JP2014016272A - Detection sensor - Google Patents
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Abstract
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は感知センサーに設けられた、水晶振動子の励振電極の表面に、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、当該水晶振動子に試料液を供給して、吸着による質量負荷による水晶振動子の周波数の変化に基づいて感知対象物の定量を行う。 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. The QCM is provided with an adsorption film on the surface of the excitation electrode of the quartz vibrator provided in the sensing sensor, and adsorbs the sensing object by antigen-antibody reaction. The sensing object is quantified based on the change in the frequency of the crystal unit due to the load.
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。水晶振動子の試料液の供給流路側は接地されており、裏面の試料液と接しない電極は検出用及び参照用の周波数を取得するための電極となっている。 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. The sample liquid supply flow path side of the crystal unit is grounded, and the electrode not in contact with the sample liquid on the back surface is an electrode for acquiring the frequency for detection and reference.
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。しかしながら感知センサーの小型化及び簡便化のために、供給流路を細く構成した場合には、僅かな凹凸により流速や流量に変化が生じてしまうため、供給流路への水晶片の設置によって、流量や流速が安定しなくなる場合や、励振電極上に試料液が供給されない場合があった。 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. However, if the supply flow path is made narrower for downsizing and simplification of the sensor, the flow rate and flow rate will change due to slight unevenness, so by installing a crystal piece in the supply flow path, In some cases, the flow rate and flow velocity are not stable, or the sample solution is not supplied onto the excitation electrode.
また感知センサーを小型化をすると、電極間が狭くなるため、水晶片の裏面に回りこむ僅かな試料液や参照液によって、電極が濡れてしまい、付着した液分に基いて、あるいは第1の励振電極と第2の励振電極とが導通してしまうことに基いて、発振が弱まる場合や、正確な発振ができなくなることがあった。 Further, when the sensor is downsized, the space between the electrodes becomes narrower, so that the electrode gets wet by a slight sample liquid or reference liquid that wraps around the back surface of the crystal piece, and is based on the adhering liquid or the first liquid. On the basis of the conduction between the excitation electrode and the second excitation electrode, oscillation may be weakened or accurate oscillation may not be possible.
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子が形成された共通の圧電片を、配線基板上の凹部を塞ぐように配置した感知センサーにおいて、凹部内に位置する圧電片の裏面側に試料液などの液体の回りこみを防止し、信頼性の高い測定を行うことの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 thereof is to close a concave portion on a wiring board with a common piezoelectric piece on which a first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator are formed. An object of the present invention is to provide a sensor that can perform measurement with high reliability by preventing a liquid such as a sample liquid from flowing around a back surface of a piezoelectric piece located in a recess.
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配線基板に配置された共通の圧電片に各振動領域が凹部と対向するように励振電極を設けて構成され、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を覆うように設けられ、当該領域との間に試料液を供給する流路を形成する流路形成部材と
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
前記凹部内への液体の回り込みを抑えるために、当該凹部内に付着され、当該凹部を形成する材質よりも撥水性の大きい撥水剤と、を備え、
前記撥水領域によって、前記検出用電極と、前記参照用電極とが試料液により互いに導通することを防ぐことと、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,
An excitation electrode is provided on a common piezoelectric piece arranged on the wiring board so as to close the recess so that each vibration region faces the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator;
Forming a flow path that is provided so as to cover a region on one surface side of the wiring substrate including the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator and that supplies a sample liquid to the area. An adsorbing film that is provided on only one of the member and the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator so as to face the flow path and adsorbs a sensing object in the sample liquid;
A water repellent that is attached to the recess and has a greater water repellency than the material that forms the recess, in order to prevent the liquid from entering the recess.
The water-repellent region prevents the detection electrode and the reference electrode from being electrically connected to each other by the sample liquid.
また本発明の感知センサーは、前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子の各励振電極は、前記流路に面した側の励振電極が接地電極であって、前記凹部と対向する側の励振電極が検出用電極及び参照用電極であることを特徴としてもよく、さらに前記撥水領域は、凹部の底面部に設けられたことを特徴としてもよい。 In the sensing sensor of the present invention, each of the excitation electrodes of the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator has a ground electrode on the side facing the flow path, and faces the recess. The excitation electrode on the side may be a detection electrode and a reference electrode, and the water-repellent region may be provided on the bottom surface of the recess.
あるいは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配線基板に配置された共通の圧電片に各振動領域が凹部と対向するように励振電極を設けて構成され、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を覆うように設けられ、当該領域との間に試料液を供給する流路を形成する流路形成部材と、
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
前記凹部の周壁面と、第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子と、の間を塞ぐように設けられた非導電性のシール剤と、を備えることを特徴としてもよく、前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子の各励振電極は、前記流路に面した側の励振電極が接地電極であって、前記凹部と対向する側の励振電極が検出用電極及び参照用電極であることを特徴としてもよい。
Alternatively, the sensing sensor of the present invention includes 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,
An excitation electrode is provided on a common piezoelectric piece arranged on the wiring board so as to close the recess so that each vibration region faces the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator;
Forming a flow path that is provided so as to cover a region on one surface side of the wiring substrate including the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator and that supplies a sample liquid to the area. Members,
An adsorbing film that is provided on only one of the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator so as to face the flow path and adsorbs a sensing object in a sample liquid;
A non-conductive sealing agent provided so as to close a space between the peripheral wall surface of the recess and the first and second piezoelectric vibrators. In each of the excitation electrodes of the first and second piezoelectric vibrators, the excitation electrode on the side facing the flow path is a ground electrode, and the excitation electrode on the side facing the recess is the detection electrode and the reference It may be a feature electrode.
本発明は、共通の圧電片に形成された第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子の一方に試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜を形成し、配線基板に形成された凹部を塞ぐように前記圧電片を配置した感知センサーにおいて、凹部内に撥水剤を付着させているので、凹部内に浸入しようとする液体が弾かれ、このため圧電片の裏面側への液体の回り込みを抑えることができる。従って圧電片の裏面側の電極に液体が付着することの不具合を防止できる。
また他の発明は、圧電片と凹部の周壁面との間をシール材により塞いでいるため、同様の効果がある。
In the present invention, an adsorption film that adsorbs a sensing object in a sample solution is formed on one of a first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator formed on a common piezoelectric piece, and is formed on a wiring board. In the sensing sensor in which the piezoelectric piece is arranged so as to close the concave portion, the water repellent is adhered in the concave portion, so that the liquid entering the concave portion is repelled. Wraparound can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent a problem that the liquid adheres to the electrode on the back surface side of the piezoelectric piece.
The other invention has the same effect because the space between the piezoelectric piece and the peripheral wall surface of the recess is closed by the sealing material.
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、を備えており、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の前面に設けられた表示部15は、例えば周波数あるいは周波数の変化分の測定結果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
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。感知センサー20は、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、により構成されており、長さ約2.0cm、幅約1.2cmの寸法で構成される。図3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り、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る。図5は、水晶振動子3と配線基板2の構成を示した縦断側面図であり、図6は水晶振動子3と配線基板2に設けられた凹部23の構成を示した分解斜視図である。これら図2〜図6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
配線基板2は長さ方向の一端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を形成している。配線基板2の他端側(以後先端部21とする)には、矩形状の凹部23が深さ0.1mmで形成される。凹部23は、内壁に沿って、水晶振動子3の周縁部を支持するための段差24が設けられている。配線基板2に設けられた凹部23の底面部には、撥水剤30、具体的には、凹部23の撥水性よりも大きい撥水性を持つ、(例えばアデッソのような)撥水剤30を底面全体に塗布して、撥水領域を形成する。
The
配線基板2の上面には配線25、26、27が設けられている。これら配線25〜27は配線基板2の一端側(接続端子部22側)から凹部23の段差24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。
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7、図8も参照しながら説明する。水晶振動子3は、例えばATカットされた、幅2.5mm、長さ5.0mm、厚さ0.05mmの矩形状の水晶片31上に形成されている。水晶片31上には、水晶片31の長さ方向を前後方向とすると、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
図7、図8中には第1の振動領域32a、第2の振動領域32bを各々点線で囲って示している。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。一方で第1の振動領域32aの下面側には励振電極34aが形成されており、第2の振動領域32bの下面側には励振電極34bが形成されている。これら励振電極33a、33b、34a,34bは水晶片31の厚さ、あるいは各振動領域32a、32bに設けられる励振電極33a,33b,34a,34bの質量をわずかに変えて形成され、第1の水晶振動子3A、第2の水晶振動子3Bからの主モードの発振周波数を異ならせている。
また第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、図示しない吸着膜が設けられている。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。
In FIG. 7 and FIG. 8, the
In addition, an adsorption film (not shown) made of an antibody that selectively binds to an antigen as a sensing object is provided on the surface of the
上面側の励振電極33a、33bは一端が互いに接続されており、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が伸ばされている。引き出し電極35は、水晶片31の側面を介して水晶片31の下面の周縁部へと引き回されている。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、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。
The
水晶振動子3は、凹部23に設けられた、段差24に載置されると、水晶振動子3の下面に設けられた励振電極34a、34bが、凹部23の底面部及び撥水剤30とおよそ20μmの隙間を介して対向するように配置される。凹部23の段差24へと引き回された端子部26b、27bと、水晶片31の下面側の励振電極34a,34bからの引き出し電極36a、36bと、が夫々接続され、また凹部23の段差24に引き回された端子部25bと、水晶片31の上面側の励振電極33a,33bから引き回された引き出し電極35とが接続される。
When the
水晶振動子3は、段差24に載置されると、上面の高さ位置が、配線基板2の上面の高さ位置から、上下に0.05mmの範囲に位置する。後述するように感知センサー20が本体部13と接続されると、配線基板2上を伸ばされた端子部25a,26a,27aが本体部13と接続され、端子部26a、27aは夫々第1の発振回路と第2の発振回路と接続され、端子部25aは接地される。第1の発振回路は、抗原の質量検出用の周波数を出力し、第2の発振回路は、参照用の周波数を出力するのに用いられる。すなわち凹部23に対向する励振電極34a及び34bは夫々検出用電極34a、参照用電極34bとなり、水晶振動子3の上面側の励振電極33aと33bとは、夫々接地側電極33a,33bとなる。
When the
続いて流路形成部材4について、横断平面図である図9も参照しながら説明する。この流路形成部材4は角板状に形成され、前記配線基板2の先端部21の表面に積層される。配線基板2の接続端子部22が設けられる方向を後方側、前記先端部21を前方側とすると、流路形成部材4の前方側には、試料溶液の注入口41が円形に開口しており、流路形成部材4を厚さ方向に貫通している。注入口41の後方には、検出後の試料溶液の貯留及び排出のための廃液口42が開口しており、注入口41と同様に流路形成部材4を厚さ方向に貫通するように構成されている。注入口41及び廃液口42は、共に水晶振動子3の投影領域から外れる位置に構成されており、さらに廃液口42は、注入口41と比較して大きな容積を持つように構成されている。
Next, the flow
流路形成部材4の裏面の構成について説明すると、この裏面には、廃液口42よりもさらに後方側に拡大流路部43が、流路形成部材4と配線基板2を積層した際に、配線基板2に設けた凹部23と水晶振動子3とを臨む位置に形成される。前記注入口41と拡大流路部43との間には互いに接続する第1の線状流路44が形成されており、同様に拡大流路部43と廃液口42とを互いに接続する第2の線状流路45が形成される。
The configuration of the back surface of the flow
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はプラズマ洗浄されて、その表面が活性化されると共に表面の有機物が除去されている。そのため第1、第2の線状流路44,45及び供給流路43の供給液との親和性が高められており、供給液の流通が容易になると共に、流路形成部材4と配線基板2との密着性を高められており、これらの隙間からの供給液の漏れ出しを防ぐ。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。
The flow
流路形成部材4に設けられた注入口41には、円柱状のフィルタ46が着脱自在に設けられる。このフィルタ46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。このフィルタ46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。一方供給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。なお、フィルタ46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。
A
流路形成部材4は、注入口41にフィルタ46を挿入されて水晶振動子3を装填された配線基板2の先端部21に積層される。流路形成部材4が配線基板2及び水晶振動子3を密着することで、第1の線状流路44、第2の線状流路45及び拡大流路部43の下方側が閉じられ、注入口41から、第1の線状流路44、供給流路40、第2の線状流路45を介して廃液口42へと繋がる流路が形成される。
The flow
上述の感知センサー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の端子部25a、26a、27aが、発振回路ユニット12においてこれら端子部25a、26a、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1を構成する。図10は感知装置1の概略構成図であり、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
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15に表示する。
Next, each unit provided in the
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1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。
The operation of the sensing device 1 using the
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57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15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
次いで、ユーザが感知センサー20の注入口41にスポイトにより参照液、例えば生理食塩水を滴下する。注入口41に供給された参照液は、フィルタ46に吸収され、フィルタ43内を重力により下方へと降り、第1の線状流路44へと供給される。供給液は毛細管現象により、第1の線状流路44を流れて供給流路40へと供給される。供給流路40を参照液が流れると、供給流路40に設けられた水晶振動子3の第1及び第2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。
Next, the user drops a reference solution, for example, physiological saline, into the
ここで供給流路40を供給液が流れるときに、供給流路40の起伏によって供給液が均一に拡がらない場合がある。本発明の実施の形態に係る感知センサー20においては、配線基板2に凹部23を設けて水晶振動子3を嵌挿しており、水晶振動子3の上面側の高さ位置は、配線基板2の上面の高さ位置から上下に0.05mmの範囲になるように構成している。そのため、供給流路40の凹凸が少なく接地電極32a、32b上に供給液を安定して供給することができる。また供給流路40が供給液で満たされると、水晶片31の周囲から供給液が回り込み、供給液によって、水晶振動子3の下面側に設けられた検出電極34aと参照用電極34bとが互いに導通してしまう。本発明の実施の形態に係る感知センサー20では、凹部23の底面部に撥水剤30が塗布され、撥水領域が形成されている。そのため図11に示すように供給液が水晶振動子3と凹部23の隙間から浸入した場合にも、撥水剤30の作用により、供給液は、水晶片31の縁で留まる。検出電極34aと参照用電極34bとが供給液によって導通することがないため、出力される周波数は安定している。
参照液は、供給流路40を拡がると、第2の線状流路45を流れこみ、第1の線状流路44と同様に毛細管現象によって第2の線状流路45を流れていく。参照液は第2の線状流路45を通過すると、廃液口42へと流出して、当該廃液口42に貯留される。
Here, when the supply liquid flows through the
When the reference liquid expands the
続いて、試料液を注入口41に滴下する。試料液は、参照液と同様にフィルタ46に吸収され、重力によってフィルタ46を下方に向かい、それによってフィルタ46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40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46の毛細管現象により供給流路40へと進入し、供給流路40の外縁に沿って広がるように流れ、供給流路40内の液相は参照液から試料液に置換される。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40から廃液口42へと流れて貯留される。廃液口42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。
Subsequently, the sample solution is dropped into the
Then, the sample solution enters the
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. However, the above-described antigen-antibody reaction does not occur in the
上述の感知センサー20によれば、配線基板2上に、凹部23を形成し水晶振動子3をはめ込むように構成することで、供給流路40の起伏を小さくして、水晶振動子3の上面側に供給液が安定して供給されるようにする。さらに凹部23に撥水作用を付することで、凹部23の底面部と対向する水晶振動子3の下面側に供給液が回り込まないようにする。水晶振動子3の下面側に設けられた検出用電極34aと参照用電極34bとが供給液により、互いに導通することを防ぐため安定した測定ができる。
According to the above-described
共通の圧電片に形成された第1の圧電振動子3A及び第2の圧電振動子3Bの一方に試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜を形成し、配線基板2に形成された凹部23を塞ぐように前記圧電片31を配置した感知センサー20において、凹部23内に撥水剤30を付着させているので、凹部23内に浸入しようとする液体が弾かれ、このため圧電片31の裏面側への液体の回り込みを抑えることができる。従って圧電片31の裏面側の電極に液体が付着することの不具合を防止できる。
A recess formed in the
また本発明の実施の形態に係る感知センサー1は、供給液が水晶振動子3上に供給され、水晶振動子3上から排出される構成あっても良い。図12に示すように、上側流路形成部材61と、下側流路形成部材62と、を配線基板2上に積層するように構成する。下側流路形成部材62と配線基板2を積層した際に、配線基板2に設けた凹部23と水晶振動子3を臨む位置に拡大流路部63を設けて、水晶振動子3を嵌挿した配線基板2上に積層することで供給流路64が構成される。配線基板2に設けた凹部23の底面部には、撥水剤30を塗布して、凹部23と対向する励振電極34a、34bに供給液が這い回らないように構成する。水晶片31の前端の上方の位置に下側流路形成部材62を厚さ方向に貫通する注入口65が設けられ、水晶片31の前端の上方の位置に下側流路形成部材62を厚さ方向に貫通する廃液口66が設けられる。注入口65と廃液口66には、多孔質体で構成された円柱状のフィルタ67、68が設けられる。
The sensing sensor 1 according to the embodiment of the present invention may have a configuration in which a supply liquid is supplied onto the
上側流路形成部材61の上面側には、すり鉢状のインジェクト口69が設けられる。インジェクト口69の底部は、注入口65と接続されており、フィルタ67の上部が露出している。上側流路形成部材61の下面側には、前述のインジェクト口69より低い位置に、廃液だまり70が設けられており、廃液口66と接続される。インジェクト口69に供給された供給液は、注入口65のフィルタ67に吸収され、フィルタ67の毛細管現象と重力により供給流路64へ供給される。供給流路64に供給された供給液は、供給流路64を拡がるように流れて供給流路64を満たす。供給液は供給流路64を満たすと、廃液口66に設けられたフィルタ68により吸収される。廃液だまり70は、インジェクト口69より低い位置にある。そのため、供給液は、フィルタ67、68による毛細管現象と、サイホン効果により供給流路64から廃液だまり70へと流通される。このような構成の感知センサー20の場合にも、供給液の回り込みによる検出電極34aと参照用電極34bとの導通を防ぐことができるため安定した検出ができる。
また撥水剤30を凹部23の壁面部と水晶片31との隙間に塗布して、供給液の浸入を防ぐようにしてもよい。
A mortar-shaped
Alternatively, the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態として、撥水剤30を塗布することで、供給液により裏面側の検出電極34aと参照用電極34bとが互いに導通しないようにするのではなく、シーリング剤8により水晶片の周囲の隙間を塞ぎ、下面側に供給液が回らないように構成してもよい。シーリング剤8は、例えばシリコン樹脂などの非導電性の材料を用いる。
[Second Embodiment]
As a second embodiment, the
例えば図13、図14に示すように配線基板2に形成する凹部23に段差24を設けず、配線基板2上を引き回される配線25、26、27は凹部23の側壁まで引き回し、端子部25b、26b、27bとする。一方で接地電極33a、33b、検出電極34a及び参照用電極34bから引き回される引き出し電極35、36a、36bは水晶片31の側面まで引き回す。配線基板2の凹部23の側壁に設けられた端子部25b、26b、27bと、水晶片31の側面に引き回された引き出し電極35、36a、36bに導電性接着剤81を塗布し、水晶片31を凹部23に嵌挿する。端子部25b、26b、27bと引き出し電極35、36a、36bの接合部に導電性接着剤81を再度塗布した後、硬化させて、水晶片31の高さ位置が、配線基板2表面の高さ位置から、上下に0.05mmの間に位置するように固定する。
For example, as shown in FIGS. 13 and 14, the
導電性接着剤81の硬化後、夫々の端子部25b、26b、27b及び引き出し電極35、36a、36bと導電性接着剤81との厚さによって生じている水晶片31の周囲の隙間から、シーリング剤8をディスペンサーにより充填する。なお図14は、平面図であるが、図中のシーリング剤8には、ハッチングを施した。この際には、水晶振動子3のCI値の上昇を防ぐために、シーリング剤8は水晶片31に設けられた検出電極34aと参照用電極34bとには、接触させないように充填する。水晶片31の周縁部のシーリング剤8を均した後、電極端と導電性接着剤81で接続した部位をシーリング剤8により塞ぐ。このような構成にした場合にも、供給液によって、検出電極34a及び参照用電極34bが導通することを防ぐことができるため、同様の効果が得られる。また水晶振動子3は、矩形状の水晶片でなくともよく図15に平面図で示すような円板状の水晶片9を用いた構成でもあってもよい。
After the
1 感知装置
2 配線基板
3 水晶振動子
4 流路形成部材
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
33a,33b 接地電極
34a 検出用電極
34b 参照用電極
40 供給流路
41 注入口
42 廃液口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記凹部を塞ぐように配線基板に配置された共通の圧電片に各振動領域が凹部と対向するように励振電極を設けて構成され、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を覆うように設けられ、当該領域との間に試料液を供給する流路を形成する流路形成部材と
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
前記凹部内への液体の回り込みを抑えるために、当該凹部内に付着され、当該凹部を形成する材質よりも撥水性の大きい撥水剤と、を備え、
前記撥水領域によって、前記検出用電極と、前記参照用電極とが試料液により互いに導通することを防ぐことと、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;
An excitation electrode is provided on a common piezoelectric piece arranged on the wiring board so as to close the recess so that each vibration region faces the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator;
Forming a flow path that is provided so as to cover a region on one surface side of the wiring substrate including the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator and that supplies a sample liquid to the area. An adsorbing film that is provided on only one of the member and the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator so as to face the flow path and adsorbs a sensing object in the sample liquid;
A water repellent that is attached to the recess and has a greater water repellency than the material that forms the recess, in order to prevent the liquid from entering the recess.
A sensing sensor, wherein the water repellent region prevents the detection electrode and the reference electrode from being electrically connected to each other by a sample solution.
前記凹部を塞ぐように配線基板に配置された共通の圧電片に各振動領域が凹部と対向するように励振電極を設けて構成され、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を覆うように設けられ、当該領域との間に試料液を供給する流路を形成する流路形成部材と、
前記第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
前記凹部の周壁面と、第1の圧電振動子及び第2の圧電振動子と、の間を塞ぐように設けられた非導電性のシール剤と、を備え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;
An excitation electrode is provided on a common piezoelectric piece arranged on the wiring board so as to close the recess so that each vibration region faces the recess, and each excitation electrode is electrically connected to the connection terminal portion. A first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator;
Forming a flow path that is provided so as to cover a region on one surface side of the wiring substrate including the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator and that supplies a sample liquid to the area. Members,
An adsorbing film that is provided on only one of the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator so as to face the flow path and adsorbs a sensing object in a sample liquid;
A sensing sensor comprising: a peripheral wall surface of the recess; and a non-conductive sealing agent provided so as to block between the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012154597A JP2014016272A (en) | 2012-07-10 | 2012-07-10 | Detection sensor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116183434A (en) * | 2023-05-05 | 2023-05-30 | 苏州市纤维检验院 | Automatic weighing method for water evaporation rate |
-
2012
- 2012-07-10 JP JP2012154597A patent/JP2014016272A/en active Pending
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CN116183434A (en) * | 2023-05-05 | 2023-05-30 | 苏州市纤维检验院 | Automatic weighing method for water evaporation rate |
CN116183434B (en) * | 2023-05-05 | 2023-08-08 | 苏州市纤维检验院 | Automatic weighing method for water evaporation rate |
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