JP5431687B2

JP5431687B2 - 被測定物特性測定装置

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Publication number: JP5431687B2
Application number: JP2008156548A
Authority: JP
Inventors: 崇小貝; 博美谷津田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009300302A

Description

本発明は、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための櫛形電極と、前記櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される反応場とが形成された弾性表面波素子を備えた被測定物特性測定装置に関する。

一般に、弾性表面波素子は、圧電基板と、前記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。弾性表面波素子では、入力電極に電気信号が入力されると、電極指間に電界が発生し、圧電効果により弾性表面波が励振され、圧電基板上を伝搬していく。この弾性表面波のうち、伝搬方向と直交する方向に変位するすべり弾性表面波（SH-SAW:Shear horizontal Surface Acoustic Wave）を利用する弾性表面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）。

弾性波センサでは、圧電基板上に負荷された被測定物の領域が電気的に開放されている場合と、短絡されている場合とでは、出力電極から出力される出力信号の特性に差異があることを利用して被測定物の物理的特性として誘電率、導電率を求めることができる。また、弾性表面波素子の入力電極と出力電極の間の伝搬路上に凹凸構造を形成し、その凹部に被測定物を負荷すると、負荷された被測定物は擬似的に膜を形成する。この膜は圧電基板とともに励振し、膜の質量に基づいて共振周波数が変化する質量負荷効果を利用して、被測定物の密度を求めることができる（特許文献２）。

また、特許文献１、２の弾性波センサは、一対の入力電極及び出力電極が圧電基板上に形成されているが、一の電極で端面反射を利用した弾性波センサが知られている（非特許文献１参照）。

特許第３４８１２９８号公報特許第３２４８６８３号公報宮崎徹他２名「端面反射ＳＨ−ＳＡＷを用いたセンサの特性」、信学技報、電子情報通信学会、２０００年７月

非特許文献１では、ＳＡＷセンサ自体を被測定物である液体に浸漬して被測定物の特性を測定しているが、浸漬した際の電極への被測定物の付着が考慮されていない。従って、測定の際に電極に被測定物が付着し、測定精度が低下するおそれがある。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、被測定物の物性を測定する際に電極に被測定物が付着するのを防ぎ、測定精度の低下を防止することができる被測定物特性測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る被測定物特性測定装置は、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための櫛形電極と、前記櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される反応場とが形成された弾性表面波素子を備える。被測定物特性測定装置では、前記反応場と、前記櫛形電極との間に壁が形成され、前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求める。これにより、前記壁が形成されることにより、前記被測定物の前記櫛形電極への付着を防ぐことができる。また、前記櫛形電極の封止構造を簡素化することができる。

また、被測定物特性測定装置では、前記端部に反射部が形成され、前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求めることができる。このように前記端部に反射部を設けることにより、弾性表面波の反射を適切に行うことにより前記端部に入力される信号が高周波であっても、被測定物の物理的特性の測定精度を向上することができる。

さらに、本発明に係る他の被測定物特性測定装置は、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極と、前記第１櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される第１反応場とが形成された第１弾性表面波素子と、前記圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極と、前記第１反応場と異なる振幅・位相特性であって、前記第２櫛形電極と前記端部との間に被測定物が負荷される第２反応場とが形成された第２弾性表面波素子と、を備える。

被測定物特性測定装置では、前記第１櫛形電極と前記第１反応場との間に形成された壁と、前記第２櫛形電極と前記第２反応場との間に形成された壁とが連続し、前記第１櫛形電極から前記第１反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第１櫛形電極で受信された前記弾性表面波と、前記第２櫛形電極から前記第２反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第２櫛形電極で受信された前記弾性表面波とに基づいて前記被測定物の特性を求めることができる。

また、被測定物特性測定装置では、前記端部に反射部が形成され、前記第１櫛形電極から前記第１反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記第１櫛形電極で受信された前記弾性表面波と、前記第２櫛形電極から前記第２反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記第２櫛形電極で受信された前記弾性表面波とに基づいて前記被測定物の特性を求めることができる。

さらに、被測定物特性測定装置では、前記壁は、前記圧電基板上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された絶縁膜とから構成され、又は、前記圧電基板上に形成された前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向に凹凸構造が形成され電気的に短絡した金属膜と、前記金属膜を被覆する絶縁膜とから構成することにより、前記壁を伝搬する弾性表面波は、前記金属膜の上面にエネルギーが集中するので、伝搬時の弾性表面波の減衰を防ぎ、前記被測定物の測定精度を高めることができる。

また、前記金属膜を凹凸構造とすると、前記絶縁膜が前記金属膜の凹部に入り込み前記圧電基板と密着することにより、前記凹凸構造の金属膜と絶縁膜との間の密着性を補い、前記凹凸構造の金属膜の絶縁膜からの剥離を防ぐことができる。

さらに、前記壁の外壁は絶縁材で形成され、前記壁内に閉空間が形成されてよく、さらに、前記壁内の前記圧電基板上には金属膜が形成されてよく、さらにまた、前記金属膜は、前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向な凹凸構造としてもよい。前記上面から離れた閉空間内を伝搬する弾性表面波の一部の減衰を防ぐことができる。

さらにまた、被測定物特性測定装置では、前記被測定物の特性の測定は、前記圧電基板の端部から前記壁まで前記被測定物で浸漬して行うことにより、負荷される被測定物と前記反応場との接触面積を一定にし、負荷変動による前記被測定物の測定結果のばらつきを抑えることができる。

本発明によれば、前記反応場と、前記櫛形電極との間に壁が形成され、前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求める。これにより、前記壁が形成されることにより、前記被測定物の前記櫛形電極への付着を防ぐことができる。また、前記櫛形電極の封止構造を簡素化することができる。

また、前記端部に反射部を設けることにより、弾性表面波の反射を適切に行うことにより前記端部に入力される信号が高周波であっても、被測定物の物理的特性の測定精度を向上することができる。

さらに、前記壁は、前記圧電基板上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された絶縁膜とから構成され、または、前記圧電基板上に形成された前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向に凹凸構造が形成され電気的に短絡した金属膜と、前記金属膜を被覆する絶縁膜とから構成することにより、前記壁を伝搬する弾性表面波は、前記金属膜の上面にエネルギーが集中するので、伝搬時の弾性表面波の減衰を防ぎ、前記被測定物の測定精度を高めることができる。

また、前記被測定物の特性の測定は、前記圧電基板の端部から前記壁まで前記被測定物で浸漬して行うことにより、負荷される被測定物と前記反応場との接触面積を一定にし負荷変動による前記被測定物の測定結果のばらつきを抑えることができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る被測定物特性測定装置１０の概略全体構成図であり、図２Ａは、被測定物特性測定装置１０の弾性表面波素子１２の平面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢの部分端面図である。

図１に示すように、被測定物特性測定装置１０は、弾性表面波素子１２と、発振器１４と分配器１６と弾性波検出器１８とから構成される測定部２０と、パソコン等で構成される処理部２２とを備える。弾性表面波素子１２は、容器２４内の被測定物特性測定装置１０の測定対象である被測定物２６に浸漬されている。

弾性表面波素子１２は、圧電基板２８と、この圧電基板２８上に形成された櫛形電極３０と、櫛形電極３０から励振される弾性表面波の進行方向（図２中矢印Ｘ方向）であって圧電基板２８の端部３２と櫛形電極３０との間に形成され、被測定物２６が負荷される反応場３４と、櫛形電極３０と反応場３４との間に形成され、金属膜３６と絶縁膜３７とから構成される壁３５とを備える。

圧電基板２８は、すべり弾性表面波を伝搬することができれば、特に限られないが、３６度Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃であることが好ましい。

櫛形電極３０は、発振器１４から入力された電気信号に基づいて励振された弾性表面波を反応場３４に伝搬させるとともに、端部３２で反射して戻ってきた弾性表面波を受信する。

反応場３４は、圧電基板２８上に蒸着された金属膜３８で形成され、金属膜３８は電気的に短絡された短絡伝搬路である。金属膜３８の材料は特に限られないが、被測定物２６に対して、化学的に安定している金で形成することが好ましい。

壁３５は、圧電基板２８上に蒸着された金属膜３６と、金属膜３６上に絶縁材料、例えば、ＳｉＯ₂や樹脂で形成される絶縁膜３７から構成され、圧電基板２８上で幅方向に延在する。

被測定物特性測定装置１０による被測定物２６の物理的特性の測定は、次のように行われる。すなわち、測定対象である被測定物２６を容器２４に入れた状態で、端部３２が下になる方向で弾性表面波素子１２を被測定物２６内に浸漬させる。圧電基板２８には、金属膜３６が形成されているために被測定物２６が櫛形電極３０に付着するのを防ぐことができる。なお、弾性表面波素子１２の浸漬は、図１に示すように被測定物２６が壁３５の位置に来るまで行う。

次いで、発振器１４からバースト的に信号が分配器１６で分配されて弾性波検出器１８及び櫛形電極３０に同一信号が入力される。櫛形電極３０では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、反応場３４上を伝搬して端部３２に到達する。端部３２では、弾性表面波が端部３２の端面４０で反射され、再度反応場３４上を伝搬した後に、櫛形電極３０で受信される。

弾性波検出器１８では、発振器１４から分配器１６を介した出力信号と、櫛形電極３０で受信されて弾性波検出器１８に出力された信号との振幅比、位相差及び伝搬遅延差が検出され、当該検出された振幅比、位相差に基づく信号が処理部２２に出力されて、処理部２２で被測定物２６の物理的特性が求められる。

なお、被測定物特性測定装置１０では、各種の波を含む弾性表面波のうち、伝搬方向と直交する方向（図２中矢印Ｙ方向）に変位するすべり弾性表面波（SH-SAW）を主として利用している。

以上説明したように、被測定物特性測定装置１０は、圧電基板２８上に形成された弾性表面波を励振させるための櫛形電極３０と、櫛形電極３０と前記圧電基板２８の端部３２との間に被測定物２６が負荷される反応場３４とが形成された弾性表面波素子１２を備える。被測定物特性測定装置１０では、反応場３４と、櫛形電極３０との間に壁３５が形成され、櫛形電極３０から反応場３４上を伝搬し、端部３２で反射されて、櫛形電極３０で受信された前記弾性表面波に基づいて被測定物２６の特性を求める。また、壁３５が形成されることにより、被測定物２６の櫛形電極３０への付着を防ぐことができる。また、櫛形電極３０の封止構造を簡素化することができる。

さらに、壁３５は、圧電基板２８上に形成された金属膜３６と、金属膜３６上に形成された絶縁膜３７とから構成されることにより、壁３５を伝搬する弾性表面波は、金属膜３６の上面にエネルギーが集中するので、伝搬時の弾性表面波の減衰を防ぎ、被測定物２６の測定精度を高めることができる。

さらにまた、被測定物２６の特性の測定は、圧電基板２８の端部３２から壁３５まで被測定物２６で浸漬して行う。負荷される被測定物２６と反応場３４との接触面積を一定にし、負荷変動による被測定物２６の測定結果のばらつきを抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る被測定物特性測定装置１０Ａについて説明する。図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る被測定物特性測定装置１０Ａの平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢの部分端面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

被測定物特性測定装置１０Ａの弾性表面波素子１２ａでは、被測定物特性測定装置１０の弾性表面波素子１２に対して、圧電基板２８の端部３２に反射部４２が形成される。反射部４２は、圧電基板２８上に櫛形電極３０から出力される弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な方向（図３Ａ中矢印Ｙ方向）に延在するように金属膜を蒸着して形成した複数の凸部４４で構成され、前記凸部４４はＸ方向に等間隔で配置される。弾性表面波の波長λとすると、隣接する凸部４４同士の間隔はλ／４であることが好ましい。

また、被測定物特性測定装置１０Ａによる被測定物２６の物理的特性の測定は、第１実施形態に係る発明と同様に弾性表面波素子１２ａを被測定物２６内に浸漬させた後に、発振器１４から弾性波検出器１８及び櫛形電極３０にバースト的に信号が入力される。櫛形電極３０からは入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、反応場３４上を伝搬して反射部４２で反射され、再度反応場３４上を伝搬した後に、櫛形電極３０で受信される。そして、第１実施形態と同様な方法により処理部２２で被測定物２６の物理的特性が測定される。

第２実施形態に係る被測定物特性測定装置１０Ａは、端部３２に反射部４２が形成され、櫛形電極３０から反応場３４ａを伝搬し、反射部４２で反射されて、櫛形電極３０で受信された弾性表面波に基づいて被測定物２６の特性を求めている。

弾性表面波素子１２を用いた被測定物２６の物理的特性の測定は、被測定物特性測定装置１０のように、端部３２に反射部４２を設けずに測定することが可能であるが、櫛形電極３０に入力される信号が高周波になると、端部３２の端面４０の処理が均一でない場合には、弾性表面波の反射に影響を与えて被測定物２６の物理的特性が測定精度が低下する場合がある。そこで、被測定物特性測定装置１０Ａのように端部３２に反射部４２を設け、弾性表面波の反射を適切に行うことにより櫛形電極３０に入力される信号が高周波であっても、被測定物２６の物理的特性の測定精度を向上することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る被測定物特性測定装置１００について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る被測定物特性測定装置１００の平面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、被測定物特性測定装置１００は、第１弾性表面波素子１１２と、第２弾性表面波素子１４２と、発振器１４と、分配器１６と、弾性波検出器１８とを備える。また、第１弾性表面波素子１１２及び第２弾性表面波素子１４２は、圧電基板１２８上に並列に配置されている。

第１弾性表面波素子１１２は、圧電基板１２８と、この圧電基板１２８上に形成された第１櫛形電極１３０と、圧電基板１２８の端部１３２と第１櫛形電極１３０との間に形成され、被測定物２６が負荷される第１反応場１３４とを備える。また、第２弾性表面波素子１４２は、圧電基板１２８上に形成された第２櫛形電極１４４と、端部１３２と第２櫛形電極１４４との間に形成され、被測定物２６が負荷される第２反応場１４６とを備える。第１反応場１３４は、圧電基板１２８上に蒸着された金属膜１３８で形成され、金属膜１３８は電気的に短絡される。第２反応場１４６は、金属膜の一部が剥離され、圧電基板１２８が露出するように金属膜１４８が形成される。従って、圧電基板１２８が露出している部分は電気的に開放状態となっている。

また、圧電基板１２８上には、第１櫛形電極１３０と第１反応場１３４との間に形成された壁１３５と、第２櫛形電極１４４と第２反応場１４６との間に形成された壁１３５とが連続し幅方向に延在し、被測定物２６が第１櫛形電極１３０、第２櫛形電極１４４に付着するのを防ぐことができる。なお、圧電基板１２８は図１に示す圧電基板２８と同様であり、第１櫛形電極１３０、第２櫛形電極１４４は、櫛形電極３０と同様に形成され、金属膜１３８、金属膜１４８は金属膜３８と同様に形成されている。

被測定物特性測定装置１００による被測定物２６の物理的特性の測定は、次のように行われる。まず、測定対象である被測定物２６を容器２４に入れた状態で、端部１３２が下になる方向で圧電基板１２８を被測定物２６内に浸漬させる。

次いで、発振器１４から分配器１６にバースト的に信号が入力されて、分配器１６で分配されて、第１櫛形電極１３０及び第２櫛形電極１４４に同一信号が入力されるとともに、弾性波検出器１８にも前記信号が入力される。第１櫛形電極１３０で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、第１反応場１３４上を伝搬して、端部１３２に到達する。端部１３２では、弾性表面波が端部１３２の端面１４０で反射され、再度第１反応場１３４上を伝搬した後に、第１櫛形電極１３０で受信される。同様に、第２櫛形電極１４４で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、第２反応場１４６上を伝搬して端部１３２に到達し、端面１４０で反射され、再度第２反応場１４６上を伝搬した後に、第２櫛形電極１４４で受信される。第１櫛形電極１３０と第２反応場１４６で受信された弾性表面波から取り出された両出力信号が弾性波検出器１８で比較され振幅比及び位相差に基づく信号が処理部２２に出力されて、処理部２２で被測定物２６の物理的特性が求められる。

以上説明したように、第３実施形態に係る被測定物特性測定装置１００は、圧電基板１２８に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極１３０と、第１櫛形電極１３０と圧電基板１２８の端部１３２との間に被測定物２６が負荷される第１反応場１３４とが形成された第１弾性表面波素子１１２と、弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極１４４と、第１反応場１３４と異なる振幅・位相特性であって、第２櫛形電極１４４と端部１３２との間に被測定物２６が負荷される第２反応場１４６とが形成された第２弾性表面波素子１４２と、を備える。

被測定物特性測定装置１００では、第１櫛形電極１３０と第１反応場１３４との間に形成された壁１３５と、第２櫛形電極１４４と第２反応場１４６との間に形成された壁１３５とが連続し、第１櫛形電極１３０から第１反応場１３４を伝搬し、端部１３２で反射されて、第１櫛形電極１３０で受信された前記弾性表面波と、第２櫛形電極１４４から第２反応場１４６を伝搬し、端部１３２で反射されて、第２櫛形電極１４４で受信された前記弾性表面波とに基づいて被測定物２６の特性を求めることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る被測定物特性測定装置１００Ａについて説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る被測定物特性測定装置１００Ａの平面図である。なお、第１〜第３実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

被測定物特性測定装置１００Ａの第１弾性表面波素子１１２ａ、第２弾性表面波素子１４２ａでは、被測定物特性測定装置１００の第１弾性表面波素子１１２、第２弾性表面波素子１４２に対して、圧電基板１２８の端部１３２に反射部１５２が形成される。反射部１５２は、圧電基板１２８上に第１櫛形電極１３０から出力される弾性表面波の伝搬方向に対して垂直な方向（矢印Ｙ方向）に延在するように金属膜を蒸着して形成した複数の凸部１５４で構成され、前記凸部１５４はＸ方向に等間隔で配置される。隣接する凸部１５４同士の間隔はλ／４であることが好ましい。

また、被測定物特性測定装置１００Ａによる被測定物２６の物理的特性の測定は、第３実施形態に係る発明と同様に第１弾性表面波素子１１２ａを被測定物２６内に浸漬させた後に、発振器１４から分配器１６にバースト的に信号が入力されて、分配器１６で分配されて、第１櫛形電極１３０及び第２櫛形電極１４４に同一信号が入力されるとともに、弾性波検出器１８にも前記信号が入力される。第１櫛形電極１３０で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、第１反応場１３４上を伝搬して反射部１５２で反射され、再度第１反応場１３４上を伝搬した後に、第１櫛形電極１３０で受信される。同様に、第２櫛形電極１４４で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、第１反応場１３４上を伝搬して反射部１５２で反射され、再度第１反応場１３４上を伝搬した後に、第２櫛形電極１４４で受信される。第１櫛形電極１３０と第２反応場１４６で受信された弾性表面波から取り出された両出力信号が弾性波検出器１８で比較され振幅比及び位相差に基づく信号が処理部２２に出力されて、処理部２２で被測定物２６の物理的特性が求められる。

第４実施形態に係る被測定物特性測定装置１０Ａでは、端部１３２に反射部１５２が形成され、第１櫛形電極１３０から第１反応場１３４を伝搬し、反射部１５２で反射されて、第１櫛形電極１３０で受信された弾性表面波と、第２櫛形電極１４４から第２反応場１４６を伝搬し、反射部１５２で反射されて、第２櫛形電極１４４で受信された前記弾性表面波とに基づいて被測定物２６の特性を求めている。

なお、被測定物特性測定装置１０Ａの反射部４２は、圧電基板２８上に金属膜を蒸着して形成されているが、これに限定されるものではなく、図６Ａ、図６Ｂに示すように圧電基板２８に複数の凹部４６を形成して、隣接する凹部４６同士の間隔をλ／４としてよい。また、図７Ａ、図７Ｂに示すように凹部４６よりもＸ方向に幅が広い凹部４６ａによって反射部４２を構成してもよい。さらに、図８Ａ、図８Ｂに示すように反射部４２として、圧電基板２８からの高さが凸部４４よりも高い凸部４４ａによって反射部４２を構成してもよい。さらにまた、被測定物特性測定装置１００Ａの反射部１５２を図６Ａ、図６Ｂに示すように複数の凹部４６で構成してもよく、図７Ａ、図７Ｂに示すように凹部４６ａで構成してもよく、図８Ａ、図８Ｂに示すように凸部４４で構成してもよい。

図９Ａは、被測定物特性測定装置１０の他の変形例の平面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢの部分端面図であり、図９Ｃは、壁３５の周辺を拡大した端面図である。

被測定物特性測定装置１０、１０Ａの壁３５を構成する金属膜３６を図９Ａ〜９Ｃに示すように圧電基板２８上に形成された弾性表面波の伝搬方向と平行な方向に凹凸構造が形成され電気的に短絡した金属膜３６ａとし、壁３５を構成する絶縁膜３７を、金属膜３６ａを被膜する絶縁膜３７ａとしてもよい。かかる場合に、絶縁膜３７は金属膜３６ａの凹部に入り込み圧電基板２８と密着することにより、金属膜３６ａと絶縁膜３７との間の密着性を補い、金属膜３６ａが絶縁膜３７から剥離するのを防ぐことができる。

また、図１０に示すように壁３５の外壁４８を樹脂で形成し、内部に閉空間５０を形成してもよい。外壁４８が中実の場合には弾性表面波の減衰が生じるが、壁３５の内部に閉空間５０を形成することにより弾性表面波の減衰を防ぐことができる。さらに、図１１に示すように、壁３５内の圧電基板２８上に金属膜３６を形成してもよく、さらにまた、図１２に示すように圧電基板２８上に金属膜３６ａを形成してもよい。壁３５内に閉空間５０を形成した場合には、伝搬するすべり弾性表面波（SH-SAW）のエネルギーの大半は金属膜３６、３６ａの上面に集中し、伝搬の際の減衰を防ぐことができる。

なお、櫛形電極３０と壁３５との距離、壁３５と金属膜３８との距離はそれぞれすべり弾性表面波の１波長以下であることが好ましい。

また、被測定物特性測定装置１００、１００Ａの壁１３５を図９Ｃ、図１０〜図１２に示すような壁３５で構成してもよい。

さらに、被測定物特性測定装置１０、１０Ａの反応場３４を開放伝搬路又は格子状伝搬路で構成してもよい。

さらにまた、被測定物としては、特に限定されるものではなく、少なくとも液体が含まれていればよい。また、純液、混合液のいずれであってもよく、メタノール、エタノール等のアルコールの物理的特性を測定する場合に特に有効である。さらにまた、被測定物に抗原、抗体、バクテリア等が含まれる状態においても、物理的特性を測定できることは言うまでもない。

この場合、例えば、被測定物の中に帯電しているバクテリアが含まれている場合には、被測定物の導電率を測定することにより、バクテリアの含有率を測定することができる。また、異なる極性で帯電しているバクテリアが含まれている場合には、被測定物の導電率を測定することにより、被測定物に最も多く含まれるバクテリアの種類を特定することもできる。さらに、被測定物が負荷された伝搬路にバクテリアが付着している場合には、被測定物の密度、粘性を測定することにより、付着したバクテリアの増減量を検知することができる。

また、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第１実施形態に係る被測定物特性測定装置の平面図である。図２Ａは、第１実施形態に係る被測定物特性測定装置の平面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢの部分端面図である。図３Ａは、第２実施形態に係る被測定物特性測定装置の平面図であり、図２Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢの部分端面図である。第３実施形態に係る被測定物特性測定装置の平面図である。第４実施形態に係る被測定物特性測定装置の平面図である。図６Ａは、第２実施形態に係る被測定物特性測定装置の変形例の平面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢの部分端面図である。図７Ａは、第２実施形態に係る被測定物特性測定装置の他の変形例の平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢの部分端面図である。図８Ａは、第２実施形態に係る被測定物特性測定装置の他の変形例の平面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢの部分端面図である。図９Ａは、本発明の第１実施形態に係る被測定物特性測定装置の他の変形例の平面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢの部分端面図であり、図９Ｃは、壁の周辺を拡大した端面図である。壁の周辺を拡大した端面図である。変形例の壁の周辺を拡大した端面図である。他の変形例の壁の周辺を拡大した端面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１００、１００Ａ…被測定物特性測定装置
１２、１２ａ、１１２、１１２ａ、１４２、１４２ａ…弾性表面波素子
１４…発振器１６…分配器
１８…弾性波検出器２０…測定部
２２…処理部２４…容器
２６…被測定物２８、１２８…圧電基板
３０…櫛形電極３２、１３２…端部
３４、３４ａ…反応場３５、１３５…壁
３６、３６ａ、３８、１３８、１４８…金属膜３７、３７ａ…絶縁膜
４０、１４０…端面４２、１５２…反射部
４４、４４ａ、１５４…凸部４６、４６ａ…凹部
４８…外壁５０…閉空間
１３０…第１櫛形電極１３４…第１反応場
１４４…第２櫛形電極１４６…第２反応場

Claims

圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための櫛形電極と、前記櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される反応場とが形成された弾性表面波素子を備え、
前記反応場と、前記櫛形電極との間に壁が形成され、
前記壁の外壁は絶縁材で形成され、前記壁内に閉空間が形成され、
前記壁内の前記圧電基板上には金属膜が形成され、
前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための櫛形電極と、前記櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される反応場とが形成された弾性表面波素子を備え、
前記反応場と、前記櫛形電極との間に壁が形成され、
前記壁は、前記壁内の前記圧電基板上に形成され、前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向に凹凸構造が形成され電気的に短絡した金属膜と、前記壁の外壁を形成し、前記金属膜を被覆する絶縁膜とから構成され、
前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
請求項１又は２記載の被測定物特性測定装置において、
前記端部に反射部が形成され、
前記櫛形電極から前記反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記櫛形電極で受信された前記弾性表面波に基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極と、前記第１櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される第１反応場とが形成された第１弾性表面波素子と、
前記圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極と、前記第１反応場と異なる振幅・位相特性であって、前記第２櫛形電極と前記端部との間に被測定物が負荷される第２反応場とが形成された第２弾性表面波素子と、
を備え、
前記第１櫛形電極と前記第１反応場との間に形成された壁と、前記第２櫛形電極と前記第２反応場との間に形成された壁とが連続し、
前記壁の外壁は絶縁材で形成され、前記壁内に閉空間が形成され、
前記壁内の前記圧電基板上には金属膜が形成され、
前記第１櫛形電極から前記第１反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第１櫛形電極で受信された前記弾性表面波と、前記第２櫛形電極から前記第２反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第２櫛形電極で受信された前記弾性表面波とに基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極と、前記第１櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に被測定物が負荷される第１反応場とが形成された第１弾性表面波素子と、
前記圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極と、前記第１反応場と異なる振幅・位相特性であって、前記第２櫛形電極と前記端部との間に被測定物が負荷される第２反応場とが形成された第２弾性表面波素子と、
を備え、
前記第１櫛形電極と前記第１反応場との間に形成された壁と、前記第２櫛形電極と前記第２反応場との間に形成された壁とが連続し、
前記壁は、前記壁内の前記圧電基板上に形成され、前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向に凹凸構造が形成され電気的に短絡した金属膜と、前記壁の外壁を形成し、前記金属膜を被覆する絶縁膜とから構成され、
前記第１櫛形電極から前記第１反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第１櫛形電極で受信された前記弾性表面波と、前記第２櫛形電極から前記第２反応場を伝搬し、前記端部で反射されて、前記第２櫛形電極で受信された前記弾性表面波とに基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
請求項４又は５記載の被測定物特性測定装置において、
前記端部に反射部が形成され、
前記第１櫛形電極から前記第１反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記第１櫛形電極で受信された前記弾性表面波と、前記第２櫛形電極から前記第２反応場を伝搬し、前記反射部で反射されて、前記第２櫛形電極で受信された前記弾性表面波とに基づいて前記被測定物の特性を求める
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
請求項１又は４記載の被測定物特性測定装置において、
前記金属膜は、前記弾性表面波の伝搬方向と平行な方向な凹凸構造である
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の被測定物特性測定装置において、
前記被測定物の特性の測定は、前記圧電基板の端部から前記壁まで前記被測定物で浸漬して行う
ことを特徴とする被測定物特性測定装置。