JP4473816B2

JP4473816B2 - 成分測定装置

Info

Publication number: JP4473816B2
Application number: JP2005362359A
Authority: JP
Inventors: 俊一若松; 毅塩原; 司古幡; 直樹大西
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: JP2006194868A

Description

本発明は、水晶振動子の一方の面が試料溶液に接触し、他方の面が気密空間に臨むように構成され、周波数の変化を検出して測定対象成分を感知する水晶センサを用いて、試料溶液中の測定対象成分を測定する成分測定装置に関する。
背景技術
微量物質、例えば環境汚染物質や疾病マーカーなどを感知するために水晶振動子を利用した水晶センサが一般的に知られており、このような水晶センサを用いた疾病マーカー測定器としては、例えば特許文献１の技術が提案されている。この疾病マーカー測定器は、例えば図１４に示すように、疾病マーカー物質をラテックス凝集反応により捕捉する手段（ラテックス凝集反応容器）１１と、捕捉された疾病マーカー物質を水晶振動子に付着させる手段（水晶振動子）１２と、疾病マーカー物質が付着された水晶振動子を発振し、その発振周波数変化を測定し、表示する手段（検出器本体）１３とを備えている。

前記検出器本体１３の内部には、疾病マーカー物質が付着された水晶振動子を発振させる手段（発振回路）１４と、水晶振動子の発振によって発生する周波数変化を測定する手段(周波数計)１５と、測定周波数を表示する手段（発振周波数表示用ディスプレイ）１６とが組み込まれて一体化されている。また前記水晶振動子１２は、検出器本体１３内の発振回路１４と電池と一体化され、金属製筐体に封入されている。

このような装置では、免疫ラテックス溶液をラテックス凝集反応容器１１（反応セル）に満たし、次いで水晶振動子１２の片面を反応セルに浸漬してその発振周波数を安定させる。次いで測定対象の抗原の入った溶液を前記反応容器１１に添加して、疾病マーカー物質をラテックス凝集反応により捕捉し、免疫ラテックスの凝集が完了する６０分後に、抗原添加前後の周波数差を算出することにより、測定対象の濃度の測定が行われる。

ところで水晶センサを利用した測定器では、製造上のバラツキのため、水晶センサの周波数が僅かながらずれることがある。このため高精度の測定を行うためには、複数個例えば８個の同じ構成の水晶センサを用意する一方、測定対象となる検体の希釈率の異なる８種類の試料溶液を用意し、８個の水晶センサの夫々で希釈率の異なる８種類の試料溶液中の検体の濃度を測定し、得られた夫々の濃度から検量線を作成して濃度を決定することが好ましい。

しかしながらこの手法を特許文献１の疾病マーカー測定器で行おうとすると、
１つの試料溶液の濃度を測定するために、８個の水晶振動子１２（水晶センサ）を検出器本体１３に接続しなければならない。上述の特許文献１の装置では、検出器本体１３には１つの水晶振動子１２しか接続できず、水晶振動子１２と検出器本体１３との電気的な接続図は記載されているものの、具体的な接続の方法は記載されていない。このため、どの程度水晶振動子の着脱に手間や時間がかかるのかは不明であるが、８回の測定作業を行うとすると、１回の測定の度毎に着脱するので測定作業が煩わしいという問題がある。またまた１つの測定に６０分程度の時間がかかるので、測定に長い時間がかかるという問題がある。

また特許文献１の技術では、作業台の上で前記ラテックス凝集反応容器１１に浸漬された水晶振動子１２と検出器本体１３とを接続して測定作業が行われる。水晶振動子１２と検出器本体１３とをリード線で接続する場合には、作業台で配線が引き回されるので、この配線を引っ掛けて水晶振動子１２が浸漬されている反応容器１１が倒れたりするおそれもある。

特開２００１−８３１５４号公報（段落０００７、００１２、００１７、図１参照）

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数個の水晶センサを測定器本体に着脱自在に設けることにより、測定対象成分の有無や測定対象成分の濃度の測定作業を容易に、かつ短時間で行うことができる成分測定装置を提供することにある。

試料溶液中の測定対象成分を検知するために用いられる成分測定装置において、
その一端側に接続端子部が設けられ、配線が形成された基板と、水晶片の一面側及び他面側に各々励振電極が形成されると共に、一面側の励振電極に試料溶液中の測定対象成分を検知するための吸着層が設けられ、前記基板上に当該基板と平行にかつ他面側の励振電極が試料溶液の収容領域から区画された空間に臨むように当該空間を塞いだ状態で前記基板に保持された水晶振動子と、前記各励振電極に電気的に接続された水晶片上の各導出電極と前記基板の配線とを電気的に接続するための導電性接着剤と、前記水晶振動子の一面側の上方空間を囲み、前記吸着層に接する試料溶液の収容領域を形成すると共に試料液の注入口が上面に形成されたケースと、を含む水晶センサと、
この水晶センサに電気的に接続される発振回路を含む測定器本体と、
この測定器本体に横方向に配列して設けられ、前記吸着層が上を向いた状態で複数の水晶センサが夫々独立して着脱自在に差し込まれる接続端子部を構成する複数の差込口と、
前記複数の水晶センサを覆う位置と試料溶液を注液できるように水晶センサが露出する位置との間で開閉できるように構成され、前記測定器本体の前記複数の差込口に夫々差し込まれた水晶センサを外部からシールドするための蓋体と、を備え、
前記水晶センサは、前記覆う位置における前記蓋体と前記測定器本体の外面とにより覆われ、
前記蓋体の内側は、複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画され、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成され、
水晶振動子の固有振動数の測定結果に基づいて試料溶液中の測定対象成分の有無及び測定対象成分の濃度の少なくとも一方を測定することを特徴とする成分測定装置。

前記基板には前記励振電極よりも広い孔部が形成され、前記励振電極は前記孔部と上下に重なる位置に設けられていても良い。
前記測定器本体の差込口は、測定器本体の側面に設けられ、
前記蓋体は、前記測定器本体に装着された状態で、水晶センサの上面、両側部及び下面を覆うように構成されていても良い。

本発明によれば、ランジュバン型の水晶振動子を備えた複数個の水晶センサを、前記吸着層が上方側を向くように測定器本体に着脱自在に接続する構成である。このため複数個の水晶センサに例えば試料溶液を滴下して測定する作業を容易に行うことができる。また作業台の上に水晶センサと測定器本体とを接続する配線の引き回しがないので、配線を引っ掛けて水晶センサが倒れるといったおそれもなく、この点からも作業性がよい。また複数個の水晶センサを用いて並列に測定作業を行うことができるので、１個の水晶センサを用いて複数回測定作業を行う場合に比べて、格段に測定時間の短縮化を図ることができる。さらに水晶センサを覆う蓋体を設けることにより、測定器本体が置かれる雰囲気から水晶センサにゴミ等が混入するおそれがない。さらにまた蓋体で覆われる領域を外部からシールドされるように構成することにより、水晶センサが電磁波の影響を受けにくくなる。さらに蓋体を複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画し、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成することにより、隣接する水晶センサの周波数からの影響が受けにくくなって、精度の高い測定を行うことができる。

本発明に係る成分測定装置の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る成分測定装置の全体構成を示す斜視図であり、この測定装置は、測定器本体２の側面部２１に複数個例えば８個の水晶センサ３が着脱自在に装着できるように構成されている。

先ず水晶センサ３について図２〜図４を用いて説明する。この水晶センサ３はランジュバン型の水晶センサであり、図２に示すように、配線基板をなすプリント基板４の上に、水晶保持部材をなすベース体５を装着する。このベース体５に形成された収納領域に水晶振動子３０を収納して、この上から水晶振動子３０、ベース体５を覆うようにケース体６をプリント基板４に取り付ける。この例では、プリント基板４及び水晶保持部材をなすベース体５により保持部が構成される。

各部について具体的に説明すると、図中３０は例えば等価厚みが１μｍ〜３００μｍ、好ましくは１８５μｍの円形板状の水晶振動子であり、３１，３２は、この水晶振動子３０の一面側及び他面側に夫々貼着された、当該水晶振動子３０よりも小径の円形状の箔状の励振電極である。またこれら励振電極３１，３２には、夫々箔状の導出電極３３，３４が接続され、これら導出電極３３，３４は、励振電極３１，３２から帯状に外方側に少し引き出され、更に水晶振動子３０の周縁に沿って円弧状に広がった状態で水晶振動子３０の端面に沿って屈曲され、水晶振動子３０の他面側に回し込まれ、当該他面の周縁に沿って円弧状に広がった形状として形成されている。

前記プリント基板４は、長方形板状に形成され、前記測定器本体２に着脱され、測定器本体２内の回路と電気的に接続される接続端子部４１を備えると共に、孔部４２を備えている。またプリント基板４の一面側には、前記水晶振動子３０の導出電極３３，３４に一端側が接続され、他端側が接続端子部４１に向かって伸びる箔状の電極４３，４４が貼着されている。前記励振電極３１,３２及び導出電極３３，３４、並びに電極４３，４４の等価厚みは例えば０．２μｍ程度である。これら電極材料としては、金あるいは銀などが好適であるが、流体中での周波数安定性の高さと使用前の空気中保存下での電極表面の酸化に強いことから、特に金が好ましい。

前記ベース体５は、弾性素材例えばゴムにより形成されていて、一面側に前記水晶振動子３０の収容領域を形成すると共に、前記気密空間を形成する円形の凹部５１が形成されている。この凹部５１は２段に形成されており、１段目の第１の凹部５２は前記収容領域を形成するためのものであり、水晶振動子３０の裏面側周縁領域が載置される載置部をなすようにリング状に形成されている。こうして水晶振動子３０は、第１の凹部５２に載置され、第１の凹部５２の内壁により位置が規制されるようになっている。

また２段目の第２の凹部５３は前記気密空間を形成するためのものであり、第１の凹部４２よりも低い位置に円形状に形成されており、この凹部５３の外径は、水晶振動子３０の他面側の励振電極３２の外径よりも大きく、かつ水晶振動子３０の外径よりも小さく形成されている。この第２の凹部５３の底面側は前記プリント基板５の孔部４２に嵌入されていて、これによりベース体５がプリント基板５に取り付けられている。またベース体５における第１の凹部５２の外側には、ベース体５に水晶振動子３０が収納されたときに導出電極３３，３４と接触するように孔部５４，５５が形成されている。

そして水晶振動子３０は、前記第２の凹部５３を塞ぐように第１の凹部５２の上面に載置され、ベース体５の弾性復元力により、第１の凹部５２の内壁により位置が規制された状態で位置固定され、これにより水晶振動子３０の他面側には第２の凹部５３により気密空間が形成されるようになっている。また前記孔部５４，５５に導電性接着剤５６例えばエポキシ系接着剤をベースとして銀ペーストを混ぜた接着剤等を充填することにより、水晶振動子３０とベース体５とプリント基板４とを密着固着させる。また第１の凹部５２の周縁部と水晶振動子３０の裏面側周縁部との間も導電性接着材により密着固着させる。
これによりプリント基板４の一面側に形成された電極４３，４４と水晶振動子３０の導出電極３３，３４とが導電性接着材５６を介して電気的に接続される。

このように水晶振動子３０は、第１の凹部５２の内壁により位置が規制され、水晶振動子３０を第１の凹部５２内に位置させると、他面側の励振電極３２が第２の凹部５３により形成される空間に臨む位置に設けられる。そして水晶振動子３０は、既述のように前記第１の凹部５２の周縁部に対して接着剤により密着固着されているので、前記第２の凹部５３内の空間は気密空間になっており、前記他面側の励振電極３２が第２の凹部５３内の気密空間に接触するようになっている。またこの水晶振動子３０の一面側の励振電極３１の表面には測定対象成分を吸着する例えば抗体からなる吸着層が形成される。

水晶振動子３０とベース体５とが装着されたプリント基板４は、水晶振動子３０の上方側から樹脂製のケース体６により覆われるように構成されている。このケース体６はプリント基板４の水晶振動子３０が設けられた領域周辺を覆うように構成されており、プリント基板４の接続端子部４１をなす一端側はケース体６の外側に露出し、この接続端子部４１が測定器本体２に着脱されるようになっている。

前記ケース体６は、図３に示すように、水晶振動子３０の上面側に、水晶振動子３０と略同じか、水晶振動子３０よりも広い面部６１を構成するように設けられ、この面部６１に試料溶液を供給するための２つの開口部６２，６３が形成されている。

続いて測定器本体２について図１、図５〜図８を用いて説明する。この測定器本体２は例えば作業台等の載置面に置かれ、略長方形状に形成された導電性の外装体２０を備えており、この外装体２０の側面の一つには、複数個例えば８個の水晶センサ３が例えば一列に着脱自在に設けられている。具体的には、測定器本体２の内部には、測定器本体２のある一辺に沿って水晶センサ３に対応する数、この例では８個の発振回路７１が横方向に一列に配列されている。この発振回路７１は、水晶センサ３の水晶振動子３０を発振させる手段である。測定器本体２の前記側面を構成する導電性の側面部２１には、前記発振回路７１に対応する位置に８個の開口部２２が形成され、これら開口部２２を介してプリント基板４の接続端子部４１が、対応する発振回路７１に差し込まれる状態で装着されるようになっている（図５参照）。この例では発振回路７１の、プリント基板４の接続端子部４１が装着される部位が接続端子部を構成しており、水晶センサ３は、前記載置面から浮いた状態で、発振回路７１の接続端子部に、プリント基板４の接続端子部４１が装着されるようになっている。

これら発振回路７１は、プリント基板４が装着されたときに、プリント基板４の接続端子部４１を介して電極４２，４３と電気的に接続されるようになっていて、図６、図７の測定器の一例を示すブロック図に示すように、夫々信号処理部７２に接続されている。この信号処理部７２は、前記発振回路７１に接続される基準周波数信号を発生する基準クロック発生部７３、発振回路７１からの周波数信号及び基準クロック発生部７３からのクロック信号に基づいて両者の周波数差に対応する周波数信号を取り出すための、例えばヘテロダイン検波器からなる周波数差検出手段７４、増幅部７５、増幅部７５からの出力信号の周波数をカウントするカウンタ７６、データ処理部７７を備えており、データ処理部７７にて求められた測定対象成分の濃度が表示部７８に表示されるようになっている。

なお発振回路７１と周波数差検出手段７４との間には、図示しないチャンネル切り替え部が設けられており、８個の発振回路７１からの各出力（８チャンネル）を順次切り替えて周波数差検出手段７４に順次接続するようになっている。図１中７９は操作部である。また表示部７８にダイオキシン濃度を表示しなくても、その周波数の変化分に対する閾値を設定しておいて、ダイオキシンの有無を判断するようにしてもよい。

各水晶センサ３の周波数としては、例えば９ＭＨｚが選ばれ、また基準クロック発生部７３の周波数としては例えば１０ＭＨｚが選ばれる。測定対象成分である例えばダイオキシンが水晶振動子３０に吸着していないときには、周波数差検出手段７４では、水晶センサ３側からの周波数と基準クロックの周波数との差である１ＭＨｚの周波数信号（周波数差信号）が出力されるが、ダイオキシンが水晶振動子３０に吸着すると、固有振動数が変化し、このため周波数差信号も変化するので、カウンタ７６におけるカウント値が変化する。なお本発明では、測定器本体２にコンピュータが接続されていて、コンピュータにデータ処理部が設けられていてもよい。この場合特許請求の範囲の測定器本体は、測定器本体２とコンピュータとから構成されることになる。また表示部は、測定器本体２とは別個に設けられていてもよい。

このような測定器本体２は、測定器本体２に装着された各水晶センサ３を覆う蓋体８を備えている。この蓋体８は、例えば図１に示すように、細長い長方形の箱状に形成され、閉じられたときに前記側面部２１に当接する導電性の壁部８１を備えている。またこの壁部８１には水晶センサ３が装着されているとき、これら水晶センサ３が互いにシールドされるように、独立する複数個この例では８個の水晶センサ３の収納領域８０を形成する、水晶センサ３に対応する数の凹部８２が形成されている。

この凹部８２は内面に例えば金属箔が貼設されていて、前記内面が導電性材料により形成され、蓋体８で覆われる領域がシールドされるようになっている。そして蓋体８を閉じたときには、前記凹部８２の周囲の壁部８１が水晶センサ３が装着された開口部２２の周囲を覆い、各水晶センサ３が互いに区画された状態で収納されるようになっている。こうして測定器本体２の開口部２２の周囲の側面部２１と、蓋体８の凹部８２と、当該凹部８２の周囲の壁部８１とにより、密閉され、電気的にシールドされた水晶センサ３の収納領域８０が形成される。

また互いに隣接する凹部８２同士の間には、蓋体８が閉じたときに測定器本体２の互いに隣接する開口部２２同士の間の側面部２１に接触する位置に、導電性材料により形成されたばね８３が設けられていて、蓋体８が閉じたときに測定器本体２の側面部２１にばね８３が当接し、これにより蓋体８が閉じたときの衝撃が緩和されるようになっている。また導電性の外装体２０と凹部８２及び壁部８１とを電気的に接触させ、こうしてアースに接続して電磁シールドを形成するようになっている。このばね８３は例えば銅チタン合金等の導電性金属ばねであり、導電性に優れた材料により構成されることが好ましい。またこのばね８３と導電性の外装体２０とを介してアースに接続されるようになっている。さらに蓋体８には例えば最も外側の２つの凹部８２の外側に、蓋体８が閉じられたときの衝撃を吸収するための緩衝材８４例えばスポンジが取り付けられている。

このような蓋体８は、測定器本体２の側面部に沿って水平に伸びる軸の回りに回転自在に設けられている。測定器本体２の側壁２３（２４）は、蓋体８の両端の壁部８５（８６）に回動機構を介して接続されている。この回動機構は前記側壁２３（２４）にネジ止めされた第１のプレート８７ａと、前記壁部８５（８６）にネジ止めされた第２のプレート８７ｂとを備えている。そして第１のプレート８７ａには、接続軸８９が形成されると共に第２のプレート８７ｂには案内溝８８が形成され、接続軸８９が案内溝８８に案内されることで、前記壁部８５（８６）が水平軸の回りを回動できることとなる。従って蓋体８が開いた状態（図１に示す、水晶センサが露出する位置）と、蓋体８が閉じた状態（図８に示す水晶センサを覆う位置）との間で開閉できる。この例では接続軸９が測定器本体２の側面部に沿って水平に伸びる軸に相当する。

このような成分測定装置では、先ず複数個例えば８個の水晶センサ３を用意して、水晶振動子３０の一面側の例えば励振電極３１の上に、測定対象成分例えばダイオキシンを選択的に吸着する吸着層である抗体を付着させる。そしてこれら８個の水晶センサ３を、プリント基板４の接続端子部４１を測定器本体２の発振回路７１の接続端子部に挿入することにより、測定器本体２に装着する。

次いで各水晶センサ３に、既述のようにブランク用溶液として、先ず純水を開口部６２，６３から滴下（注液）して、このときのカウンタ７６にてカウントした周波数をデータ処理部５７の記憶部に記憶しておく。もう少し詳しく述べると、例えば各水晶センサ３に試料として純水を入れ、このときカウンタ７６にてカウントした周波数をデータ処理部７７の記憶部にブランクとして記憶しておく。

そして測定対象成分の希釈率が異なる８種類の試料溶液を用意し、各水晶センサ３にてこれら試料溶液の濃度を測定する。つまり試料溶液を開口部６２，６３から注液して、このときの周波数をカウンタ７６にてカウントし、データ処理部７７にて、各水晶センサ３に投入された純水の周波数とダイオキシンの周波数との変化分（水晶振動子の固有振動数の変化分）を取り出し、予め作成された第１の検量線から夫々の試料溶液のダイオキシンの濃度を算出する。こうして例えばこのときの純水の周波数とダイオキシンの周波数との変化分である周波数差と、各試料溶液のダイオキシンの濃度とを表示部７８に表示する。

続いて例えば作業者が、前記周波数差と、各試料溶液のダイオキシンの濃度（Ｃ１〜Ｃ８）とをプロットして、各試料溶液のダイオキシン濃度のバラツキが最も少なくなるように、図９に示すような第２の検量線を引き、この第２の検量線に基づいて試料溶液のダイオキシンの濃度を決定する。そしてこの濃度が決定すれば、その濃度に対応する水晶センサ３内の試料溶液の希釈倍率から、希釈前の液中の濃度が分かる。

このように測定対象成分の希釈率の異なる複数種類の試料溶液を作製して、複数個の水晶センサ３を用いて各試料溶液の濃度を測定し、これに基づいて試料溶液の濃度を決定するのは、次の理由による。即ち、水晶センサ３の周波数が製造上のバラツキのため、僅かながらずれることがあり、１つの水晶センサのみを用いて測定を行う場合には、水晶センサの周波数のバラツキが濃度測定に反映され、誤差が大きくなってしまうので、これを抑えるためである。

このような水晶センサ３を用いた測定器では、複数個のランジュバン型の水晶センサ３を、吸着層が上方側を向くように、測定器本体２の側面に着脱自在に設けているこのため水晶センサ３を測定器本体２内部に設けられた発振回路７１に装着し、試料溶液を開口部６２，６３から水晶振動子３０の一面側に滴下することにより、前記試料溶液の濃度測定を容易に行うことができる。

従って複数個例えば８個の水晶センサ３を用いて試料の濃度測定を行う場合に、例えばチャンネルを順次切り替えることにより、一括して測定作業を行うことができる。従って１個の水晶センサを用いて、何回も測定する場合比べて測定作業を容易に行うことができ、測定作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

また従来のように作業台上で試料溶液に水晶センサを浸漬して測定を行う場合に比べて、他の場所で水晶センサ３に試料を添加しておき、これを測定器まで運ぶといった煩わしい手間を要する作業を行わなくて済む。更に試料溶液が入った容器を倒してしまうといったおそれもなく、測定作業を容易に、かつ迅速に行うことができる。

さらに水晶センサは、測定器本体２が置かれた載置面から浮いた状態で装着されているので、作業台の上に水晶センサと測定器本体とを接続する配線の引き回しがないので、配線を引っ掛けて水晶センサが倒れるといったおそれがない。また複数個の水晶センサ３を用いて並列に複数の試料の濃度の測定作業を行うことができるので、１個の水晶センサを用いて、何回も測定する場合比べて、測定作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

この際、上述の例ではプリント基板４にベース体５を介して水晶振動子３０が設けられており、測定器本体２との接続は、前記プリント基板４の接続端子部４１を測定器本体２内の発振回路７１の接続端子部に挿入したり、抜出することに行うことができるので、着脱及び電気的接続が容易である。

また上述の例では、水晶センサ３を取り付けた後、水晶センサ３の周囲を導電性の蓋体８により覆っているので、測定器本体２が置かれる雰囲気からのゴミや、携帯電話や電子レンジ等からの電磁波や、空気の気流、人間の体温などの外乱から水晶センサ３が遮断され、これらの悪影響を排除することができ、より精度の高い測定を行うことができる。さらに水晶センサ３は、測定器本体２と蓋体８とに跨って形成された、導電性の収納領域の内部に設けられ、各収納領域８０は互いに独立した状態で区画されて、電気的に外部からシールドされているので、携帯電話や電子レンジ等からの外部からの電磁波が遮断され、これらの悪影響が排除される。

また各水晶センサ３は同じ周波数に設定されているが、製造上のばらつきにより、同じ周波数に設定することは極めて困難であり、隣接する水晶センサ３の周波数は、非常に近いが僅かにずれている。このため水晶センサ３の周囲を個別にシールドすることにより、隣接する水晶センサ３の周波数同士の互いに干渉を抑え、水晶センサ３毎に正確な測定を行うことができる。

以上において本発明では、図１０に示す構成の水晶センサ９を用いてもよい。この構成の水晶センサ９は、上述の水晶センサと同様に水晶振動子３０の一面側及び他面側に励振電極３１，３２、導出電極３３，３４を備えており、上述の水晶センサと異なる点は、測定器本体２内の回路との電気的な接続を、プリント基板４の接続端子部４１を介して行うのでなく、導出電極３３，３４に一端側が接続された一対の支持線部材９１，９２を介して行う点である。この支持線部材９１，９２は例えばピアノ線により構成されており、支持線部材９１，９２の他端側が測定器本体２の発振回路７１に接続される。

図中９３は樹脂からなるベース体であり、三方が枠部により囲まれてその中に水晶振動子３０の収容領域が形成されている。また収容領域には円形状の凹部９４が形成されており、収容領域に水晶振動子３０が収容されたときに、この凹部９４により水晶振動子３０の他面側の励振電極３２が接触する気密空間が形成される。図中９５は支持線部材のホルダ、９６は前記ホルダの位置規制を行う受け部である。

このような水晶センサ９では、支持線部材９１，９２の先端を測定器本体２の発振回路７１の接続端子部に取り付けたり、取り外したりすることにより、水晶センサ９が測定器本体２に着脱自在に設けられる。この成分測定装置においても、複数の水晶センサ９が着脱自在に設けられるので、上述の実施の形態と同様に、複数の水晶センサ９を用いて測定対象成分の濃度の測定作業を容易に、かつ短時間で行うことができる。

またこの例においても、上述の実施の形態と同様に、測定器本体２に装着された水晶センサ９の周囲を囲むように蓋体を設けるようにしてもよいし、複数の水晶センサ９を夫々異なる収納領域に、互いに電気的に独立した状態で収納するようにしてもよい。

以上において本発明では、測定器本体２に着脱される水晶センサ３は２個以上であればよく、必ずしも８個とは限らない。また複数の水晶センサ３は、測定器本体２の一つの側面に全ての水晶センサ３を設けるのではなく、図１１に示すように２つ以上の側面に１つ以上の水晶センサ３を設けるようにしてもよい。さらにまた複数個の水晶センサ３を用意したとしても、測定対象成分の測定の際に、必ずしも全部を使用する必要はない。

さらにまた蓋体８を測定器本体２とは独立して設け、図１２に示すように、測定器本体２に複数の水晶センサ３を装着し、試料溶液を注液した後から、取り付けるものであってもよい。さらに蓋体８に複数の凹部８２を形成して、各水晶センサ３を独立して覆うのではなく、蓋体８により各水晶センサ３を一つの部屋内で覆うようにしてもよい。さらにまた複数の水晶センサ３は、試料溶液と接触する一面側の励振電極３１が上を向く状態で、２つ以上の水晶センサ３を測定器本体２の側面に縦に配列してもよい。

本発明に係る成分測定装置の一例の蓋体を開いた様子を示す斜視図である。前記測定器に用いられる水晶センサの一例を示す分解斜視図である。前記水晶センサの一例を示す断面図である。前記水晶センサの一例を示す断面図である。前記水晶センサの一例を示す斜視図である。測定器本体に接続される水晶センサと、測定器本体の内部構成の一例を示すブロック図である。信号処理部の具体的構成の一例を示すブロック図である。前記測定器の蓋体が閉じられた様子を示す斜視図である。複数個の水晶センサを用いて測定対象成分の濃度を測定する場合の、周波数差と、希釈率の異なる試料溶液中の測定対象成分の濃度との関係を示す特性図である。他の水晶センサの例を示す分解斜視図である。本発明の他の測定器の構成の一例を示す平面図である。本発明のさらに他の測定器の構成の一例を示す平面図である。本発明のさらに他の測定器の構成の一例を示す側面図である。従来の成分測定装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２測定器本体
３，９水晶センサ
３０水晶振動子
３１，３２励振電極
３３，３４導出電極
４プリント基板
４１接続端子部
４２孔部
４３，４４電極
５ベース体
５１凹部
５２第１の凹部
５３第２の凹部
５４，５５孔部
６ケース体
６１面部
６２，６３開口部
７１発振回路
７２信号処理部
８蓋体
８０収納領域
８２凹部

Claims

試料溶液中の測定対象成分を検知するために用いられる成分測定装置において、
その一端側に接続端子部が設けられ、配線が形成された基板と、水晶片の一面側及び他面側に各々励振電極が形成されると共に、一面側の励振電極に試料溶液中の測定対象成分を検知するための吸着層が設けられ、前記基板上に当該基板と平行にかつ他面側の励振電極が試料溶液の収容領域から区画された空間に臨むように当該空間を塞いだ状態で前記基板に保持された水晶振動子と、前記各励振電極に電気的に接続された水晶片上の各導出電極と前記基板の配線とを電気的に接続するための導電性接着剤と、前記水晶振動子の一面側の上方空間を囲み、前記吸着層に接する試料溶液の収容領域を形成すると共に試料液の注入口が上面に形成されたケースと、を含む水晶センサと、
この水晶センサに電気的に接続される発振回路を含む測定器本体と、
この測定器本体に横方向に配列して設けられ、前記吸着層が上を向いた状態で複数の水晶センサが夫々独立して着脱自在に差し込まれる接続端子部を構成する複数の差込口と、
前記複数の水晶センサを覆う位置と試料溶液を注液できるように水晶センサが露出する位置との間で開閉できるように構成され、前記測定器本体の前記複数の差込口に夫々差し込まれた水晶センサを外部からシールドするための蓋体と、を備え、
前記水晶センサは、前記覆う位置における前記蓋体と前記測定器本体の外面とにより覆われ、
前記蓋体の内側は、複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画され、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成され、
水晶振動子の固有振動数の測定結果に基づいて試料溶液中の測定対象成分の有無及び測定対象成分の濃度の少なくとも一方を測定することを特徴とする成分測定装置。
前記基板には前記励振電極よりも広い孔部が形成され、前記励振電極は前記孔部と上下に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の成分測定装置。
前記測定器本体の差込口は、測定器本体の側面に設けられ、
前記蓋体は、前記測定器本体に装着された状態で、水晶センサの上面、両側部及び下面を覆うように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の成分測定装置。