３は、図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における振動検出素子の断面図である。

図１から図３を参照して、この発明の実施の形態による振動検出素子１０は、カバー部材１〜３と、振動子４と、アンテナ５，６と、振動空間７と、微小空間８とを備える。

カバー部材１は、例えば、ガラスからなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材１の厚みは、例えば、２００μｍである。

カバー部材２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材２の厚みは、例えば、５０μｍである。

カバー部材３は、例えば、ガラスからなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材３の厚みは、例えば、３００μｍである。

カバー部材２は、カバー部材１，３に接して配置され、カバー部材３は、カバー部材２に接して配置される。この場合、カバー部材２は、陽極接合によってカバー部材１と接合され、カバー部材３は、陽極接合によってカバー部材２に接合される。その結果、カバー部材１〜３は、振動空間７と微小空間８とを内部に構成する。

ここで、振動空間７は、振動子４が振動する空間である。そして、微小空間８は、振動空間７に対して開口している。

振動子４は、例えば、水晶からなり、略四角形の平面形状を有する。また、振動子４の厚みは、例えば、１０μｍであり、振動子４の大きさは、例えば、３ｍｍ角である。そして、振動子４は、振動空間７に配置され、その縁部が微小空間８内に挿入されている。

アンテナ５，６の各々は、例えば、０．２ｍｍφ〜１ｍｍφの直径を有する銅線からなる。アンテナ５は、カバー部材１の表面に沿って配置される。そして、アンテナ５は、その一方端側が振動子４の上側に配置され、他方端側が振動検出素子１０の外部へ引き出される。アンテナ６は、カバー部材３の裏面に沿って配置される。そして、アンテナ６は、その一方端側が振動子４の下側に配置され、他方端側が振動検出素子１０の外部へ引き出される。

このように、アンテナ６は、振動子４に対してアンテナ５と反対側に配置される。

振動子４は、アンテナ５によって電磁場が印加されると、振動する。

アンテナ５は、電磁場を振動子４に印加する。アンテナ６は、電磁場が印加されたことによって振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号を受信する。

このように、振動検出素子１０は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を非接触で検出する。

なお、アンテナ５，６は、相互に対向するように配置される必要はなく、振動子４に対向するように配置されていればよい。例えば、アンテナ５が、図２の紙面上、振動子４の幅方向の中心よりも左側に配置され、アンテナ６が、図２の紙面上、振動子４の幅方向の中心よりも右側に配置されていてもよく、また、その逆であってもよい。

図４は、図２に示す振動空間７および微小空間８の拡大図である。図４を参照して、振動空間７は、幅Ｗ１および高さＨ１を有する。幅Ｗ１は、例えば、２．９８ｍｍである。高さＨ１は、例えば、１２０〜１３０μｍである。

高さＨ１は、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４を満たす。高さＨ２，Ｈ４の各々は、例えば、５０μｍである。高さＨ３は、例えば、２０〜３０μｍである。

微小空間８は、幅Ｗ２および高さＨ３を有する。幅Ｗ２は、例えば、１５μｍである。

従って、振動空間７および微小空間８の全体の幅Ｗ３は、Ｗ３＝Ｗ１＋２×Ｗ２であるので、３．０１ｍｍである。

図５は、図２に示す振動空間７および微小空間８の具体的な寸法を示す図である。振動子４の一辺の長さは、上述したように、３ｍｍである。従って、振動子４が振動空間７の中央部に配置されている場合、振動子４の一方側の縁部４１が１０μｍだけ一方の微小空間８内へ挿入され、振動子４の他方側の縁部４２も１０μｍだけ他方の微小空間８内へ挿入される。そして、縁部４１と微小空間８の側壁８Ａとの距離は、５μｍであり、縁部４２と微小空間８の側壁８Ｂとの距離は、５μｍである。また、点Ａと点Ｃとの間の距離Ｌ１は、（（２．９８）２＋（０．０２）２）１／２〜（（２．９８）２＋（０．０３）２）１／２＝２．９８００６ｍｍ〜２．９８０１５ｍｍの範囲である。そして、点Ｂと点Ｄとの距離Ｌ２は、点Ａと点Ｃとの距離Ｌ１に等しい。そうすると、距離Ｌ１，Ｌ２の各々は、振動子４の一辺の長さ（＝３ｍｍ）よりも短いので、振動子４の縁部４１，４２は、微小空間８内に挿入されたままである（図５の（ａ）参照）。

一方、振動子４の一方端が微小空間８の側壁８Ａに接触した場合、振動子４の他方端と微小空間８の側壁８Ｂとの距離は、１０μｍとなる。そして、振動子４が反時計回りに回転しても、点線で示すように、振動子４の縁部４１，４２は、微小空間８内へ挿入されたままである。また、振動子４が時計回りに回転した場合も、同様に、振動子４の縁部４１，４２は、微小空間８内へ挿入されたままである（図５の（ｂ）参照）。

このように、振動子４は、振動空間７および微小空間８内で移動しても、振動子４の縁部４１，４２は、微小空間８内に挿入されたままである。つまり、振動子４が微小空間８からはみ出すことはない。

図６は、図２に示す３個のカバー部材１〜３の斜視図および断面図である。なお、図６は、カバー部材１とカバー部材３との配置関係を上下方向に逆転して示す。また、図６の（ｄ）〜（ｆ）に示す断面図は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図であり、図６の（ｇ）〜（ｉ）に示す断面図は、図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における断面図である。

図６を参照して、カバー部材１は、凹部１０１，１０２を有する。凹部１０１は、略Ｕ字形の断面形状を有する。また、凹部１０１は、略正方形の平面形状を有する。この場合、正方形の一辺の長さは、上述した幅Ｗ１（＝２．９８ｍｍ）に等しい。更に、凹部１０１は、上述した高さＨ２（＝５０μｍ）に等しい深さを有する。

凹部１０２は、凹部１０１の縁部に連続して設けられ、略Ｌ字形の断面形状を有する。また、凹部１０２は、上述した幅Ｗ２（＝１５μｍ）に等しい幅および高さＨ３（＝２０〜３０μｍ）に等しい深さを有する。そして、凹部１０２は、凹部１０１の周囲に設けられる。

カバー部材２は、貫通孔２０１を有する。貫通孔２０１は、カバー部材１の凹部１０１と同じ形状および同じ大きさを有する。

貫通孔２０１が凹部１０１に向かい合い、かつ、貫通孔２０１以外の部分２０２がカバー部材１の一主面１Ａに接するようにカバー部材２を配置すると、微小空間８が形成される。そして、カバー部材２のカバー部材１に接する面と反対側の面に接してカバー部材３を配置すると、振動空間７が形成される。

そして、カバー部材１とカバー部材２との接合は、２００℃の温度下で４００Ｖの電圧を印加した陽極接合によって行われる。また、カバー部材２とカバー部材３との接合も、２００℃の温度下で４００Ｖの電圧を印加した陽極接合によって行われる。

上述したように、振動検出素子１０においては、振動子４の縁部が微小空間８内へ挿入された構造になっている。その結果、振動子４は、カバー部材１〜３によって保持されることはなく、アンテナ５によって電磁場が印加されると、自由に振動する。

従って、振動子４の安定した振動を確保できる。

図７は、図１から図３に示す振動検出素子１０の製造方法を示す工程図である。図７を参照して、振動検出素子１０の製造が開始されると、半導体技術におけるフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１を構成するガラスの一主面に凹部１０１，１０２を形成する（ステップＳ１）。この場合、凹部１０１，１０２は、相互に深さが異なるので、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを浅い順に繰返し行ない、凹部１０１，１０２を形成する。また、この発明の実施の形態においては、エッチングとは、ドライエッチングとウェットエッチングの両方を含む（以下、同じ）。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材２を構成するシリコンに貫通孔２０１を形成する（ステップＳ２）。

そして、エッチングまたは機械研磨を用いて、所望のサイズおよび厚みを有する振動子４を形成する（ステップＳ３）。

引き続いて、縁部がカバー部材１の凹部１０２上に配置されるように振動子４をカバー部材１に配置する（ステップＳ４）。

そうすると、貫通孔２０１が凹部１０１に向かい合うようにカバー部材２をカバー部材１に接触させ、上述した陽極接合によってカバー部材２をカバー部材１に接合する（ステップＳ５）。これによって、微小空間８が形成される。

その後、カバー部材２のカバー部材１に接する面と反対側の面に接してカバー部材３を配置し、上述した陽極接合によってカバー部材３をカバー部材２に接合する（ステップＳ６）。これによって、振動空間７が形成される。

そして、アンテナ５，６を形成する（ステップＳ７）。これによって、振動検出素子１０が完成する。

図８は、従来の振動検出素子の断面図である。図８を参照して、従来の振動検出素子４００は、図１から図３に示す振動検出素子１０のアンテナ５，６をアンテナ１５〜１７に代えたものであり、その他は、振動検出素子１０と同じである。

アンテナ１５〜１７の各々は、アンテナ５，６と同じ材料からなり、アンテナ５，６と同じ直径を有する。

アンテナ１５，１６は、カバー部材１の表面に沿って配置され、アンテナ１７は、カバー部材３の裏面に沿って配置される。このように、アンテナ１５，１６は、振動子４に対してアンテナ１７と反対側に配置される。

アンテナ１５は、アンテナ１７と協働して電磁場を振動子４に印加する。アンテナ１６は、電磁場が印加されたことによって振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号をアンテナ１７と協働して検出する。

アンテナ１７は、接地電位に接続される。

このように、振動検出素子４００は、接地電位に接続されたアンテナ１７を用いて、振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を検出する。

振動子４の振動試験について説明する。振動検出素子１０において、振動子４の振動試験を行う場合、印加回路（図示せず）は、周波数を変えながら電磁場を、一定期間、アンテナ５に印加し、一定期間が経過すると、電磁場のアンテナ５への印加を停止する。そうすると、アンテナ５は、印加回路から印加された電磁場を振動子４に印加し、振動子４は、振動する。その後、アンテナ６は、振動子４の振動信号からなる受信信号を受信する。

また、振動検出素子４００において、振動子４の振動試験を行う場合、印加回路（図示せず）は、周波数を変えながら電磁場を、一定期間、アンテナ１５に印加し、一定期間が経過すると、電磁場のアンテナ１５への印加を停止する。そうすると、アンテナ１５は、アンテナ１７と協働して、印加回路から印加された電磁場を振動子４に印加し、振動子４は、振動する。その後、アンテナ１６は、アンテナ１７と協働して、振動子４の振動信号からなる受信信号を受信する。

図９は、振動子の振動試験の結果を示す図である。図９において、縦軸は、振幅を表し、横軸は、周波数を表す。そして、曲線ｋ１は、図１から図３に示す振動検出素子１０における振動子４の水中における振動試験の結果を示す。また、曲線ｋ２は、図８に示す振動検出素子４００における振動子４の水中における振動試験の結果を示す。なお、図９に示す振幅は、振動検出素子１０における振動子４が振動したときの最大の振幅によって規格化された振幅である。また、振動検出素子１０，４００において振動子４を振動させる条件は、同じである。

図９を参照して、接地電位に接続されたアンテナを備えない振動検出素子１０における振動子４の振幅は、接地電位に接続されたアンテナ１７を備える振動検出素子４００における振動子４の振幅よりも１０倍程度大きい（曲線ｋ１，ｋ２参照）。

従って、接地電位に接続されたアンテナを用いないことによって、振動子４の振幅を飛躍的に大きくできることが実験的に実証された。

このように、接地電位に接続されたアンテナを用いない場合、振動子４の振動の振幅は、図９に示すように、接地電位に接続されたアンテナを用いる場合に比べ、飛躍的に大きくなるが、この振幅の増大は、振動検出素子１０によって初めて実現されたものである。

なお、振動検出素子１０においては、アンテナ５がカバー部材３の裏面に沿って配置され、アンテナ６がカバー部材１の表面に沿って配置されていてもよい。

図１０は、この発明の実施の形態による他の振動検出素子の断面図である。この発明の実施の形態による振動検出素子は、図１０に示す振動検出素子１０Ａであってもよい。

図１０を参照して、振動検出素子１０Ａは、振動検出素子１０と同じ構成要素からなり、アンテナ５，６の配置位置が振動検出素子１０と異なるだけである。

アンテナ５，６は、カバー部材１の表面に沿って配置される。このように、振動検出素子１０Ａにおいては、２つのアンテナ５，６は、振動子４の一方側に配置される。

なお、振動検出素子１０Ａにおいては、２つのアンテナ５，６は、カバー部材３の裏面に沿って配置されていてもよい。

振動検出素子１０Ａについてのその他の説明は、振動検出素子１０についての説明と同じである。

図１１は、この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。この発明の実施の形態による振動検出素子は、図１１に示す振動検出素子１０Ｂであってもよい。

図１１を参照して、振動検出素子１０Ｂは、振動検出素子１０のアンテナ５，６をアンテナ１１に代えたものであり、その他は、振動検出素子１０と同じである。

アンテナ１１は、カバー部材１の表面に沿って配置される。アンテナ１１は、印加回路（図示せず）から電磁場が印加されると、その印加された電磁場を、一定期間、振動子４に印加し、一定期間が経過すると、電磁場の振動子４への印加を停止する。その後、アンテナ１１は、電磁場が印加されたことによって振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号を受信する。そして、アンテナ１１によって検出された受信信号は、検出回路（図示せず）へ出力される。

振動検出素子１０Ｂの振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を検出する場合、印加回路は、スイッチＡを介してアンテナ１１に接続され、検出回路は、スイッチＢを介してアンテナ１１に接続される。

そして、電磁場をアンテナ１１を介して振動子４に印加する場合、スイッチＡがオンされ、スイッチＢがオフされ、印加回路は、スイッチＡおよびアンテナ１１を介して電磁場を、一定期間、振動子４に印加する。その後、一定期間が経過すると、スイッチＡがオフされ、スイッチＢがオンされ、アンテナ１１は、電磁場が印加されたことによって振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号を検出し、その検出した受信信号をスイッチＢを介して検出回路へ出力する。

このように、振動検出素子１０Ｂにおいては、アンテナ１１は、振動検出素子１０，１０Ａの２本のアンテナ５，６の機能を併せ持つ。従って、アンテナ１１は、２本のアンテナが一体化された１つの導体（銅線）からなる。

上述したように、振動検出素子１０Ｂは、１本のアンテナ１１を用いて振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を検出することを特徴とする。

なお、アンテナ１１は、カバー部材３の裏面に沿って配置されていてもよい。

振動検出素子１０Ｂについてのその他の説明は、振動検出素子１０についての説明と同じである。

振動検出素子１０Ａ，１０Ｂにおいては、２つのカバー部材１，３のうちのいずれか一方の表面（または裏面）側には、何も配置されないので、何も配置されないカバー部材（カバー部材１，３のいずれか一方）側に共焦点顕微鏡または全反射顕微鏡を配置することによって、振動検出素子１０Ａ，１０Ｂと共焦点顕微鏡または全反射顕微鏡とを組み合わせることができる。

図１２は、この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。また、図１３は、図１２に示す振動空間７および微小空間８の拡大図である。なお、図１３においては、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材１のうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

この発明の実施の形態による振動検出素子は、図１２および図１３に示す振動検出素子１０Ｃであってもよい。図１２および図１３を参照して、振動検出素子１０Ｃは、図１から図３に示す振動検出素子１０のカバー部材２をカバー部材２Ａに代えたものであり、その他は、振動検出素子１０と同じである。

カバー部材２Ａは、カバー部材１，３の両方に接してカバー部材１とカバー部材３との間に配置される。そして、カバー部材２Ａは、カバー部材２と同じ材料からなる。

振動検出素子１０Ｃにおいては、微小空間８の高さＨ３は、７０〜８０μｍである。その結果、振動検出素子１０Ｃにおいては、振動空間７の高さＨ１は、１７０〜１８０μｍである。

カバー部材２Ａは、図２に示すカバー部材２に突起物２１〜２４を追加したものであり、その他は、カバー部材２と同じである。

突起物２１〜２４の各々は、例えば、円柱形状からなり、５０μｍφの直径と、５０μｍの高さとを有する。そして、突起物２１〜２４は、微小空間８の底面８Ｃに配置される。この場合、突起物２１〜２４は、振動空間７の四角形と相似な四角形の４つの頂点に位置するように配置される。そして、カバー部材２Ａは、突起物２１〜２４を有するように一体的に形成される。

振動検出素子１０Ｃにおいては、振動子４は、突起物２１〜２４上に配置される。その結果、振動検出素子１０Ｃにおいて、振動子４は、縁部が４個の突起物２１〜２４のみと接触し、振動検出素子１０Ｃにおける振動子４とカバー部材２Ａとの接触面積が振動検出素子１０における振動子４とカバー部材２との接触面積よりも小さくなり、振動子４は、振動検出素子１０の場合よりも更に自由に振動する。従って、振動子の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

なお、突起物２１〜２４の各々は、その先端部（振動子４との接触部分）が半球状、三角錐、および四角錐等の尖った形状であってもよい。突起物２１〜２４の先端部が半球状、三角錐、および四角錐等の尖った形状からなる場合、振動子４は、突起物２１〜２４と点接触するので、振動子４と突起物２１〜２４との接触面積が更に小さくなる。その結果、振動子４は、更に自由に振動する。従って、振動子の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

図１４は、図１２および図１３に示す振動検出素子１０Ｃの製造方法を示す工程図である。図１４を参照して、振動検出素子１０Ｃの製造が開始されると、半導体技術におけるフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１を構成するガラスの一主面に凹部１０１，１０２を形成する（ステップＳ１１）。この場合、凹部１０１，１０２は、相互に深さが異なるので、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを浅い順に繰返し行ない、凹部１０１，１０２を形成する。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材２Ａを構成するシリコンに突起物２１〜２４および貫通孔２０１を形成する（ステップＳ１２）。この場合、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを繰返し行ない、突起物２１〜２４を形成した後に貫通孔２０１を形成する。

そして、エッチングまたは機械研磨を用いて、所望のサイズおよび厚みを有する振動子４を形成する（ステップＳ１３）。

引き続いて、カバー部材２Ａの突起物２１〜２４が上側になるようにカバー部材２Ａをカバー部材３に接触させ、上述した陽極接合によってカバー部材２Ａをカバー部材３に接合する（ステップＳ１４）。

そして、カバー部材２Ａの突起物２１〜２４上に振動子４を配置する（ステップＳ１５）。

そうすると、カバー部材１の凹部１０１がカバー部材２Ａの貫通孔２０１に向かい合うようにカバー部材１をカバー部材２Ａに接触させ、上述した陽極接合によってカバー部材１をカバー部材２Ａに接合する（ステップＳ１６）。これによって、振動空間７および微小空間８が形成される。

そして、アンテナ５，６を形成する（ステップＳ１７）。これによって、振動検出素子１０Ｃが完成する。

図１５は、図１２に示す振動空間７および微小空間８の他の拡大図である。なお、図１５においても、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材１のうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

振動検出素子１０Ｃにおいては、カバー部材２Ａは、１つの突起物２１のみを有していてもよい。そして、振動子４は、縁部が１つの突起物２１上に位置するように振動空間７および微小空間８内に配置される。その結果、振動子４と微小空間８の底面８Ｃとの接触面積は、突起物２１が無い場合よりも小さくなり、振動子４は、突起物２１が無い場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

図１６は、図１２に示す振動空間７および微小空間８の他の拡大図である。なお、図１６においても、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材１のうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

振動検出素子１０Ｃにおいては、カバー部材２Ａは、２個の突起物２１，２４を有していてもよい。そして、振動子４は、縁部が２個の突起物２１，２４上に位置するように振動空間７および微小空間８内に配置される。その結果、振動子４と微小空間８の底面８Ｃとの接触面積は、突起物２１，２４が無い場合よりも小さくなり、振動子４は、突起物２１，２４が無い場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

なお、カバー部材２Ａは、２個の突起物２１，２４に限らず、２個の突起物２１，２２、２個の突起物２２，２３、２個の突起物２１，２３、２個の突起物２２，２４および２個の突起物２３，２４のいずれかを有していてもよい。この場合、振動子４と微小空間８の底面８Ｃとの接触面積が小さくなり、振動子４は、突起物２１，２２等が無い場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

また、カバー部材２Ａが２個の突起物を有する場合、２個の突起物は、図１６に示す配置位置および間隔に限らず、微小空間８の底面８Ｃの任意の場所に任意の間隔で配置される。

図１７は、図１２に示す振動空間７および微小空間８の他の拡大図である。なお、図１７においても、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材１のうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

振動検出素子１０Ｃにおいては、カバー部材２Ａは、３個の突起物２１〜２３を有していてもよい。そして、振動子４は、縁部が３個の突起物２１〜２３上に位置するように振動空間７および微小空間８内に配置される。その結果、振動子４と微小空間８の底面８Ｃとの接触面積は、突起物２１〜２３が無い場合よりも小さくなり、振動子４は、突起物２１〜２３が無い場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

なお、カバー部材２Ａは、３個の突起物２１〜２３に限らず、３個の突起物２２〜２４、３個の突起物２１，２２，２４および３個の突起物２１，２３，２４のいずれかを有していてもよい。この場合、振動子４と微小空間８の底面８Ｃとの接触面積が小さくなり、振動子４は、突起物２２〜２４等が無い場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

また、カバー部材２Ａが３個の突起物を有する場合、３個の突起物は、図１７に示す配置位置および間隔に限らず、微小空間８の底面８Ｃの任意の場所に任意の間隔で配置される。

なお、振動検出素子１０Ｃにおいて、カバー部材２Ａは、５個以上の突起物を有していてもよく、一般的には、ｍ（ｍは正の整数）個の突起物を有していればよい。そして、カバー部材２Ａが３個以上の突起物を有する場合、３個以上の突起物は、振動子４を水平に支持することが可能である。

また、この発明の実施の形態による振動検出素子は、振動検出素子１０から振動検出素子１０Ａへの変更、または振動検出素子１０から振動検出素子１０Ｂへの変更と同じ変更が振動検出素子１０Ｃに適用されたものであってもよい。

図１８は、この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の概略図である。また、図１９は、図１８に示すＡ方向から見た振動空間７および微小空間８の平面図である。なお、図１９においては、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材１Ａのうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

この発明の実施の形態による振動検出素子は、図１８および図１９に示す振動検出素子１０Ｄであってもよい。図１８および図１９を参照して、振動検出素子１０Ｄは、図１２および図１３に示す振動検出素子１０Ｃのカバー部材１をカバー部材１Ａに代えたものであり、その他は、振動検出素子１０Ｃと同じである。

カバー部材１Ａは、カバー部材２Ａに接してカバー部材２Ａに接合される。そして、カバー部材１Ａは、上述したカバー部材１と同じ材料からなる。

カバー部材１Ａは、上述したカバー部材１に支持部２５〜３２を追加したものであり、その他は、カバー部材１と同じである。

支持部２５〜３２は、微小空間８から振動空間７の方向へ突出するように微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂ，８Ｄ，８Ｅに設けられる。より具体的には、支持部２５，３２は、微小空間８の側壁８Ａに設けられ、支持部２６，２７は、微小空間８の側壁８Ｄに設けられ、支持部２８，２９は、微小空間８の側壁８Ｂに設けられ、支持部３０，３１は、微小空間８の側壁８Ｅに設けられる。そして、支持部２５〜３２は、振動空間７の四隅の近傍に配置される。

支持部２５〜３２の各々は、半円状の断面形状を有する。そして、カバー部材１Ａは、支持部２５〜３２を有するように一体的に形成される。

振動子４（図１９において点線で示す）は、縁部が突起物２１〜２４上に位置し、かつ、側面が支持部２５〜３２に接するように配置される。この場合、振動子４は、支持部２５〜３２と点接触する。

その結果、振動子４とカバー部材１Ａ，２Ａとの接触面積は、振動検出素子１０における振動子４とカバー部材２との接触面積よりも小さくなり、振動子４は、振動検出素子１０の場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

なお、振動検出素子１０Ｄにおいては、支持部２５〜３２は、振動空間７の四隅の近傍に限らず、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂ，８Ｄ，８Ｅの任意の場所に任意の間隔で設けられてもよい。

図２０は、図１８および図１９に示す振動検出素子１０Ｄの製造方法を示す工程図である。図２０に示す工程図は、図１４に示す工程図のステップＳ１１をステップＳ１１Ａに代えたものであり、その他は、図１４に示す工程図と同じである。

図２０を参照して、振動検出素子１０Ｄの製造が開始されると、半導体技術におけるフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１Ａを構成するガラスの一主面に支持部２５〜３２、および凹部１０１，１０２を形成する（ステップＳ１１Ａ）。この場合、支持部２５〜３２、および凹部１０１，１０２は、相互に深さが異なるので、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを浅い順に繰返し行ない、支持部２５〜３２、および凹部１０１，１０２を形成する。また、支持部２５〜３２を形成する場合、図１９に示す微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂ，８Ｄ，８Ｅによって形成される形状を有するマスクを用いてレジストをパターンニングする。

ステップＳ１１Ａの後、上述したステップＳ１２〜ステップＳ１７が順次実行され、振動検出素子１０Ｄが完成する。

なお、振動検出素子１０Ｄにおいても、カバー部材２Ａは、上述したように、ｍ個の突起物を有していればよい。そして、ｍ個の突起物の配置位置および間隔は、任意である。

また、この発明の実施の形態による振動検出素子は、振動検出素子１０から振動検出素子１０Ａへの変更、または振動検出素子１０から振動検出素子１０Ｂへの変更と同じ変更が振動検出素子１０Ｄに適用されたものであってもよい。

図２１は、この発明の実施の形態による更に他の振動検出素子の断面図である。また、図２２は、図２１に示すＡ方向から見た振動空間７および微小空間８の平面図である。なお、図２２においては、振動空間７および微小空間８を形成するカバー部材２Ｂのうち、微小空間８の側壁８Ａ，８Ｂを形成する部分のみが図示されている。

この発明の実施の形態による振動検出素子は、図２１および図２２に示す振動検出素子１０Ｅであってもよい。図２１および図２２を参照して、振動検出素子１０Ｅは、図１２に示す振動検出素子１０Ｃのカバー部材２Ａをカバー部材２Ｂに代えたものであり、その他は、振動検出素子１０Ｃと同じである。

カバー部材２Ｂは、カバー部材１，３の両方に接してカバー部材１とカバー部材３との間に配置される。そして、カバー部材２Ｂは、上述したカバー部材２と同じ材料からなる。

カバー部材２Ｂは、上述したカバー部材２Ａに支持部３３〜３６を追加したものであり、その他は、カバー部材２Ａと同じである。

支持部３３〜３６は、微小空間８の底面８Ｃにおいて、それぞれ、突起物２１〜２４よりも微小空間８の角部側に設けられる。より具体的には、支持部３３は、突起物２１よりも微小空間８の角部側に設けられ、支持部３４は、突起物２２よりも微小空間８の角部側に設けられ、支持部３５は、突起物２３よりも微小空間８の角部側に設けられ、支持部３６は、突起物２４よりも微小空間８の角部側に設けられる。

支持部３３〜３６の各々は、四角形の断面形状を有する。そして、カバー部材２Ｂは、突起物２１〜２４および支持部３３〜３６を有するように一体的に形成される。

振動子４（図２２において点線で示す）は、縁部が突起物２１〜２４上に位置し、かつ、４個の角部がそれぞれ支持部３３〜３６に接するように配置される。この場合、振動子４は、支持部３３〜３６と点接触する。

その結果、振動子４とカバー部材２Ｂとの接触面積は、振動検出素子１０における振動子４とカバー部材２との接触面積よりも小さくなり、振動子４は、振動検出素子１０の場合よりも自由に振動する。従って、振動子４の自由な振動を確保でき、振動子４の振動の振幅を更に大きくできる。

図２３は、図２１および図２２に示す振動検出素子１０Ｅの製造方法を示す工程図である。図２３に示す工程図は、図１４に示す工程図のステップＳ１２をステップＳ１２Ａに代えたものであり、その他は、図１４に示す工程図と同じである。

図２３を参照して、振動検出素子１０Ｅの製造が開始されると、上述したステップＳ１１が実行され、カバー部材１が作製される。そして、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、カバー部材２Ｂを構成するシリコンに突起物２１〜２４、支持部３３〜３６および貫通孔２０１を形成する（ステップＳ１２Ａ）。これによって、カバー部材２Ｂが作製される。

そして、上述したステップＳ１３〜ステップＳ１７が順次実行され、振動検出素子１０Ｅが完成する。

なお、振動検出素子１０Ｅにおいても、カバー部材２Ｂは、上述したように、ｍ個の突起物を有していればよい。そして、ｍ個の突起物の配置位置および間隔は、任意である。

また、この発明の実施の形態による振動検出素子は、振動検出素子１０から振動検出素子１０Ａへの変更、または振動検出素子１０から振動検出素子１０Ｂへの変更と同じ変更が振動検出素子１０Ｅに適用されたものであってもよい。

図２４は、図１２および図１３に示す振動検出素子１０Ｃの他の製造方法を示す工程図である。図２４を参照して、振動検出素子１０Ｃの製造が開始されると、半導体技術におけるフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１を構成するガラスの一主面に凹部１０１，１０２を形成する（ステップＳ２１）。この場合、凹部１０１，１０２は、相互に深さが異なるので、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを浅い順に繰返し行ない、凹部１０１，１０２を形成する。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材２Ａを構成するシリコンに突起物２１〜２４および貫通孔２０１を形成する（ステップＳ２２）。この場合、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを繰返し行ない、突起物２１〜２４を形成した後に貫通孔２０１を形成する。

そして、カバー部材２Ａの突起物２１〜２４が上側に位置するように陽極接合によってカバー部材２Ａをカバー部材３に接合する（ステップＳ２３）。

引き続いて、犠牲層をカバー部材２Ａ上に塗布する（ステップＳ２４）。この犠牲層は、例えば、商品名がＨＤ−３００７（ＨＤ Ｍｉｃｒｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ）であるポリイミドからなる。

その後、水晶板を犠牲層に接合する（ステップＳ２５）。そして、カバー部材３／カバー部材２Ａ／犠牲層／水晶板からなる一体化物を水晶板が下側に位置するように裏返し、水晶板を所望の厚みに研磨する（ステップＳ２６）。引き続いて、研磨後の水晶板をエッチングして振動子４を作製する（ステップＳ２７）。

そうすると、カバー部材１の凹部１０１がカバー部材２Ａの貫通孔２０１に向かい合うようにカバー部材１をカバー部材２Ａに接触させ、上述した陽極接合によってカバー部材１をカバー部材２Ａに接合する（ステップＳ２８）。これによって、振動空間７が形成される。

そして、犠牲層の除去溶液を振動空間７に流して犠牲層を除去する（ステップＳ２９）。これによって、微小空間８が形成され、振動子４の縁部が微小空間８内の突起物２１〜２４に接触する。なお、犠牲層の除去溶液は、例えば、ＥＫＣ８６５（Ｄｕｐｏｎｔ ＥＫＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）からなる。

その後、アンテナ５，６を形成する（ステップＳ３０）。これによって、振動検出素子１０Ｃが完成する。

なお、上述したステップＳ２４，Ｓ２５に代えて、犠牲層を水晶板に塗布し、その塗布した犠牲層によって水晶板をカバー部材２Ａ上に接合する工程を実行してもよい。

このように、図２４に示す工程図においては、カバー部材３／カバー部材２Ａ／犠牲層／水晶板からなる一体化物を形成した後に、水晶板を所望の厚みまで研磨するので（ステップＳ２６参照）、水晶板を研磨して振動子４を作製する場合よりも、振動子４の厚みを更に薄くできる。その結果、検出対象物を検出する検出感度を向上できる。

なお、上述した振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅの各々も、図２４に示す工程図に従って製造されてもよい。

図２５は、他の振動子を示す図である。振動子４は、振動子４Ａであってもよい（図２５の（ａ）参照）。振動子４Ａは、略正方形の形状を有し、突出部４１Ａ，４２Ａを有する。突出部４１Ａ，４２Ａは、正方形の対向する２つの辺にそれぞれ配置される。そして、振動子４Ａは、２つの突出部４１Ａ，４２Ａが微小空間８内に挿入される。

振動子４Ａが用いられる場合、振動子４Ａの突出部４１Ａ，４２Ａのみがカバー部材２，２Ａ，２Ｂに接触するので、振動子４Ａは、振動子４よりも安定して振動する。

なお、振動子４Ａにおいては、正方形の４辺に突出部を設けてもよい。

また、振動子４は、振動子４Ｂであってもよい（図２５の（ｂ）参照）。振動子４Ｂは、略円形の形状を有する。そして、直交する２つの直径方向に存在する４個の縁部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂのうち、少なくとも対向する２つの縁部４１Ｂ，４３Ｂ（または４２Ｂ，４４Ｂ）が微小空間８内に挿入されればよい。

振動子４は、図２５に示す以外に、三角形、四角形、五角形、および六角形等の多角形の形状からなっていてもよい。振動子４が多角形からなる場合、振動子４の対向する２つの縁部が少なくとも微小空間８内に挿入される。

そして、振動子４Ａ，４Ｂを含む各種の振動子４が振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに適用される。

なお、上記においては、振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、振動空間７および微小空間８を備え、振動子４の縁部が微小空間８に挿入されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、振動検出素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、微小空間８を備えず、振動子４の縁部がカバー部材２に固定されていてもよい。

従って、この発明の実施の形態による振動検出素子は、接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子４を振動させるとともに振動子４の振動を検出する振動検出素子であって、振動子４と、電磁場を振動子４に印加するアンテナ５と、振動子４が振動したときの振動信号からなる受信信号を振動子４から受信するアンテナ６とを備えていればよい。

接地電位に接続されたアンテナを用いずにアンテナ５によって電磁場を振動子４に印加すれば、接地電位に接続されたアンテナを用いて電磁場を振動子４に印加した場合に比べ、振動子４の振動の振幅が飛躍的に大きくなるからである。

以下、振動検出素子を用いた検出素子について説明する。

図２６は、この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた検出素子の平面図である。また、図２７は、図２６に示す線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ間における検出素子の断面図である。更に、図２８は、図２６に示す線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ間における検出素子の断面図である。

図２６から図２８を参照して、この発明の実施の形態による検出素子１００は、カバー部材１１１〜１１３と、振動子１１４と、導入口１１５と、導入経路１１６と、排出経路１１７と、排出口１１８と、アンテナ１１９，１２０とを備える。

カバー部材１１１は、例えば、ガラスからなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材１１１の厚みは、例えば、２００μｍである。

カバー部材１１２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材１１２の厚みは、例えば、５０μｍである。

カバー部材１１３は、例えば、ガラスからなり、四角形の平面形状を有する。そして、カバー部材１１３の厚みは、例えば、３００μｍである。

カバー部材１１２は、カバー部材１１１に接して配置され、カバー部材１１３は、カバー部材１１２に接して配置される。この場合、カバー部材１１２は、陽極接合によってカバー部材１１１と接合され、カバー部材１１３は、陽極接合によってカバー部材１１２に接合される。その結果、カバー部材１１１〜１１３は、検査空間１２１と微小空間１２２とを内部に構成する。

ここで、検査空間１２１は、検査対象の液体が導入される空間である。そして、微小空間１２２は、検査空間１２１に対して開口している。

振動子１１４は、上述した振動子４と同じ材料からなり、振動子４と同じ平面形状、大きさおよび厚みを有する。そして、振動子１１４は、検査空間１２１に配置され、その縁部が微小空間１２２内に挿入されている。

導入口１１５は、カバー部材１１１，１１２に設けられる。そして、導入口１１５は、検査対象の液体を外部から検出素子１００へ導入するための口である。導入経路１１６は、カバー部材１１１，１１２に設けられる。そして、導入経路１１６は、一方端が導入口１１５に接続され、他方端が検査空間１２１および微小空間１２２に接続される。また、導入経路１１６は、導入経路１１６ａ，１１６ｂからなる。導入経路１１６ａは、蛇行しており、一方端が導入口１１５に接続され、他方端が導入経路１１６ｂに接続される。導入経路１１６ｂは、一方端が導入経路１１６ａに接続され、他方端が検査空間１２１に接続される。導入経路１１６ａが蛇行しているのは、検査対象の液体の流れを安定化させるためである。

排出経路１１７は、一方端が検査空間１２１に接続され、他方端が排出口１１８に接続される。排出口１１８は、カバー部材１１１，１１２に設けられる。そして、排出口１１８は、検査対象の液体を検査素子１００から外部へ排出するための口である。

アンテナ１１９，１２０の各々は、上述したアンテナ５，６と同じ材料からなり、アンテナ５，６と同じ直径を有する。アンテナ１１９は、カバー部材１１１の表面に沿って配置される。そして、アンテナ１１９は、その一方端側が振動子１１４の上側に配置され、他方端側が検出素子１００の外部へ引き出される。アンテナ１２０は、カバー部材１１３の裏面に沿って配置される。そして、アンテナ１２０は、その一方端側が振動子１１４の下側に配置され、他方端側が検出素子１００の外部へ引き出される。

このように、アンテナ１２０は、振動子１１４に対してアンテナ１１９と反対側に配置される。

振動子１１４は、アンテナ１１９によって電磁場が印加されると、振動する。導入経路１１６は、導入口１１５から導入された液体を検査空間１２１へ導く。排出経路１１７は、検査空間１２１内の液体を排出口１１８へ導く。

アンテナ１１９は、電磁場を振動子１１４に印加する。アンテナ１２０は、電磁場が印加されたことによって振動子１１４が振動したときの振動信号からなる受信信号を受信する。

このように、検出素子１００は、振動子１１４の振動を非接触で検出して検査対象の液体から検出対象物を検出する。

また、振動子１１４およびアンテナ１１９，１２０は、それぞれ、振動検出素子１０の振動子４およびアンテナ５，６に相当し、検査空間１２１は、振動検出素子１０の振動空間７に相当し、微小空間１２２は、振動検出素子１０の微小空間８に相当する。従って、検出素子１００は、図１から図３に示す振動検出素子１０を備える検出素子である。

検査空間１２１および微小空間１２２の寸法は、それぞれ、図４，５に示す振動空間７および微小空間８の寸法と同じである。

図２９は、図２８に示す導入経路１１６、排出経路１１７、および検査空間１２１の拡大図である。

図２９を参照して、検査空間１２１は、上述した寸法を有する。そして、導入経路１１６および排出経路１１７の高さＨ５は、例えば、８０μｍであり、上述した高さＨ４よりも高い。その結果、検査対象の液体は、導入経路１１６から振動子１１４の両側に導入される。

導入経路１１６および排出経路１１７の幅（図２９の紙面に垂直な方向の長さ）は、振動子１１４の一辺の長さよりも狭いので、図２６に示す線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ間の断面においても、振動子１１４は、微小空間１２２から導入経路１１６側または排出経路１１７側へはみ出すことはない。

このように、検出素子１００においては、振動子１１４は、その周囲において、微小空間１２２からはみ出さない構造になっている。

図３０は、図２７に示す３個のカバー部材１１１〜１１３の斜視図および断面図である。なお、図３０は、カバー部材１１１とカバー部材１１３との配置関係を上下方向に逆転して示す。また、図３０の（ｄ）〜（ｆ）に示す断面図は、図２６に示す線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ間における断面図であり、図３０の（ｇ）〜（ｉ）に示す断面図は、図２６に示す線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ間における断面図である。

図３０を参照して、カバー部材１１１は、凹部１０１，１０２，１０４，１０５および貫通孔１０３，１０６を有する。凹部１０１は、略Ｕ字形の断面形状を有する。また、凹部１０１は、略正方形の平面形状を有する。この場合、正方形の一辺の長さは、上述した幅Ｗ１（＝２．９８ｍｍ）に等しい。更に、凹部１０１は、上述した高さＨ２（＝５０μｍ）に等しい深さを有する。

凹部１０２は、凹部１０１の縁部に連続して設けられ、略Ｌ字形の断面形状を有する。また、凹部１０２は、上述した幅Ｗ２（＝１５μｍ）に等しい幅および高さＨ３（＝２０〜３０μｍ）に等しい深さを有する。そして、凹部１０２は、凹部１０１の周囲に設けられる。

貫通孔１０３は、カバー部材１１１を貫通する。凹部１０４は、凹部１０２と貫通孔１０３との間に設けられる。そして、凹部１０４は、上述した高さＨ５（＝８０μｍ）に等しい深さを有する。

凹部１０５は、凹部１０２と貫通孔１０６との間に設けられる。そして、凹部１０５は、上述した高さＨ５（＝８０μｍ）に等しい深さを有する。貫通孔１０６は、カバー部材１１１を貫通する。

カバー部材１１２は、貫通孔２０１，２０３〜２０６を有する。貫通孔２０１は、カバー部材１１１の凹部１０１と同じ形状および同じ大きさを有する。

貫通孔２０１，２０３〜２０６がそれぞれ凹部１０１、貫通孔１０３、凹部１０４，１０５、および貫通孔１０６に向かい合い、かつ、貫通孔２０１，２０３〜２０６以外の部分２０２がカバー部材１１１の一主面１１１Ａに接するようにカバー部材１１２を配置すると、導入口１１５、導入経路１１６、排出経路１１７、排出口１１８および微小空間１２２が形成される。そして、カバー部材１１２のカバー部材１１１に接する面と反対側の面に接してカバー部材１１３を配置すると、検査空間１２１が形成される。

そして、カバー部材１１１とカバー部材１１２との接合は、２００℃の温度下で４００Ｖの電圧を印加した陽極接合によって行われる。また、カバー部材１１２とカバー部材１１３との接合も、２００℃の温度下で４００Ｖの電圧を印加した陽極接合によって行われる。

上述したように、検出素子１００においては、振動子１１４の縁部が微小空間１２２内へ挿入された構造になっている。その結果、振動子１１４は、カバー部材１１１〜１１３によって保持されることはなく、アンテナ１１９によって電磁場が印加されると、自由に振動する。

従って、振動子１１４の安定した振動を確保でき、振動子１１４の振動の振幅を大きくできる。

図３１は、図２６から図２８に示す検出素子１００の製造方法を示す工程図である。図３１を参照して、検出素子１００の製造が開始されると、半導体技術におけるフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１１１を構成するガラスの一主面に凹部１０１，１０２，１０４，１０５および貫通孔１０３，１０６を形成する（ステップＳ２１）。この場合、凹部１０１，１０２，１０４，１０５および貫通孔１０３，１０６は、相互に深さが異なるので、レジストの塗布、レジストのパターンニングおよびエッチングを浅い順に繰返し行ない、凹部１０１，１０２，１０４，１０５および貫通孔１０３，１０６を形成する。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、カバー部材１１２を構成するシリコンに貫通孔２０１，２０３〜２０６を形成する（ステップＳ２２）。

そして、エッチングまたは機械研磨を用いて、所望のサイズおよび厚みを有する振動子１１４を形成する（ステップＳ２３）。

引き続いて、縁部がカバー部材１１１の凹部１０２上に配置されるように振動子１１４をカバー部材１１１に配置する（ステップＳ２４）。

そうすると、貫通孔２０１，２０３〜２０６が凹部１０１，１０４，１０５および貫通孔１０３，１０６に向かい合うようにカバー部材１１２をカバー部材１１１に接触させ、上述した陽極接合によってカバー部材１１２をカバー部材１１１に接合する（ステップＳ２５）。これによって、導入口１１５、導入経路１１６、排出経路１１７、排出口１１８および微小空間１２２が形成される。

その後、カバー部材１１２のカバー部材１１１に接する面と反対側の面に接してカバー部材１１３を配置し、上述した陽極接合によってカバー部材１１３をカバー部材１１２に接合する（ステップＳ２６）。これによって、検査空間１２１が形成される。

そして、アンテナ１１９，１２０を形成する（ステップＳ２７）。これによって、検出素子１００が完成する。

図３２は、入力電圧Ｖｉｎおよび受信信号Ｒのタイミングチャートである。また、図３３は、共振周波数のタイミングチャートである。

図３２および図３３を参照して、検出素子１００における検出対象物の検出方法について説明する。検出対象物を検出する場合、印加回路（図示せず）は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、振動波形からなる入力電圧Ｖｉｎをアンテナ１１９に印加する。そして、印加回路は、タイミングｔ２以降、入力電圧Ｖｉｎのアンテナ１１９への印加を停止する。

そうすると、アンテナ１１９は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、入力電圧Ｖｉｎに基づいて生成される振動電場Ｅを振動子１１４に印加する。

振動子１１４は、振動電場Ｅが印加されると、逆圧電効果によって共振し、表面に電位分布が発生する。

そうすると、アンテナ１２０は、振動子１１４の表面に発生した電位分布を振動波形からなる受信信号Ｒとして受信する。この場合、アンテナ１２０は、検出対象物が振動子１１４に付着していなければ、振動波形からなる受信信号Ｒ０を受信し、検出対象物が振動子１１４に付着していれば、振動波形からなる受信信号Ｒ１を受信する。そして、アンテナ１２０は、その受信した受信信号Ｒ０，Ｒ１を検出回路（図示せず）へ出力する。

検出回路は、アンテナ１２０から受信信号Ｒ０を受信すると、その受信した受信信号Ｒ０の共振周波数ｆ０を検出する。また、検出回路は、アンテナ１２０から受信信号Ｒ１を受信すると、その受信した受信信号Ｒ１の共振周波数ｆ１（＜ｆ０）を検出する。そして、検出回路は、共振周波数の変化量Δｆ＝ｆ０−ｆ１を検出し、検出対象物が振動子１１４に付着したことを検知する。

検出対象物が振動子１１４に付着すると、振動子１１４の質量が大きくなるので、振動子１１４の共振周波数ｆ１は、検出対象物が振動子１１４に付着しない場合に比べ、低下する。

従って、検出回路は、入力電圧Ｖｉｎがアンテナ１１９へ印加された後、受信信号Ｒをアンテナ１２０から受信し、検出対象物が振動子１１４に付着していないとき、受信信号Ｒから共振周波数ｆ０を検出し、検出対象物が振動子１１４に付着すると、共振周波数ｆ１まで徐々に変化する共振周波数ｆを検出する（図３３参照）。そして、検出回路は、共振周波数ｆの変化量Δｆ＝ｆ０−ｆ１を検出し、検出対象物が振動子１１４に付着したことを検知する。

振動子１１４の共振周波数をｆとし、振動子１１４の質量をｍとし、振動子１１４の質量の変化量（＝検出対象物の質量）をΔｍとした場合、振動子１１４の共振周波数の変化量Δｆは、次式によって表される。

Δｆ＝ｆ・Δｍ／ｍ・・・（１）
このように、共振周波数の変化量Δｆは、振動子１１４の質量の変化量Δｍ、すなわち、検出対象物の質量に比例し、振動子１１４の質量ｍに反比例する。したがって、検出対象物の質量が大きくなる程、または振動子４の質量（＝厚み）が小さくなる程、共振周波数ｆの変化量Δｆが大きくなり、検出対象物の振動子１１４への付着を検知し易くなる。

検出素子１００においては、導入口１１５および導入経路１１６を介して検査対象の液体を検査空間１２１に導入し、排出経路１１７および排出口１１８を介して検査空間１２２から検査対象の液体を排出しながら、即ち、検査対象の液体を循環させながら、上述した方法によって検出対象物の検出が行なわれる。

この場合、振動子１１４は、上述したように、カバー部材１１１〜１１３によって挟まれていないので、アンテナ１１９によって電磁場が印加されると、自由に振動する。従って、振動子１１４の安定な振動を確保して検出対象物を検出できる。

また、検出素子１００は、接地電位に接続されたアンテナを備えていないので、図９に示すように振動子１１４の振動が接地電位に接続されたアンテナを備えている場合よりも１０倍程度大きくなる。従って、検出対象物を高感度で検出できる。

そして、検出対象物の検出が終了すると、濃硫酸と過酸化水素とを濃硫酸：過酸化水素＝７：３の比で混合した強酸を作成し、その作成した強酸を導入口１１５、導入経路１１６、検査空間１２１、微小空間１２２、排出経路１１７および排出口１１８を介して循環させ、振動子１１４を洗浄する。

なお、振動子１１４を強酸で洗浄することによって振動子１１４を構成する水晶の表面がＯＨ基で覆われ、タンパク質が振動子１１４に吸着し易くなる。この場合、シランカップリング剤および自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）試薬等を用いなくても、タンパク質が振動子１１４に吸着し易くなる。

その後、超純水を導入口１１５、導入経路１１６、検査空間１２１、微小空間１２２、排出経路１１７および排出口１１８を介して循環させ、振動子１１４を洗浄する。

そして、振動子１１４の洗浄後、レセプター（＝タンパク質）を導入口１１５、導入経路１１６、検査空間１２１、微小空間１２２、排出経路１１７および排出口１１８を介して流し、レセプター（＝タンパク質）を振動子１１４に吸着させる。その後、上述した方法によって、検出対象物を検出する。

以降、上述した動作を繰返し実行し、検出対象物を検出する。

従って、一旦、検出素子１００を作製すると、検出素子１００を半永久的に用いることができる。

図３４は、この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた他の検出素子の概略図である。この発明の実施の形態による検出素子は、図３４に示す検出素子２００であってもよい。

図３４を参照して、検出素子２００は、ユニット素子９１〜９ｎ（ｎは２以上の整数）と、アンテナ１３０，１３１とを備える。

ユニット素子９１〜９ｎの各々は、上述した検出素子１００のカバー部材１１１〜１１３、振動子１１４、導入口１１５、導入経路１１６、排出経路１１７、排出口１１８、検査空間１２１および微小空間１２２からなる。そして、ユニット素子９１〜９ｎは、例えば、導入口１１５と排出口１１８とを結ぶ直線が平行になるように一列に配列される。

アンテナ１３０，１３１は、それぞれ、検出素子１００のアンテナ１１９，１２０に相当する。アンテナ１３０は、ユニット素子９１〜９ｎの一方側において、ユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の上側に配置される。アンテナ１３１は、ユニット素子９１〜９ｎの他方側において、ユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の下側に配置される。

このように、検出素子２００においては、アンテナ１３０，１３１は、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎに対して共通に配置される。

アンテナ１３０は、ユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４に電磁場を印加する。アンテナ１３１は、ユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４が振動したときの振動信号からなる受信信号を受信する。

検出素子２００においては、ユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４は、相互に同じ厚みを有していてもよいし、相互に異なる厚みを有していてもよい。

ユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４が相互に同じ厚みを有する場合、検出素子２００は、ユニット素子９１〜９ｎによって同じ種類の検出対象物を検出する。

一方、ユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４が相互に異なる厚みを有する場合、検出素子２００は、ユニット素子９１〜９ｎによって異なる種類の検出対象物を検出する。

図３５は、図３４に示す検出素子２００の具体例を示す図である。なお、図３５の（ａ）は、平面図であり、図３５の（ｂ）は、側面図である。

図３５を参照して、検出素子２００Ａは、検出素子２００にカバー部材１４０を追加した構成からなる。カバー部材１４０は、ユニット素子９１〜９ｎ上に配置される。そして、カバー部材１４０は、補助経路１４１〜１４ｎ＋１と、孔１５１〜１５（２ｎ）とを含む。また、カバー部材１４０は、例えば、ガラスからなる。

補助経路１４１は、一方端がカバー部材１４０の端面に位置し、他方端が孔１５１に接続される。補助経路１４２は、一方端が孔１５２に接続され、他方端が孔１５３に接続される。補助経路１４３は、一方端が孔１５４に接続される。以下、同様にして、補助経路１４ｎは、他方端が孔１５（２ｎ−１）に接続され、補助経路１４ｎ＋１は、一方端が孔１５（２ｎ）に接続される。

孔１５１は、ユニット素子９１の導入口１１５に接続される。孔１５２は、ユニット素子９１の排出口１１８に接続される。孔１５３は、ユニット素子９２の排出口１１８に接続される。孔１５４は、ユニット素子９２の導入口１１５に接続される。以下、同様にして、孔１５（２ｎ−１）は、ユニット素子９ｎの導入口１１５に接続され、孔１５（２ｎ）は、ユニット素子９ｎの排出口１１８に接続される。

検査対象の液体は、補助経路１４１から検出装置２００Ａに導入され、ユニット素子９１，９２，・・・，９ｎを順次流れ、補助経路１４ｎ＋１から外部へ排出される。この場合、液体は、排出口１１８からユニット素子９２内へ導入され、導入口１１５から排出される。

このように、カバー部材１４０は、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎを直列に接続する。

検出素子２００Ａにおいては、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４は、相互に同じ厚みを有する。

図３６は、図３５に示すカバー部材１４０の構成図である。図３６を参照して、カバー部材１４０は、カバー部材１４１０，１４２０からなる。カバー部材１４１０，１４２０の各々は、ガラスからなる。

カバー部材１４１０は、溝１４１１〜１４１ｎ＋１を一主面１４１０Ａに含む。溝１４１１は、一方端がカバー部材１４１０の端面に位置する。溝１４１ｎ＋１は、他方端がカバー部材１４１０の端面に位置する。

カバー部材１４２０は、貫通孔１４２１〜１４（２ｎ）を含む。貫通孔１４２１〜１４（２ｎ）の各々は、溝１４１１〜１４１ｎ＋１の幅に略等しい直径を有する。

カバー部材１４１０の一主面１４１０Ａがカバー部材１４２０の一主面１４２０Ａに接するようにカバー部材１４１０を上述した陽極接合によってカバー部材１４２０に接合する。

その結果、貫通孔１４２１は、溝１４１１の他方端と接続され、貫通孔１４２２は、溝１４１２の一方端と接続され、貫通孔１４２（２ｎ）は、溝１４１ｎ＋１の一方端と接続される。そして、溝１４１１〜１４１ｎ＋１は、カバー部材１４１０の一主面１４１０Ａにおける開口部がカバー部材１４２０の一主面１４２０Ａによって塞がれることによって、それぞれ、補助経路１４１〜１４ｎ＋１を構成する。また、貫通孔１４２１〜１４（２ｎ）は、それぞれ、孔１５１〜１５（２ｎ）を構成する。

検出素子２００Ａは、次の方法によって作製される。まず、図３１に示すステップＳ２１〜ステップＳ２６の工程をｎ回繰り返すことによってｎ個のユニット素子９１〜９ｎを作製する。

そして、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎを図３４に示す態様で一列に配列するとともに、アンテナ１３０，１３１を配置して検出素子２００を作製する。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて溝１４１１〜１４１ｎ＋１を一主面１４１０Ａに形成し、カバー部材１４１０を作製する。また、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて貫通孔１４２１〜１４（２ｎ）を形成し、カバー部材１４２０を作製する。

そして、カバー部材１４１０の一主面１４１０Ａがカバー部材１４２０の一主面１４２０Ａに接するようにカバー部材１４１０とカバー部材１４２０とを陽極接合によって接合する。これによって、カバー部材１４０が作製される。

そして、カバー部材１４０の孔１５１〜１５（２ｎ）が導入口１１５または排出口１１８に接続されるようにカバー部材１４０をｎ個のユニット素子９１〜９ｎ上に配置する。

これによって、検出素子２００Ａが完成する。

検出素子２００Ａにおける検出対象物の検出方法について説明する。検査対象の液体を補助経路１４１から検出素子２００Ａへ導入し、補助経路１４ｎ＋１から液体を排出することによって、液体をｎ個のユニット素子９１〜９ｎに直列に循環させる。

そして、アンテナ１３０によって電磁場をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４に印加する。その後、アンテナ１３１によって、ｎ個の振動子１１４の振動信号からなる受信信号を受信する。そして、振動信号の共振周波数の変化量Δｆを検出し、検出対象物を検出する。

検出対象物の検出が終了すると、検査対象の液体と同様にして、上述した強酸をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

そして、検査対象の液体と同様にして、超純水をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

その後、検査対象の液体と同様にして、レセプター（＝タンパク質）をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に流し、レセプター（＝タンパク質）をｎ個の振動子１１４に吸着させる。そして、上述した方法によって検出対象物を検出する。

以降、上述した動作を繰返し行ない、検出素子２００Ａを半永久的に使用して検出対象物を検出する。

図３７は、図３４に示す検出素子２００の他の具体例を示す図である。なお、図３７の（ａ）は、平面図であり、図３７の（ｂ）は、側面図である。

図３７を参照して、検出素子２００Ｂは、検出素子２００にカバー部材１６０を追加した構成からなる。カバー部材１６０は、ユニット素子９１〜９ｎ上に配置される。そして、カバー部材１６０は、補助経路１６１〜１６（２ｎ）を含む。また、カバー部材１６０は、例えば、ガラスからなる。

補助経路１６１は、一方端がカバー部材１６０の端面に位置し、他方端がユニット素子９１の導入口１１５に接続される。補助経路１６２は、一方端がユニット素子９１の排出口１１８に接続され、他方端がカバー部材１６０の端面に位置する。

補助経路１６３は、一方端がカバー部材１６０の端面に位置し、他方端がユニット素子９２の導入口１１５に接続される。補助経路１６４は、一方端がユニット素子９２の排出口１１８に接続され、他方端がカバー部材１６０の端面に位置する。

以下、同様にして、補助経路１６（２ｎ−１）は、一方端がカバー部材１６０の端面に位置し、他方端がユニット素子９ｎの導入口１１５に接続される。補助経路１６（２ｎ）は、一方端がユニット素子９ｎの排出口１１８に接続され、他方端がカバー部材１６０の端面に位置する。

検出素子２００Ｂにおいては、検査対象の液体は、補助経路１６１，１６３，・・・，１６（２ｎ−１）からそれぞれユニット素子９１〜９ｎ内へ導入され、補助経路１６２，１６４，・・・，１６（２ｎ）から外部へ排出される。

このように、検出素子２００Ｂにおいては、検査対象の液体は、カバー部材１６０によってユニット素子９１〜９ｎへ並列に流される。

また、検出素子２００Ｂにおいては、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４は、相互に同じ厚みを有していてもよいし、相互に異なる厚みを有していてもよい。

図３８は、図３７に示すカバー部材１６０の構成図である。図３８を参照して、カバー部材１６０は、カバー部材１６１０，１６２０からなる。カバー部材１６１０，１６２０の各々は、ガラスからなる。

カバー部材１６１０は、溝１６１１〜１６１（２ｎ）を一主面１６１０Ａに含む。溝１６１１は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｂに位置する。溝１６１２は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｃに位置する。

溝１６１３は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｂに位置する。溝１６１４は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｃに位置する。

以下、同様にして、溝１６１（２ｎ−１）は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｂに位置し、溝１６１（２ｎ）は、一方端がカバー部材１６１０の端面１６１０Ｃに位置する。

カバー部材１６２０は、貫通孔１６２１〜１６（２ｎ）を含む。貫通孔１６２１〜１６（２ｎ）の各々は、溝１６１１〜１６１（２ｎ）の幅に略等しい直径を有する。

カバー部材１６１０の一主面１６１０Ａがカバー部材１６２０の一主面１６２０Ａに接するようにカバー部材１６１０を上述した陽極接合によってカバー部材１６２０に接合する。

その結果、貫通孔１６２１は、溝１６１１の他方端と接続され、貫通孔１６２２は、溝１６１２の他方端と接続され、貫通孔１６２３は、溝１６１３の他方端と接続され、貫通孔１６２４は、溝１６１４の他方端と接続され、以下、同様にして、貫通孔１６２（２ｎ）は、溝１６１（２ｎ−１）の他方端と接続され、貫通孔１６２（２ｎ）は、溝１６１（２ｎ）と接続される。そして、溝１６１１〜１６１（２ｎ）の一主面１６１０Ａにおける開口部がカバー部材１６２０の一主面１６２０Ａによって塞がれることによって、溝１６１１〜１６１（２ｎ）および貫通孔１６２１〜１６（２ｎ）は、それぞれ、補助経路１６１〜１６（２ｎ）を構成する。

検出素子２００Ｂは、次の方法によって作製される。まず、図３１に示すステップＳ２１〜ステップＳ２６の工程をｎ回繰り返すことによってｎ個のユニット素子９１〜９ｎを作製する。

そして、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎを図３４に示す態様で一列に配列するとともに、アンテナ１３０，１３１を配置して検出素子２００を作製する。

その後、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて溝１６１１〜１６１（２ｎ）を一主面１６１０Ａに形成し、カバー部材１６１０を作製する。また、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて貫通孔１６２１〜１６（２ｎ）を形成し、カバー部材１６２０を作製する。

そして、カバー部材１６１０の一主面１６１０Ａがカバー部材１６２０の一主面１６２０Ａに接するようにカバー部材１６１０とカバー部材１６２０とを陽極接合によって接合する。これによって、カバー部材１６０が作製される。

そして、カバー部材１６０の補助経路１６１，１６２；１６３，１６４；・・・；１６（２ｎ−１），１６（２ｎ）がそれぞれ導入口１１５および排出口１１８に接続されるようにカバー部材１６０をｎ個のユニット素子９１〜９ｎ上に配置する。

これによって、検出素子２００Ｂが完成する。

検出素子２００Ｂにおける検出対象物の検出方法について説明する。ｎ個のユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４が相互に同じ厚みを有する場合、検査対象である同種類の液体を補助経路１６１，１６３，・・・，１６（２ｎ−１）から並列に検出素子２００Ｂへ導入し、補助経路１６２，１６４，・・・，１６（２ｎ）から液体を並列に排出することによって、液体をｎ個のユニット素子９１〜９ｎに並列に循環させる。

そして、アンテナ１３０によって電磁場をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４に印加する。その後、アンテナ１３１によって、ｎ個の振動子１１４の振動信号からなる受信信号を受信する。そして、振動信号の共振周波数の変化量Δｆを検出し、検出対象物を検出する。

検出対象物の検出が終了すると、検査対象の液体と同様にして、上述した強酸をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

そして、検査対象の液体と同様にして、超純水をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

その後、検査対象の液体と同様にして、レセプター（＝タンパク質）をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、レセプター（＝タンパク質）をｎ個の振動子１１４に吸着させる。そして、上述した方法によって検出対象物を検出する。

以降、上述した動作を繰返し行ない、検出素子２００Ｂを半永久的に使用して検出対象物を検出する。

一方、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎに含まれるｎ個の振動子１１４が相互に異なる厚みを有する場合、相互に異なるｎ種類の液体を補助経路１６１，１６３，・・・，１６（２ｎ−１）から並列に検出素子２００Ｂへ導入し、補助経路１６２，１６４，・・・，１６（２ｎ）から液体を並列に排出することによって、ｎ種類の液体をｎ個のユニット素子９１〜９ｎに並列に循環させる。

そして、アンテナ１３０によって電磁場をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の振動子１１４に印加する。その後、アンテナ１３１によって、ｎ個の振動子１１４の振動信号からなる受信信号を受信する。そして、振動信号の共振周波数の変化量Δｆを検出し、検出対象物を検出する。この場合、ｎ個の振動子１１４は、相互に厚みが異なるので、ｎ個の振動子１１４から受信した受信信号（＝振動信号）のｎ個の共振周波数は、相互に異なる。従って、ｎ種類の液体中の検出対象物を検出できる。

検出対象物の検出が終了すると、検査対象の液体と同様にして、上述した強酸をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

そして、検査対象の液体と同様にして、超純水をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、ｎ個の振動子１１４を洗浄する。

その後、検査対象の液体と同様にして、レセプター（＝タンパク質）をｎ個のユニット素子９１〜９ｎのｎ個の検査空間１２１に並列に流し、レセプター（＝タンパク質）をｎ個の振動子１１４に吸着させる。そして、上述した方法によって検出対象物を検出する。

以降、上述した動作を繰返し行ない、検出素子２００Ｂを半永久的に使用して検出対象物を検出する。

なお、検出素子２００Ｂにおいては、ｎ個のユニット素子９１〜９ｎの一部に液体を循環して検出対象物を検出するようにしてもよい。

このように、検出素子２００Ｂは、振動子１１４の厚みを同じ厚みまたは異なる厚みに設定し、同種類の液体またはｎ種類の液体中の検出対象物を検出する。

図３９は、この発明の実施の形態による振動検出素子を用いた更に他の検出素子の平面図である。また、図４０は、図３９に示す線ＸＸＸＸ−ＸＸＸＸ間における検出素子３００の断面図である。

この発明の実施の形態による検出素子は、図３９および図４０に示す検出素子３００であってもよい。

図３９および図４０を参照して、検出素子３００は、カバー部材３１０と、素子３０１〜３０ｎと、アンテナ１３０，１３１とを備える。

カバー部材３１０は、カバー部材３１１〜３１３からなる。カバー部材３１１，３１３の各々は、例えば、ガラスからなる。カバー部材３１２は、例えば、Ｓｉからなる。そして、カバー部材３１１〜３１３は、それぞれ、上述したカバー部材１１１〜１１３と同じ厚みを有する。

素子３０１〜３０ｎの各々は、上述した振動子１１４、導入口１１５、導入経路１１６、排出経路１１７、排出口１１８、検査空間１２１および微小空間１２２からなる。そして、ｎ個の素子３０１〜３０ｎは、導入口１１５と排出口１１８とを結ぶ直線が平行になるようにカバー部材３１０中に一列に形成される。

アンテナ１３０は、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の上側に位置するようにカバー部材３１１の上面３１１Ａに配置される。

アンテナ１３１は、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の下側に位置するようにカバー部材３１３の下面３１３Ａに配置される。

検出素子３００は、図３１に示す工程に従って製造される。この場合、カバー部材１１１〜１１３をそれぞれカバー部材３１１〜３１３と読み替え、アンテナ１１９，１２０をそれぞれアンテナ１３０，１３１と読み替える。

そして、ステップＳ２１において、凹部１０１，１０２，１０４，１０５のｎ個の組および貫通孔１０３，１０６のｎ個の組をカバー部材３１１に形成する。また、ステップＳ２２において、ｎ個の貫通孔２０１，２０３〜２０６をカバー部材３１２に形成する。

更に、ステップＳ２３において、ｎ個の振動子１１４を形成する。更に、ステップＳ２４において、ｎ個の振動子１１４をそれぞれｎ個の凹部１０２に配置する。更に、ステップＳ２５において、ｎ個の貫通孔２０１，２０３〜２０６がｎ個の凹部１０２，１０４，１０５およびｎ個の貫通孔１０３，１０６に向かい合うようにカバー部材３１２をカバー部材３１１に接触させ、陽極接合によってカバー部材３１２をカバー部材３１１に接合する。

更に、ステップＳ２６において、カバー部材３１２のカバー部材３１１に接する面と反対側の面に接してカバー部材３１３を配置し、陽極接合によってカバー部材３１３をカバー部材３１２に接合する。

更に、ステップＳ２７において、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の上側に位置するようにカバー部材３１１の上面３１１Ａにアンテナ１３０を配置し、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４の下側に位置するようにカバー部材３１３の下面３１３Ａにアンテナ１３１を配置する。これによって、検出素子３００が完成する。

検出素子３００の具体例Ａは、検出素子３００にカバー部材１４０を追加した構成からなる。この場合、ｎ個の素子３０１〜３０ｎは、カバー部材１４０によって直列に接続される。また、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４は、相互に同じ厚みを有する。

そして、検出素子３００の具体例Ａは、上述した検出素子２００Ａにおける検出方法と同じ方法によって、検出対象物を検出するとともに、半永久的に使用される。

また、検出素子３００の具体例Ｂは、検出素子３００にカバー部材１６０を追加した構成からなる。この場合、ｎ個の素子３０１〜３０ｎに含まれるｎ個の振動子１１４は、相互に同じ厚み、または相互に異なる厚みを有する。

そして、検出素子３００の具体例Ｂは、上述した検出素子２００Ｂにおける検出方法と同じ方法によって、検出対象物を検出するとともに、半永久的に使用される。

このように、検出素子２００または検出素子３００に追加するカバー部材をカバー部材１４０またはカバー部材１６０に切換えることによって、ｎ個の検査空間１２１は、直列または並列に接続される。

その結果、検出素子２００，３００は、１種類の液体またはｎ種類の液体中から１種類またはｎ種類の検出対象物を検出できる。

また、検出素子２００，３００においては、ｎ個の振動子１１４は、検出素子１００の場合と同様に、カバー部材１１１〜１１３またはカバー部材３１１〜３１３によって挟まれていないので、電磁場が印加されると、自由に振動する。

従って、検出素子２００，３００においても、振動子１１４の安定な振動を確保できる。

また、検出素子２００，３００の各々は、接地電位に接続されたアンテナを備えていないので、図９に示すように振動子１１４の振動が接地電位に接続されたアンテナを備えている場合よりも１０倍程度大きくなる。従って、検出対象物を高感度で検出できる。

なお、この発明の実施の形態においては、アンテナ１１９は、カバー部材１１３の下面に沿って配置され、アンテナ１２０は、カバー部材１１１の上面に沿って配置されていてもよい。

また、この発明の実施の形態においては、アンテナ１３０は、ユニット素子９１〜９ｎの下側に配置され、アンテナ１３１は、ユニット素子９１〜９ｎの上側に配置されてもよい。

更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ１３０は、カバー部材３１３の下面３１３Ａに配置され、アンテナ１３１は、カバー部材３１１の上面３１１Ａに配置されてもよい。

更に、この発明の実施の形態においては、振動検出素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅのいずれかを検出素子１００，２００，３００に用いてもよい。

振動検出素子１０Ｃを検出素子１００，２００，３００に用いた場合、突起物２１〜２４は、振動子１１４を水平に支持する。その結果、振動検出素子１０Ｃを用いた検出素子１００，２００，３００において、検査対象の液体を循環させながら検出対象物を検出する場合、検査対象の液体は、振動空間７（＝検査空間１２１）をスムーズに流れる。従って、検査対象の液体を循環させながら検出対象物を正確に検出できる。

また、振動検出素子１０Ｄを検出素子１００，２００，３００に用いた場合、振動子１１４は、カバー部材１Ａ，２Ａ，３の平面方向において支持部２５〜３２によって支持される。その結果、振動子１１４は、振動検出素子１０Ｄを用いた検出素子１００，２００，３００において、検査対象の液体が振動空間７（＝検査空間１２１）および微小空間８（＝微小空間１２２）を循環しても、カバー部材１Ａ，２Ａ，３の面内方向に移動し難くなる。従って、検査対象の液体を循環しても検査対象物を正確に検出できる。

この場合、検査対象の液体が微小空間８（＝微小空間１２２）の側壁８Ａから側壁８Ｂの方向へ流れる場合、カバー部材１Ａは、支持部２５〜３２のうち、支持部２７〜３０を有するようにしてもよく、検査対象の液体が微小空間８（＝微小空間１２２）の側壁８Ｂから側壁８Ａの方向へ流れる場合、カバー部材１Ａは、支持部２５〜３２のうち、支持部２５，２６，３１，３２を有するようにしてもよい。検査対象の液体が振動空間７（＝検査空間１２１）を流れるときの下流側に支持部があれば、振動子１１４を移動し難くできるからである。

更に、振動検出素子１０Ｅを検出素子１００，２００，３００に用いた場合、振動子１１４は、カバー部材１，２Ｂ，３の平面方向において支持部３３〜３６によって支持される。その結果、振動子１１４は、振動検出素子１０Ｅを用いた検出素子１００，２００，３００において、検査対象の液体が振動空間７（＝検査空間１２１）および微小空間８（微小空間１２２）を循環しても、カバー部材１，２Ｂ，３の面内方向に移動し難くなる。従って、検査対象の液体を循環しても検査対象物を正確に検出できる。

この場合、振動検出素子１０Ｅを用いた検出素子１００，２００，３００において、検査対象の液体が微小空間８（＝微小空間１２２）の側壁８Ａから側壁８Ｂの方向へ流れる場合、カバー部材２Ｂは、支持部３３〜３６のうち、支持部３４，３６を有するようにしてもよく、検査対象の液体が微小空間８（＝微小空間１２２）の側壁８Ｂから側壁８Ａの方向へ流れる場合、カバー部材１Ａは、支持部３３〜３６のうち、支持部３３，３５を有するようにしてもよい。検査対象の液体が振動空間７（＝検査空間１２１）を流れるときの下流側に支持部があれば、振動子１１４を移動し難くできるからである。

更に、上述した振動検出素子１０Ａ，１０Ｂを用いた検出素子１００においては、２つのカバー部材１１１，１１３のうちのいずれか一方の表面（または裏面）側には、何も配置されないので、何も配置されないカバー部材（カバー部材１１１，１１３のいずれか一方）側に共焦点顕微鏡または全反射顕微鏡を配置することによって、振動検出素子１０Ａ，１０Ｂと共焦点顕微鏡または全反射顕微鏡とを組み合わせ、検査対象物を更に詳細に分析できる。

更に、この発明の実施の形態においては、検出素子２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００は、図２４に示す工程図を用いて製造されてもよい。

更に、上記においては、カバー部材２，１１２，３１２は、シリコンからなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、カバー部材２，１１２，３１２は、ガラスからなっていてもよい。この場合、カバー部材２は、拡散接合および加熱加圧接合のいずれかによってカバー部材１，３に接合される。また、カバー部材１１２は、拡散接合および加熱加圧接合のいずれかによってカバー部材１１１，１１３に接合される。更に、カバー部材３１２は、拡散接合および加熱加圧接合のいずれかによってカバー部材３１１，３１３に接合される。

更に、この発明の実施の形態においては、検出素子１００は、導入経路１１６ｂのみからなる導入経路１１６を備えていてもよい。また、ユニット素子９１〜９ｎの各々も、導入経路１１６ｂのみからなる導入経路１１６を備えていてもよい。この場合、導入経路１１６ｂは、その他方端が導入口１１５に接続される。

更に、振動子４，１１４は、空気中でも十分に振動することが実験的に確認できているので、検出素子１００，２００，３００をガスセンサーとして用いてもよい。

更に、振動検出素子１０Ｅにおいては、カバー部材２Ｂは、２個の支持部（支持部３４，３６または支持部３３，３５）を有していればよいので、この発明の実施の形態による検出素子のカバー部材は、ｋ（ｋは２以上の整数）個の支持部を有していればよい。

更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ５，１１９，１３０の各々は、「第１のアンテナ」を構成し、アンテナ６，１２０，１３１の各々は、「第２のアンテナ」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、カバー部材１，１１１の各々は、「第１のカバー部材」を構成し、カバー部材２，１１２の各々は、「第２のカバー部材」を構成し、カバー部材３，１１３の各々は、「第３のカバー部材」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、カバー部材１４０またはカバー部材１６０は、「補助カバー部材」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、振動子を用いた振動検出素子およびそれを用いた検出素子に適用される。

１〜３，１１１〜１１３，１４０，１６０，３１０〜３１３，１４１０，１４２０，１６１０，１６２０ カバー部材、４，４Ａ，４Ｂ，１１４ 振動子、５，６，１１９，１２０，１３０，１３１ アンテナ、７ 振動空間、８，１２２ 微小空間、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 振動検出素子、１００，２００，３００ 検出素子、４１，４２，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂ 縁部、４１Ａ，４２Ａ 突出部、９１〜９ｎ ユニット素子、１０１，１０２，１０４，１０５ 凹部、１０３，１０６，２０１，２０３〜２０６，１４２１〜１４２（２ｎ），１６２１〜１６２（２ｎ） 貫通孔、１１５ 導入口、１１６ 導入経路、１１７ 排出経路、１１８ 排出口、１２１ 検査空間、１４１〜１４ｎ＋１，１６１〜１６（２ｎ） 補助経路、１５１〜１５（２ｎ） 孔、３０１〜３０ｎ 素子、１４１１〜１４１ｎ＋１，１６１１〜１６１（２ｎ） 溝。

Claims (6)

1. 接地電位に接続されたアンテナを用いずに振動子を振動させるとともに前記振動子の振動を検出する振動検出素子であって、
   振動子と、
   電磁場を前記振動子に印加する第１のアンテナと、
   前記振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を前記振動子から受信する第２のアンテナとを備える振動検出素子。
2. 前記第１のアンテナは、前記振動子に対して前記第２のアンテナと反対側に配置される、請求項１に記載の振動検出素子。
3. 前記第１および第２のアンテナは、前記振動子の前記平面形状の同じ表面側に配置される、請求項１に記載の振動検出素子。
4. 前記第１および第２のアンテナは、前記振動子の前記平面形状の一方の表面側に配置され、一体化された１つの導体からなる、請求項１に記載の振動検出素子。
5. 接地電位に接続されたアンテナを用いずに検出対象物を検出する検出素子であって、
   検査対象の液体が導入される検査空間と、前記検査空間に対して開口した微小空間とを内部に有するカバー部材と、
   前記カバー部材に設けられ、前記液体を前記検査空間へ導入する導入経路と、
   前記カバー部材に設けられ、前記液体を前記検査空間から排出する排出経路と、
   前記検査空間に配置されるとともに、前記検査空間のサイズよりも大きいサイズを有し、前記微小空間内に挿入された縁部を有する振動子と、
   電磁場を前記振動子に印加する第１のアンテナと、
   前記振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を前記振動子から受信する第２のアンテナとを備える検出素子。
6. 接地電位に接続されたアンテナを用いずに検出対象物を検出する検出素子であって、
   複数のユニット素子と、
   電磁場を前記複数のユニット素子に含まれる複数の振動子に印加する第１のアンテナと、
   前記振動子が振動したときの振動信号からなる受信信号を前記複数の振動子から受信する第２のアンテナとを備え、
   前記複数のユニット素子の各々は、
   検査対象の液体が導入される検査空間と、前記検査空間に対して開口した微小空間とを内部に有するカバー部材と、
   前記カバー部材に設けられ、前記液体を前記検査空間へ導入する導入経路と、
   前記カバー部材に設けられ、前記液体を前記検査空間から排出する排出経路と、
   前記検査空間に配置されるとともに、前記検査空間のサイズよりも大きいサイズを有し、前記微小空間内に挿入された縁部を有する振動子とを含む、検出素子。

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