JP2020091193A

JP2020091193A - 感知センサー

Info

Publication number: JP2020091193A
Application number: JP2018228420A
Authority: JP
Inventors: 茎田　啓行; Hiroyuki Kukita; 啓行茎田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-11

Abstract

【課題】感知対象物の検出又は定量を行うことができる感知センサーにおいて、液漏れを抑制する技術を提供すること。【解決手段】配線基板３の表面に固定された水晶振動子を備えた感知センサーにおいて、流路となる溝部を備えたシリコーン板を配線基板及び水晶振動子の表面に配置して試料液を水晶振動子の一端側から他端側に通流させる流路５７を形成している。このとき前記溝部は、前記注入口に供給された試料液が前記圧電振動子の一端部から他端部に亘る領域を通過する流路を形成し、当該流路の幅方向の両端部が前記圧電振動子上に位置するように形成されている。また前記圧電振動子の一端部及び他端部の下面と、前記配線基板との隙間は試料液の進入を防ぐための封止剤により封止されている。【選択図】図３

Description

本発明は、圧電振動子の発振周波数に基づいて、試料液に含まれる感知対象物を感知するための感知センサーに関する。

臨床分野において、例えば血糖値の自己モニタリングに代表されるＰＯＣＴ(Point of care Testing)と呼ばれる簡便な方法が普及している。この方法の例としてＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を利用した感知センサーが知られている。感知センサーは、例えば特許文献１に記載されているように配線基板に固定された水晶振動子の一面側に感知対象物を含む試料液を供給して、水晶振動子に感知対象物を吸着させ、水晶振動子の周波数の変化量により吸着した感知対象物の量を測定する。さらに現場において簡易な計測を行うことができる感知センサーとして、水晶振動子の一面側を流路形成部材で覆って流路を形成し、流路に繋がる供給口に滴下した試料液を水晶振動子の一面側に通流させて試料液中の感知対象物を感知する小型の感知センサーも開発されている。

近年感知センサーを安価にするために、感知センサーのさらなる小型化や構造の簡素化が求められている。特に感知センサーに用いられる水晶振動子のコストが大きく水晶振動子のさらなる小型化が求められている。
しかしながら流路の下面全体が水晶振動子によって塞がれた特許文献１に記載の感知センサーとは異なり、水晶振動子を小型化していくことに伴って、流路と水晶振動子との大小関係が変化する。この結果、流路の構成の違いが試料液の流れに影響を及ぼし、水晶振動子の表面に、安定的に試料液を供給することが困難になってしまうおそれもある。

特開２０１４−１４５６５１号公報

本発明はこのような事情の下になされたものであり、試料液中の感知対象物の検出又は定量を行うことができる感知センサーにおいて、水晶振動子を小型化しながら安定した測定を行うことができる技術を提供することにある。

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を備えると共に、一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片の両面に、前記接続端子と電気的に接続される励振電極を設けて振動領域が形成され、前記振動領域が凹部と対向するように当該凹部を塞ぐ位置の前記配線基板上に設けられると共に、前記凹部に対向する面とは反対側の励振電極に、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜が形成された圧電振動子と、
前記圧電振動子を含む前記配線基板の前記一面を覆うように設けられ、試料液の注入口を備えると共に、前記一面との間に試料液の流路を形成するための溝部が形成された流路形成部と、を備え、
前記溝部は、前記注入口に供給された試料液が前記圧電振動子の一端部から他端部に亘る領域を通過する流路を形成し、当該流路の幅方向の両端部が前記圧電振動子上に位置するように形成されていることと、
前記圧電振動子の一端部及び他端部の下面と、前記配線基板との隙間は試料液の進入を防ぐための封止剤により封止されていることと、を特徴とする。

本感知センサーは、配線基板の表面に固定された圧電振動子の上方に溝部を備えた流路形成部材を配置して圧電振動子の一端側から他端側に通流させる流路を形成している。このとき溝部は、前記注入口に供給された試料液が前記圧電振動子の一端部から他端部に亘る領域を通過する流路を形成し、当該流路の幅方向の両端部が前記圧電振動子上に位置するように形成されている。そして前記圧電振動子の一端部及び他端部の下面と、前記配線基板との隙間は試料液の進入を防ぐための封止剤により封止されている。従って、圧電基板の一端部及び他端部の下面と配線基板との隙間への試料液の進入を防ぎつつ、圧電振動子の上面に強制的に誘導しつつ、処理液を確実に圧電振動子の表面に導入することができる。

実施の形態に係る感知センサーを用いた感知装置の斜視図である。感知センサーの分解斜視図である。配線基板、水晶振動子及びシリコーン板の平面図である。感知センサーの縦断側面図である。感知センサーの一部を拡大した縦断側面図及び横断面図である。感知センサーの縦断正面図である。感知装置の概略構成図である。比較形態に係る感知センサーの一部を拡大した側断面図及び横断面図である。比較形態に係る感知センサーに供給した処理液の流れを示す説明図である。実施の形態に係る感知センサーに供給した処理液の流れを示す説明図である。

以下、実施の形態に係る感知センサーを用いた感知装置について説明する。例えばこの感知装置は、マイクロ流体チップを利用し、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のウイルスなどの抗原の有無を検出し、人間の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、感知装置は本体部１２と、感知センサー２と、を備えている。感知センサー２は、本体部１２に形成された差込口１７に着脱自在に接続される。本体部１２の上面には、例えば液晶表示画面により構成される表示部１６が設けられており、表示部１６は例えば本体部１２内に設けられた後述する発振回路の出力周波数あるいは、周波数の変化分等の測定結果もしくは、ウイルスの検出の有無等を表示する。

続いて感知センサー２について説明する。図２は図１に示した感知センサー２に設けられた上側ケース体２１を外した状態の斜視図を示す。また図３（ａ）〜（ｄ）は、上から順番に、感知センサー２に設けられるシリコーン板５、水晶振動子４の表面、裏面及び配線基板３を示す平面図である。さらに図４は、感知センサー２の縦断側面図であり、図５は、感知センサー２の一部を拡大した縦断面図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。

図１、２に示すように感知センサー２は、上側ケース体２１と下側ケース体２２とで構成される容器２０を備え、容器２０から水平に突出し、本体部１２に形成された差込口１７に挿入される板状の差込部３１を備えている。感知センサー２の差込部３１側を後方、他端側を前方とすると、図２に示すように、下側ケース体２２は、上面が開口した概略箱型に形成され、後方側の壁部に切欠き２２ａが形成されている。下側ケース体２２の上面側の前方寄りの位置には、後述する廃液管６を支持する支持部７５と、吸収部材７２が収納される箱状の収納部７３とが設けられている。
下側ケース体２２の後方側の底面には、前記支持部７５の後方側に長さ方向に延伸された形状の配線基板３が配置される。この配線基板３の後方側部分は、下側ケース体２２から突出し、前述の本体部１２の差込口１７に差し込まれる前述の差込部３１となる。

図３（ｄ）、図４に示すように配線基板３の上面（一面）の前方よりの位置には、配線基板３を厚さ方向に貫通する矩形の貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２は下側ケース体２２の底面によって塞がれ、凹部を形成する。配線基板３の上面側には、長さ方向に伸びる３本の配線２５〜２７が設けられており、各配線２５〜２７の一端側には、差込部３１において、夫々端子部２５２、２６２、２７２が形成されている。また各配線２５、２７の他端側には貫通孔３２の側方、前方寄りの位置にて、夫々端子部２５１、２７１が形成されている。さらに配線２６の他端側は２本に分岐し貫通孔３２の側方、後方寄りの位置にて端子部２６１Ａ、２６１Ｂが形成されている。

そして配線基板３における端子部２５１、２７１、２６１Ａ、２６１Ｂ上には、水晶振動子４側の電極と導通を図るための導電性接着剤９が塗布される。また配線基板３の上面には、貫通孔３２の前方側と後方側とに各々水晶振動子４の幅に合わせて配線基板３の幅方向に伸びるように導電性接着剤９ａが塗布されている。これら導電性接着剤９、９ａは、配線基板３の表面に一括してプリントされる。

続いて圧電振動子、例えば水晶振動子４について説明する。図３（ｂ）、（ｃ）に示すように水晶振動子４は、例えば長さ４ｍｍ、幅３．５ｍｍの矩形のＡＴカットの水晶片４０により構成されている。図３（ｂ）に示すように水晶片４０の表面側（上面側）には、例えばＡｕ（金）により形成される前後方向に伸びる帯状の励振電極４２Ａ、４２Ｂが左右に並べて設けられている。また図３（ｃ）に示すように水晶片４０の裏面側（下面側）には、励振電極４２Ａ、４２Ｂに夫々対向するように励振電極４３Ａ、４３Ｂが帯状に設けられている。

図３（ｂ）に示すように表面側の励振電極４２Ａ、４２Ｂは後方側の端部にて側周縁に向かって伸び、さらに水晶片４０の側面を通って裏面側周縁に伸びる配線４４Ａ、４４Ｂの一端と接続されている。配線４４Ａ、４４Ｂの水晶片４０の裏面側の端部には、電極４４０Ａ、４４０Ｂが形成されている。一方の励振電極４２Ａの表面には、例えば抗原である感知対象物（本例ではウイルス）を吸着するための抗体からなる吸着膜４７が形成されている。また励振電極４２Ｂの表面を含む電極表面には、吸着膜４７に代えて、感知対象物の吸着を阻害する阻害剤４８が塗布されている。

また水晶振動子４の下面側に設けられた励振電極４３Ａ及び４３Ｂは、前端部から夫々水晶振動子４の左右周縁に伸びる配線４５Ａ、４５Ｂの一端が接続され、各配線４５Ａ、４５Ｂの他端側には水晶振動子４の下面側周縁にて電極４５０Ａ、４５０Ｂが形成されている。

水晶振動子４は、図４、図５に示すように配線基板３の貫通孔３２を塞ぎ、且つ裏面側の励振電極４３Ａ、４３Ｂが当該貫通孔３２に臨むように配置される。この励振電極４３Ａ、４３Ｂに接続された端子部４５０Ａ、４５０Ｂは、夫々配線基板３側の端子部２５１、２７１上にプリントされた導電性接着剤９により接着される。また、表面側の励振電極４２Ａ、４２Ｂに接続された端子部４４０Ａ、４４０Ｂも同様に、夫々端子部２６１Ａ、２６１Ｂに対して導電性接着剤９により接着される。

さらにここで、水晶振動子４の前方側の端部の下面と、後方側の端部の下面とが配線基板３の貫通孔３２の前後に塗布された導電性接着剤９ａによって固定される。この導電性接着剤９ａにより、水晶振動子４下面と配線基板３との隙間は、前後両端の位置にて、夫々水晶振動子４の幅方向一端から他端に亘って封止される。
水晶振動子４の前方側の端部は、本実施の形態における水晶振動子４の「一端部」に相当し、後方側の端部は「他端部」に相当する。

配線基板３の上面側には、シリコーン板５が設けられている。図３（ａ）、図５（ａ）に示すようにシリコーン板５は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で構成された例えば厚さ２．０ｍｍの概略矩形板状の部材で構成される。シリコーン板５には、前後方向に伸びる細長い形状の貫通孔５０が形成されている。貫通孔５０の内側の領域の幅は後方側から放射状に広がったのち、中流域で一定の幅となり、その後前方側に向けて徐々に狭くなるように構成されている。

このシリコーン板５を水晶振動子４の上方に積層すると、図５（ｂ）に示すように貫通孔５０が下面側から水晶振動子４及び配線基板３により塞がれる。この時貫通孔５０の前方側の端部及び後方側の端部は、夫々水晶振動子４よりも前方及び後方に外れるように位置している。

また、貫通孔５０の最大幅は、水晶振動子４の幅（本例では３．５ｍｍ）よりも短い寸法に設定されている。したがって、水晶振動子４の表面側の励振電極４２Ａ、４２Ｂは貫通孔５０内に左右に並んで配置される。また水晶振動子４の側周縁は、シリコーン板５の下方に位置し、上側ケース体２１を装着したときに、図６に示すように水晶振動子４の左右方向の周縁部が、各々水晶振動子４の前端部から後端部に亘ってシリコーン板５によって押えられる状態となる。このときシリコーン板５の下面は、水晶振動子４の側周縁の上方に位置する部位が上面側から押されて変形し、シリコーン板５の外周側の周縁は、配線基板３の表面に密着する。

図２、図５（ｂ）に示すように前記貫通孔５０の後方側の端部と前方側の端部とには夫々多孔質の毛細管部材により構成された入口側毛細管部材５５及び廃液側毛細管部材５６が設けられている。前記入口側毛細管部材５５は例えば円柱状、廃液側毛細管部材５６は例えば円柱を略Ｌ字状に屈曲させた形状に夫々形成され、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の化学繊維束により構成されている。これら入口側毛細管部材５５や廃液側毛細管部材５６は多孔質体であるセルロースや親水化した多孔質樹脂により構成してもよい。入口側毛細管部材５５の下端部はシリコーン板５の貫通孔５０の後方側の端部に挿入され、その上端側が後述する上側ケース体２１の液受け部２３内に露出している。

図４に示すように、廃液側毛細管部材５６のＬ字の垂直部分は、その下端側がシリコーン板の貫通孔５０の前方側の端部に挿入されている。また廃液側毛細管部材５６の上端側はシリコーン板５の上面よりも上方に突出し、Ｌ字の水平部分が外径２ｍｍの親水性のガラス管で構成された廃液管６の内部に挿入されている。これら毛細管部材５５、５６においては、前記化学繊維束の繊維間の空隙を毛細管現象により処理液が流通する。

図２、図４に示すように廃液管６の下流側には、廃液側毛細管部材５６から排出された処理液を吸収して貯留するための廃液吸収部７が設けられている。この廃液吸収部７は毛細管部材をなす毛細管シート７１と、当該毛細管シート７１と接触するように設けられ、毛細管シート７１を流通する試料液を吸収するための吸収部材７２と、を備えている。毛細管シート７１の先端は、廃液管６の下流端から廃液管６の内部に入り込むように設けられる。図２、図４に示すように廃液吸収部７は液体の漏れを防ぐために下側ケース体２２の上方に形成された収納部７３に収納されている。また廃液管６は支持部材７５により、高さ及び左右方向の位置を位置決めされた状態で支持されている。

続いて上側ケース体２１について図２、図４を参照して説明する。上側ケース体２１は、概略箱型に形成され、後方側の壁面に配線基板３の差込部を容器２０の外部に突出させるための切欠きが形成されている。そして上側ケース体２１は、差込部３１を除いた配線基板３、シリコーン板５及び廃液吸収部７を上方側から覆うように設けられる。上側ケース体２１の上面側にはすり鉢状に傾斜した液受け部２３が形成されている。図４に示すように上側ケース体２１の裏面側における後方側には、シリコーン板５を配線基板３に押圧するための押圧部９０が設けられている。

押圧部９０は、例えば概略箱形に構成され、上側ケース体２１を下側ケース体２２に嵌合して互いに係止した時に、押圧部９０の下面にてシリコーン板５の上面を下方に押圧する。押圧部９０には、貫通孔５０の後方側の端部に対応する位置に注入口２３に連通し、入口側毛細管部材５５が挿入される貫通孔９１が形成されている。また押圧部９０における前方寄りの位置には、廃液管６及び廃液側毛細管部材５６の設置領域を確保するための切り欠き９２が形成されている。

既述のように配線基板３、水晶振動子４、シリコーン板５を積層し、入口側毛細管部材５５及び廃液側毛細管部材５６を貫通孔５０に挿入すると共に、廃液側毛細管部材５６を廃液管６の後方側端部に接続し、廃液管６の前方側端部に廃液吸収部７を接続する。その後下側ケース体２２と上側ケース体２１を係止して容器２０を形成する。この時押圧部９０によりシリコーン板５が押されることによって、シリコーン板５の下面が水晶振動子４及び配線基板３に押し付けられて密着する。これにより貫通孔５０が押圧部９０により上面側から塞がれ、水晶振動子４の表面に配線基板３、水晶振動子４、シリコーン板５及び押圧部９０により囲まれた流路５７が形成される。従ってシリコーン板５及び押圧部９０（上側ケース体２１）が本例の流路形成部材に相当する。

このように構成された感知センサー２は、差込部３１を本体部１２の差込口１７に差し込んだときに、図７に示すように水晶振動子４に設けられた励振電極４２Ａ及び４３Ａで挟まれた第１の振動領域６１が第１の発振回路６３に接続されて発振する。また水晶振動子４の励振電極４２Ｂ及び４３Ｂに挟まれた第２の振動領域６２が第２の発振回路６４に接続されて発振する。本実施の形態の感知センサー２を用いた感知装置では、スイッチ部６５により、データ処理部６６と第１の発振回路６３とを接続するチャンネル１と、データ処理部６６と第２の発振回路６４とを接続するチャンネル２とを交互に切り替えた間欠発振を行う。

上述の動作により、２つの発振回路６３、６４からの周波数信号を時分割して後段に取り込み、各振動領域６１、６２の発振周波数を並行して求めることができる。第１の発振回路６３からの出力をチャンネル１、第２の発振回路６４からの出力をチャンネル２とすると、例えば１秒間をｎ分割（ｎは偶数）し、各チャンネルの発振周波数を１／ｎ秒の処理で順次求めることにより、１秒間に少なくとも１回以上周波数を取得しているため、実質同時に各チャンネルの周波数を取得することができる。

そしてこれらの周波数信号は、データ処理部６６に取り込まれる。データ処理部６６では、周波数信号を例えばディジタル値として算出し、算出されたディジタル値の時分割データに基づいて、演算処理を行い、例えば、抗原の有無などの演算結果を表示部１６に表示する。

続いて本実施の形態の感知センサー２の作用について説明するが、まず比較形態に係る感知センサー２００の構成及び比較形態に係る感知センサー２００の処理液の流れについて説明する。なお感知センサー２には、感知対象物を含む試料液及び緩衝液が供給されるが、以下、これらを合わせて処理液を呼ぶものとする。

（比較形態に係る感知センサーの励振電極の形状は、本発明と比較するうえでポイントとなる部分ではないので実施例と同様の形状といたしました。）
比較形態に係る感知センサー２は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように本実施の形態と同様に矩形板状の水晶振動子４００により構成している。この例では、シリコーン板５００に形成された貫通孔５０１の最大幅は、水晶振動子４００の幅よりも長い寸法に設定されている。従って、水晶振動子４００は、貫通孔５０１の内側に収まるように配置され、貫通孔５０１を配線基板３に押し当てて形成される流路５７０の側壁は、水晶振動子４００の上面から外れた側方に配置される。

このように小型化した水晶振動子４００を貫通孔５０１の内側の領域に収まるように配置する場合には、水晶振動子４と配線基板３との隙間からの処理液の漏出を防ぐために水晶振動子４の周囲を全周に亘って、例えばシリコーン樹脂などのシール部材９００で塞ぐ必要がある。この結果、図８（ａ）に示すように、シール部材９００が水晶振動子４００の周囲に盛り上がるように形成されてしまい、流路５７０の底面に大きな段差が形成されてしまう。

このような感知センサー２００において、流路５７０に処理液１００を流した実験結果によると、図９（ａ）、（ｂ）に示すように処理液１００が水晶振動子４００の後方側のシール部材９００の段差を乗り越えることが難しい。さらにシール部材９００を乗り越えられない処理液は、シール部材９００の段差に沿って流れ、水晶振動子４００の側方のシール部材９００と流路５７０の側壁との間の隙間に流れ込んでしまい、水晶振動子４００の表面を流れずに流路５７０の下流側に流れてしまった。

これに対して本実施の形態に示す感知センサー２においては、水晶振動子４の一端部と他端部の位置にて配線基板３の流路５７を横断する領域に亘って隙間を導電性接着剤９ａにより封止している。そのためシール部材９００を後付けしなくても水晶振動子４の下面側への処理液の流入を防ぐことができる。このように配線基板３上に水晶振動子４を固定する導電性接着剤９ａを利用し、水晶振動子４の下面と配線基板３との間を封止することで、これらの位置における水晶振動子４と配線基板３との段差が低くなり、処理液４００を水晶振動子４の上方に導入しやすくなる。
上述の観点で、前記一端部と他端部の位置にて水晶振動子４の下面と配線基板３との隙間を封止する導電性接着剤９ａは、封止剤としての役割を果たしている。

また本実施の形態に示す感知センサー２においては、流路５７の側壁を水晶振動子４の側周縁の上方に配置し、流路５７の側壁と、水晶振動子４の側周縁との間に処理液の流れこむ隙間が形成されないようにしている。そのため、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように処理液１００は当該流路５７に案内され、導電性接着剤９ａにより隙間が封止された、水晶振動子４の一端部から他端部に亘る領域を通過するので、励振電極４２Ａ、４２Ｂの上面に処理液１００を確実に供給することができる。

また図８（ａ）、（ｂ）に示すように水晶振動子４の周囲をシール部材９００で塞いだときには、既述のようにシール部材９００が大きな段差になる。このため、図８（ａ）、（ｂ）のシール部材９００によるシールがなされた水晶振動子４に対して、本実施の形態と同様に流路５７０の側壁を水晶振動子４の側周縁の上方に配置しようとすると、シール部材９００の段差によりシリコーン板５００を配線基板３に密着させることが難しくなる。そのためシリコーン板５００と配線基板３との間に隙間が生じやすく処理液１００が漏れやすくなる。

これに対して本例の感知センサー２は、既述のように水晶振動子４と配線基板３との段差が低いので、水晶振動子４の側周縁の上方にシリコーン板５（流路５７の側壁）を配置してもシリコーン板５と配線基板３との間に隙間が形成されにくい。このため、漏れを発生させずに、水晶振動子４の上面に処理液１００を通流させることができる。
また、流路５７を構成するシリコーン板５は水晶振動子４の側周縁上に位置しているので、当該側周縁側においては、水晶振動子４と配線基板３との隙間を封止する必要がない。

続いて感知センサー２を用い、試料液中の感知対象物の有無を判定する工程について説明する。先ず感知センサー２を本体部１２に接続し、インジェクタを用いて、液受け部２３に例えば生理食塩水からなり感知対象物を含まない緩衝液を滴下する。緩衝液は毛細管現象により入口側毛細管部材５５に吸収され、当該毛細管部材５５内を通流し、流路５７に流れ込む。このとき既述のように流路５７に流れ込んだ処理液が水晶振動子４の表面に確実に導入される。
そして流路５７を流れる緩衝液が、励振電極４２Ａ、４２Ｂ表面に供給されると、これら励振電極４２Ａ、４２Ｂは流路５７の入口側から出口側へ向かって見て対称に形成されているため、等しく水圧の影響を受ける。これによって第１の振動領域６１、第２の振動領域６２の発振周波数Ｆ１、Ｆ２が共に等しく低下する。

続いて緩衝液と同量の試料液を液受け部２３へ供給する。これにより入口側毛細管部材５５に吸収されている緩衝液に加わる圧力が高くなり、サイホンの原理と毛細管現象とによって当該緩衝液は再び廃液管６内を下流側へ向かって流れ、試料液が入口側毛細管部材５５に吸収される。吸収された試料液は、緩衝液に続いて入口側毛細管部材５５から流路５７に流れ込み、緩衝液と同様に流路５７を流れ、流路５７が緩衝液から試料液に置換される。

このときにも、励振電極４２Ａ、４２Ｂが流路の入口側から出口側に見て対称に形成されているため、これらの励振電極４２Ａ、４２Ｂは流路５７内の液の切り替わりによる圧力変化を均等に受け、当該圧力変化による第１の振動領域６１、第２の振動領域６２の発振周波数が互いに揃って変化する。試料液中に測定対象物（この例では感知対象物）が含まれる場合には吸着膜４７に当該感知対象物が吸着され、この吸着量に応じて周波数Ｆ１が下降し、Ｆ１−Ｆ２が変化する。このようにＦ１−Ｆ２の変化に基づいて試料液中の抗原の有無の判定を行うことができる。

上述の実施の形態によれば以下の効果がある。配線基板３の上面に固定された水晶振動子４の表面に流路５７となる貫通孔５０を備えたシリコーン板５を配置して、処理液を水晶振動子４の一端側から他端側に通流させる流路５７を形成している。このとき小型化された水晶振動子４の一端側端部から他端側端部に亘る領域を処理液１００が通過するように貫通孔５０を形成し、一端側から他端側を見て、水晶振動子４の側周縁の上方に流路５７の側壁を配置している。そして流路５７を幅方向に沿って、水晶振動子４の一端側端部の下面及び他端側端部の下面と配線基板３との隙間を導電性接着剤９ａにより塞ぐことで水晶振動子４の下面側への処理液の漏出を抑制できる。

従って流路５７における水晶振動子４の一端側及び他端側の端部の段差を低く抑え、水晶振動子４の表面に処理液を流しやすくすることができる。また水晶振動子３の側端面と流路５７の壁面との間に、隙間が形成されないため処理液が水晶振動子４の表面を迂回して流路の下流側に流れることができない。従って処理液を水晶振動子４の表面に確実に通流させることができ、感知センサー２の検出感度及び測定精度が良くなる。上述の実施の形態では、水晶振動子４の前方側及び後方側の下面周縁と配線基板３との隙間を夫々水晶振動子４の幅方向一端から他端に亘って、導電性接着剤９ａにより塞いでいるが、流路５７０を横断する領域に設けられていればよい。

また水晶振動子４の前方側下面及び後方側下面の隙間を塞ぐ接着剤として、励振電極４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂを配線基板２側の端子部２５１、２６１Ａ、２６１Ｂ、２７１に接続するために用いる導電性接着剤９ａを用いている。これにより配線基板３の端子部２５１、２６１Ａ、２６１Ｂ、２７１に導電性接着剤９ａを塗布する工程において、同時に水晶振動子４の前方側下面及び後方側下面と配線基板３との隙間を塞ぐ導電性接着剤９ａを同時に塗布することができるため感知センサー２の製造工程を簡略化することができる。

また水晶振動子４の前方側下面及び後方側下面の隙間を塞ぐ接着剤として導電性接着剤９ａを用いるときには、水晶振動子４側の端子を水晶振動子３の側方側の周縁に形成することが好ましい。このように構成することで励振電極４２Ａ、Ｂ、４３Ａ、Ｂと、配線２５〜２７を接続する導電性接着剤９ａが処理液に触れないようにすることができるため、処理液を介した電気的なショートを防ぐことができる。
また、前記一端部と他端部の位置にて水晶振動子４の下面と配線基板３との隙間を封止する封止剤は、導電性接着剤を用いる場合に限定されず、シリコーン系の接着剤など導電性を有しないものであってもよい。

本実施の形態によれば、水晶振動子４の大きさを前後の長さ２ｍｍ〜５ｍｍ例えば２ｍｍ〜３ｍｍ、幅２ｍｍ〜５ｍｍ、例えば２ｍｍ〜３ｍｍ程度に小型化した場合にも、水晶振動子４の表面に処理液を安定して供給することができる。従って感知センサー２のコストを抑制しながら、感知センサー２の感知精度の低下を抑制することができる。

２感知センサー
３配線基板
４水晶振動子
５シリコーン板
９、９ａ導電性接着剤
２１上側ケース体
２２下側ケース体
５０貫通孔
５７流路

Claims

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を備えると共に、一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片の両面に、前記接続端子と電気的に接続される励振電極を設けて振動領域が形成され、前記振動領域が凹部と対向するように当該凹部を塞ぐ位置の前記配線基板上に設けられると共に、前記凹部に対向する面とは反対側の励振電極に、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜が形成された圧電振動子と、
前記圧電振動子を含む前記配線基板の前記一面を覆うように設けられ、試料液の注入口を備えると共に、前記一面との間に試料液の流路を形成するための溝部が形成された流路形成部と、を備え、
前記溝部は、前記注入口に供給された試料液が前記圧電振動子の一端部から他端部に亘る領域を通過する流路を形成し、当該流路の幅方向の両端部が前記圧電振動子上に位置するように形成されていることと、
前記圧電振動子の一端部及び他端部の下面と、前記配線基板との隙間は試料液の進入を防ぐための封止剤により封止されていることと、を特徴とする感知センサー。
前記圧電振動子と前記配線基板とは、前記励振電極と接続端子とを電気的に接続させる導電性接着剤を用いて接着されていることと、
前記封止剤は、前記導電性接着剤により構成されていることと、を特徴とする請求項１に記載の感知センサー。
前記圧電振動子は、試料液の流れる方向に見て幅２〜５ｍｍ、前後の長さ２〜５ｍｍの範囲内の大きさであることを特徴とする請求項１または２に記載の感知センサー。