JP4870530B2 - Surface acoustic wave sensor - Google Patents

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Description

本発明は、検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波（SAW：Surface Acoustic Wave）の伝搬特性が変化する弾性表面波センサに関する。   The present invention relates to a surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of a surface acoustic wave (SAW) change depending on the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid.

弾性表面波センサは、液体又は液体中に含まれる検体（検査対象となる物質）を検査（又は成分分析）するためのセンサである。弾性表面波センサは、圧電性基板の表面上に弾性表面波を送受信するための電極部を備えており、圧電性基板の表面を伝搬する弾性表面波の伝搬特性が、その圧電性基板（の弾性表面波の伝搬路）の表面の状態に応じて変化する、という特性を利用したセンサである。このような、弾性表面波センサは、環境、食品、医療等の様々な分野で用いられている。   The surface acoustic wave sensor is a sensor for inspecting (or component analysis) a liquid or a sample (substance to be inspected) contained in the liquid. The surface acoustic wave sensor includes an electrode unit for transmitting and receiving a surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate, and the propagation characteristics of the surface acoustic wave propagating on the surface of the piezoelectric substrate are This is a sensor that utilizes the characteristic that it changes in accordance with the state of the surface of the propagation path of the surface acoustic wave. Such surface acoustic wave sensors are used in various fields such as the environment, food, and medicine.

例えば、生体センサの分野では、弾性表面波の伝搬路上に抗体層を形成したセンサが用いられている。このようなセンサは、抗体層に抗原溶液が導入されると、抗原抗体反応により抗原を捕集する。弾性表面波センサは、抗原溶液の導入前後で圧電性基板の表面を伝搬する弾性表面波の伝搬特性が変化する。このため、その溶液の導入前後の弾性表面波の伝搬特性の変化を検出することより、捕集された抗原の量や溶液中の抗原の密度を検出することができる。   For example, in the field of biosensors, sensors in which an antibody layer is formed on the propagation path of surface acoustic waves are used. Such a sensor collects an antigen by an antigen-antibody reaction when an antigen solution is introduced into the antibody layer. In the surface acoustic wave sensor, the propagation characteristics of the surface acoustic wave propagating on the surface of the piezoelectric substrate change before and after the introduction of the antigen solution. For this reason, it is possible to detect the amount of the collected antigen and the density of the antigen in the solution by detecting the change in the propagation characteristics of the surface acoustic wave before and after the introduction of the solution.

また、このような生体センサの分野では、前述したような抗原抗体反応の促進のために、撹拌用の弾性表面波を利用して、検出領域内に導入された抗原溶液を撹拌するという構成が提案されている（特許文献１）。   Further, in the field of such biosensors, in order to promote the antigen-antibody reaction as described above, a configuration in which the antigen solution introduced into the detection region is stirred using a surface acoustic wave for stirring. It has been proposed (Patent Document 1).

特開２００６−２２６９４２号公報JP 2006-226842 A

特許文献１（の実施形態３）で提案された構成は、検査用の弾性表面波を発生させる電極部に加え、さらに、撹拌用の弾性表面波を発生させるための電極部を圧電性基板表面上に備えている。このため、特許文献１にて提案された構成は、その省スペース化といった点において改善の余地がある。   In the configuration proposed in Patent Document 1 (Embodiment 3), in addition to the electrode portion for generating the surface acoustic wave for inspection, the electrode portion for generating the surface acoustic wave for stirring is further provided on the surface of the piezoelectric substrate. Prepared above. For this reason, the configuration proposed in Patent Document 1 has room for improvement in terms of space saving.

さらに、特許文献１にて提案された構成では、撹拌対象となる抗原溶液に対して（圧電性基板の）水平方向から振動を加えている。このため撹拌する際に抗原溶液が偏ってしまい、均一に撹拌するという点において改善の余地がある。そこで、本発明では、上述した課題のうち少なくとも一つを改善することを目的とする。   Furthermore, in the configuration proposed in Patent Document 1, vibration is applied from the horizontal direction (of the piezoelectric substrate) to the antigen solution to be agitated. For this reason, the antigen solution is biased when stirring, and there is room for improvement in terms of uniform stirring. Therefore, an object of the present invention is to improve at least one of the above-described problems.

本発明は、検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、圧電性基板と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、を備え、前記送信用電極部又は受信用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌し、前記送信用電極部又は受信用電極部と、グランド用電極部と、の間の圧電効果により発生する厚み振動により、前記検出領域を振動させることを特徴とする。 The present invention relates to a surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of a surface acoustic wave change depending on a liquid as a specimen or a specimen contained in the liquid, and a piezoelectric substrate and a predetermined surface on the surface of the piezoelectric substrate A transmitting electrode portion that is formed in a pattern and transmits the surface acoustic wave; a receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave; and A detection region formed between the trusted electrode portion and the receiving electrode portion, into which a liquid as a specimen or a liquid containing a substance as a specimen is introduced, and a ground electrode section formed on the back surface of the piezoelectric substrate; The detection region is vibrated by inputting a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave to the transmitting electrode portion or the receiving electrode portion. Samples introduced into the area Stirring the specimen contained in that liquid or in a liquid, and the transmitting electrode unit or the receiving electrode portion, and the ground electrode section, by a thickness vibration generated by the piezoelectric effect between, Ru to vibrate said detection area It is characterized by that.

また、本発明では、前記検出領域に形成された撹拌用電極部を備え、前記撹拌用電極部と、前記送信用電極部又は受信用電極部と、が接続され、前記送信用電極部又は受信用電極部を介して供給される前記撹拌用信号によって前記撹拌用電極部と前記グランド用電極部との間で発生する厚み振動により前記検出領域を振動させることが望ましい。   In the present invention, the agitation electrode unit formed in the detection region is provided, and the agitation electrode unit is connected to the transmission electrode unit or the reception electrode unit, and the transmission electrode unit or the reception electrode is connected. It is desirable that the detection region is vibrated by thickness vibration generated between the agitation electrode part and the ground electrode part by the agitation signal supplied through the agitation electrode part.

また、本発明は、検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、圧電性基板と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、前記検出領域に形成された撹拌用電極部と、前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、を備え、前記撹拌用電極部及びグランド用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌することを特徴とする。   The present invention also relates to a surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of surface acoustic waves change according to the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid, the piezoelectric substrate, and a surface of the piezoelectric substrate on the surface of the piezoelectric substrate. A transmitting electrode portion that is formed in a predetermined pattern and transmits the surface acoustic wave; and a receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave; A detection region that is formed between the transmission electrode unit and the reception electrode unit and into which a liquid that is a sample or a liquid that contains a substance that is a sample is introduced; an agitation electrode unit that is formed in the detection region; An agitation signal having a frequency different from a frequency of a signal for exciting the surface acoustic wave in the agitation electrode part and the ground electrode part. To enter the detection area. By, characterized by stirring a sample contained in a liquid or in a liquid is introduced analyte in the detection region.

また、本発明は、検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、圧電性基板と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、前記検出領域を２つの電極部で挟むよう形成された撹拌用電極部と、前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、を備え、前記撹拌用電極部及びグランド用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌することを特徴とする。   The present invention also relates to a surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of surface acoustic waves change according to the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid, the piezoelectric substrate, and a surface of the piezoelectric substrate on the piezoelectric substrate. A transmitting electrode portion that is formed in a predetermined pattern and transmits the surface acoustic wave; and a receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave; A detection region formed between the transmission electrode portion and the reception electrode portion, into which a liquid as a sample or a liquid containing a substance as a sample is introduced, and the detection region is sandwiched between two electrode portions A stirring electrode portion, and a ground electrode portion formed on the back surface of the piezoelectric substrate, and a frequency of a signal for exciting the surface acoustic wave in the stirring electrode portion and the ground electrode portion; Input signals for stirring at different frequencies By vibrating the detection area and, characterized by stirring a sample contained in a liquid or in a liquid is introduced analyte in the detection region.

また、本発明では、前記撹拌用信号は、複数の周波数の信号であることが望ましい。   In the present invention, it is desirable that the stirring signal is a signal having a plurality of frequencies.

また、本発明では、前記撹拌用信号は、その周波数が可変であることが望ましい。   In the present invention, it is desirable that the frequency of the stirring signal is variable.

本発明によれば、省スペース化、又は、検体の均一な撹拌、のうち少なくとも一つが改善された弾性表面波センサを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a surface acoustic wave sensor in which at least one of space saving and uniform stirring of a specimen is improved.

以下、本実施形態に係る弾性表面波センサについて、図面を用いて詳細に説明する。図１〜６は、本実施形態に係る弾性表面波センサの構成を示す図である。なお、本実施形態に係る弾性表面波センサは、Ｃ反応性タンパク（抗原）を捕集するバイオセンサに適用されているものとする。   Hereinafter, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1-6 is a figure which shows the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on this embodiment. The surface acoustic wave sensor according to this embodiment is applied to a biosensor that collects C-reactive protein (antigen).

「第１の実施形態」
図１は、第１の実施形態に係る弾性表面波センサ１ａの構成を示す図である。図１に示す弾性表面波センサ１ａは、圧電性基板１０ａと、送信用電極部２０ａと、受信用電極部３０ａと、検出領域４０ａと、を備えている。 “First Embodiment”
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface acoustic wave sensor 1a according to the first embodiment. The surface acoustic wave sensor 1a shown in FIG. 1 includes a piezoelectric substrate 10a, a transmission electrode portion 20a, a reception electrode portion 30a, and a detection region 40a.

圧電性基板１０ａは、後述する送信用電極部２０ａにより弾性表面波が励振される基板であり、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランガサイト等の圧電性素材により形成されている。   The piezoelectric substrate 10a is a substrate in which surface acoustic waves are excited by a transmitting electrode portion 20a described later, and is formed of a piezoelectric material such as quartz, lithium niobate, lithium tantalate, or langasite.

送信用電極部２０ａは、圧電性基板１０ａの表面上に櫛歯状のパターンで形成された金属電極部である。この送信用電極部２０ａは、所定の周波数（例えば２５０ＭＨｚ）の検出用信号の入力により圧電性基板１０ａの表面上に弾性表面波１００ａを励振（送信）する。この弾性表面波１００ａは、横波型弾性表面波（SH-SAW：Shear Horizontal - Surface Acoustic Wave）である。   The transmission electrode portion 20a is a metal electrode portion formed in a comb-like pattern on the surface of the piezoelectric substrate 10a. The transmitting electrode portion 20a excites (transmits) the surface acoustic wave 100a on the surface of the piezoelectric substrate 10a by inputting a detection signal having a predetermined frequency (for example, 250 MHz). The surface acoustic wave 100a is a shear horizontal surface acoustic wave (SH-SAW).

受信用電極部３０ａは、圧電性基板１０ａの表面上に櫛歯状のパターンで形成された金属電極部である。この受信用電極部３０ａは、圧電性基板１０ａの表面上を伝搬する弾性表面波１００ａに応じた電気的な信号（検出用信号）を出力する。   The receiving electrode portion 30a is a metal electrode portion formed in a comb-like pattern on the surface of the piezoelectric substrate 10a. The receiving electrode section 30a outputs an electrical signal (detection signal) corresponding to the surface acoustic wave 100a propagating on the surface of the piezoelectric substrate 10a.

後述するように、この送信用電極部２０ａ（又は受信用電極部３０ａ）には、前述した弾性表面波１００ａを励振するための信号の周波数とは異なる周波数（例えば４００ＭＨｚ）の撹拌用信号が入力される。これにより検出用信号とは異なるモードの振動を発生させることができる。また、撹拌用信号は、弾性表面波を励振させるための信号とは周波数が異なるため、弾性表面波の伝搬特性の取得には影響を与えずに、圧電性基板１０ａ（の検出領域４０ａ）を振動させることができる。   As will be described later, a stirring signal having a frequency (for example, 400 MHz) different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave 100a described above is input to the transmitting electrode portion 20a (or the receiving electrode portion 30a). Is done. As a result, vibrations in a mode different from the detection signal can be generated. Further, since the agitation signal has a different frequency from the signal for exciting the surface acoustic wave, the piezoelectric substrate 10a (the detection region 40a thereof) is not affected without affecting the acquisition of the surface acoustic wave propagation characteristics. Can be vibrated.

検出領域４０ａは、反応場電極部４１ａと、抗体層４３ａと、を有している。この反応場電極部４１ａは、金等により形成されている。また、抗体層４３ａは、自己組織化膜（例えばシステアミン及びグルタルアルデヒド等）を介して、反応場電極部４１ａと結合している。この検出領域４０ａには、後述するように、検体である液体又は検体となる物質を含む液体（例えばＣ反応性タンパクを含む溶液）が導入される。   The detection region 40a includes a reaction field electrode portion 41a and an antibody layer 43a. The reaction field electrode portion 41a is formed of gold or the like. The antibody layer 43a is bonded to the reaction field electrode portion 41a through a self-assembled film (for example, cysteamine and glutaraldehyde). As will be described later, a liquid that is a specimen or a liquid that contains a substance that becomes the specimen (for example, a solution containing a C-reactive protein) is introduced into the detection region 40a.

次に、図１に示す弾性表面波センサ１ａの動作について説明する。弾性表面波センサ１ａは、図示しない信号発生器により送信用電極部２０ａに所定の周波数（例えば２５０ＭＨｚ）の検出用信号が入力されると、圧電性基板１０ａの表面上に弾性表面波（SH-SAW）１００ａを励振する。   Next, the operation of the surface acoustic wave sensor 1a shown in FIG. 1 will be described. When a detection signal having a predetermined frequency (for example, 250 MHz) is input to the transmission electrode unit 20a by a signal generator (not shown), the surface acoustic wave sensor 1a is subjected to surface acoustic waves (SH−) on the surface of the piezoelectric substrate 10a. SAW) 100a is excited.

このように励振された弾性表面波１００ａは、圧電性基板１０ａ上を伝搬して検出領域４０ａを介して受信用電極部３０ａにて受信され出力される。送信用電極部２０ａに入力した検出用信号と、受信用電極部３０ａから出力された検出用信号と、を比較することにより、送信用電極部２０ａから受信用電極部３０ａまでの検出用信号の伝搬特性（例えば位相等）が取得される。   The surface acoustic wave 100a thus excited propagates on the piezoelectric substrate 10a and is received and output by the receiving electrode unit 30a through the detection region 40a. By comparing the detection signal input to the transmission electrode unit 20a and the detection signal output from the reception electrode unit 30a, the detection signal from the transmission electrode unit 20a to the reception electrode unit 30a Propagation characteristics (such as phase) are acquired.

次に、検体である抗原を含む溶液（Ｃ反応性タンパクを含む溶液）が検出領域４０ａに導入される。検出領域４０ａに形成された抗体層４３ａは、抗原抗体反応により、導入された溶液から抗原を捕集する。また、このように捕集された抗原により、検出領域４０ａの表面の状態が変化する。   Next, a solution containing an antigen as a specimen (a solution containing a C-reactive protein) is introduced into the detection region 40a. The antibody layer 43a formed in the detection region 40a collects the antigen from the introduced solution by an antigen-antibody reaction. Further, the surface state of the detection region 40a changes due to the antigen thus collected.

このとき、弾性表面波センサ１ａでは、撹拌用信号発生器５０ａにより送信用電極部２０ａに、前述した弾性表面波１００ａを励振するための検出用信号の周波数とは異なる周波数（例えば４００ＭＨｚ）の撹拌用信号が入力される。撹拌用信号が入力された送信用電極部２０ａは、圧電性基板１０ａに前述した弾性表面波１００ａとは異なる圧電振動を励振する（バルク波２００ａを励振させる）。   At this time, in the surface acoustic wave sensor 1a, the stirring signal generator 50a stirs the transmitting electrode portion 20a with a frequency (for example, 400 MHz) different from the frequency of the detection signal for exciting the surface acoustic wave 100a described above. Signal is input. The transmitting electrode portion 20a to which the agitation signal is input excites piezoelectric vibration different from the above-described surface acoustic wave 100a on the piezoelectric substrate 10a (excites the bulk wave 200a).

このように励振されたバルク波２００ａは、圧電性基板１０ａ内を伝搬して検出領域４０ａを振動させる。このような振動により、検出領域４０ａに導入された抗原を含む溶液が撹拌され、抗体層４３ａにおける抗原抗体反応が促進される。なお、撹拌用信号の周波数は、圧電性基板１０ａに圧電振動（バルク波２００ａ）を励振させ、検出領域４０ａを振動させるものであれば何でもよい。また、撹拌用信号の周波数は、圧電性基板１０ａにレーリータイプの弾性表面波を励振させ、検出領域４０ａを励振させるものとしてもよい。   The bulk wave 200a thus excited propagates through the piezoelectric substrate 10a and vibrates the detection region 40a. By such vibration, the solution containing the antigen introduced into the detection region 40a is stirred, and the antigen-antibody reaction in the antibody layer 43a is promoted. The frequency of the stirring signal may be anything as long as it causes the piezoelectric substrate 10a to excite piezoelectric vibration (bulk wave 200a) and vibrate the detection region 40a. The frequency of the agitation signal may be such that the Rayleigh type surface acoustic wave is excited in the piezoelectric substrate 10a and the detection region 40a is excited.

そして、所定の時間、撹拌したのち（抗原を捕集したのち）に、前述したのと同様に、図示しない信号発生器により送信用電極部２０ａに所定の周波数（例えば２５０ＭＨｚ）の検出用信号が入力され、送信用電極部２０ａから受信用電極部３０ａまでの検出用信号の伝搬特性（例えば位相等）が取得される。そして、溶液の導入前後の伝搬特性の変化を検出することにより、捕集された抗原の量や溶液中の抗原の密度が検出される。また、送信用電極部２０ａに検出用信号と撹拌用信号を同時に入力し、撹拌しながら伝搬特性変化を検出することもできる。   Then, after stirring for a predetermined time (after collecting the antigen), a detection signal having a predetermined frequency (for example, 250 MHz) is transmitted to the transmitting electrode unit 20a by a signal generator (not shown) in the same manner as described above. The propagation characteristic (for example, phase) of the detection signal from the transmission electrode unit 20a to the reception electrode unit 30a is acquired. Then, by detecting a change in propagation characteristics before and after the introduction of the solution, the amount of the collected antigen and the density of the antigen in the solution are detected. It is also possible to simultaneously input a detection signal and a stirring signal to the transmitting electrode portion 20a and detect a change in propagation characteristics while stirring.

このように、本実施形態に係る弾性表面波センサ１ａは、送信用電極部２０ａに弾性表面波１００ａを励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して検出領域４０ａを振動させることにより、検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌する。これにより、撹拌用信号を励振するための電極部を新たに設けることなく弾性表面波センサの省スペース化を実現することができる。   As described above, the surface acoustic wave sensor 1a according to the present embodiment inputs the agitation signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave 100a to the transmission electrode portion 20a, and sets the detection region 40a. By vibrating, the liquid that is the specimen introduced into the detection region or the specimen contained in the liquid is agitated. Thereby, space saving of the surface acoustic wave sensor can be realized without newly providing an electrode portion for exciting the stirring signal.

また、前述した、撹拌用信号は、受信用電極部３０ａに入力してもよいし、送信用電極部２０ａ及び受信用電極部３０ａの両方に入力してもよい。これにより、検出領域４０ａに導入された溶液を均一に撹拌することができる。なお、前述した撹拌用信号は、検出用信号の周波数と異なる周波数の信号であれば何でもよいが、前述した圧電性基板の素材や形状又は送受信用電極部の形状に合わせて検出領域４０ａを効率良く振動させるものが望ましい。また、撹拌用信号は、複数の周波数の信号を入力してもよいし、その周波数を可変させて入力してもよい。これにより、より多くの振動モードを発生させて、例えば、検出領域に導入された検体を含む溶液に分子量の異なる生体材料が混在する場合などに効率よく撹拌することができる。   Further, the agitation signal described above may be input to the reception electrode unit 30a, or may be input to both the transmission electrode unit 20a and the reception electrode unit 30a. Thereby, the solution introduced into the detection region 40a can be uniformly stirred. The stirring signal described above may be anything as long as it has a frequency different from the frequency of the detection signal. However, the detection region 40a is made efficient in accordance with the material and shape of the piezoelectric substrate or the shape of the transmitting / receiving electrode portion. What vibrates well is desirable. Moreover, the signal for stirring may be input with signals of a plurality of frequencies, or may be input with the frequencies varied. As a result, more vibration modes can be generated, and for example, when biomaterials having different molecular weights are mixed in a solution containing the specimen introduced into the detection region, it can be efficiently stirred.

「第２の実施形態」
次に、図２を用いて、第２の実施形態に係る弾性表面波センサ１ｂについて説明する。なお、第１の実施形態と同じ又は同様の構成については同様の符号をつけるものとし、その説明を省略する。 “Second Embodiment”
Next, the surface acoustic wave sensor 1b according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol shall be attached about the same or similar structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図２に示す弾性表面波センサ１ｂは、新たに、圧電性基板１０ｂの裏面上にグランド用電極部６０ｂを備えている。このグランド用電極部６０ｂは、金（Ａｕ）等により形成されているのが望ましいが、導電性接着剤等により基板裏面をパッケージグランド等に導通させる等、圧電性基板１０ｂに付着して通電するものであれば何でもよい。   The surface acoustic wave sensor 1b shown in FIG. 2 newly includes a ground electrode portion 60b on the back surface of the piezoelectric substrate 10b. The ground electrode portion 60b is preferably formed of gold (Au) or the like. However, the back surface of the substrate is electrically connected to the package ground or the like with a conductive adhesive or the like, and is attached to the piezoelectric substrate 10b and energized. Anything can be used.

次に、図２に示す弾性表面波センサ１ｂの動作について説明する。弾性表面波センサ１ｂは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、抗原を含む溶液の導入前後の弾性表面波１００ｂの伝搬特性が取得される。また、弾性表面波センサ１ｂは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、検出領域４０ｂに導入された抗原を含む溶液を撹拌する。この弾性表面波センサ１ｂでは、送信用電極部２０ｂと、グランド用電極部６０ｂと、の間の圧電効果により発生する厚み振動波２００ｂにより検出領域４０ｂを振動させる。   Next, the operation of the surface acoustic wave sensor 1b shown in FIG. 2 will be described. Similar to the surface acoustic wave sensor 1a described above, the surface acoustic wave sensor 1b acquires the propagation characteristics of the surface acoustic wave 100b before and after the introduction of the solution containing the antigen. The surface acoustic wave sensor 1b agitates the solution containing the antigen introduced into the detection region 40b, similarly to the surface acoustic wave sensor 1a described above. In the surface acoustic wave sensor 1b, the detection region 40b is vibrated by the thickness vibration wave 200b generated by the piezoelectric effect between the transmission electrode portion 20b and the ground electrode portion 60b.

なお、厚み振動波２００ｂを発生させるために送信用電極部２０ｂに入力される撹拌用信号の周波数ｆは、
ｆ ＝ ｖ／２ｈ
により設定することができる。ここで、ｖ：厚み振動する縦波の音速、ｈ：圧電性基板１０ｂの厚み、である。 The frequency f of the stirring signal input to the transmitting electrode portion 20b in order to generate the thickness vibration wave 200b is:
f = v / 2h
Can be set. Here, v: the speed of sound of a longitudinal wave that vibrates in thickness, h: the thickness of the piezoelectric substrate 10b

このように、本実施形態に係る弾性表面波センサは、圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部を備え、振動は、送信用電極部又は受信用電極部と、グランド用電極部と、の間の圧電効果により発生する厚み振動である。これにより、本実施形態に係る弾性表面波センサは、省スペース化及び均一な撹拌を実現することができる。   As described above, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment includes the ground electrode portion formed on the back surface of the piezoelectric substrate, and the vibrations are transmitted electrode portion or reception electrode portion, and ground electrode portion. And the thickness vibration generated by the piezoelectric effect. Thereby, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment can realize space saving and uniform stirring.

「第３の実施形態」
次に、図３を用いて、第３の実施形態に係る弾性表面波センサ１ｃについて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同じ又は同様の構成については同様の符号をつけるものとし、その説明を省略する。 “Third Embodiment”
Next, a surface acoustic wave sensor 1c according to a third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol shall be attached about the same or similar structure as 1st and 2nd embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図３に示す弾性表面波センサ１ｃは、検出領域４０ｃに撹拌用電極部４１ｃが形成されている（なお、この撹拌用電極部４１ｃは、反応場電極部も兼ねている）。また、この撹拌用電極部４１ｃは、送信用電極部２０ｃと接続されている。   In the surface acoustic wave sensor 1c shown in FIG. 3, a stirring electrode portion 41c is formed in the detection region 40c (note that the stirring electrode portion 41c also serves as a reaction field electrode portion). The stirring electrode portion 41c is connected to the transmitting electrode portion 20c.

次に、図３に示す弾性表面波センサ１ｃの動作について説明する。弾性表面波センサ１ｃは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、抗原を含む溶液の導入前後の弾性表面波１００ｃの伝搬特性が取得される。また、弾性表面波センサ１ｃは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、検出領域４０ｃに導入された抗原を含む溶液を撹拌する。   Next, the operation of the surface acoustic wave sensor 1c shown in FIG. 3 will be described. Similar to the surface acoustic wave sensor 1a described above, the surface acoustic wave sensor 1c acquires the propagation characteristics of the surface acoustic wave 100c before and after the introduction of the solution containing the antigen. The surface acoustic wave sensor 1c agitates the solution containing the antigen introduced into the detection region 40c, similarly to the surface acoustic wave sensor 1a described above.

この弾性表面波センサ１ｃは、送信用電極部２０ｃを介して供給される撹拌用信号により、撹拌用電極部４１ｃとグランド用電極部６０ｃとの間で厚み振動する。これにより検出領域４０ｃに導入された抗原を含む溶液が撹拌される。   The surface acoustic wave sensor 1c vibrates in thickness between the stirring electrode portion 41c and the ground electrode portion 60c by a stirring signal supplied via the transmission electrode portion 20c. Thereby, the solution containing the antigen introduced into the detection region 40c is stirred.

このように、本実施形態に係る弾性表面波センサは、検出領域に形成された撹拌用電極部を備え、撹拌用電極部と、前記送信用電極部又は受信用電極部と、が接続され、撹拌用電極部は、送信用電極部を介して供給された撹拌用信号によりグランド用電極部との間で厚み振動する。これにより、本実施形態に係る弾性表面波センサは、省スペース化及び均一な撹拌を実現することができる。   As described above, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment includes the stirring electrode portion formed in the detection region, and the stirring electrode portion is connected to the transmitting electrode portion or the receiving electrode portion. The stirring electrode section vibrates in thickness with the ground electrode section by the stirring signal supplied via the transmission electrode section. Thereby, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment can realize space saving and uniform stirring.

「第４の実施形態」
次に、図４を用いて、第４の実施形態に係る弾性表面波センサ１ｄについて説明する。なお、第１〜第３の実施形態と同じ又は同様の構成については同様の符号をつけるものとし、その説明を省略する。 “Fourth Embodiment”
Next, a surface acoustic wave sensor 1d according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol shall be attached about the same or similar structure as the 1st-3rd embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図４に示す弾性表面波センサ１ｄは、検出領域４０ｄに撹拌用電極部４１ｄが形成されている（なお、この撹拌用電極部４１ｄは、反応場電極部も兼ねている）。また、弾性表面波センサ１ｄは、圧電性基板１０ｄの裏面上に形成されたグランド用電極部６０ｄを備えている。この弾性表面波センサ１ｄが第１〜第３の実施形態に係る弾性表面波センサ１ａ〜１ｃと異なる点は、撹拌用電極部４１ｄに、直接、撹拌用信号を入力する点である。   In the surface acoustic wave sensor 1d shown in FIG. 4, a stirring electrode portion 41d is formed in the detection region 40d (note that the stirring electrode portion 41d also serves as a reaction field electrode portion). The surface acoustic wave sensor 1d includes a ground electrode portion 60d formed on the back surface of the piezoelectric substrate 10d. The surface acoustic wave sensor 1d is different from the surface acoustic wave sensors 1a to 1c according to the first to third embodiments in that a stirring signal is directly input to the stirring electrode portion 41d.

次に、図４に示す弾性表面波センサ１ｄの動作について説明する。弾性表面波センサ１ｄは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、抗原を含む溶液の導入前後の弾性表面波１００ｄの伝搬特性が取得される。また、弾性表面波センサ１ｄは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、検出領域４０ｄに導入された抗原を含む溶液を撹拌する。   Next, the operation of the surface acoustic wave sensor 1d shown in FIG. 4 will be described. Similar to the surface acoustic wave sensor 1a described above, the surface acoustic wave sensor 1d acquires the propagation characteristics of the surface acoustic wave 100d before and after the introduction of the solution containing the antigen. The surface acoustic wave sensor 1d agitates the solution containing the antigen introduced into the detection region 40d, similarly to the surface acoustic wave sensor 1a described above.

この弾性表面波センサ１ｄは、撹拌用電極部４１ｄに供給される撹拌用信号により、撹拌用電極部４１ｄとグランド用電極部６０ｄとの間で厚み振動する。これにより検出領域４０ｄに導入された抗原を含む溶液が撹拌される。なお、本実施形態に係る撹拌用電極部４１ｄは、図５に示すように、櫛歯状のものであってもよい。   The surface acoustic wave sensor 1d vibrates in thickness between the stirring electrode portion 41d and the ground electrode portion 60d by a stirring signal supplied to the stirring electrode portion 41d. Thereby, the solution containing the antigen introduced into the detection region 40d is stirred. Note that the stirring electrode portion 41d according to the present embodiment may be comb-shaped as shown in FIG.

このように、本実施形態に係る弾性表面波センサは、検出領域に形成された撹拌用電極部と、圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、を備え、撹拌用電極部及びグランド用電極部に弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して検出領域を振動させる。これにより、本実施形態に係る弾性表面波センサは、省スペース化及び均一な撹拌を実現することができる。   As described above, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment includes the stirring electrode portion formed in the detection region and the ground electrode portion formed on the back surface of the piezoelectric substrate, and the stirring electrode portion. The detection region is vibrated by inputting a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave to the ground electrode portion. Thereby, the surface acoustic wave sensor according to the present embodiment can realize space saving and uniform stirring.

「第５の実施形態」
次に、図６を用いて、第５の実施形態に係る弾性表面波センサ１ｆについて説明する。なお、第１〜第４の実施形態と同じ又は同様の構成については同様の符号をつけるものとし、その説明を省略する。 “Fifth Embodiment”
Next, a surface acoustic wave sensor 1f according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol shall be attached about the same or similar structure as the 1st-4th embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図６に示す弾性表面波センサ１ｆは、グランド用電極部６０ｆと、撹拌用電極部７０ｆと、を備えている。この撹拌用電極部７０ｆは、検出領域４０ｆを、２つの電極部で挟むよう形成されている。このように撹拌用電極部７０ｆを、２つの電極部で挟むよう形成することにより、後述するように、検出領域４０ｆに導入された抗原を含む溶液を均一に撹拌することができる。また、グランド用電極部６０ｆは、圧電性基板１０ｆの裏面上に形成されている。   The surface acoustic wave sensor 1f shown in FIG. 6 includes a ground electrode portion 60f and a stirring electrode portion 70f. The stirring electrode portion 70f is formed so as to sandwich the detection region 40f between two electrode portions. By thus forming the stirring electrode portion 70f so as to be sandwiched between the two electrode portions, the solution containing the antigen introduced into the detection region 40f can be uniformly stirred as described later. The ground electrode portion 60f is formed on the back surface of the piezoelectric substrate 10f.

次に、図６に示す弾性表面波センサ１ｆの動作について説明する。弾性表面波センサ１ｆは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、抗原を含む溶液の導入前後の弾性表面波１００ｆの伝搬特性が取得される。また、弾性表面波センサ１ｆは、前述した弾性表面波センサ１ａと同様に、検出領域４０ｆに導入された抗原を含む溶液を撹拌する。   Next, the operation of the surface acoustic wave sensor 1f shown in FIG. 6 will be described. Similar to the surface acoustic wave sensor 1a described above, the surface acoustic wave sensor 1f acquires the propagation characteristics of the surface acoustic wave 100f before and after the introduction of the solution containing the antigen. In addition, the surface acoustic wave sensor 1f stirs the solution containing the antigen introduced into the detection region 40f, similarly to the surface acoustic wave sensor 1a described above.

この弾性表面波センサ１ｆは、撹拌用電極部７０ｆに供給される撹拌用信号により、撹拌用電極部７０ｆとグランド用電極部６０ｆとの間で厚み振動する。これにより検出領域４０ｆに導入された抗原を含む溶液が撹拌される。また、撹拌用電極部７０ｆが検出領域４０ｆを挟むよう形成されているため、検体を均一に撹拌することができる。   The surface acoustic wave sensor 1f vibrates in thickness between the stirring electrode portion 70f and the ground electrode portion 60f by the stirring signal supplied to the stirring electrode portion 70f. Thereby, the solution containing the antigen introduced into the detection region 40f is stirred. Further, since the stirring electrode portion 70f is formed so as to sandwich the detection region 40f, the specimen can be stirred uniformly.

このように、本実施形態に係る弾性表面波センサは、検出領域を２つの電極部で挟むよう形成された撹拌用電極部と、圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、を備え、撹拌用電極部及びグランド用電極部に弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して検出領域を振動させる。これにより、検体を均一に撹拌することができる。   As described above, the surface acoustic wave sensor according to this embodiment includes a stirring electrode portion formed so as to sandwich the detection region between the two electrode portions, a ground electrode portion formed on the back surface of the piezoelectric substrate, And a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave is input to the stirring electrode portion and the ground electrode portion to vibrate the detection region. Thereby, the specimen can be uniformly stirred.

第１の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 4th Embodiment. 第４の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る弾性表面波センサの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the surface acoustic wave sensor which concerns on 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 弾性表面波センサ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 圧電性基板、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ 送信用電極部、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ 受信用電極部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ 検出領域。   1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f Surface acoustic wave sensor, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f Piezoelectric substrate, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f Transmitting electrode section, 30a, 30b , 30c, 30d, 30e, 30f Reception electrode part, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f Detection region.

Claims (6)

検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、
圧電性基板と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、
前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、
前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、
を備え、
前記送信用電極部又は受信用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌し、
前記送信用電極部又は受信用電極部と、グランド用電極部と、の間の圧電効果により発生する厚み振動により、前記検出領域を振動させることを特徴とする弾性表面波センサ。 A surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of surface acoustic waves change depending on the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid,
A piezoelectric substrate;
A transmitting electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and transmits the surface acoustic wave;
A receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave;
A detection region that is formed between the transmission electrode unit and the reception electrode unit and into which a liquid that is a specimen or a liquid that contains a substance that is a specimen is introduced;
A ground electrode formed on the back surface of the piezoelectric substrate;
With
By introducing a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave into the transmitting electrode portion or the receiving electrode portion and vibrating the detection region, the signal is introduced into the detection region. Stir the sample or the sample contained in the liquid ,
Wherein the transmitting electrode portion or the receiving electrode portion, and the ground electrode section, by a thickness vibration generated by the piezoelectric effect between the surface acoustic wave sensor, wherein Rukoto to vibrate the detection region. 請求項１に記載の弾性表面波センサであって、
前記検出領域に形成された撹拌用電極部を備え、
前記撹拌用電極部と、前記送信用電極部又は受信用電極部と、が接続され、
前記送信用電極部又は受信用電極部を介して供給される前記撹拌用信号によって前記撹拌用電極部と前記グランド用電極部との間で発生する厚み振動により前記検出領域を振動させることを特徴とする弾性表面波センサ。 The surface acoustic wave sensor according to claim 1,
Comprising a stirring electrode portion formed in the detection region ;
The stirring electrode part and the transmitting electrode part or the receiving electrode part are connected,
The detection region is vibrated by thickness vibration generated between the stirring electrode portion and the ground electrode portion by the stirring signal supplied via the transmitting electrode portion or the receiving electrode portion. A surface acoustic wave sensor. 検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、
圧電性基板と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、
前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、
前記検出領域に形成された撹拌用電極部と、
前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、
を備え、
前記撹拌用電極部及びグランド用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌することを特徴とする弾性表面波センサ。 A surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of surface acoustic waves change depending on the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid ,
A piezoelectric substrate;
A transmitting electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and transmits the surface acoustic wave;
A receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave;
A detection region that is formed between the transmission electrode unit and the reception electrode unit and into which a liquid that is a sample or a liquid that contains a substance that is a sample is introduced;
An agitation electrode portion formed in the detection region;
A ground electrode formed on the back surface of the piezoelectric substrate;
With
By introducing a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave to the stirring electrode portion and the ground electrode portion, the detection region is vibrated and introduced into the detection region. surface acoustic wave sensor characterized that you stir the sample contained in a liquid or in a liquid is subject was. 検体である液体又は液体中に含まれる検体に応じて弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、
圧電性基板と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の送信を行う送信用電極部と、
前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され、前記弾性表面波の受信を行う受信用電極部と、
前記送信用電極部及び受信用電極部の間に形成され、検体である液体又は検体となる物質を含む液体が導入される検出領域と、
前記検出領域を２つの電極部で挟むよう形成された撹拌用電極部と、
前記圧電性基板の裏面上に形成されたグランド用電極部と、
を備え、
前記撹拌用電極部及びグランド用電極部に前記弾性表面波を励振するための信号の周波数とは異なる周波数の撹拌用信号を入力して前記検出領域を振動させることにより、前記検出領域に導入された検体である液体又は液体中に含まれる検体を撹拌することを特徴とする弾性表面波センサ。 A surface acoustic wave sensor in which the propagation characteristics of surface acoustic waves change depending on the liquid that is the specimen or the specimen contained in the liquid,
A piezoelectric substrate;
A transmitting electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and transmits the surface acoustic wave;
A receiving electrode portion that is formed in a predetermined pattern on the surface of the piezoelectric substrate and receives the surface acoustic wave;
A detection region that is formed between the transmission electrode unit and the reception electrode unit and into which a liquid that is a specimen or a liquid that contains a substance that is a specimen is introduced;
An agitation electrode part formed so as to sandwich the detection region between two electrode parts;
A ground electrode formed on the back surface of the piezoelectric substrate;
With
By introducing a stirring signal having a frequency different from the frequency of the signal for exciting the surface acoustic wave to the stirring electrode portion and the ground electrode portion, the detection region is vibrated and introduced into the detection region. A surface acoustic wave sensor characterized by stirring a liquid that is a specimen or a specimen contained in the liquid. 請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性表面波センサであって、
前記撹拌用信号は複数の周波数の信号であることを特徴とする弾性表面波センサ。 The surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
Surface acoustic wave sensor the agitation signal, wherein the signal der Rukoto multiple frequencies. 請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性表面波センサであって、
前記撹拌用信号はその周波数が可変であることを特徴とする弾性表面波センサ。 The surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
A surface acoustic wave sensor characterized in that the frequency of the stirring signal is variable .
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