JP5160584B2

JP5160584B2 - 感知装置

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Publication number: JP5160584B2
Application number: JP2010076121A
Authority: JP
Inventors: 友也依田; 俊一若松; 重徳渡辺; 猛武藤
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011027716A; US20100329932A1

Description

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子の固有振動数に基づいて、試料液に含まれる感知対象物を感知するための感知装置に関する。

試料液に含まれる微量物質を感知し、測定する感知装置としては水晶振動子を利用した水晶センサーを用いるものが知られている。水晶センサーは、水晶片に設けた金属電極（励振電極）の表面に、特定の感知対象物と反応を生じる生体物質膜等からなる吸着層が形成されている。この吸着層が試料溶液中に存在する感知対象物と反応し、感知対象物を吸着することによる質量変化に応じて水晶振動子の固有振動数が変化し、この作用を用いて感知対象物の濃度が測定される。

感知装置は例えば特許文献１に開示されているように、試料液を流しながら、測定する通流タイプのものが知られている。この通流タイプの感知装置は、水晶センサーと、水晶片を発振させるための発振回路と、発振周波数を測定する周波数測定部とを備えている。水晶センサーは、図１０に示すように水晶振動子１０を孔部１１ａを塞ぐように配線基板１１に載置して、当該水晶振動子１０は水晶押さえ部材１２により押圧されている。また、前記孔部１１ａは下方より封止部材１３により、塞がれているため、水晶振動子１０の裏面側は気密雰囲気に晒されるように構成される。

前記感知装置は、ケース体１４の底部に水晶センサーを装着した状態において、水晶センサーの水晶振動子１０の表面に臨む領域を囲むように反応用流路１５が形成されている。この反応用流路１５の両側には液供給路１４ａと液排出路１４ｂとが接続され、試料液が供給路１４ａから反応用流路１５を介して液排出路１４ｂへ流れ、このとき試料液中の感知対象物が水晶振動子１０の吸着層に吸着される。反応用流路１５には試料液を流す前に緩衝液を流し、このときの水晶振動子１０の周波数変化を計測することで試料液中の感知対象物の濃度が推定される。

このような感知装置では、臨床の分野や環境の分野において、微量な感知対象物の測定をできるだけ高感度、高精度に行うことが要求されており、このため水晶振動子１０、測定系及び構造部分について種々の検討がされている。このような背景から、本発明者は既述の反応用流路１５の高さ（水晶振動子１０の表面からケース体１４内の対向面までの距離Ｈ）に着目した。即ち、本発明者が開発している反応用流路１５の高さＨは感知対象物の測定を迅速に行うために、例えば１．０ｍｍに設定している。

ところで、感知対象物が例えば抗原である場合、試料液が反応用流路１５内を層状に流れたときに、水晶振動子１０から離れている個所の液流中の抗原も水晶振動子１０の抗体に引き寄せられるが、水晶振動子１０から離れるに従って、その程度が小さくなる。このため反応用流路１５の高さが１ｍｍもの小さな寸法であっても、対向面側の液流中の抗原が抗体と反応する水晶振動子１０側の液流中の抗原の同割合よりも小さい。このため反応流路１５の高さＨが１．０ｍｍである場合には、供給した試料液中に含まれる感知対象物のうち、吸着層に吸着される感知対象物の割合が少ない。従って、感度と精度の両方の観点から有利とは言うことはできない。

特開２００８−５８０８６（段落［０００８］、図１１及び図１３）

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は試料液を流しながら感知対象物の測定を行う感知装置において、高い精度で感知対象物を感知することができる感知装置を提供することにある。

本発明は、圧電片に設けられた振動領域を形成する励振電極上に吸着層を形成してなる圧電センサーを用い、この圧電センサーに試料液を流しながら供給することにより前記吸着層に試料液中の感知対象物を吸着させ、前記圧電片の固有振動数の変化に基づいて前記感知対象物を感知する装置において、
前記圧電センサーの一面側に臨むように設けられると共に、前記圧電センサーの一面側の励振電極の投影領域を囲むように反応用流路をなす第１の凹部が形成され、当該第１の凹部の天井面が励振電極と対向する流路形成部材と、
前記流路形成部材の前記第１の凹部の一端側の側壁にその一端側が開口すると共に前記第１の凹部の他端側とは反対側に伸び、前記第１の凹部に液体を供給するための液体供給路と、
前記液体供給路における上流端の天井部にその下流端が開口する、液体を供給するための供給用の外部側流路と、
前記流路形成部材の前記第１の凹部の他端側の側壁にその一端側が開口すると共に前記第１の凹部の一端側とは反対側に伸び、前記第１の凹部から液体を排出するための液体排出路と、
前記液体排出路における下流端の天井部にその上流端が開口する、液体を供給するための排出用の外部側流路と、
前記圧電センサーの他面側をその一面側にて支持し、当該他面側における励振電極が臨む領域に気密空間を形成する第２の凹部を有する部材と、
前記圧電片を発振させるための発振回路と、
この発振回路の発振周波数を測定する周波数測定部と、を備え、
前記液体供給路は、第１の凹部の一端側と他端側との中間部の幅よりもその幅が狭く形成され、
前記圧電センサーの一面側の振動領域に臨む前記反応用流路の高さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする感知装置。

前記感知装置は以下の構成を取っても良い。
１．前記反応用流路は、前記対向面と前記振動領域の上方領域の周囲を囲む内周面とを含み、
前記液体供給路は、下流端が前記内周面の一部に開口すると共に上流端が前記反応用流路の外側における前記圧電片の表面上に位置する内部側流路と、この内部側流路の上流端に液体を流入させるための外部側流路と、を含み、
前記液体排出路は、上流端が前記内周面の一部に開口すると共に下流端が前記反応用流路の外側における前記圧電片の表面上に位置する内部側流路と、この内部側流路の下流端から液体を流出するための外部側流路と、を含む構成。
２．前記圧電センサーは、配線基板の一端側に取り付けられた圧電片と、前記配線基板の他端側に設けられ、前記発振回路に圧電片の電極を電気的に接続するための接続端子と、配線基板に設けられ、前記電極と接続端子とを接続する導電路と、を備え、
前記圧電片には、互に離間し、独立して振動する第１の振動領域及び第２の振動領域を夫々形成するように２対の電極が形成され、
この２対の電極の一方の電極対に対応する一方の導電路のインピーダンスと、他方の電極対に対応する他方の導電路のインピーダンスとが互に揃うように、両導電路のうち、電極との接続部位が前記接続端子に近い方の導電路を蛇行させる形状とした構成。

本発明によれば、圧電センサーの表面と対向面とまでの距離、即ち反応流路の高さを０．２ｍｍ以下に設定しているため、供給した試料液のうち圧電片の吸着層に接触するかあるいはその近傍を流れる試料液の割合が多くなる。従って、試料液に含有される感知対象物の吸着層に吸着される量が増大し、吸着されずに排出される感知対象物の量が少なくなる。この結果、感知対象物の測定感度及び精度が向上することとなる。

また、圧電センサー内に供給された液体は供給側の外部側流路、内部側流路の順に流れ、反応用流路に到達し、排出側の内部側流路、外部側流路を通って圧電センサーの外部へ流出される。このため上方側から圧電片に液が到達する部位（供給点）及び圧電片から上方側へ液が流出する部位（排出点）が吸着層より遠く離れているため、供給点及び排出点における液圧の変化が吸着層の形成されている部位の液流に及ぼす影響を低減することができ、振動領域における液体の流れが安定する。従って、感知装置の感知対象物の測定を安定して行うことができ、高い信頼性が得られる。

本発明に係る圧電センサーを備えたセンサーユニットを示す分解斜視図である。前記センサーユニットを示す縦断面図である。前記センサーユニットを拡大して示す縦断面図である。前記センサーユニットの一部を構成する流路形成部材の裏面を示す斜視図である。前記圧電センサーの一部を構成する水晶振動子を示す表面図及び裏面図である。前記センサーユニットの一部を構成する配線基板の上面図である。前記水晶振動子を発振させる発振回路のレイアウトである。前記センサーユニットが組み込まれた感知装置の全体を示す構成図である。前記感知装置の一部を構成する水晶振動子、測定回路部及び測定器本体との接続を説明するブロック図である。従来の圧電センサーを示す縦断面図である。

本発明の実施の形態に係る感知装置は、後述の図８に示すように圧電センサーが装着されるセンサーユニット２と、センサーユニット２に液を供給する供給系と、センサーユニット２から液を排出する排出系と、発振回路３０と、測定部８１と、を備えている。

先ず圧電センサーである水晶センサーについて図１を参照して説明すると、水晶センサー３は圧電振動子である水晶振動子２０と配線基板４０とを備えている。水晶振動子２は、圧電片である例えば直径が円形状の水晶片２０ａの表面にＵ字形状の共通電極２１が形成され、また裏面に検出用の励振電極２２ａと参照用の励振電極２２ｂとが離間して、夫々共通電極２１に対向する位置に設けられている。前記共通電極２１の一部は、水晶片２０ａの外縁へ引き伸ばされ、裏面側へ回し込まれている。この回し込まれた部分が後述する配線基板４の導電路４２ｂと例えば導電性接着材により接続される部分となる。

また前記励振電極２２ａ、２２ｂの一部は、水晶片２０ａの外縁へ引き伸ばされ、これら引き伸ばされた部分が夫々配線基板４０の導電路４２ｃ、４２ａと接続する。前記共通電極２１及び励振電極２２ａ、２２ｂの等価厚みは、例えば０．２μｍであり、電極材料としては例えば金あるいは銀等が用いられている。

水晶片２０における共通電極２１と励振電極２２ｂとの間の領域は、第１の振動領域を形成し、また共通電極２１と励振電極２２ａとの間の領域は、第２の振動領域を形成している。共通電極２１と励振電極２２ｂにより第１の振動領域が振動し、共通電極２１と励振電極２２ａにより第２の振動領域が振動する。

図５に示すように共通電極２１の表面における、励振電極２２ａの投影領域には吸着層２６が形成されている。この吸着層２６は、例えば抗原である感知対象物を吸着する抗体からなり、抗原抗体反応により抗原を吸着する。この吸着による質量負荷効果により第２の振動領域の発振周波数が低下する。一方、共通電極２１の表面における励振電極２２ｂの投影領域は、電極表面が剥き出しとなっていて吸着層２６が設けられていないため、第１の振動領域からは温度等の外乱の影響に対応する発振周波数が取り出される。また共通電極２１において第１の振動領域を形成する領域の電極表面は剥き出しとせずに、例えば感知対象物と反応しない例えばタンパク質からなるブロッキング層を形成してもよい。

前記配線基板４０は、図１に示すように例えばプリント基板により構成され、その一端側には水晶振動子２０の裏面側が臨む気密空間をなす凹部を形成するための貫通孔４１が形成されている。また、図１及び図６に示すように配線基板４０の他端側には、発振回路に接続するための端子部４２ａ、４２ｂ及び４２ｃが設けられている。また、配線基板４０には、その一端側から他端側に亘って導電路４３ａ、４３ｂ及び４３ｃが形成され、これら導電路４３ａ、４３ｂ、４３ｃは端子部４２ａ、４２ｂ及び４２ｃに夫々接続されている。従って、配線基板４０に水晶振動子２０が載置され、共通電極と導電路とが例えば導電性接着剤で接着されることにより共通電極２１及び励振電極２２ａ、２２ｂは各導電路４３ｂ、４３ｃ、４３ａを介して端子部４２ｂ、４２ｃ、４２ａと夫々接続されることになる。

ここで導電路に関して述べておく、この例では第１の振動領域における電極２２ｂの引き出し位置と第２の振動領域における電極２２ａの引き出し位置とは、配線基板４０の幅方向中央部に沿って伸びる直線上にあり、水晶振動子の直径分だけ互いに離れている。引き出し位置とは、水晶振動子２０から導電路が外へ引き出される位置である。即ち配線基板４０の端子部から見ると、前者の引き出し位置の方が後者の引き出し位置よりも水晶振動子２０の直径分だけ遠いことになる。このため導電路４３ａは導電路４３ｃよりも長くなり、両者のインピーダンスが異なってしまう。このため発振回路から見た第１の振動領域及び第２の振動領域の電気的特性（ＣＩ値等）が互いに異なったものとなってしまい、短期安定度及び長期安定度に関して特性が異なってしまう。そこで、この実施の形態では導電路４３ｃを蛇行させることによりその長さを確保し、これによって両導電路４３ａ、４３ｃの長さを揃えて、互いのインピーダンスを等しくあるいは概ね等しくしている。

このような工夫は、特に反応用流路の高さが０．２ｍｍ以下例えば０．１ｍｍと小さい場合に有効である。この場合には後述するように反応用流路５２（図３参照）から外れた部位に液の供給点及び外部への液の排出点を位置させることが得策である。そうすると、液の供給点から反応用流路５２まで伸びる内側流路が形成される部位と、反応用流路５２から液の排出点まで伸びる内側流路が形成される部位とには、液漏れを防ぐために水晶片が位置していることが望ましい。このため水晶片を大きくすることが得策であり、そうすることによって上記の２つの電極の引き出し位置の間で端子部までの距離の差が大きくなるのである。また、別の言い方をすれば、一方の導電路を平面から見て蛇行させることにより、上記の引き出し位置の設定に制限がなくなるため、電極のレイアウト設計について余計な制限が加わらなくなるので、例えば、水晶振動子２０を配線基板４０に接着するときに水晶片の向きを気にしなければならないようなレイアウトを回避できる。

次に、センサーユニット２について図３及び図４を用いて説明する。図３はセンサーユニット２の縦断面を拡大したものである。液路形成部材５０の裏面側を図４に示す。液路形成部材５０は弾性材料例えばシリコンゴムを用いて配線基板４０の一端側に対応した形状に作成されている。液路形成部材５０の裏面側の中央部には、円形の凹部５２が形成されている。流路形成部材５０と配線基板４０とを重ね合わせて、凹部５２を水晶振動子２０に押し付けた状態においては、凹部が反応用流路になる。このため凹部及び反応用流路のいずれも符号５２を用いることとする。この凹部５２の直径は、水晶振動子２０の前記第１の振動領域及び第２の振動領域を含む領域よりもやや大きく設定され、液路形成部材が配線基板４０に当接することで、凹部５２内に前記領域が収まる。前記凹部５２の高さは、例えば０．２ｍｍ以下に設定され、この例では０．１ｍｍに設定されている。

前記凹部５２の天井面は、水晶振動子２０の一面側である表面側における振動領域と隙間を介して対向する対向面であり、この対向面と水晶振動子２０との間の領域、即ち水晶振動子２０の振動領域に臨む領域に反応用流路が形成される。反応用流路は、前記対向面と前記振動領域の上方領域の周囲を囲む内周面とを備えている。

流路形成部材５０には、図４に示すように凹部５２を挟んで当該凹部５２の直径方向に互いに対向するように、かつ各々凹部５２の周縁から一直線状に伸びるように溝部５２ａ、５２ｂが形成されている。従って、そして、溝部５２ａ、５２ｂは水晶振動子２０における振動領域から外れた部位と流路形成部材５０とで囲まれた流路をなし、凹部即ち反応用流路５２に連通している。また溝部及び流路のいずれも符号５２ａ（５２ｂ）を用いることとする。これら流路５２ａ（５２ｂ）は特許請求の範囲の内部側流路に相当する。

そして、流路形成部材５０及びカバー体７０を組み立てた構造体には、図２及び図３に示すように前記内部側流路５２ａにおける反応用流路５２とは反対側の端部から上方に垂直に伸び更に斜め上方に伸びる流路５１ａが形成されている。この流路５１ａは供給側の外部側流路に相当するものであり、この外部側流路５１ａの上端には液供給管７２が接続されている。また、前記構造体には、前記内部側流路５２ｂにおける反応用流路５２とは反対側の端部から上方に垂直に伸び更に斜め上方に伸びる流路５１ｂが形成されている。この流路５１ｂは排出側の外部側流路に相当するものであり、この外部側流路５１ｂの上端には液排出管７３が接続されている。前記内部側流路５２ａ及び外部側流路５１ａは、液体供給路を構成し、内部側流路５２ｂ及び外部側流路５１ｂは、液体排出路を構成する。

前記支持体６０には、配線基板４０及び流路形成部材５０を嵌合し、保持するための凹部６１が形成されている。従って、前記凹部６１に配線基板４０を嵌合した状態で、流路形成部材５０を配線基板４０に押し付けることにより、流路形成部材５０の下面が水晶振動子２０を配線基板４０に押圧して、固着される。さらに、支持体６０は上方よりカバー体７０により覆われる。

更にまた、感知装置は、図８に示すように発振回路ユニット３０、測定回路部８１、測定器本体８２、試料液供給部８３、緩衝液供給部８４、供給液切替部８５、廃液貯留部８６を備えている。

発振回路ユニット３０は、センサーユニット２に差し込まれることにより、前記配線基板４０の接続端子部である電極４２ａ、４２ｂ、４２ｃと発振回路３０ａ、３０ｂとが電気的に接続される。図７は発振回路３０と水晶振動子２０とを示す回路図である。この図に示すように、前記励振電極２２ｂに対応する第１の振動領域が発振回路３０ａに接続されると共に励振電極２２ａに対応する第２の振動領域が発振回路３０ｂに接続されている。

図８及び図９に示すように、発振回路ユニット３０の後段には、測定回路部８１及びデータ処理部８２が設けられている。前記測定回部部８１は、例えば入力信号である周波数信号をディジタル処理して、発振周波数を計測する機能を有する。なお、測定回路部８１は周波数カウンターであってもよく、測定方式を適宜選定することができる。また測定回路部８１の前段には、各発振回路３０ａ、３０ｂからの出力信号を時分割して取り込むためのスイッチ部８１ａが設けられている。このスイッチ部８１ａは、各発振回路３０ａ、３０ｂからの周波数信号を時分割して取り込むことができる。データ処理部８２は、計測された周波数の時系列データを記憶したり、その時分割データを表示したりする部位であり例えばパーソナルコンピュータからなる。

試料液供給部８３及び緩衝液供給部８４は、各々配管８３ａ、８３ｂを介して供給液切替部８５に接続されている。供給液切替部８５は、液供給管７２に接続され、配管８３ａと８３ｂとの間で液供給管７２に対して切り替え接続する役割を持つ。前記廃液貯留部８６は、液排出管７３を介してセンサーユニット２に接続されている。前記供給液切替部８５は、例えばデータ処理部８２内のプログラムに基づいて出力する信号により液の流路の切り替えが行われるが、マニュアルで行うようにしてもよい。

次に、このように構成された感知装置８の作用について説明する。先ず、例えばセンサーユニット２を上側に開き、水晶センサー３を支持台６０上に置き、センサーユニット２を閉じて流路形成部材５０で水晶センサー３の表面を押し付けることにより、水晶センサー３がセンサーユニット２に装着される。次に緩衝液例えばリン酸バッファを緩衝液供給部８４からバルブ８５を介してセンサーユニット２内に供給する。センサーユニット２内への緩衝液の流入に関して述べると、緩衝液はセンサーユニット２内にて斜めに伸びて更に垂直に伸びる外部側流路５１ａを通って、内部側流路５２ａの上流端に達し、ここから当該内部側流路５２ａに沿って水平に流れて、反応用流路５２に流入する。更に、緩衝液は反応用流路５２を排出側の内部側流路５２ｂの入り口に向かって流れ、当該内部側流路５２ｂに沿って水平に流れた後、上に向かって外部側流路５１ｂを流れ、図示しない排液路に排出される。

一方、水晶センサーの第１の振動領域及び第２の振動領域は夫々発振回路３０ａ、３０ｂにより発振し、その発振周波数がスイッチ部８１ａの切り替えにより時分割で測定回路部８１に取り込まれる。

そして、測定回路部８１により得られた周波数信号の周波数が安定した後、自動あるいは手動で液切替部８５を切り替え、既にカラム８７内に収容されている試料液例えば血清や血液を緩衝液により送り出し、同様に反応用流路５２内を通過させる。このとき試料液中の感知対象物である抗原はその濃度に応じて水晶センサー３の吸着層２６に吸着される。即ち、抗原抗体反応により、抗原が抗体に捕捉され、これにより水晶センサー３の第２の振動領域の発振周波数が低下する。従って、データ処理部８２では、第２の振動領域における周波数の低下分Δｆ１（緩衝液を流したときの周波数から試料液を流したときの周波数の差分）を取得する。これに対して第１の振動領域には吸着層２６が形成されていないので、周波数に変化がないはずであるが、温度変化等の外乱があった場合にはその周波数が変化する。この変化分をΔｆ２とするとデータ処理部はΔｆ２からΔｆ１を差し引くことにより、外乱による周波数の変化分がキャンセルされ、抗原の量に応じた周波数の変化分が高い精度で求められることになる。なお、緩衝液は、既述のように試料液を反応用流路５２内に通過させる前に比較用の液体として用いられ、またカラム８７内の試料液を送り出す作業用の液体として用いられる。しかし比較用の液体及び作業用の液体は、緩衝液に限らず純水などであってもよい。

上述の実施の形態によれば、水晶振動子２０の表面と流路形成部材５０の対向面までの距離、即ち反応用流路５２の高さを０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下としているため、供給した試料液の総量のうち吸着層２６に接触するかあるいはその近傍を流れる試料液の割合が多くなる。従って、吸着層２６に吸着される感知対象物の量が増大し、吸着されずに排出される感知対象物の量が少なくなる。この結果、感知装置の測定感度及び精度が向上することとなる。

また、センサーユニット２内に供給された液体は、供給側の外部側流路５１ａ、内部側流路５２ａの順に流れ、反応用流路５２に到達し、排出側の内部側流路５２ｂ、外部側流路５１ｂを通過して外部へ排出される。このため上方側から水晶片に液が到達する部位（供給点）及び水晶片から上方側へ液が流出する部位（排出点）が吸着層２６より遠く離れているため、供給点及び排出点における液圧の変化が、吸着層２６の形成されている部位の液流に及ぼす影響を低減できると共に反応用流路２６をその直径を狭くして構成することができる。従って、感知装置８の感知対象物の測定を安定して行うことができ、高い信頼性を得ることができる。

更にまた、２対の電極（第１の振動領域及び第２の振動領域）に水晶片２０ａからの夫々引き出し位置のうち、水晶センサー３の接続端子から近い側の引き出し位置から伸びる導電路４３ｃを蛇行させることにより、接続端子から遠い側の導電路４３ａの長さと揃えているため、互いのインピーダンスを揃えている。従って既述のように発振回路３０から見て第１の振動領域、第２の振動領域の電気的特性が概ね等しくなり、測定の信頼性の向上に寄与する。

ここで本発明者は、反応用流路５２の高さが１．０ｍｍに比べて０．１ｍｍの方が、測定感度、精度の上から優れている裏付けとして、次の事実を把握している。
１００μｇ／ｍｌのＡｎｔｉ−ＣＲＰの物理吸着の反応を例にとると、反応量は、反応用流路５２の高さが１．０ｍｍのタイプの水晶センサーが約１４００Ｈｚであるのに対し、反応用流路５２の高さが０．１ｍｍのタイプの水晶センサーが１８５０Ｈｚであり、約１．３倍になる。なお水晶センサーの周波数の測定は、カラム内の試料液を緩衝液により押し出して水晶センサー上を通過させることにより行われるが、試料液の通過前後における、緩衝液が水晶センサー上を流れているときの周波数の測定値の差分が反応量に相当する。従って反応流路５２の高さが１．０ｍｍのタイプの水晶センサーの方が、測定感度に優れていることが言える。ここでＣＲＰ（Ｃ反応性蛋白、Ｃ−reactive protein）とは、体内で炎症反応や組織の破壊が起きているときに血中に現れるタンパク質で、Ｃ反応性蛋白は細菌の凝集に関与し、補体の古典的経路を活性化する作用を有する。前記Ａｎｔｉ−ＣＲＰは、ＣＲＰと免疫反応するタンパク（抗体）である。

また、精度に関しては、反応流路５２が１．０ｍｍのタイプと０．１ｍｍのタイプの水晶センサーをそれぞれ３つずつ用意して３回測定したときの標準偏差（Ｓ−Ｄ値）で比較すると１．０ｍｍのタイプでは、４０であるのに対し、０．１ｍｍのタイプでは、５．６と向上している。

従って、反応用流路５２の高さを０．１ｍｍとすることにより格別の効果が得られるが、この効果は０．２ｍｍであっても１．０ｍｍに比べて十分有効に得られると考えられる。一方、反応用流路５２の高さの下限については、０．１ｍｍよりも狭くすると、試料液を流すのに時間がかかることから、製作の困難性が克服でき、長時間の測定という点が問題にならなければ、０．１ｍｍよりも狭くてもよいが、言い換えると高さの下限についてはゼロでなければよいが、実際の感知装置としては、略０．１ｍｍ程度になるであろうと考えられる。

また、上述の実施の形態では、電極対を２つ（２対）設けて、２つの振動領域を形成したタイプのいわばツインセンサーを対称としているが、電極対が１対のいわばシングルセンサーであっても反応用流路５２の高さを０．２ｍｍ以下にする効果は得られる。従って、本発明はシングルセンサーに対しても適用できる。

２センサーユニット
２０水晶振動子
２１共通電極
２２ａ、ｂ励振電極
２６吸着層
３０ａ、ｂ発振回路
４０配線基板
４３ａ、ｂ、ｃ
導電路
５０流路形成部材
５１ａ、ｂ外部側流路
５２反応用流路
５２ａ、ｂ内部側流路
８感知装置

Claims

圧電片に設けられた振動領域を形成する励振電極上に吸着層を形成してなる圧電センサーを用い、この圧電センサーに試料液を流しながら供給することにより前記吸着層に試料液中の感知対象物を吸着させ、前記圧電片の固有振動数の変化に基づいて前記感知対象物を感知する装置において、
前記圧電センサーの一面側に臨むように設けられると共に、前記圧電センサーの一面側の励振電極の投影領域を囲むように反応用流路をなす第１の凹部が形成され、当該第１の凹部の天井面が励振電極と対向する流路形成部材と、
前記流路形成部材の前記第１の凹部の一端側の側壁にその一端側が開口すると共に前記第１の凹部の他端側とは反対側に伸び、前記第１の凹部に液体を供給するための液体供給路と、
前記液体供給路における上流端の天井部にその下流端が開口する、液体を供給するための供給用の外部側流路と、
前記流路形成部材の前記第１の凹部の他端側の側壁にその一端側が開口すると共に前記第１の凹部の一端側とは反対側に伸び、前記第１の凹部から液体を排出するための液体排出路と、
前記液体排出路における下流端の天井部にその上流端が開口する、液体を供給するための排出用の外部側流路と、
前記圧電センサーの他面側をその一面側にて支持し、当該他面側における励振電極が臨む領域に気密空間を形成する第２の凹部を有する部材と、
前記圧電片を発振させるための発振回路と、
この発振回路の発振周波数を測定する周波数測定部と、を備え、
前記液体供給路は、第１の凹部の一端側と他端側との中間部の幅よりもその幅が狭く形成され、
前記圧電センサーの一面側の振動領域に臨む前記反応用流路の高さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする感知装置。
前記液体排出路は、第１の凹部の一端側と他端側との中間部の幅よりもその幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項１記載の感知装置。
圧電センサーは、配線基板の一端側に取り付けられた圧電片と、前記配線基板の他端側に設けられ、前記発振回路に圧電片の電極を電気的に接続するための接続端子と、配線基板に設けられ、前記電極と接続端子とを接続する導電路と、を備え、
前記圧電片には、互に離間し、独立して振動する第１の振動領域及び第２の振動領域を夫々形成するように２対の電極が形成され、
この２対の電極の一方の電極対に対応する一方の導電路のインピーダンスと、他方の電極対に対応する他方の導電路のインピーダンスとが互に揃うように、両導電路のうち、電極との接続部位が前記接続端子に近い方の導電路を蛇行させる形状としたことを特徴とする請求項１または２記載の感知装置。