JP2019066206A - 表面弾性波センサ及び測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定装置に表面弾性波センサが挿入された際に、挿入された表面弾性波センサの検査の種類を識別することができる表面弾性波センサを提供する。【解決手段】本発明の表面弾性波センサは、表面弾性波を基板上に励起し、当該表面弾性波の特性変化により基板上の検出部に載置あるいは接触させた被検出物の物性を測定する表面弾性波センサであって、検出用前記表面弾性波とは別に、表面弾性波センサの測定対象識別のため、識別用表面弾性波を励起し、表面弾性波の伝搬特性を識別情報とする識別用表面弾性波素子を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、表面弾性波構成素子を有する表面弾性波センサ及び測定システムに関する。

一般に、表面弾性波素子は、圧電基板と、この圧電基板上に設けられた櫛歯状電極指からなる入力電極及び出力電極を備えている。表面弾性波素子を用いたセンサとして、表面弾性波のうち、伝搬方向と直交する方向に変位するすべり表面弾性波（SH-SAW:Shear horizontal Surface Acoustic Wave、以下、単に表面弾性）を利用する表面弾性波素子を用いた各種物質の検出や物性値等の測定を行うための弾性波センサが研究されている（特許文献１参照）。

上記表面弾性波素子を備える表面弾性波センサは、例えば、インフルエンザ検査キットなどの種類の検査を行うバイオセンサとして検討されている。その反応検出部分に検体が直接触れるため、基本的に使い捨てを前提として用いられる。このため、測定システムは、一般的に、表面弾性波センサと測定装置とに分けて構成される。測定装置は、いずれの種類の検査を行う表面弾性波センサに対しても対応可能に汎用的な構成であり、入力端子に対して表面弾性波センサの入出力端子が挿入されることで、この表面弾性波センサの検出する検体の特性データを入力する。
そして、検出装置は、供給される特性データを解析して検査結果を求め、表示装置などの出力装置から検査結果を通知する。

特許第３４８１２９８号公報

しかしながら、表面弾性波センサがどの種類の検査に対応しているかは、表面弾性波センサの包装や箱に印刷やシールなどで示されているが、一旦包装や箱から取り出した後には、表面弾性波センサが対応する検査の種類の区別が付き難くなる。
このため、第１の種類の検査を行う際、異なる第２の種類の検査の表面弾性波センサを、第１の種類の検査の表面弾性波センサと取り違えて検出装置に挿入した場合、第１の種類の検査が行われず、必要な検査結果を得ることができないことになる。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、測定装置に表面弾性波センサが挿入された際に、挿入された表面弾性波センサ検査の種類を識別することができる表面弾性波センサ及び測定システムを提供することを目的とする。

本発明の表面弾性波センサは、表面弾性波を基板上に励起し、当該表面弾性波の特性変化により前記基板上の検出部に載置あるいは接触させた被検出物の物性を測定する表面弾性波センサであって、検出用の表面弾性波である検出用表面弾性波とは別に、前記表面弾性波センサの測定対象識別のため、識別用表面弾性波を励起し、当該表面弾性波の伝搬特性を識別情報とする識別用表面弾性波素子を有することを特徴とする。
本発明の表面弾性波センサは、前記識別用表面弾性波素子が、所定の識別周波数の前記識別用表面弾性波を反射する識別反射電極を有し、当該識別反射電極からの反射特性を、表面弾性波センサの識別情報とすることを特徴とする。

この本発明によれば、測定装置に挿入された際に、表面弾性波センサの検査の種類を識別することができる表面弾性波センサ及び測定システムを提供することができる。

第１の実施形態によるＩＤ情報を搭載した表面弾性波センサを用いた測定システムの一例を示す図である。 第１の実施形態の表面弾性波センサを上面から見た上面視における概略図を示している。 ＩＤ反射電極１０３２の構成例を示す図である。 第１の実施形態による検出装置２の構成例を示す図である。 図２のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。 第２の実施形態の表面弾性波センサを上面から見た上面視における概略図である。 ＩＤ反射電極１０３２及びＩＤ反射電極１０３３の各々の構成例を示す図である。 図６のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。 図６のＩＤ反射電極の配置に対応する他のビットテーブルを示す図である。 ＩＤ反射電極１０３２の構成例を示す図である。 図２のＩＤ反射電極の反射強度に対応するビットテーブルを示す図である。 ＩＤ反射電極１０３２及びＩＤ反射電極１０３３の構成例を示す図である。 図２のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。 図６のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。

本発明は、表面弾性波センサ素子が備えられた表面弾性波センサであり、特に、検査対象の特性を検出する検出用表面弾性波素子とは別に、表面弾性波センサの検査の種類を識別するＩＤ（Identification）情報（以下、識別情報とも言う）を示す識別用表面弾性波素子を設け、この識別用表面弾性波素子における表面弾性波の周波数、表面弾性波の遅延時間または表面弾性波の信号強度の各々を、表面弾性波センサ個々の試験の種類を示すＩＤ情報として用いることを特徴としている。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、第１の実施形態による識別情報を搭載した表面弾性波センサを説明する。図１は、第１の実施形態による識別情報を搭載した表面弾性波センサを用いた測定システムの一例を示す図である。測定システムは、表面弾性波センサ１、検出装置２、評価サーバ３とから構成される。この表面弾性波センサ１としては、検体（検査対象）の特性を測定するバイオセンサ、ガスの種類を測定するガスセンサ、溶液の電気特性（導電率及び比誘電率など）に基づき溶液の種類を測定する溶液検出センサなどである。すなわち、表面弾性波センサ１は、表面弾性波を基板上に励起し、当該表面弾性波の特性変化により前記基板上の検出部に載置あるいは接触させた被検出物である検査対象の物性を測定する。表面弾性波センサ１の端子１ａを検出装置２の端子２ａに挿入することで、検出装置２は表面弾性波センサ１から識別情報を取得し、この表面弾性波センサ１の行う検査の種類を識別する。このため、検出装置２は、例えば、表面弾性波センサ１の識別情報と表面弾性波センサ１の検査の種類を識別する種類テーブルあるいはビットテーブル（後述）を有している。検出装置２と評価サーバ３とは、有線あるいは無線で接続され、有線であれば例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）のケーブルを用いて接続されている。
評価サーバ３は、検出装置２に対する測定の制御、測定結果の表示及び測定結果の蓄積などを行う。また、評価サーバ３は、検出装置２から供給される表面弾性波センサの識別結果及び表面弾性波センサ１における測定結果を表示する（出力する）。
ただし、検出装置２と評価サーバ３の役割は上記形態に関わらず、検出装置２に評価サーバ３の機能を持たせることも可能であり、例えば、測定結果の表示や測定結果の蓄積を行っても良い。

図２は、本発明の第１の実施形態の表面弾性波センサを上面から見た上面視における概略図を示している。図２に示す表面弾性波センサは、反射型の表面弾性波センサ素子（表面弾性波素子）が用いられている。基板１０１は、材料を特に限定しないが、表面弾性波を伝搬させることが可能な材料、例えば水晶あるいはＬiＴaＯ_３（Lithium Tantalate）単結晶などの圧電基板で構成されている。この基板１０１の表面１０１Ｓには、反射型である検出用表面弾性波素子１０２及び識別用表面弾性波素子１０３の各々が形成されている。検出用表面弾性波素子１０２は、入出力電極１０２１、反射電極１０２２及び反応領域薄膜１０２３の各々を有している。識別用表面弾性波素子１０３は、ＩＤ入出力電極１０３１及びＩＤ反射電極１０３２の各々を有しているが、反応領域薄膜を有していない。入出力電極１０２１、反射電極１０２２、入出力電極１０３１及びＩＤ反射電極１０３２の各々は、それぞれが対向した一対の櫛歯状電極指の電極により構成される櫛形電極であり、例えばアルミニウムなどの金属薄膜をパターニングして形成している。反応領域薄膜１０２３は、金属薄膜であり、例えば金を蒸着して薄膜を形成し、被検出物を検出するための抗体あるいは抗原を金の薄膜の表面に固定したものである。この反応領域薄膜１０２３が検出領域（センサの検出面となる領域）となる。この検出領域には検体が導入される。検出装置２から入出力電極１０２１及び１０３１に電気信号が供給されることにより、電極指間に電界が発生し、圧電効果により表面弾性波が励振され、圧電基板である基板１０１の表面１０１Ｓを伝搬する。

反応領域薄膜１０２３は、基板１０１の表面１０１Ｓにおいて、入出力電極１０２１と反射電極１０２２との間における表面弾性波の伝搬路上に配置されている。この表面弾性波は、図２の矢印の示す方向Ｈ（入出力電極１０２１から反射電極１０２２に向かう方向）に伝搬する。
反射電極１０２２は、測定に用いる所定の検出周波数の表面弾性波（検出表面弾性波）を反射し、検出周波数以外の表面弾性波を透過させる特性を有する反射器である。
ＩＤ反射電極１０３２は、検出周波数と同一または異なる周波数であって、識別情報の取得に用いる所定の周波数である識別周波数の表面弾性波（識別表面弾性波）を反射し、識別周波数以外の表面弾性波を透過させる特性を有する反射器である。

図３は、ＩＤ反射電極１０３２の構成例を示す図である。図３において、表面弾性波センサ１の上面から見たＩＤ反射電極１０３２の平面図が示されている。櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂの各々が、それぞれの櫛歯が互い違いに配置され、表面１０１Ｓ（図２）において対向して形成されている。櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂとの各々は、パターン１０３２Ｌにより電気的に接続されている。このパターン１０３２Ｌには、トリミングが行われる領域１０３２Ｔが設けられている。領域１０３２Ｔが溶断されると、識別周波数の表面弾性波が検知できる程度のレベルで反射される。一方、櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂの各々が電気的に接続された状態の場合、反射強度は反射した表面弾性波を検知できない程度のレベルに低下する。すなわち、反射の有無を検知する閾値を設け、反射された表面弾性波の強度がこの閾値以上であれば表面弾性波の反射があり、閾値未満の場合に反射がないと判定できる。

また、本実施形態においては、変形例として、上述したように表面弾性波素子を形成する基板１０１にトリミング領域を形成する他に、表面弾性波素子をマウントする表面弾性波センサ１（ＰＣ基板）上にトリミング領域を形成しても良い。また、他の変形例として、ＩＤ反射電極を形成するか否かにより、識別情報を表面弾性波センサ１に付与する構成としても良い。つまり、ＩＤ反射電極１０３２自体を形成するか否かにより識別情報を表面弾性波センサ１に付与する構成としても良く、この場合、パターン１０３２Ｌの形成は無関係となる。また、変形例として、表面弾性波センサ１のＰＣ基板上に、櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂの外部端子を設け、リード線などの導体で接続するか否かにより識別情報を設定しても良い。
上述した各変形例は、本実施形態と同様に、後述する他の実施形態の変形例として用いても良い。

図４は、本発明の第１の実施形態による検出装置２の構成例を示す図である。検出装置２は、入出力制御部２１、信号制御部２２、判定部２３及び記憶部２４の各々を備えている。検出装置２は、例えば、マイクロコンピュータ及びメモリ（記憶部２４）により構成された装置であり、表面弾性波センサ１の検査項目の種類に対応した検査処理を行うアプリケーションのプログラムがインストールされている。そして、検出装置２において、入出力制御部２１、信号制御部２２及び判定部２３の各々の機能がソフトウェアのプログラムにより検査処理を行う手段として実行される。また、記憶部２４には、アプリケーションのプログラムがインストールされ、またこのプログラムにより後述する参照される表面弾性波センサ１を識別する識別情報が記憶されている。後述する他の実施形態のおいても、本実施形態と同様に、記憶部にはアプリケーションのプログラムがインストールされ、またこのプログラムにより後述する参照される表面弾性波センサ１を識別する識別情報が記憶されている。
本実施形態においては、識別情報が、反射の有無を示す有無情報である場合を一例として説明する。

入出力制御部２１は、表面弾性波センサ１が検出装置２に挿入された際、表面弾性波センサ１とのデータの送受信を行う。信号制御部２２は、入出力制御部２１を介して、表面弾性波センサ１に対し、検出周波数及び識別周波数の電気信号を送信し、また、表面弾性波センサ１から反射電極により反射された表面弾性波に対応する電気信号を得る。信号制御部２２は、反射された表面弾性波に対応する電気信号が得られた場合、周波数を示す数値を反射が有ったことを示す有無情報として判定部２３に対して出力する。ここで、信号制御部２２は、表面弾性波センサ１に出力した電気信号が反射されたか否かを、電気信号を出力した後の所定の遅延時間内において検出する。

また、信号制御部２２は、上記所定の範囲内の遅延時間に、電気信号の反射が検出できない場合、ＩＤ反射電極が存在しないと判定し、ＩＤ反射電極からの反射がないことを示す有無情報を判定部２３に対して出力する。判定部２３は、得られた有無情報における周波数を示す数値が予め定められた識別周波数である場合、記憶部２４の反射の有無情報を参照する。本実施形態においては、１個のＩＤ反射電極１０３２を配置するか否かを、検査の種類の識別情報とするため、２つの検査の種類の表面弾性波センサ１を識別する。

判定部２３は、信号制御部から得られる有無情報が、記憶部２４の有無情報（検査の種類の識別情報）と一致した場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と一致したと判定する。そして、判定部２３は、アプリケーションプログラムの検査の種類に応じた表面弾性波センサ１に対する検査の処理を検出装置２に対して実行させる。
一方、判定部２３は、信号制御部から得られる有無情報が、記憶部２４の有無情報と一致していない場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と異なることを検出する。そして、判定部２３は、挿入された表面弾性波センサ１に対する検査の処理を検出装置２に対して行わせず（検査処理を中止し）、表面弾性波センサ１が間違って使用されていることを評価サーバ３を介して検査担当者に対して通知する。

上述したように、本実施形態によれば、検出用表面弾性波素子１０２と異なるチャンネルに、識別用表面弾性波素子１０３を形成することで、反応領域薄膜１０２３における検査対象の検出動作に影響を与えずに、識別情報を表面弾性波センサに付与することができる。
また、図２においては、表面弾性波センサ１における識別用表面弾性波素子１０３が１個の表面弾性波センサ素子、すなわち１チャンネルで形成されている。
しかしながら、表面弾性波センサ素子が並列に配列された複数チャンネルの表面弾性波センサの場合、それぞれのチャンネルに対し、上述したＩＤ反射電極をそれぞれ配置することで、チャンネル数倍の表面弾性波センサの検査の種類を識別する情報量を持たせることができる。

また、本実施形態の変形例として、全てのチャンネルに識別情報のＩＤ反射電極を設けず、表面弾性波センサ１の識別する検査の種類の数を満足させる所定の数のチャネルにＩＤ反射電極を設ける構成としても良い。すなわち、複数のチャンネルから検査の種類の数に必要な数のチャンネルを選択し、選択したチャンネルの表面弾性波素子にＩＤ反射電極を配置する構成としても良い。
さらに、複数チャンネルにおいて、反応領域薄膜１０２３を有する表面弾性波素子に識別情報のＩＤ反射電極を設け、いずれかのチャンネルを識別専用として用いる構成としても良い。この場合、識別専用としたチャネルにおいては、ＩＤ反射電極のみを形成し、識別数を増加させるために複数のＩＤ反射電極（ＩＤ反射電極それぞれの識別周波数は異なる）を形成する構成としても良い。
上述した各変形例は、本実施形態と同様に、後述する他の実施形態の変形例として用いても良い。

また、第１の実施形態の他の構成として、識別表面弾性波の反射の有無そのものを直接に識別情報として用いず、識別表面弾性波の反射の有無を一旦ビット値に変換し、このビット値を識別情報とする構成を用いても良い。すなわち、判定部２３は、検出された識別表面弾性波の反射の有無が供給された際、ビットテーブルを参照し、検出された識別表面弾性波の反射の有無に対応する識別情報を読み出す。このビットテーブルには、識別表面弾性波の検出の有無と、この識別表面弾性波の有無に対応するビット値とが対応付けて記憶されている。このビットテーブルは、記憶部２４に設けられている。

図５は、図２のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。このビットテーブルには、例えば、識別表面弾性波の反射が有る場合にビット値が「１」とされ、識別表面弾性波の反射が無い場合にビット値が「０」とされている。
ここで、判定部２３は、識別表面弾性波の有無を示すビット値とビットテーブルの識別情報のビット値とが一致した場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と一致したことを検出する。一方、判定部２３は、識別表面弾性波の有無を示すビット値とビットテーブルの識別情報のビット値とが一致しない場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と一致していないことを検出する。上述したように、本実施形態の他の構成例によれば、１ビットの識別情報により２種類の表面弾性波センサを識別できる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態による識別情報を搭載した表面弾性波センサを説明する。図６は、第２の実施形態の表面弾性波センサを上面から見た上面視における概略図である。図２と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。識別用表面弾性波素子１０３は、入出力電極１０３１、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々を有しており、第１の実施形態と同様に反応領域薄膜を有していない。ＩＤ反射電極１０３３は、ＩＤ反射電極１０３２の識別周波数ｆ１と異なる識別周波数ｆ２の表面弾性波を反射する。

ここで、入出力電極１０３１は、検査周波数に対応して櫛形電極の電極指の間隔が設定され、識別周波数ｆ１の電気信号を識別周波数ｆ１の表面弾性波に変換し、識別周波数ｆ２の電気信号を識別周波数ｆ２の表面弾性波に変換する。ここで、識別周波数ｆ２については、電気信号から表面弾性波への変換の効率が低くなり、所定の強度の表面弾性波を得ることができない場合がある。このため、本実施形態においては、識別周波数ｆ１に対応して設計した電極から、いくつかの電極指を間引いて間引き電極（所謂、間引きを行なうことで、周波数特性の重み付けを行なった間引き重み付け電極）を得る。この得られた間引き電極を入出力電極１０３１として用いる。電極指を間引く場合、識別周波数ｆ２の信号レベル及び識別周波数ｆ１の信号レベルが大きくなるように、入出力電極１０３１の周波数特性を調整する。
すなわち、通常の正規型櫛歯状電極の周波数特性は中心周波数から離れるに従ってＳｉｎ(x)/(x)の関数に対応して信号レベルの減衰が大きくなる。しかしながら、本実施形態のように、電極指を間引いた間引き電極を利用することにより、信号レベルの減衰に対する周波数特性を調整することができる。この間引き電極の構成を用いることにより、中心周波数から離れた特定の周波数における減衰を比較的小さくし、信号レベルを大きくなる入出力電極１０３１を設計することができる。このように、入出力電極１０３１において、減衰の比較的小さな周波数を識別周波数ｆ１及び識別周波数ｆ２に設定すると効果的である。

第２の実施形態において、信号制御部２２は、表面弾性波センサ１の検査の種類の識別を行う際、入出力制御部２１を介して、表面弾性波センサ１に対して、識別周波数（ｆ１、ｆ２）の電気信号を送信する。そして、表面弾性波センサ１からＩＤ反射電極１０３２あるいは１０３３により反射された表面弾性波に対応する電気信号を得る。信号制御部２２は、識別周波数ｆ１の電気信号、識別周波数ｆ２の電気信号を出力する際、所定の間隔を置いて時系列に出力する。また、信号制御部２２は、反射された表面弾性波に対応する電気信号が得られたか否かの有無情報として、周波数及び遅延時間とを判定部２３に対して出力する。表面弾性波の反射の有無の検出は、所定の時間範囲内の遅延時間において、ＩＤ反射電極１０３２あるいは１０３３から反射された表面弾性波に対応する電気信号が検出されるか否かを判定することで行われる。判定部２３は、得られた電気信号の周波数が識別周波数（ｆ１、ｆ２）である場合、この識別周波数（ｆ１、ｆ２）が反射されたか否かの組合せを識別情報として用いる。

図７は、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々の構成例を示す図である。図７において、表面弾性波センサ１の上面から見たＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々の平面図が示されている。ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々については図３と同様である。本実施形態においては、複数個のＩＤ反射電極１０３２の各々を配置するか否かによる識別表面弾性波の反射の有無を識別情報とする。このため、ＩＤ反射電極１０３２の配置数に対応する数の検査の種類の表面弾性波センサ１を識別することができる。

すなわち、識別周波数として識別周波数ｆ１及びｆ２の２種類を用いた場合、識別周波数と反射の有無とによる次の４個の組合せにより、４種類の異なる検査の種類の表面弾性波センサ１の識別を行うことができる。例えば、４種類の組合せは、識別周波数ｆ１及びｆ２の双方の表面弾性波が戻った場合（組合せＡ）、識別周波数ｆ１の表面弾性波が戻り、識別周波数ｆ２の表面弾性波が戻らない場合（組合せＢ）、識別周波数ｆ１の表面弾性波が戻らず、識別周波数ｆ２の表面弾性波が戻った場合（組合せＣ）、識別周波数ｆ１及びｆ２の双方の表面弾性波が戻らない場合（組合せＤ）である。

判定部２３は、得られた電気信号の周波数が識別周波数である場合、記憶部２４の識別周波数の反射の有無の組合せを参照する。そして、判定部２３は、信号制御部２２から得られる識別周波数ｆ１及びｆ２の各々の反射の有無の組合せと、記憶部２４の識別周波数の組合せとが一致しているか否かの判定を行う。判定部２３は、識別周波数の組合せが、記憶部２４の識別周波数の組合せと一致した場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と一致し、一致しない場合、検査の種類と異なることを検出する。

上述したように、本実施形態によれば、表面弾性波センサ１の検査の種類に応じて、複数の異なる識別周波数に対応するＩＤ反射電極を配置するか否かにより、表面弾性波センサ１の検査の種類の識別情報を、識別周波数毎の識別表面弾性波の反射の有無の組合せにより簡易に設定できる。

また、第２の実施形態の他の構成として、識別周波数の各々の識別表面弾性波の反射の有無の組合せを一旦ビット値に変換し、このビット値を識別情報として用いる構成を用いても良い。すなわち、判定部２３は、検出された識別周波数の各々の識別表面弾性波の反射の有無の組合せが得られた際、記憶部２４のビットテーブルを参照し、識別周波数の識別表面弾性波の反射の有無に対応する識別情報を読み出す構成としても良い。

図８は、図６のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。ＩＤ反射電極１０３２が識別周波数ｆ１の表面弾性波を反射する特性を有する場合、識別周波数ｆ１の電気信号を入出力電極１０３１に入力すると、遅延時間内に反射が入出力電極１０３１に戻る。また、ＩＤ反射電極１０３３が識別周波数ｆ２の表面弾性波を反射する設計である場合、識別周波数ｆ２の電気信号を入出力電極１０３１に入力すると、遅延時間内に反射が入出力電極１０３１に戻る。

図８に示すように、第２の実施形態の他の構成例におけるビットテーブルは、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が所定の遅延時間内に戻る場合、１ビット目が「１」に設定され、一方、所定の遅延時間内に戻らない場合、１ビット目が「０」に設定されている。また、識別周波数ｆ２の表面弾性波が戻る場合、２ビット目が「１」に設定され、一方、戻らない場合、２ビット目が「０」に設定されている。これにより、２ビットの識別情報により４種類の表面弾性波センサを識別できる。識別周波数をｆ１及びｆ２の２種類で説明したが、識別する表面弾性波センサの数に対応した数の種類で設定しても良い。

判定部２３は、信号制御部２２から得られる周波数が予め設定された識別周波数である場合、記憶部２４の組合せに対応するビット値を記憶部２４のビットテーブルを参照する。
判定部２３は、識別表面弾性波の有無をビット値に変換した結果が、記憶部２４の識別情報のビット値と一致した場合、表面弾性波センサ１の検査の種類がアプリケーションプログラムの検査の種類と一致したことを検出し、一致しない場合、検査の種類が異なることを検出する。

＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、第３の実施形態による識別情報が設定された表面弾性波センサを説明する。第３の実施形態の表面弾性波センサは、図６と同様の構成をしているが、方向Ｈに対して、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３との入出力電極１０３１からの表面弾性波の伝搬距離を入れ替えて、識別周波数ｆ１及びｆ２の遅延時間を制御している。したがって、ＩＤ反射電極１０３２からの識別周波数ｆ１の識別表面弾性波の反射が遅延時間ｔ１及びｔ２のいずれかで検出される。ＩＤ反射電極１０３３から反射される識別周波数ｆ２の識別表面弾性波の反射も同様に検出される。

第３の実施形態の場合、信号制御部２２は、入出力制御部２１を介し、表面弾性波センサ１に対して、検出周波数及び識別周波数（ｆ１、ｆ２）の電気信号を送信する。そして、反射された表面弾性波に対応する電気信号が得られたか否かの情報として、周波数及び遅延時間とを判定部２３出力する。信号制御部２２は、識別周波数の電気信号の反射の有無、及びそれぞれの遅延時間を検出する。本実施形態においては、識別周波数ｆ１及びｆ２のいずれの識別周波数であるかの情報と、反射の遅延時間（ｔ１、ｔ２）と、識別表面弾性波の反射の有無との組合せを識別情報としている。

すなわち、識別周波数ｆ１及びｆ２の２種類を用いた場合、識別周波数と識別表面弾性波の反射の有無に加えて、ＩＤ反射電極の配置位置（遅延時間）を含めることにより、次の７個の組合せを構成し、７種類の異なる検査の種類の表面弾性波センサ１の識別を行うことができる。この７個の組合せは、識別周波数ｆ１及びｆ２の双方の表面弾性波の反射がそれぞれ遅延時間ｔ１、ｔ２で戻る場合（組合せＥ）、識別周波数ｆ１及びｆ２の表面弾性波の反射が遅延時間ｔ２、ｔ１で戻る場合（組合せＦ）、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が遅延時間ｔ１で戻り、識別周波数ｆ２の表面弾性波の反射が戻らない場合（組合せＧ）、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が遅延時間ｔ２で戻り、識別周波数ｆ２の表面弾性波反射が戻らない場合（組合せＨ）、識別周波数ｆ２の表面弾性波の反射が遅延時間ｔ１で戻り、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が戻らない場合（組合せＩ）、識別周波数ｆ２の表面弾性波の反射が遅延時間ｔ２で戻り、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が戻らない場合（組合せＪ）、識別周波数ｆ１及びｆ２の双方の表面弾性波の反射が戻らない場合（組合せＫ）である。
判定部２３は、信号制御部２２から供給される識別周波数ｆ１及びｆ２の各々の反射の有無、及び反射の遅延時間との組合せと、記憶部２４の識別情報とが一致しているか否かにより、表面弾性波センサ１とアプリケーションプログラムとの検査の種類が一致しているか否かの判定を行う。

上述したように、本実施形態によれば、表面弾性波センサ１の各々の検査の種類を識別する識別情報を、識別周波数毎の反射の有無と遅延時間との組合せにより簡易に設定できる。

また、第３の実施形態の他の構成として、識別周波数の各々の識別表面弾性波の反射の有無と遅延時間の組合せを一旦ビット値に変換して用いる構成を用いても良い。すなわち、判定部２３は、識別周波数の各々の識別表面弾性波の反射の有無と遅延時間との組合せが供給された際、記憶部２４のビットテーブルを参照し、識別周波数の各々の識別表面弾性波の反射の有無と遅延時間との組合せに対応する識別情報を読み出して判定しても良い。

図９は、図６のＩＤ反射電極の配置に対応する他のビットテーブルを示す図である。識別周波数ｆ１を反射するＩＤ反射電極１０３２は、遅延時間ｔ１及び遅延時間ｔ２のいずれかの位置に配置される。ＩＤ反射電極１０３２が遅延時間ｔ１の位置に配置された場合、反射された表面弾性波は遅延時間ｔ１後に識別周波数ｆ１の表面弾性波が入出力電極１０３１に戻る。ＩＤ反射電極１０３２が遅延時間ｔ２の位置に配置された場合、反射された表面弾性波は遅延時間ｔ２後に識別周波数ｆ１の表面弾性波が入出力電極１０３１に戻る。また、識別周波数ｆ２を反射するＩＤ反射電極１０３３も、遅延時間ｔ１及び遅延時間ｔ２のいずれかの位置に配置され、表面弾性波の反射における動作は、上述した識別周波数ｆ１と同様である。

図９に示すように、第３の実施形態におけるビットテーブルは、識別周波数ｆ１の表面弾性波が遅延時間ｔ１で戻った場合、１ビット目が「１」に設定され、一方、戻らない場合、１ビット目のビット値が「０」に設定されている。また、識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射が所定の時間内において遅延時間ｔ２で戻った場合、２ビット目が「１」に設定され、一方、反射が所定の時間内において戻らない場合、２ビット目が「０」に設定されている。同様に、識別周波数ｆ２の表面弾性波の反射が所定の時間内において遅延時間ｔ１で戻った場合、３ビット目が「１」に設定され、一方、反射が所定の時間内において戻らない場合、３ビット目が「０」に設定されている。また、識別周波数ｆ２の表面弾性波の反射が所定の時間内において遅延時間ｔ２で戻った場合、４ビット目が「１」に設定され、一方、規定の時間（遅延時間より十分長い時間）内に戻らない場合、４ビット目が「０」に設定されている。これにより、図９に示すように、本実施形態においては、４ビットの識別情報により、７種類の表面弾性波センサを識別することができる。これは、図６から判るように、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３を同一の位置に配置できないため、識別できる数が制限されるからである。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態の表面弾性波センサは、図２と同様の構成をしている。また、第１の実施形態の識別周波数ｆ１の表面弾性波の反射の有無のみでの識別であったが、第４の実施形態においては、識別周波数ｆ１の表面弾性波のＩＤ反射電極１０３２により反射される強度である反射強度を複数の段階、例えば本実施形態においては０（最低値）から最大値（例えば、入射される表面弾性波を、入射された強度の８０％の反射強度、設計により任意に設定）を８段階に分割し、反射される表面弾性波を８段階に分類して、８種類の表面弾性波センサ１を識別する識別情報とする。ここで、表面弾性波センサ毎にＩＤ反射電極１０３２の反射強度を、８段階のいずれかの強度となるように、ＩＤ反射電極１０３２の識別周波数ｆ１におけるインピーダンスを調整する。ＩＤ反射電極１０３２には、コンデンサあるいはインダクタまたはコンデンサ及びインダクタからなるインピーダンス回路のパターンが接続されている。そして、インピーダンス回路のパターンの切断箇所を制御することにより、ＩＤ反射電極１０３２のインピーダンスを任意に代え、反射強度を調整できる構成となっている。このパターンの切断は、例えばレーザによるトリミングによって行う。

図１０は、ＩＤ反射電極１０３２の構成例を示す図である。図１０において、表面弾性波センサ１の上面から見たＩＤ反射電極１０３２の平面図が示されている。櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂの各々には、パターン１０３２ＬＡ、１０３２ＬＢそれぞれが接続されている。パターン１０３２ＬＡ及び１０３２ＬＢ間には、インピーダンス回路１０３２Ｉ１、１０３２Ｉ２及び１０３２Ｉ３が並列に接続されている。また、インピーダンス回路１０３２Ｉ１は領域１０３２Ｔ１を介してパターン１０３２ＬＢに接続され、インピーダンス回路１０３２Ｉ２は領域１０３２Ｔ２を介してパターン１０３２ＬＢに接続され、インピーダンス回路１０３２Ｉ３は領域１０３２Ｔ３を介してパターン１０３２ＬＢに接続されている。領域１０３２Ｔ１から領域１０３２Ｔ３の各々は、トリミング領域である。インピーダンス回路１０３２Ｉ１、インピーダンス回路１０３２Ｉ２及び１０３２Ｉ３の各々は、それぞれ異なったインピーダンス値を有している。それぞれを切断するか否かの組合せで、櫛歯状電極指１０３２Ａ及び１０３２Ｂの間のインピーダンスを複数段階に調整できる。例えば、インピーダンス回路１０３２Ｉ１、１０３２Ｉ２及び１０３２Ｉ３の各々のインピーダンスの比率を１：２：４に設定し、それぞれの表面弾性波センサ１において切断あるいは接続の状態の組合せに対応し、ＩＤ反射電極１０３２の反射強度を８段階に調整する。

第４の実施形態の場合、検出装置２の各部は以下の動作を行う。信号制御部２２は、入出力制御部２１を介し、表面弾性波センサ１に対して、検出周波数及び識別周波数（ｆ１）の電気信号を送信し、反射として得られる電気信号の強度を検出する。判定部２３は、得られた電気信号の強度を検出し、この強度のレベルに対応し、記憶部２４の識別情報を参照し、信号制御部２２から得られた反射波の信号強度と比較する。

上述したように、本実施形態によれば、表面弾性波センサ１の検査の種類に応じて、表面弾性波の反射強度を複数の異なる強度となるようにＩＤ反射電極のインピーダンスを調整することで、表面弾性波センサ１の各々の検査の種類を識別する識別情報を、識別表面弾性波の反射強度により簡易に設定できる。

また、第４の実施形態の他の構成として、識別表面弾性波の反射強度を一旦ビット値に変換し、このビット値を識別情報として用いる構成を用いても良い。
図１１は、図２のＩＤ反射電極の反射強度に対応するビットテーブルを示す図である。例えば、トリミングによりＩＤ反射電極１０３２のインピーダンスを８段階に制御し、反射強度をレベル０からレベル７の８種類とする。
図１１に示すように、第４の実施形態におけるビットテーブルにおいて、識別用表面弾性波素子１０３の反射強度に対応した表面弾性波の反射の強度が、レベル０の場合に「０００」とし、レベル１の場合に「００１」とし、…、レベル７の場合に「１１１」と設定され、８種類の表面弾性波センサを識別できる。本実施形態の説明においては、反射強度を８段階に制御するとして説明したが、識別する表面弾性波センサの数に対応させた反射強度の数を設定しても良い。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態の表面弾性波センサは、図６と同様の構成をしているが、第４の実施形態と同様に、ＩＤ反射電極１０３２（識別周波数ｆ１）と１０３３（識別周波数ｆ２）との各々の反射強度を、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３のインピーダンスを調整し、それぞれ８段階の制御をする。すなわち、第５の実施形態においては、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々の反射強度を複数の段階に分割し、識別周波数ｆ１及びｆ２の表面弾性波の反射の有無と、その反射強度それぞれで識別情報を形成している。したがって、識別周波数ｆ１及びｆ２の双方で１６種類の識別情報とすることができる。

図１２は、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の構成例を示す図である。図１２において、表面弾性波センサ１の上面から見たＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の平面図が示されている。ＩＤ反射電極１０３３は図１０におけるＩＤ反射電極１０３２の構成と同様である。インピーダンス回路１０３３Ｉ１、１０３３Ｉ２及び１０３３Ｉ３は、例えば、異なったインピーダンス値を有する。それぞれを切断するか否かの組合せで、櫛歯状電極指１０３３Ａ及び１０３３Ｂの間のインピーダンスを８段階に調整するため、第４の実施形態と同様に、インピーダンス回路１０３３Ｉ１、１０３３Ｉ２及び１０３３Ｉ３の各々のインピーダンスの比率を１：２：４に設定している。

第５の実施形態において、信号制御部２２は、入出力制御部２１を介して、表面弾性波センサ１に対して、検出周波数及び識別周波数（ｆ１、ｆ２）の電気信号を送信し、得られた反射波の信号強度に対応させ、記憶部２４に記憶されている識別情報を参照して、表面弾性波センサ１の検査の種類が検出装置２のアプリケーションの検査の種類と一致するか否かの判定を行う。

上述したように、本実施形態によれば、表面弾性波センサ１の検査の種類に応じて、表面弾性波センサ１の検査の種類を識別する識別情報を、複数の異なる識別周波数の識別表面弾性波の反射強度の組合せにより簡易に設定できる。

また、第５の実施形態の他の構成として、識別表面弾性波の各々の反射強度の組合せを一旦ビット値に変換し、このビット値を識別情報として用いる構成を用いても良い。
図１３は、図２のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。表面弾性波センサ毎にＩＤ反射電極１０３２の反射強度が異なるため、表面弾性波センサ毎にＩＤ反射電極１０３２から反射されて戻って来る表面弾性波の強度（８段階のうちいずれかの強度）が異なる。ＩＤ反射電極１０３３についても同様である。

この図１３において、ビットテーブルは、例えば、下位３ビット（１ビット目から３ビット目を識別周波数ｆ１に対応させ、上位３ビット（４ビット目から６ビット目）を識別周波数ｆ２に対応させる。そして、下位３ビットと上位３ビットそれぞれにおいて、最低値（レベル０）の場合「０００」とし、レベル５の場合「１０１」とし、最大値（レベル７）の場合「１１１」とする。
これにより、６ビットの識別情報となり、６４種類の表面弾性波センサを識別できる。本実施形態の説明では、反射強度を８段階に分類したが、識別する表面弾性波センサの数に対応させた分類の数を設定して良い。

判定部２３は、得られた反射波が予め設定された識別周波数である場合、記憶部２４のビットテーブルにおける複数の識別周波数の識別表面弾性波の各々の反射強度の組合せに対応するビット値から、信号制御部２２から供給される反射強度の組合せに対応するビット値を読み出す。そして、判定部２３は、記憶部２４の表面弾性波センサ１の検査の種類を示すビット値を参照し、表面弾性波センサ１の検査が検出装置２におけるアプリケーションの検査の種類と一致するか否かの判定を行う。

＜第６の実施形態＞
第３の実施形態の識別周波数ｆ１及びｆ２各々の表面弾性波の反射の有無と、遅延時間とを用いた識別であった。しかしながら、第６の実施形態においては、識別周波数ｆ１及びｆ２の各々の表面弾性波の遅延時間に加え、ＩＤ反射電極１０３２、１０３３それぞれにより反射される表面弾性波の反射強度を識別に用いる。すなわち、反射される表面弾性波の反射強度を複数の段階に分割する。例えば、本実施形態においては、反射される表面弾性波の反射強度を８段階に分割することで、３ビットの識別情報を得る。

第６の実施形態において、信号制御部２２は、反射された表面弾性波に対応する電気信号の周波数、遅延時間及び信号強度を測定する。そして、信号制御部２２は、判定部２３に対し、検出した周波数、遅延時間及び遅延時間を出力する。判定部２３は、得られた反射波の周波数が識別周波数（ｆ１、ｆ２）の場合、それぞれの遅延時間（ｔ１、ｔ２）及び信号強度（８段階のいずれか）の組合せに対応して表面弾性波センサ１の識別を行う。
判定部２３は、検出された識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せ（以下、組合せ）が、参照した記憶部２４に記憶されている反射強度及び遅延時間の組合せと一致するか否かの判定を行う。

上述したように、本実施形態によれば、表面弾性波センサ１の検査の種類に応じて、表面弾性波の反射強度が異ならせ、かつ遅延時間を制御するようにＩＤ反射電極のインピーダンスを調整することで、識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せにより、表面弾性波センサ１の各々の検査の種類を識別する識別情報を簡易に設定できる。

また、第６の実施形態の他の構成として、識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せを一旦ビット値に変換し、このビット値を識別情報として用いる構成を用いても良い。すなわち、判定部２３は、検出された識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せが得られた際、記憶部２４に記憶されているビットテーブルを参照し、検出された識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せに対応する識別情報を読み出す構成としても良い。このビットテーブルは、検出される識別表面弾性波の反射の反射強度及び遅延時間の組合せと、この組合せに対応するビット値とが対応付けられている。

図１４は、図６のＩＤ反射電極の配置に対応するビットテーブルを示す図である。ここで、ＩＤ反射電極１０３２が識別周波数ｆ１の表面弾性波を反射するように設計され、ＩＤ反射電極１０３３が識別周波数ｆ２の表面弾性波を反射するように設計されている。また、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々は、配置される前後の位置が任意に変更される。また、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々は、反射強度が段階的に任意に変更される。

これにより、図１４（ａ）に示すように、周波数と遅延時間との組合せ毎に、例えば、最低値から最大値までを８段階（０段階から７段階）に分割し、上述したように３ビットの識別情報としている。また、遅延時間ｔ１の場合、ビット値を「０」とし、遅延時間ｔ２の場合、ビット値を「１」とする。 図１４（ｂ）に示すように、例えば、１ビット目から４ビット目を識別周波数ｆ１と遅延時間ｔ１との組合せに対応させ、５ビット目から８ビット目を識別周波数ｆ１と遅延時間ｔ２との組合せに対応させ、９ビット目から１２ビット目を識別周波数ｆ２と遅延時間ｔ１との組合せに対応させ、１３ビット目から１６ビット目を識別周波数ｆ２と遅延時間ｔ２との組合せに対応させる。識別周波数ｆ１で遅延時間がｔ１、信号強度が１段階の場合、１ビット目から４ビット目は、「００１（信号強度１段階）０（遅延時間ｔ１）」となる。これにより、ＩＤ反射電極１０３２及び１０３３の各々の反射強度を８段階に分類し、遅延時間をｔ１及びｔ２を用い、識別周波数をｆ１及びｆ２を用いることにより、１６ビットの識別情報により、表面弾性波センサを識別することができる。本実施形態の説明においては、弾性周波数を２種類、遅延時間を２種類、反射強度を８段階に分類したが、識別する表面弾性波センサの数に対応させた分類の数を設定して良い。

判定部２３は、得られた反射波の周波数が予め設定された識別周波数である場合、記憶部２４のビットテーブルから、信号制御部２２から供給される反射強度及び遅延時間の組合せに対応するビット値を読み出す。そして、判定部２３は、記憶部２４の表面弾性波センサ１の検査の種類を示すビット値を参照し、表面弾性波センサ１の検査が検出装置２におけるアプリケーションの検査の種類と一致するか否かの判定を行う。

上述してきた第１の実施形態から第６の実施形態の各々によれば、ＩＤ反射電極から反射された識別表面弾性波の特性（反射の有無、反射強度、遅延時間など）を識別情報として用いることで、表面弾性波センサ１の検査の種類の識別が簡易に行え、挿入された表面弾性波センサ１の検査の種類を容易に識別できる。そして、識別結果により検査対象の種類に応じた表面弾性波センサ１に対する検査の処理を検出装置２に対して実行、あるいは停止させることが可能となる。これにより、測定装置に挿入された際に、検出装置２に挿入された表面弾性波センサ１の検査の種類が、アプリケーションの検査の種類と異なる場合、検査の実行を中止させ、目的と異なる検査結果の出力を防止することができる。

１…表面弾性波センサ １ａ，２ａ…端子 ２…検出装置 ３…評価サーバ ２１…入出力制御部 ２２…信号制御部 ２３…判定部 ２４…記憶部 １０１…基板 １０１Ｓ…表面 １０２…検出用表面弾性波素子 １０３…識別用表面弾性波素子 １０２１，１０３１…入出力電極 １０２２…反射電極 １０２３…反応領域薄膜 １０３２，１０３３…ＩＤ反射電極 １０３２Ｔ，１０３２Ｔ１，１０３２Ｔ２，１０３２Ｔ３，１０３３Ｔ，１０３３Ｔ１，１０３３Ｔ２，１０３３Ｔ３…領域

Claims (9)

1. 表面弾性波を基板上に励起し、当該表面弾性波の特性変化により前記基板上の検出部に載置あるいは接触させた被検出物の物性を測定する表面弾性波センサであって、
   検出用の表面弾性波である検出用表面弾性波とは別に、前記表面弾性波センサの測定対象識別のため、識別用表面弾性波を励起し、当該表面弾性波の伝搬特性を識別情報とする識別用表面弾性波素子を有する
   ことを特徴とする表面弾性波センサ。
2. 前記識別用表面弾性波素子が、
   所定の識別周波数の前記識別用表面弾性波を反射する識別反射電極を有し、
   当該識別反射電極からの反射特性を、表面弾性波センサの識別情報とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面弾性波センサ。
3. 前記識別用反射電極が、前記表面弾性波の伝搬経路上に複数個配置され、それぞれが互いに異なる周波数の前記識別周波数毎に設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の表面弾性波センサ。
4. 前記識別用表面弾性波を励起する電極には、間引き重み付けが施されている
   ことを特徴とする請求項２の表面弾性波センサ。
5. 前記伝搬経路上における前記識別反射電極の位置を、前記伝搬経路の前記表面弾性波の伝搬方向において異ならせることにより、前記識別用表面弾性波の遅延時間を複数種類で制御し、前記識別周波数と組合せて、個々の表面弾性波センサが行う検査の種類を識別する識別情報とする
   ことを特徴とする請求項３に記載の表面弾性波センサ。
6. 前記識別反射電極の反射強度を複数段階で制御することにより、前記識別用表面弾性波の反射される信号強度を複数種類で制御し、前記識別周波数と組合せにより、個々の表面弾性波センサが行う検査の識別情報とする
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の表面弾性波センサ。
7. 前記表面弾性波の伝搬経路上における前記識別反射電極の位置を、前記伝搬経路の前記識別用表面弾性波の伝搬方向において異ならせることにより、前記識別用表面弾性波の遅延時間を複数種類で制御し、かつ前記識別反射電極の反射強度を複数段階で制御することにより、前記識別用表面弾性波の反射される信号強度を複数種類で制御し、前記識別用表面弾性波素子の前記識別周波数と組合せて、個々の表面弾性波センサが行う検査の種類を識別する識別情報とする
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の表面弾性波センサ。
8. 前記識別反射電極に対してインピーダンス素子を接続するか否かにより、当該識別反射電極の反射強度を調整する
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の表面弾性波センサ。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載された表面弾性波センサを備え、当該表面弾性波センサの出力信号と前記識別情報とを比較し、前記表面弾性波センサから入力される当該出力信号が、当該表面弾性波センサを用いて行う検査の種類を示す前記識別情報と一致しているか否かを判定する検出部を有する
   ことを特徴とする測定システム。

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