JP5491111B2 - Micro sensing device - Google Patents

Micro sensing device Download PDF

Info

Publication number
JP5491111B2
JP5491111B2 JP2009216242A JP2009216242A JP5491111B2 JP 5491111 B2 JP5491111 B2 JP 5491111B2 JP 2009216242 A JP2009216242 A JP 2009216242A JP 2009216242 A JP2009216242 A JP 2009216242A JP 5491111 B2 JP5491111 B2 JP 5491111B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
heating
oscillation circuit
unit
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009216242A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011064599A (en
Inventor
裕二 山本
繁美 小松
貢 松浦
知之 齋藤
慎吾 岡崎
幸嗣 高橋
Original Assignee
セイコー・イージーアンドジー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セイコー・イージーアンドジー株式会社 filed Critical セイコー・イージーアンドジー株式会社
Priority to JP2009216242A priority Critical patent/JP5491111B2/en
Publication of JP2011064599A publication Critical patent/JP2011064599A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5491111B2 publication Critical patent/JP5491111B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Description

本発明は、水晶振動子を共振させ、その共振変化から測定対象物の物理量測定や分析を行うマイクロセンシング装置に関するものである。   The present invention relates to a micro-sensing device that resonates a crystal resonator and performs physical quantity measurement and analysis of a measurement object from the resonance change.

従来より水晶振動子は、時計、コンピュータ、計測機器等の各種電子機器に組み込まれる電子回路の周波数標準に数多く使用されており、高精度で安定した発振素子として利用されている。
近年では、この水晶振動子を利用して測定対象物の特性を分析したり、物理量(粘度等)を測定したりする装置が開発されている。この装置では、厚み滑り振動する水晶振動子を主に利用している。そして、水晶振動子の両面には電圧が印加される電極がそれぞれ形成されており、電圧印加の後、水晶振動子は発振回路により所定の周波数で共振するようになっている。この際、水晶振動子は、少なくとも一方の電極が反応槽に導入される測定対象物に接するように配設されている。
Conventionally, quartz resonators have been used in many frequency standards for electronic circuits incorporated in various electronic devices such as watches, computers, and measuring devices, and are used as highly accurate and stable oscillation elements.
In recent years, an apparatus has been developed that uses this crystal resonator to analyze the characteristics of an object to be measured and to measure physical quantities (such as viscosity). This apparatus mainly uses a quartz vibrator that vibrates in thickness. Electrodes to which a voltage is applied are formed on both sides of the crystal resonator, and after applying the voltage, the crystal resonator resonates at a predetermined frequency by an oscillation circuit. At this time, the crystal resonator is disposed so that at least one of the electrodes is in contact with the measurement object introduced into the reaction vessel.

このような構成のもと、例えば、測定対象物を特定物質(例えば、抗体や蛋白質等)とし、この特定物質の特性を分析する場合には、まず、水晶振動子の表面に特定物質が吸着反応して結合するリガンド等と呼ばれる固定物質を所定量固定しておく。その後、特定物質を含む溶液を反応槽内に導入すると共に水晶振動子を共振させる。すると、特定物質が固定物質に吸着して結合するので、水晶振動子の表面付近に微小な質量変化が生じる。これにより、水晶振動子の共振周波数が変化する。つまり、微小な質量変化を共振周波数変化として測定することができる。続いて、上記測定を、複数の濃度の特定物質を含む溶液についてそれぞれ行う。そして、それらの測定結果から、固定物質に吸着する吸着定数を算出することができる。   In such a configuration, for example, when a measurement target is a specific substance (for example, an antibody or a protein) and the characteristics of the specific substance are analyzed, the specific substance is first adsorbed on the surface of the crystal unit. A predetermined amount of a fixed substance called a ligand or the like that binds by reaction is fixed. Thereafter, a solution containing a specific substance is introduced into the reaction tank, and the crystal resonator is resonated. Then, since the specific substance is adsorbed and bound to the fixed substance, a minute mass change occurs near the surface of the crystal unit. As a result, the resonance frequency of the crystal resonator changes. That is, a minute mass change can be measured as a resonance frequency change. Subsequently, the above measurement is performed for each of solutions containing a plurality of specific substances. And the adsorption constant which adsorb | sucks to a fixed substance is computable from those measurement results.

また、これとは反対に、固定物質から特定物質が脱離する際にも水晶振動子の表面付近に微小な質量変化が生じるので、水晶振動子の共振周波数が変化する。従って、上述した場合と同様に、固定物質から脱離する脱離定数を算出することができる。
このように、固定物質に対する特定物質の脱離吸着定数を得ることができ、特定物質の特性を分析することができる。特に、この手法は新薬開発等に応用することができ、生化学やバイオテクノロジー等の分野で期待されている。
On the other hand, even when the specific substance is desorbed from the fixed substance, a minute mass change occurs in the vicinity of the surface of the crystal oscillator, so that the resonance frequency of the crystal oscillator changes. Therefore, as in the case described above, the desorption constant desorbed from the fixed substance can be calculated.
Thus, the desorption adsorption constant of the specific substance with respect to the fixed substance can be obtained, and the characteristics of the specific substance can be analyzed. In particular, this method can be applied to new drug development and the like, and is expected in fields such as biochemistry and biotechnology.

また、測定対象物を液体とし、この液体の粘度(物理量)を測定する場合には、まず、基準溶液を反応槽内に導入すると共に水晶振動子を共振させる。そして、このときの共振点における共振抵抗値、即ち基準抵抗値を測定しておく。
次に、測定したい液体を反応槽内に導入すると共に水晶振動子を共振させる。このとき水晶振動子は、液体から粘度に応じた抵抗を受けるので共振抵抗が変化する。そして、ここで測定した共振抵抗値と、先ほど測定した基準抵抗値とを比較した測定データを取得する。続いて、異なる複数の基準溶液について同様の測定を行い、それぞれの基準溶液に対する測定データを取得する。そして、これら複数の測定データの検量線に基づいて、測定したい液体の粘度を測定することができる。
Further, when the object to be measured is a liquid and the viscosity (physical quantity) of the liquid is measured, first, the reference solution is introduced into the reaction tank and the crystal resonator is resonated. Then, the resonance resistance value at the resonance point, that is, the reference resistance value is measured in advance.
Next, a liquid to be measured is introduced into the reaction tank, and the crystal resonator is resonated. At this time, the crystal resonator receives a resistance corresponding to the viscosity from the liquid, so that the resonance resistance changes. And the measurement data which compared the resonance resistance value measured here and the reference | standard resistance value measured previously are acquired. Subsequently, the same measurement is performed for a plurality of different reference solutions, and measurement data for each reference solution is acquired. And based on the calibration curve of these several measurement data, the viscosity of the liquid to measure can be measured.

上述したように、水晶振動子の共振変化に基づいて測定対象物の分析や物理量測定を行う技術が知られているが、水晶振動子は温度特性を有しているので、温度によって共振振動が影響を受けてしまう。従って、正確な測定を行うためにはできるだけ水晶振動子の温度を一定にして、温度変化に起因する共振周波数変化や共振抵抗値変化を抑制することが望まれている。   As described above, a technique for analyzing an object to be measured and measuring a physical quantity based on a resonance change of a crystal resonator is known. However, since a crystal resonator has a temperature characteristic, resonance vibration is caused by temperature. It will be affected. Therefore, in order to perform accurate measurement, it is desired to keep the temperature of the crystal resonator as constant as possible and suppress the change in the resonance frequency and the change in the resonance resistance value caused by the temperature change.

また、特定物質が固定物質に対して吸着脱離する反応も温度変化に左右され易い。そのため、この反応をさせる場合には、水晶振動子の温度を一定にすることが一層強く求められている。   In addition, the reaction in which a specific substance adsorbs and desorbs on a fixed substance is also easily affected by temperature changes. Therefore, when this reaction is performed, it is more strongly required to keep the temperature of the crystal resonator constant.

このようなニーズに応えるものの1つとして、セルと発振回路とのうち少なくとも1つを、ヒーター等の加熱手段やペルチェ冷却素子等の冷却手段が取り付けられたアルミブロック等の金属塊内に埋設させ、この金属塊を温度制御した状態で測定を行う装置が知られている(特許文献1参照)。
このように構成された装置によれば、セル内に配設されている水晶振動子を所定の温度に制御できるので、正確な測定を行うことが可能となる。
In order to meet such needs, at least one of a cell and an oscillation circuit is embedded in a metal block such as an aluminum block to which a heating means such as a heater or a cooling means such as a Peltier cooling element is attached. An apparatus that performs measurement in a state in which the temperature of the metal block is temperature-controlled is known (see Patent Document 1).
According to the apparatus configured as described above, since the crystal resonator disposed in the cell can be controlled to a predetermined temperature, accurate measurement can be performed.

特開平10−38784号公報JP-A-10-38784

しなしながら、従来の装置では、発振回路がセルと共に金属塊内に埋設されて一緒に温度制御されるか、或いは、金属塊とは別個に配設されて全く温度制御されていないか、のいずれかの状態となっている。
一般的に発振回路を構成する電気素子は、自己発熱し易く、発振回路の作動時に温度がどうしても上昇してしまう。そのため、電気素子の温度は、発振回路が置かれた温度よりも数℃〜数十℃高温になってしまう。従って、発振回路が何ら温度制御されない場合には、測定中に電気素子の温度が高温になりすぎてしまい、この温度に耐えられず電気素子が故障等、不具合を起こす恐れがあった。
仮に、発振回路がセルと同時に温度制御されていたとしても、測定に必要な温度が高温の場合には、水晶振動子の温度を高温に設定せざるを得ない。このような場合には、発振回路自体も同様に高温となってしまい、電気素子の温度はそれよりもさらに高温になってしまう。従って、やはり電気素子が不具合を起こす恐れがあった。
However, in the conventional apparatus, whether the oscillation circuit is embedded in the metal block together with the cell and is temperature-controlled together, or disposed separately from the metal block and not temperature-controlled at all. It is in either state.
In general, an electric element constituting an oscillation circuit easily generates heat, and the temperature inevitably rises during operation of the oscillation circuit. For this reason, the temperature of the electric element is several to several tens of degrees higher than the temperature at which the oscillation circuit is placed. Therefore, when the temperature of the oscillation circuit is not controlled at all, the temperature of the electric element becomes too high during the measurement, and the electric element cannot withstand this temperature, and there is a fear that the electric element breaks down.
Even if the oscillation circuit is temperature controlled at the same time as the cell, if the temperature required for the measurement is high, the temperature of the crystal resonator must be set high. In such a case, the oscillation circuit itself becomes similarly high, and the temperature of the electric element becomes even higher than that. Therefore, there is a possibility that the electric element may fail.

更に、従来の装置では、発振回路やセルを埋設させるだけでなく、外部からの電磁的影響を排除させるシールド効果を金属塊に求めているので、サイズが大型化する傾向にある。従って、大掛かりな装置になってしまい、小型化を図ることが困難であった。また、大きな金属塊を温度制御する必要があるので、大掛かりな電源回路が必要であるうえ、電気消費量も膨大になる恐れがあった。   Further, in the conventional apparatus, not only the oscillating circuit and the cell are embedded, but also a shielding effect that eliminates the external electromagnetic influence is required for the metal lump, so that the size tends to increase. Therefore, it becomes a large-scale device and it is difficult to reduce the size. In addition, since it is necessary to control the temperature of a large metal lump, a large-scale power supply circuit is required, and the amount of electricity consumed may be enormous.

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、発振回路を構成する電気素子の不具合を招くことなく水晶振動子を使用して高精度な測定、分析を行うことができると共に、小型化及び省電力化を図り易いマイクロセンシング装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to perform high-precision measurement and analysis using a crystal resonator without incurring defects in the electric elements constituting the oscillation circuit. It is possible to provide a micro-sensing device that can be easily reduced in size and power consumption.

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
(1)本発明に係るマイクロセンシング装置は、測定対象物が導入される反応槽を有するセルと、両面に電圧が印加される一対の電極が形成され、少なくとも一方の電極が前記反応槽に導入された前記測定対象物に接するように前記セルに配設された水晶振動子と、前記水晶振動子を共振させる発振回路を有する発振基板と、前記水晶振動子を加熱冷却する第1の加熱冷却部と、前記発振回路を加熱冷却する第2の加熱冷却部と、前記第1の加熱冷却部を温度制御する第1の温度制御部と、前記第2の加熱冷却部を温度制御する第2の温度制御部と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
(1) In the microsensing device according to the present invention, a cell having a reaction vessel into which a measurement object is introduced and a pair of electrodes to which a voltage is applied are formed on both surfaces, and at least one electrode is introduced into the reaction vessel. A crystal resonator disposed in the cell so as to be in contact with the measured object, an oscillation substrate having an oscillation circuit that resonates the crystal resonator, and a first heating / cooling that heats and cools the crystal resonator A second heating / cooling unit that heats and cools the oscillation circuit, a first temperature control unit that controls the temperature of the first heating / cooling unit, and a second that controls the temperature of the second heating / cooling unit. The temperature controller is provided.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、反応槽内に測定対象物を導入すると共に、一対の電極に電圧を印加させて発振回路により水晶振動子を共振させる。すると、導入された測定対象物が一方の電極を含む水晶振動子の片面に作用するので、その影響により水晶振動子の共振周波数又は共振抵抗値が変化する。従って、このような水晶振動子の共振変化を測定することで、測定対象物の粘度等の物理量を測定したり、特性の分析を行ったりすることができる。   In the microsensing device according to the present invention, the measurement object is introduced into the reaction tank, and a voltage is applied to the pair of electrodes to resonate the crystal resonator by the oscillation circuit. Then, since the introduced measurement object acts on one side of the crystal unit including one electrode, the resonance frequency or the resonance resistance value of the crystal unit changes due to the influence. Therefore, by measuring the resonance change of such a crystal resonator, it is possible to measure a physical quantity such as the viscosity of the measurement object or to analyze the characteristics.

ところで、上述した測定や分析を行う際、第1の温度制御部によって温度制御された第1の加熱冷却部を利用して水晶振動子を適宜加熱冷却できるので、水晶振動子の温度を一定温度に調整することが可能である。従って、温度変化に起因して水晶振動子の共振周波数や共振抵抗値が変化してしまうことを抑制することができる。よって、高精度な測定、分析を行うことができる。また、測定対象物に応じた最適な温度に水晶振動子の温度を設定できるので、この点においても高精度な測定、分析を行うことができる。   By the way, when performing the above-described measurement and analysis, the crystal resonator can be appropriately heated and cooled using the first heating and cooling unit temperature-controlled by the first temperature control unit. It is possible to adjust to. Therefore, it is possible to suppress changes in the resonance frequency and resonance resistance value of the crystal resonator due to temperature changes. Therefore, highly accurate measurement and analysis can be performed. In addition, since the temperature of the crystal unit can be set to an optimum temperature according to the measurement object, highly accurate measurement and analysis can be performed in this respect.

また、発振回路に関しても水晶振動子と同様に、第2の温度制御部によって温度制御された第2の加熱冷却部を利用して適宜加熱冷却できるので、発振回路の温度を一定温度に調整することが可能である。しかも、水晶振動子とは別個に温度制御できるので、水晶振動子の温度に左右されずに発振回路の温度を所望する温度に調整することができる。従って、従来のように発振回路を構成する電気素子が高温になり過ぎてしまうことを抑制することができる。よって、故障等の不具合を招くことなく測定、分析を行うことができ、信頼性の高い装置とすることができる。   Also, the oscillation circuit can be appropriately heated and cooled by using the second heating / cooling unit whose temperature is controlled by the second temperature control unit as in the case of the crystal resonator, so that the temperature of the oscillation circuit is adjusted to a constant temperature. It is possible. In addition, since the temperature can be controlled separately from the crystal resonator, the temperature of the oscillation circuit can be adjusted to a desired temperature without being influenced by the temperature of the crystal resonator. Therefore, it is possible to suppress the electrical elements constituting the oscillation circuit from becoming too high as in the prior art. Therefore, measurement and analysis can be performed without causing problems such as a failure, and a highly reliable apparatus can be obtained.

更に、従来のような大きな金属塊を温度制御する場合とは異なり、水晶振動子及び発振回路を局所的に温度制御すれば良いので、第1の加熱冷却部及び第2の加熱冷却部の小型化を容易に図ることができる。そのため、それらを温度制御する第1の温度制御部及び第2の温度制御部に関しても小型化を図り易い。従って、装置全体のサイズの小型化を図ることができる。
また、小型化された第1の加熱冷却部及び第2の加熱冷却部を温度制御すれば良いので、従来に比べて省電力化を図ることもできる。しかも、水晶振動子及び発振回路の発熱量がそれぞれ異なっていたとしても、両者を別々に温度制御できるので、それぞれに合った最適な温度勾配で効率良く温度制御することができる。従って、この点においても省電力化を図ることができる。
Further, unlike the conventional case where the temperature of a large metal lump is controlled, it is only necessary to locally control the temperature of the crystal unit and the oscillation circuit, so that the first heating / cooling unit and the second heating / cooling unit can be reduced in size. Can be easily achieved. Therefore, it is easy to reduce the size of the first temperature control unit and the second temperature control unit that control the temperature thereof. Therefore, the size of the entire apparatus can be reduced.
In addition, since the temperature of the first heating / cooling unit and the second heating / cooling unit which are reduced in size may be controlled, power saving can be achieved as compared with the conventional case. In addition, even if the calorific values of the crystal resonator and the oscillation circuit are different from each other, the temperature can be controlled separately, so that the temperature can be efficiently controlled with an optimum temperature gradient suitable for each. Therefore, power saving can be achieved also in this respect.

更に、水晶振動子と発振回路とを別々に温度制御できるので、例えば、水晶振動子を高精度に温度制御し、それとは逆に発振回路を若干低い精度で温度制御するといった、加熱冷却性能に差をつけることも可能である。従って、高精度に温度制御する領域を絞ることができ、コスト高になることを抑えることができる。よって、低コスト化に繋げることもできる。
加えて、水晶振動子と発振回路とを別々に温度制御できるので、セルの温度を変化させた場合も、発振回路の温度を一定にすることができ、発振回路の温度特性の影響を受けることなく、正確に温度特性の評価を行うことができる。
In addition, since the temperature of the crystal unit and the oscillation circuit can be controlled separately, for example, the temperature of the crystal unit is controlled with high accuracy, and conversely, the temperature of the oscillation circuit is controlled with slightly low accuracy. It is also possible to make a difference. Accordingly, it is possible to narrow down the temperature control region with high accuracy, and it is possible to suppress an increase in cost. Therefore, it can also lead to cost reduction.
In addition, since the temperature of the crystal unit and the oscillation circuit can be controlled separately, even when the cell temperature is changed, the temperature of the oscillation circuit can be kept constant and affected by the temperature characteristics of the oscillation circuit. Therefore, the temperature characteristics can be accurately evaluated.

(2)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記第1の加熱冷却部が、前記水晶振動子と同時に前記セルを加熱冷却することを特徴とする。 (2) The micro-sensing device according to the present invention is characterized in that, in the micro-sensing device according to the present invention, the first heating / cooling unit heats and cools the cell simultaneously with the crystal resonator.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、第1の加熱冷却部が水晶振動子だけでなく、同時にセルを加熱冷却する。これにより、反応槽内に導入された測定対象物に関しても、水晶振動子の温度に調整することが可能である。水晶振動子は、自身よりも熱容量が大きい測定対象物の温度に影響され易い。よって、水晶振動子だけを加熱冷却しても、所望する一定温度に調整し難い場合がある。しかしながら、セルを同時に加熱冷却することで、このような懸念もなく、水晶振動子をより高精度に温度調整することができる。従って、さらに高精度な測定、分析を行うことができる。   In the microsensing device according to the present invention, the first heating / cooling unit heats and cools the cell as well as the crystal unit. Thereby, it is possible to adjust to the temperature of a crystal oscillator also about the measuring object introduced into the reaction tank. The quartz resonator is easily influenced by the temperature of the measurement object having a larger heat capacity than itself. Therefore, even if only the crystal resonator is heated and cooled, it may be difficult to adjust to a desired constant temperature. However, by simultaneously heating and cooling the cells, the temperature of the crystal unit can be adjusted with higher accuracy without such a concern. Therefore, more accurate measurement and analysis can be performed.

(3)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記第2の温度制御部が、前記発振回路の温度が室温よりも+5℃以上+30℃未満の範囲内の温度となるように、前記第2の加熱冷却部を温度制御することを特徴とする。 (3) In the microsensing device according to the present invention, in the microsensing device according to the present invention, the second temperature control unit is configured such that the temperature of the oscillation circuit is within a range of + 5 ° C. or more and less than + 30 ° C. than room temperature. Thus, the temperature of the second heating / cooling unit is controlled.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、発振回路の温度が室温よりも+5℃以上+30℃未満の範囲内の温度となるように温度制御する。なお、ここでいう室温とは、一般的な実験や測定を行う際に適した室内温度であって、年間の平均的な室内温度(略25℃前後)である。通常、測定対象物の測定、分析を行う場合には、室温下で行うことが考えられる。そして、このような室温下で発振回路を作動させた場合には、電気素子の自己発熱等により通常室温よりも自然に高い温度に達し、この温度に落ち着き易い。   In the microsensing device according to the present invention, the temperature is controlled so that the temperature of the oscillation circuit becomes a temperature within the range of + 5 ° C. or more and less than + 30 ° C. from room temperature. The room temperature referred to here is a room temperature suitable for general experiments and measurements, and is an average room temperature for the year (approximately 25 ° C.). Usually, when measuring and analyzing a measurement object, it can be considered to be performed at room temperature. When the oscillation circuit is operated at such a room temperature, it naturally reaches a temperature that is naturally higher than the normal room temperature due to self-heating of the electric elements, and the temperature tends to settle down.

従って、上述した温度範囲内になるように発振回路を温度制御することで、自然な状態に近い形にすることができ、過大な加熱冷却を行うことなく、発振回路を一定温度に制御することができる。よって、さらなる省電力化を図り易い。
仮に、発振回路の温度が室温よりも30℃を超えて高くなってしまった場合には、発振回路を構成する電気素子の不具合を招き易く、寿命の低下を引き起こしたり、装置全体のエネルギー消費の増大化を招き易くなったりしてしまう。
Therefore, by controlling the temperature of the oscillation circuit so as to be within the above-mentioned temperature range, it is possible to make the shape close to the natural state, and to control the oscillation circuit to a constant temperature without excessive heating and cooling. Can do. Therefore, it is easy to achieve further power saving.
If the temperature of the oscillation circuit is higher than 30 ° C. above room temperature, the electrical elements constituting the oscillation circuit are liable to malfunction, leading to a reduction in the life of the device and the energy consumption of the entire device. It becomes easy to invite increase.

(4)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記第2の温度制御部が、起動時以降、前記発振回路の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように、前記第2の加熱冷却部を使用環境温度の変化に追従して温度制御すると共に、測定開始の入力がされた後、入力時に達していた温度を維持するように第2の加熱冷却部を温度制御することを特徴とする。 (4) The micro-sensing device according to the present invention is the micro-sensing device according to the present invention, wherein the second temperature control unit is configured so that the temperature of the oscillation circuit is higher than a use environment temperature by a predetermined value after startup. As described above, the second heating / cooling unit is controlled to follow the change in the operating environment temperature, and after the measurement start is input, the second heating is performed so as to maintain the temperature reached at the time of the input. The temperature of the cooling unit is controlled.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、電源投入して起動させると、第2の温度制御部が、発振回路の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように第2の加熱冷却部を温度制御する。この際、第2の温度制御部は、起動後に空調等によって使用環境温度が変化した場合には、この温度変化に追従して第2の加熱冷却部を温度制御する。そのため、発振回路の温度は、使用環境温度よりも所定値高い温度に維持される。そして、使用環境温度が最適な温度に達して測定開始の入力がされると、第2の温度制御部は、これ以降、入力時に達していた発振回路の温度を維持するように第2の加熱冷却部を温度制御する。例えば、所定値が15℃の場合、使用環境温度が25℃(最適な温度)に達して測定開始の入力がされると、このとき達していた40℃に発振回路の温度が維持されるように温度制御を行う。   In the micro-sensing device according to the present invention, when the power is turned on and activated, the second temperature control unit causes the second heating / cooling unit so that the temperature of the oscillation circuit is a predetermined value higher than the use environment temperature. The temperature is controlled. At this time, when the use environment temperature changes due to air conditioning or the like after activation, the second temperature control unit controls the temperature of the second heating / cooling unit following the temperature change. Therefore, the temperature of the oscillation circuit is maintained at a temperature higher by a predetermined value than the use environment temperature. When the use environment temperature reaches the optimum temperature and measurement start is input, the second temperature control unit thereafter performs the second heating so as to maintain the temperature of the oscillation circuit that has been reached at the time of input. Control the temperature of the cooling section. For example, when the predetermined value is 15 ° C., when the use environment temperature reaches 25 ° C. (optimum temperature) and measurement start is input, the temperature of the oscillation circuit is maintained at 40 ° C. which has been reached at this time. Temperature control.

通常、発振回路を作動させた場合、電気素子の自己発熱等により使用環境温度よりも高い温度に自然に達し、その温度に落ち着き易い。従って、測定や分析中、使用環境温度よりも高い温度を維持するように発振回路を温度制御することで、自然な状態に近い形にすることができ、過大な加熱冷却を行うことなく、発振回路を一定温度に制御することができる。よって、さらなる省電力化を図り易い。
また、起動時以降、発振回路の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように、使用環境温度の変化に追従して温度制御しているので、測定開始の入力をした後、タイムラグを発生させることなく直ちに測定対象物の測定、分析を行える。従って、非常に使い易く、利便性に優れた装置することができる。
Normally, when the oscillation circuit is operated, the temperature naturally reaches a temperature higher than the use environment temperature due to self-heating of the electric element, and the temperature tends to settle down. Therefore, by controlling the temperature of the oscillation circuit so as to maintain a temperature higher than the operating environment temperature during measurement and analysis, it is possible to obtain a shape close to the natural state, and oscillation without excessive heating and cooling. The circuit can be controlled at a constant temperature. Therefore, it is easy to achieve further power saving.
In addition, since the temperature is controlled following the change in the operating environment temperature so that the temperature of the oscillation circuit is a predetermined value higher than the operating environment temperature after startup, the time lag is input after the start of measurement is input. It is possible to immediately measure and analyze the measurement object without generating any. Therefore, a device that is very easy to use and excellent in convenience can be obtained.

(5)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記第2の温度制御部が、起動時に前記使用環境温度が予め決められた規定値以上の温度に達していた場合には、温度制御を中止することを特徴とする。 (5) In the micro-sensing device according to the present invention, in the micro-sensing device according to the present invention, the second temperature control unit has reached a temperature that is equal to or higher than a predetermined value determined in advance at the time of use. In this case, the temperature control is stopped.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、起動時に使用環境温度が予め決められた規定値以上の温度に達して場合、例えば、夏場の室内等、使用環境温度が高温(40℃〜50℃)に達していた場合には、第2の加熱冷却部の温度制御を中止する。従って、発振回路の温度が40℃〜50℃よりも所定値高い温度となってしまうことを防止することができ、このことに起因して不具合が生じてしまうことを防止することができる。   In the micro-sensing device according to the present invention, when the operating environment temperature reaches a predetermined value or more at the time of startup, the operating environment temperature is high (40 ° C. to 50 ° C.), for example, indoors in summer. If it has reached, the temperature control of the second heating / cooling section is stopped. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the oscillation circuit from reaching a temperature higher than a predetermined value by 40 ° C. to 50 ° C., and it is possible to prevent a problem from occurring due to this.

(6)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記第2の温度制御部が、前記使用環境温度が前記規定値よりも低下した後に、前記第2の加熱冷却部の温度制御を開始することを特徴とする。 (6) The micro-sensing device according to the present invention is the micro-sensing device according to the present invention, wherein the second temperature control unit is configured such that the second heating / cooling is performed after the use environment temperature is lower than the specified value. The temperature control of the part is started.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、第2の加熱冷却部の温度制御を中止した後、空調等により使用環境温度が規定値よりも低下した場合、第2の温度制御部が第2の加熱冷却部の温度制御を開始する。これにより、発振回路をより安全に作動させることができ、信頼性を向上することができる。   In the micro-sensing device according to the present invention, after the temperature control of the second heating / cooling unit is stopped, when the use environment temperature falls below a specified value due to air conditioning or the like, the second temperature control unit performs the second heating. Start cooling unit temperature control. As a result, the oscillation circuit can be operated more safely and the reliability can be improved.

(7)本発明に係るマイクロセンシング装置は、上記本発明のマイクロセンシング装置において、前記発振基板の両面に配設された絶縁性の熱伝導性部材と、該熱伝導性部材を介して前記発振基板を両面から挟持して固定する金属板と、を備え、前記第2の加熱冷却部が、前記金属板に固定されていることを特徴とする。 (7) The micro-sensing device according to the present invention is the above-described micro-sensing device according to the present invention, wherein the insulating thermal conductive member disposed on both surfaces of the oscillation substrate and the oscillation via the thermal conductive member. A metal plate that clamps and fixes the substrate from both sides, and the second heating and cooling unit is fixed to the metal plate.

この発明に係るマイクロセンシング装置においては、発振回路を有する発振基板が、熱伝導性部材及び金属板に周囲が囲まれているので、放熱性能及び冷却性能に非常に優れている。従って、発振回路を速やかに温度変化させることができ、短時間で効率良く所望の温度に調整することができるうえ、さらなる省電力化も図り易い。
特に、金属板に第2の加熱冷却部が固定されているので、金属板及び熱伝導性部材を介して熱を無駄に放熱することなく伝えることができる。この点においても、上述した作用効果を顕著なものとすることができる。
In the microsensing device according to the present invention, since the periphery of the oscillation substrate having the oscillation circuit is surrounded by the heat conductive member and the metal plate, the heat dissipation performance and the cooling performance are extremely excellent. Therefore, the temperature of the oscillation circuit can be quickly changed, the temperature can be adjusted to a desired temperature efficiently in a short time, and further power saving can be easily achieved.
In particular, since the second heating / cooling section is fixed to the metal plate, heat can be transmitted through the metal plate and the heat conductive member without wasting heat. Also in this respect, the above-described operational effects can be made remarkable.

本発明に係るマイクロセンシング装置によれば、発振回路を構成する電気素子の不具合を招くことなく水晶振動子を使用して高精度な測定、分析を行うことができると共に、小型化、省電力化及び低コスト化を図ることができる。   According to the micro-sensing device of the present invention, it is possible to perform high-precision measurement and analysis using a crystal resonator without causing defects in the electric elements constituting the oscillation circuit, and to reduce the size and power consumption. In addition, cost reduction can be achieved.

本発明に係るマイクロセンシング装置の構成図である。It is a block diagram of the microsensing device which concerns on this invention. 図1に示すマイクロセンシング装置を構成するセルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the cell which comprises the microsensing apparatus shown in FIG.

以下、本発明に係るマイクロセンシング装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、測定対象物をサンプル溶液とし、このサンプル溶液の粘度(物理量)を測定する場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of a microsensing device according to the present invention will be described. In the present embodiment, a case where the measurement object is a sample solution and the viscosity (physical quantity) of the sample solution is measured will be described as an example.

本実施形態のマイクロセンシング装置1は、図1に示すように、セル2と、水晶振動子3と、発振回路4を有する発振基板5と、水晶振動子3を加熱冷却するペルチェ素子(第1の加熱冷却部)6と、このペルチェ素子6に電流を流して温度制御を行う温度制御部(第1の温度制御部)7と、発振回路4を加熱冷却するペルチェ素子(第2の加熱冷却部)8と、このペルチェ素子6に電流を流して温度制御を行う温度制御部(第2の温度制御部)9と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the micro-sensing device 1 according to the present embodiment includes a cell 2, a crystal resonator 3, an oscillation substrate 5 having an oscillation circuit 4, and a Peltier element that heats and cools the crystal resonator 3 (first Heating / cooling unit) 6, a temperature control unit (first temperature control unit) 7 that controls the temperature by supplying current to the Peltier device 6, and a Peltier device (second heating / cooling) that heats and cools the oscillation circuit 4. Part) 8 and a temperature control part (second temperature control part) 9 for controlling the temperature by supplying a current to the Peltier element 6.

セル2は、ベース部2aと、このベース部2a上に被さるように組み合わされ、内部にサンプル液Wが導入される反応槽10が形成されたカバー部2bと、で構成されている。これらベース部2a及びカバー部2bは、アルミニウム等の金属材料でそれぞれ形成されており、図示しないネジ等の締結手段によって密着した状態で組み合わされている。   The cell 2 is composed of a base portion 2a and a cover portion 2b in which a reaction vessel 10 into which the sample liquid W is introduced is formed so as to cover the base portion 2a. The base portion 2a and the cover portion 2b are each formed of a metal material such as aluminum, and are combined in a state of being in close contact by fastening means such as screws (not shown).

カバー部2bには、サンプル液Wを外部から供給して反応槽10内に導入する供給路11が形成されていると共に、反応槽10内に導入されたサンプル液Wを外部に排出する排出路12が形成されている。この際、供給路11と排出路12とは、反応槽10を挟んで対向するように形成されている。そのため、供給路11から供給されたサンプル液Wは、図示しないポンプ等の作動により排出される際、反応槽10を確実に通過した後に排出路12を経由して外部に排出されるように設計されている。このように、本実施形態のセル2は、サンプル液Wを流しながら反応槽10内に導入することが可能なフロー型セルとして機能する。
なお、供給路11の入口及び排出路12の出口には、供給チューブ13及び排出チューブ14がそれぞれ接続されるようになっており、サンプル液Wを確実に供給及び排出することが可能とされている。
A supply path 11 for supplying the sample liquid W from the outside and introducing it into the reaction tank 10 is formed in the cover portion 2b, and a discharge path for discharging the sample liquid W introduced into the reaction tank 10 to the outside. 12 is formed. At this time, the supply path 11 and the discharge path 12 are formed so as to face each other with the reaction tank 10 interposed therebetween. Therefore, when the sample liquid W supplied from the supply path 11 is discharged by the operation of a pump (not shown) or the like, the sample liquid W is surely passed through the reaction tank 10 and then discharged to the outside via the discharge path 12. Has been. Thus, the cell 2 of the present embodiment functions as a flow type cell that can be introduced into the reaction vessel 10 while flowing the sample liquid W.
A supply tube 13 and a discharge tube 14 are connected to the inlet of the supply channel 11 and the outlet of the discharge channel 12, respectively, so that the sample liquid W can be reliably supplied and discharged. Yes.

水晶振動子3は、例えばATカット水晶片であり、8mm角ウエハから略正方形状に形成された透明な基板である。この水晶振動子3の両面には、図示しない電源により電圧が印加される一対の電極、即ち、検出電極20及び対向電極21が形成されている。これら検出電極20及び対向電極21は、それぞれ水晶振動子3の略中心に位置するように蒸着やスパッタ等によって形成されている。つまり、検出電極20及び対向電極21は、水晶振動子3を間に挟んで対向した状態となっている。なお、水晶振動子3及び一対の電極20、21は、QCMセンサとして機能する。   The crystal unit 3 is, for example, an AT cut crystal piece, and is a transparent substrate formed in an approximately square shape from an 8 mm square wafer. A pair of electrodes to which a voltage is applied by a power source (not shown), that is, a detection electrode 20 and a counter electrode 21 are formed on both surfaces of the crystal unit 3. The detection electrode 20 and the counter electrode 21 are formed by vapor deposition, sputtering, or the like so as to be positioned substantially at the center of the crystal resonator 3. That is, the detection electrode 20 and the counter electrode 21 are in a state of facing each other with the crystal resonator 3 interposed therebetween. The crystal resonator 3 and the pair of electrodes 20 and 21 function as a QCM sensor.

また、水晶振動子3の両面には、検出電極20及び対向電極21にそれぞれ電気接続される図示しないリード電極が形成されている。これら検出電極20、対向電極21及びリード電極は、1種類の金属或いは異なる金属を積層(例えば、チタンと金とを2層に積層)して形成されたものである。   In addition, lead electrodes (not shown) that are electrically connected to the detection electrode 20 and the counter electrode 21 are formed on both surfaces of the crystal unit 3. These detection electrode 20, counter electrode 21 and lead electrode are formed by laminating one kind of metal or different metals (for example, laminating titanium and gold in two layers).

このように構成された水晶振動子3は、一方の電極である検出電極20が反応槽10内に導入されたサンプル液Wに接するようにベース部2a上に固定されている。この際、水晶振動子3の両面には、フッ素ゴムやシリコーンゴム等から形成されたOリング22が固定されている。これにより、サンプル液Wが対向電極21側に漏れてしまうことを防止している共に、対向電極21がベース部2aに直接接触してしまうことを防止している。
なお、検出電極20側のOリング22は、セル2のカバー部2bの内面に形成された固定部材2cによって上方から押さえつけられるように固定されている。
The thus configured quartz crystal resonator 3 is fixed on the base portion 2a so that the detection electrode 20 which is one of the electrodes is in contact with the sample liquid W introduced into the reaction vessel 10. At this time, O-rings 22 made of fluorine rubber, silicone rubber, or the like are fixed to both surfaces of the crystal unit 3. As a result, the sample liquid W is prevented from leaking to the counter electrode 21 side, and the counter electrode 21 is prevented from coming into direct contact with the base portion 2a.
The O-ring 22 on the detection electrode 20 side is fixed so as to be pressed from above by a fixing member 2 c formed on the inner surface of the cover portion 2 b of the cell 2.

ところで、セル2のベース部2aの下面には、上記ペルチェ素子6の一方の面が接着等により固定されている。また、ペルチェ素子6の他方の面(一方の面の反対側の面)には、ファン25が取り付けられたヒートシンク26が固定されている。
このペルチェ素子6は、上記温度制御部7に接続されており、該温度制御部7から流れる電流量や極性の反転等によって、一方の面が発熱或いは吸熱するようになっている。また、その際の発熱量及び吸熱量も制御されている。これにより、ペルチェ素子6は、セル2を介して水晶振動子3を適宜加熱冷却することができるようになっている。
特に、ペルチェ素子6の他方の面には、ファン25が取り付けられたヒートシンク26が固定されているので、吸熱した熱を効率良く熱交換することができる。
Meanwhile, one surface of the Peltier element 6 is fixed to the lower surface of the base portion 2a of the cell 2 by adhesion or the like. A heat sink 26 to which a fan 25 is attached is fixed to the other surface of the Peltier element 6 (a surface opposite to the one surface).
The Peltier element 6 is connected to the temperature control unit 7, and one surface generates heat or absorbs heat by reversing the amount of current flowing from the temperature control unit 7 or polarity. In addition, the amount of heat generated and the amount of heat absorbed are also controlled. As a result, the Peltier element 6 can appropriately heat and cool the crystal unit 3 via the cell 2.
In particular, since the heat sink 26 to which the fan 25 is attached is fixed to the other surface of the Peltier element 6, the heat absorbed can be efficiently exchanged.

なお、ベース部2aには、水晶振動子3の温度を測定するサーミスタ27が設けられている。温度制御部7は、このサーミスタ27で測定された温度を参照しながらペルチェ素子6をフィードバック制御するようになっており、水晶振動子3を所望する一定の温度に制御することが可能とされている。但し、サーミスタ27の位置は、ベース部2a上に限定されるものではなく、水晶振動子3の温度を測定することができる位置であれば自由に設計して構わない。   The base portion 2a is provided with a thermistor 27 that measures the temperature of the crystal unit 3. The temperature control unit 7 is configured to perform feedback control of the Peltier element 6 while referring to the temperature measured by the thermistor 27, and can control the crystal resonator 3 to a desired constant temperature. Yes. However, the position of the thermistor 27 is not limited to the position on the base portion 2a, and may be freely designed as long as the temperature of the crystal resonator 3 can be measured.

発振回路4は、水晶振動子3を発振させるための回路であって、複数の図示しない電気素子から構成されており、発振基板5内に組み込まれている。そして、この発振回路4は、水晶振動子3の両面に形成されたリード電極を介して一対の電極20、21に電気接続されている。
発振基板5は、セル2の外部に配設された位置にて金属板30により固定されている。より詳細に説明すると、発振基板5の両面には絶縁性の熱伝導性部材31が配設されている。そして、発振基板5は、これら熱伝導性部材31を介して金属板30によって両面側から挟持された状態で固定されている。つまり、発振基板5は、熱伝導性部材31及び金属板30によって周囲が囲まれた状態で安定に支持されている。
なお、熱伝導性部材31としては、例えば熱伝導性に優れたシリコーン樹脂、シリコーンゲルをマトリクスとしたシリコーン樹脂、アクリル樹脂、銅の層を含む積層樹脂である。また、金属板30としては、例えばアルミニウム板である。
The oscillation circuit 4 is a circuit for causing the crystal resonator 3 to oscillate, and includes a plurality of electric elements (not shown) and is incorporated in the oscillation substrate 5. The oscillation circuit 4 is electrically connected to the pair of electrodes 20 and 21 via lead electrodes formed on both surfaces of the crystal unit 3.
The oscillation substrate 5 is fixed by a metal plate 30 at a position provided outside the cell 2. More specifically, insulating heat conductive members 31 are disposed on both surfaces of the oscillation substrate 5. The oscillation substrate 5 is fixed in a state of being sandwiched from both sides by the metal plate 30 with the heat conductive members 31 interposed therebetween. That is, the oscillation substrate 5 is stably supported in a state in which the periphery is surrounded by the heat conductive member 31 and the metal plate 30.
The heat conductive member 31 is, for example, a silicone resin excellent in heat conductivity, a silicone resin using a silicone gel as a matrix, an acrylic resin, or a laminated resin including a copper layer. The metal plate 30 is, for example, an aluminum plate.

そして、発振基板5の下方に位置する金属板30の下面には、上記ペルチェ素子8の一方の面が接着等により固定されている。また、ペルチェ素子8の他方の面(一方の面の反対側の面)には、ファン32が取り付けられたヒートシンク33が固定されている。
このペルチェ素子8は、上記温度制御部9に接続されており、該温度制御部9から流れる電流量や極性の反転等によって、一方の面が発熱或いは吸熱するようになっている。また、その際の発熱量及び吸熱量も制御されている。これにより、ペルチェ素子8は、熱伝導性部材31及び金属板30を介して発振回路4を含む発振基板5全体を適宜加熱冷却することができるようになっている。
特に、ペルチェ素子8の他方の面には、ファン32が取り付けられたヒートシンク33が固定されているので、吸熱した熱を効率良く熱交換することができる。
One surface of the Peltier element 8 is fixed to the lower surface of the metal plate 30 located below the oscillation substrate 5 by bonding or the like. A heat sink 33 to which a fan 32 is attached is fixed to the other surface of the Peltier element 8 (a surface opposite to the one surface).
The Peltier element 8 is connected to the temperature control unit 9, and one surface generates heat or absorbs heat by reversing the amount of current flowing from the temperature control unit 9 or polarity. In addition, the amount of heat generated and the amount of heat absorbed are also controlled. As a result, the Peltier element 8 can appropriately heat and cool the entire oscillation substrate 5 including the oscillation circuit 4 via the heat conductive member 31 and the metal plate 30.
In particular, since the heat sink 33 to which the fan 32 is attached is fixed to the other surface of the Peltier element 8, the heat absorbed can be efficiently exchanged.

なお、発振基板5には、発振回路4の温度を測定するサーミスタ34が設けられている。温度制御部9は、このサーミスタ34で測定された温度を参照しながらペルチェ素子8をフィードバック制御するようになっており、発振回路4を所望する一定の温度に制御することが可能とされている。但し、サーミスタ34の位置は、発振基板5に限定されるものではなく、発振回路4の温度を測定することができる位置であれば自由に設計して構わない。
また、発振基板5を固定している一対の金属板30は、ケース35内に収容されており、外部との接触が防止されている。
The oscillation substrate 5 is provided with a thermistor 34 that measures the temperature of the oscillation circuit 4. The temperature control unit 9 performs feedback control of the Peltier element 8 while referring to the temperature measured by the thermistor 34, and can control the oscillation circuit 4 to a desired constant temperature. . However, the position of the thermistor 34 is not limited to the oscillation substrate 5 and may be freely designed as long as the temperature of the oscillation circuit 4 can be measured.
In addition, the pair of metal plates 30 fixing the oscillation substrate 5 is accommodated in the case 35 and is prevented from contacting the outside.

次に、このように構成されたマイクロセンシング装置1によって、サンプル液Wの粘度を測定する場合について説明する。
はじめに、供給チューブ13及び供給路11を通じて基準溶液(例えば、水や生理食塩水等の緩衝液)を供給し、セル2の反応槽10内に導入する。また、これと同時に発振回路4により検出電極20と対向電極21との間に電圧を印加させ、水晶振動子3を共振させる。そして、このときの共振点における共振抵抗値、即ち基準抵抗値を測定しておく。
Next, the case where the viscosity of the sample liquid W is measured by the microsensing device 1 configured as described above will be described.
First, a reference solution (for example, a buffer solution such as water or physiological saline) is supplied through the supply tube 13 and the supply path 11 and introduced into the reaction tank 10 of the cell 2. At the same time, the oscillation circuit 4 applies a voltage between the detection electrode 20 and the counter electrode 21 to resonate the crystal unit 3. Then, the resonance resistance value at the resonance point, that is, the reference resistance value is measured in advance.

次に、排出チューブ14及び排出路12を通じて反応槽10内の基準溶液を排出した後、再度供給チューブ13及び供給路11を通じてサンプル液Wを供給して反応槽10内に導入する。また、これと同時に再び水晶振動子3を共振させる。このとき水晶振動子3は、サンプル液Wから粘度に応じた抵抗を受けるので共振抵抗が変化する。そして、ここで測定した共振抵抗値と、先ほど測定した基準抵抗値とを比較した測定データを取得する。続いて、異なる複数の基準溶液について同様の測定を行い、それぞれの基準溶液に対する測定データを取得する。そして、これら複数の測定データの検量線に基づいて、測定したいサンプル液Wの粘度を測定することができる。   Next, after the reference solution in the reaction tank 10 is discharged through the discharge tube 14 and the discharge path 12, the sample liquid W is supplied again through the supply tube 13 and the supply path 11 and introduced into the reaction tank 10. At the same time, the crystal unit 3 is resonated again. At this time, since the crystal unit 3 receives a resistance corresponding to the viscosity from the sample liquid W, the resonance resistance changes. And the measurement data which compared the resonance resistance value measured here and the reference | standard resistance value measured previously are acquired. Subsequently, the same measurement is performed for a plurality of different reference solutions, and measurement data for each reference solution is acquired. And based on the calibration curve of these several measurement data, the viscosity of the sample liquid W to measure can be measured.

ところで、上述した測定を行う際、温度制御部7によって温度制御されたペルチェ素子6を利用して水晶振動子3を適宜加熱冷却できるので、水晶振動子3の温度と反応槽10内のサンプル液Wの温度とを一定温度に調整することが可能である。従って、温度変化に起因して水晶振動子3の共振抵抗値が変化してしまうことを抑制することができる。よって、高精度な測定を行うことができる。   By the way, when performing the above-described measurement, the crystal unit 3 can be appropriately heated and cooled using the Peltier element 6 temperature-controlled by the temperature control unit 7, so that the temperature of the crystal unit 3 and the sample liquid in the reaction vessel 10 can be measured. It is possible to adjust the temperature of W to a constant temperature. Therefore, it is possible to suppress the resonance resistance value of the crystal resonator 3 from being changed due to the temperature change. Therefore, highly accurate measurement can be performed.

また、発振回路4に関しても水晶振動子3と同様に、温度制御部9によって温度制御されたペルチェ素子8を利用して適宜加熱冷却できるので、発振回路4の温度を一定温度に調整することができる。しかも、水晶振動子3とは別個に温度制御できるので、水晶振動子3の温度に左右されずに発振回路4の温度を所望する温度に調整することができる。従って、従来のように発振回路4を構成する電気素子が高温になり過ぎてしまうことを抑制することができる。よって、故障等の不具合を招くことなく測定を行うことができ、信頼性の高い装置とすることができる。   Further, the oscillation circuit 4 can be appropriately heated and cooled using the Peltier element 8 temperature-controlled by the temperature control unit 9 in the same manner as the crystal resonator 3, so that the temperature of the oscillation circuit 4 can be adjusted to a constant temperature. it can. In addition, since the temperature can be controlled separately from the crystal unit 3, the temperature of the oscillation circuit 4 can be adjusted to a desired temperature without being influenced by the temperature of the crystal unit 3. Therefore, it is possible to suppress the electrical elements constituting the oscillation circuit 4 from becoming too high as in the conventional case. Therefore, measurement can be performed without causing problems such as failure, and a highly reliable apparatus can be obtained.

更に、従来のような大きな金属塊を温度制御する場合とは異なり、水晶振動子3及び発振回路4を局所的に温度制御すれば良いので、2つのペルチェ素子6、8の小型化を容易に図ることができる。そのため、それらを温度制御する2つの温度制御部7、9に関しても小型化を図り易い。従って、装置全体のサイズの小型化を図ることができる。
また、小型化された2つのペルチェ素子6、8を温度制御すれば良いので、従来に比べて省電力化を図ることもできる。しかも、水晶振動子3及び発振回路4の発熱量がそれぞれ異なっていたとしても、両者を別々に温度制御できるので、それぞれに合った最適な温度勾配で効率良く温度制御することができる。従って、この点においても省電力化を図ることができる。
Further, unlike the conventional case where the temperature of a large metal block is controlled, it is only necessary to locally control the temperature of the crystal unit 3 and the oscillation circuit 4, so that the two Peltier elements 6 and 8 can be easily downsized. Can be planned. Therefore, it is easy to reduce the size of the two temperature control units 7 and 9 that control the temperature thereof. Therefore, the size of the entire apparatus can be reduced.
Further, since it is only necessary to control the temperature of the two miniaturized Peltier elements 6 and 8, power saving can be achieved as compared with the conventional case. Moreover, even if the calorific values of the crystal unit 3 and the oscillation circuit 4 are different from each other, the temperature can be controlled separately, so that the temperature can be controlled efficiently with an optimum temperature gradient suitable for each. Therefore, power saving can be achieved also in this respect.

更に、水晶振動子3と発振回路4とを別々に制御できるので、例えば、水晶振動子3を±0.03℃の誤差精度で高精度に温度制御し、それとは逆に発振回路4を±0.1℃という若干低い誤差精度で温度制御するといった、加熱冷却性能に差をつけることも可能である。従って、高精度に温度制御する領域を絞ることができ、コスト高になることを抑えることができる。よって、低コスト化に繋げることもできる。
加えて、水晶振動子3と発振回路4とを別々に温度制御できるので、セル2の温度を変化させた場合も、発振回路4の温度を一定にすることができ、発振回路4の温度特性の影響を受けることなく、正確に温度特性の評価を行うことができる。
Furthermore, since the crystal unit 3 and the oscillation circuit 4 can be controlled separately, for example, the crystal unit 3 is temperature-controlled with an error accuracy of ± 0.03 ° C., and conversely, the oscillation circuit 4 is ± It is also possible to make a difference in heating and cooling performance such as temperature control with a slightly low error accuracy of 0.1 ° C. Accordingly, it is possible to narrow down the temperature control region with high accuracy, and it is possible to suppress an increase in cost. Therefore, it can also lead to cost reduction.
In addition, since the temperature of the crystal unit 3 and the oscillation circuit 4 can be controlled separately, the temperature of the oscillation circuit 4 can be kept constant even when the temperature of the cell 2 is changed. The temperature characteristics can be accurately evaluated without being affected by the above.

上述したように、本実施形態のマイクロセンシング装置1によれば、発振回路4を構成する電気素子の不具合を招くことなく水晶振動子3を使用して高精度な測定を行うことができると共に、小型化、省電力化及び低コスト化を図ることができる。
更に、本実施形態では、発振回路4を有する発振基板5が熱伝導性部材31及び金属板30によって囲まれているので、放熱性能及び冷却性能に非常に優れている。従って、発振回路4を速やかに温度変化させることができ、短時間で効率良く所望の温度に調整することができるうえ、さらなる省電力化を図り易い。
特に、金属板30にペルチェ素子8が固定されているので、金属板30及び熱伝導性部材31を介して熱を無駄に放熱することなく伝えることができる。この点においても、上述した作用効果を顕著なものにすることができる。
As described above, according to the micro-sensing device 1 of the present embodiment, high-accuracy measurement can be performed using the crystal resonator 3 without causing defects of the electric elements constituting the oscillation circuit 4, Miniaturization, power saving, and cost reduction can be achieved.
Furthermore, in this embodiment, since the oscillation substrate 5 having the oscillation circuit 4 is surrounded by the heat conductive member 31 and the metal plate 30, the heat dissipation performance and the cooling performance are extremely excellent. Accordingly, the temperature of the oscillation circuit 4 can be quickly changed, and the temperature can be adjusted to a desired temperature efficiently in a short time, and further power saving can be easily achieved.
In particular, since the Peltier element 8 is fixed to the metal plate 30, heat can be transmitted through the metal plate 30 and the heat conductive member 31 without wasting heat. Also in this respect, the above-described effects can be made remarkable.

なお、上記実施形態では、測定対象物をサンプル液Wとし、このサンプル液Wの粘度を測定する場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、測定対象物を特定物質(例えば、抗体や蛋白質等)とし、この特定物質の特性を分析することも可能である。この場合について、簡単に説明する。   In the above embodiment, the measurement object is the sample liquid W and the viscosity of the sample liquid W is measured as an example. However, the present invention is not limited to this case. For example, it is possible to analyze a characteristic of a specific substance (for example, an antibody or a protein) as a measurement target. This case will be briefly described.

まず、検出電極20を含む水晶振動子3の表面に、特定物質(アナライト等と呼ばれる)が吸着反応して結合するリガンド等と呼ばれる固定物質を予め所定量固定しておく。その後、供給チューブ13及び供給路11を通じて特定物質を含む溶液を供給してセル2の反応槽10内に導入する。また、これと同時に発振回路4により検出電極20と対向電極21との間に電圧を印加させ、水晶振動子3を共振させる。   First, a predetermined amount of a fixed substance called a ligand or the like to which a specific substance (called an analyte or the like) binds through an adsorption reaction is fixed in advance on the surface of the crystal unit 3 including the detection electrode 20. Thereafter, a solution containing a specific substance is supplied through the supply tube 13 and the supply path 11 and introduced into the reaction tank 10 of the cell 2. At the same time, the oscillation circuit 4 applies a voltage between the detection electrode 20 and the counter electrode 21 to resonate the crystal unit 3.

すると、特定物質が固定物質に吸着して結合するので、水晶振動子3の表面付近に微小な質量変化が生じる。これにより、水晶振動子3の共振周波数が変化する。つまり、微小な質量変化を共振周波数変化として測定することができる。
続いて、上記測定を、複数の濃度の特定物質を含む溶液についてそれぞれ行う。そして、それらの測定結果から、固定物質に吸着する吸着定数を算出することができる。
Then, the specific substance is adsorbed and bound to the fixed substance, so that a minute mass change occurs near the surface of the crystal unit 3. Thereby, the resonance frequency of the crystal unit 3 changes. That is, a minute mass change can be measured as a resonance frequency change.
Subsequently, the above measurement is performed for each of solutions containing a plurality of specific substances. And the adsorption constant which adsorb | sucks to a fixed substance is computable from those measurement results.

また、上記測定が終了した後、洗浄機能や緩衝機能(脱離機能)を有する緩衝液を反応槽10内に導入すると、固定物質に結合していた特定物質が脱離する。このときにも水晶振動子3の表面付近にやはり微小な質量変化が生じるので、水晶振動子3の共振周波数が変化する。従って、上述した場合と同様に、固定物質から脱離する脱離定数を算出することができる。
このように、固定物質に対する特定物質の吸着脱離定数を得ることができ、特定物質の特性を分析することができる。
In addition, when a buffer solution having a washing function or a buffer function (desorption function) is introduced into the reaction tank 10 after the above measurement is completed, the specific substance bonded to the fixed substance is desorbed. Also at this time, since a very small mass change occurs in the vicinity of the surface of the crystal unit 3, the resonance frequency of the crystal unit 3 changes. Therefore, as in the case described above, the desorption constant desorbed from the fixed substance can be calculated.
Thus, the adsorption / desorption constant of the specific substance with respect to the fixed substance can be obtained, and the characteristics of the specific substance can be analyzed.

特に、この手法は、DNAのハイブリダイゼーション反応や、蛋白質の結合反応や、酵素の結合反応等、様々な生化学反応に応用することができ、これらの反応を容易且つ正確に把握することができる。従って、新薬開発や生化学分野やバイオテクノロジー分野等に応用することができる。
本実施形態のマイクロセンシング装置1によれば、このような分析を行う場合であっても、水晶振動子3と発振回路4とを別々に温度制御できるので高精度な分析を行うことができる。
In particular, this technique can be applied to various biochemical reactions such as DNA hybridization reactions, protein binding reactions, enzyme binding reactions, etc., and these reactions can be grasped easily and accurately. . Therefore, it can be applied to new drug development, biochemical fields, biotechnology fields, and the like.
According to the micro-sensing device 1 of the present embodiment, even when such an analysis is performed, the crystal resonator 3 and the oscillation circuit 4 can be temperature controlled separately, so that a highly accurate analysis can be performed.

また、上記実施形態において、発振回路4の温度が室温下での作動時に達する平均使用温度となるように、具体的には室温よりも+5℃以上+30℃未満の範囲内の温度となるように、温度制御部9がペルチェ素子8を温度制御するように設定しても構わない。
なお、室温とは、一般的な実験や測定を行う際に適した室内温度であって、年間の平均的な室内温度(略25℃前後)である。通常、測定対象物の測定や分析を行う場合には、室温下で行うことが考えられる。そして、このような室温下で発振回路4を作動させた場合には、その温度は電気素子の自己発熱等により通常室温よりも高い温度に自然に達し、落ち着いた状態となる。
Further, in the above-described embodiment, the temperature of the oscillation circuit 4 is specifically set to a temperature within the range of + 5 ° C. or more and less than + 30 ° C. above the room temperature so as to be an average operating temperature reached when operating at room temperature. The temperature control unit 9 may be set to control the temperature of the Peltier element 8.
The room temperature is a room temperature suitable for performing general experiments and measurements, and is an annual average room temperature (about 25 ° C.). Usually, when measuring and analyzing a measurement object, it can be considered that the measurement is performed at room temperature. When the oscillation circuit 4 is operated at such a room temperature, the temperature naturally reaches a temperature higher than the normal room temperature due to self-heating of the electric element, and the state becomes calm.

従って、上述した温度範囲内になるように発振回路4を温度制御することで、自然な状態に近い形にすることができ、過大な加熱冷却を行うことなく発振回路4を一定温度に制御することができる。よって、さらなる省電力化を図ることができる。
仮に、発振回路4の温度が室温よりも30℃を超えて高くなってしまった場合には、発振回路4を構成する電気素子の不具合を招き易く、寿命の低下を引き起こしたり、装置全体のエネルギー消費の増大化を招き易くなったりしてしまう。
なお、発振回路4の温度が室温よりも+5℃以上+30℃未満の範囲内の温度となるように温度制御するが、室温よりも+10℃〜+15℃の範囲に温度制御することが、より好ましい。
Therefore, by controlling the temperature of the oscillation circuit 4 so as to be within the above-described temperature range, it is possible to obtain a shape close to a natural state, and the oscillation circuit 4 is controlled to a constant temperature without performing excessive heating and cooling. be able to. Therefore, further power saving can be achieved.
If the temperature of the oscillation circuit 4 is higher than 30 ° C. above room temperature, the electrical elements constituting the oscillation circuit 4 are liable to malfunction, resulting in a decrease in life or the energy of the entire device. It becomes easy to invite increase in consumption.
The temperature is controlled so that the temperature of the oscillation circuit 4 is in the range of + 5 ° C. or more and less than + 30 ° C. from room temperature, but it is more preferable to control the temperature to be in the range of + 10 ° C. to + 15 ° C. .

なお、上述した場合は、実際に測定や分析を行う使用環境温度に関係なく、予め事前に設定した温度になるように発振回路4を温度制御するものであるが、実際の使用環境温度に応じて発振回路4の温度を一定温度に制御しても構わない。
即ち、装置の起動時以降、発振回路4の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように、ペルチェ素子8を使用環境温度の変化に追従して温度制御すると共に、測定開始の入力がされた後、入力時に達していた温度を維持するようにペルチェ素子8を温度制御するように設定しても構わない。
In the case described above, the temperature of the oscillation circuit 4 is controlled so that the temperature is set in advance regardless of the use environment temperature at which measurement or analysis is actually performed. Thus, the temperature of the oscillation circuit 4 may be controlled to a constant temperature.
That is, after starting the apparatus, the temperature of the Peltier element 8 is controlled so as to follow the change in the use environment temperature so that the temperature of the oscillation circuit 4 becomes a predetermined value higher than the use environment temperature. After this, the Peltier element 8 may be set to be temperature controlled so as to maintain the temperature reached at the time of input.

この場合には、電源投入して装置を起動させると、温度制御部9が、発振回路4の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるようにペルチェ素子8を温度制御する。この際、温度制御部9は、起動後に空調等によって使用環境温度が変化した場合には、この温度変化に追従してペルチェ素子8を温度制御する。そのため、発振回路4の温度は、使用環境温度よりも所定値高い温度に維持される。そして、使用環境温度が最適な温度に達して測定開始の入力がされると、温度制御部9は、これ以降、入力時に達していた温度を維持するようにペルチェ素子8を温度制御する。例えば、所定値が15℃の場合、使用環境温度が25℃(最適な温度)に達して測定開始の入力がされると、このとき達していた40℃に発振回路4の温度が維持されるように温度制御を行う。   In this case, when the apparatus is started by turning on the power, the temperature control unit 9 controls the temperature of the Peltier element 8 so that the temperature of the oscillation circuit 4 is higher than the use environment temperature by a predetermined value. At this time, the temperature control unit 9 controls the temperature of the Peltier element 8 following the temperature change when the use environment temperature changes due to air conditioning or the like after activation. Therefore, the temperature of the oscillation circuit 4 is maintained at a temperature higher by a predetermined value than the use environment temperature. When the use environment temperature reaches an optimum temperature and measurement start is input, the temperature control unit 9 thereafter controls the temperature of the Peltier element 8 so as to maintain the temperature reached at the time of input. For example, when the predetermined value is 15 ° C., when the use environment temperature reaches 25 ° C. (optimum temperature) and measurement start is input, the temperature of the oscillation circuit 4 is maintained at 40 ° C. which has been reached at this time. Control the temperature as follows.

通常、発振回路4を作動させた場合、その温度は電気素子の自己発熱等により使用環境温度よりも高い温度に自然に達し、落ち着いた状態となる。従って、測定や分析中、使用環境温度よりも高い温度を維持するように発振回路4を温度制御することで、自然な状態に近い形にすることができ、過大な加熱冷却を行うことなく発振回路4を一定温度に制御することができる。よって、さらなる省電力化を図り易い。
また、起動時以降、発振回路4の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように、使用環境温度の変化に追従して温度制御しているので、測定開始の入力をした後、タイムラグを発生させることなく直ちに測定対象物の測定や分析を行える。従って、非常に使い易く、利便性に優れた装置することができる。
Usually, when the oscillation circuit 4 is operated, the temperature naturally reaches a temperature higher than the use environment temperature due to self-heating of the electric element, and is in a calm state. Therefore, by controlling the temperature of the oscillation circuit 4 so as to maintain a temperature higher than the operating environment temperature during measurement and analysis, it is possible to obtain a shape close to a natural state and oscillate without excessive heating and cooling. The circuit 4 can be controlled to a constant temperature. Therefore, it is easy to achieve further power saving.
In addition, since the temperature control is performed following the change in the use environment temperature so that the temperature of the oscillation circuit 4 becomes a predetermined value higher than the use environment temperature after the start-up, after inputting the measurement start, The measurement object can be immediately measured and analyzed without causing a time lag. Therefore, a device that is very easy to use and excellent in convenience can be obtained.

更に、上述した場合において、起動時に使用環境温度が予め決められた規定値以上の温度に達していた場合には、温度制御を中止することが好ましい。
このように設定することで、起動時に使用環境温度が予め決められた規定値以上の温度に達していた場合、例えば、夏場の室内等、使用環境温度が高温(40℃〜50℃)に達していた場合には、ペルチェ素子8の温度制御を中止することができる。
従って、発振回路4の温度が40℃〜50℃よりも所定値高い温度となってしまうことを防止することができ、このことに起因して不具合が生じてしまうことを防止することができる。
Further, in the above-described case, it is preferable to stop the temperature control when the use environment temperature has reached a temperature equal to or higher than a predetermined value at startup.
By setting in this way, the operating environment temperature reaches a high temperature (40 ° C. to 50 ° C.), for example, in a summer room, when the operating environment temperature has reached a predetermined value or more at startup. If so, the temperature control of the Peltier element 8 can be stopped.
Therefore, it is possible to prevent the temperature of the oscillation circuit 4 from being higher than a predetermined value by 40 ° C. to 50 ° C., and it is possible to prevent a problem from occurring due to this.

更に、上記の場合において、使用環境温度が規定値よりも低下した後に、ペルチェ素子8の温度制御を開始するようにすることがより好ましい。
このように設定することで、ペルチェ素子8の温度制御を中止した後、空調等により使用環境温度が規定値よりも低下した場合に、温度制御部9がペルチェ素子8の温度制御を開始する。これにより、発振回路4をより安全に作動させることができ、信頼性を向上することができる。
Furthermore, in the above case, it is more preferable to start the temperature control of the Peltier element 8 after the use environment temperature falls below the specified value.
By setting in this way, after the temperature control of the Peltier element 8 is stopped, the temperature control unit 9 starts the temperature control of the Peltier element 8 when the use environment temperature falls below a specified value due to air conditioning or the like. Thereby, the oscillation circuit 4 can be operated more safely, and the reliability can be improved.

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、ペルチェ素子を利用して水晶振動子及び発振回路をそれぞれ加熱冷却した構成としたが、ペルチェ素子に限定されるものではない。少なくとも、水晶振動子及び発振回路をそれぞれ加熱冷却できれば、加熱冷却部として採用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the crystal resonator and the oscillation circuit are heated and cooled using the Peltier element, but the present invention is not limited to the Peltier element. If at least the crystal resonator and the oscillation circuit can be heated and cooled, respectively, the heating and cooling unit can be employed.

また、上記実施形態では、フロー型のセルを例に挙げて説明したが、反応槽が設けられたセルであればフロー型でなくても構わない。
例えば、図2に示すように、反応槽10の上部が開放され、測定対象物を上方から滴下等によって反応槽10内に導入するウェル型のセル40であっても構わない。この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。
但し、フロー型のセルを利用した場合には、反応槽10内に速やかに測定対象物を導入したり、反応槽10内から速やかに測定対象物を排出したりすることができるので、効率良く測定、分析を行えるのでより好ましい。
Moreover, although the flow type cell was mentioned as an example in the said embodiment, it may not be a flow type if it is a cell provided with the reaction tank.
For example, as shown in FIG. 2, a well-type cell 40 may be used in which the upper part of the reaction tank 10 is opened and a measurement object is introduced into the reaction tank 10 by dropping or the like from above. Even in this case, the same effect can be obtained.
However, when a flow-type cell is used, the measurement object can be quickly introduced into the reaction tank 10 or the measurement object can be quickly discharged from the reaction tank 10, which is efficient. Since measurement and analysis can be performed, it is more preferable.

また、上記実施形態では、一方の電極である検出電極20のみが測定対象物に接触するように構成した場合を例に挙げて説明したが、例えば、測定対象物がガス等の絶縁性物質の場合には、両方の電極(検出電極20、対向電極21)が測定対象物に接触するように構成しても構わない。この点は、測定対象物に応じて適宜変更すれば良い。   In the above-described embodiment, the case where only the detection electrode 20 that is one of the electrodes is configured to come into contact with the measurement object has been described as an example. However, for example, the measurement object is an insulating substance such as a gas. In this case, both electrodes (detection electrode 20 and counter electrode 21) may be configured to contact the measurement object. What is necessary is just to change this point suitably according to a measurement object.

W…サンプル液(測定対象物)
1…マイクロセンシング装置
2…セル
3…水晶振動子
4…発振回路
5…発振基板
6…ペルチェ素子(第1の加熱冷却部)
7…温度制御部(第1の温度制御部)
8…ペルチェ素子(第2の加熱冷却部)
9…温度制御部(第2の温度制御部)
10…反応槽
20、21…電極
W ... Sample liquid (object to be measured)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro sensing apparatus 2 ... Cell 3 ... Crystal oscillator 4 ... Oscillation circuit 5 ... Oscillation board 6 ... Peltier device (1st heating-cooling part)
7 ... Temperature controller (first temperature controller)
8 ... Peltier element (second heating / cooling section)
9 ... Temperature controller (second temperature controller)
10 ... Reaction tank 20, 21 ... Electrode

Claims (7)

測定対象物が導入される反応槽を有するセルと、
両面に電圧が印加される一対の電極が形成され、少なくとも一方の電極が前記反応槽に導入された前記測定対象物に接するよう前記セルに配設された水晶振動子と、
前記セルの外部に配設され、前記水晶振動子を共振させる発振回路を有る発振基板と、
前記水晶振動子と同時に前記セルを加熱冷却する第1の加熱冷却部と、
前記発振回路を加熱冷却する第2の加熱冷却部と、
前記第1の加熱冷却部を温度制御する第1の温度制御部と、
前記発振回路を前記水晶振動子とは別に温度制御するために、前記第2の加熱冷却部を温度制御する第2の温度制御部と、からなり、
前記第1の加熱冷却部が、前記セルのベース部の下面に一方の面が固定された第1のペルチェ素子からなることを特徴とするマイクロセンシング装置。
A cell having a reaction vessel into which an object to be measured is introduced;
A pair of electrodes to which a voltage is applied on both sides is formed, and at least one electrode is disposed in the cell so as to be in contact with the measurement object introduced into the reaction vessel,
An oscillation substrate disposed outside the cell and having an oscillation circuit for resonating the crystal resonator;
A first heating / cooling unit that heats and cools the cell simultaneously with the crystal unit;
A second heating / cooling section for heating and cooling the oscillation circuit;
A first temperature control unit for controlling the temperature of the first heating / cooling unit;
A second temperature control unit for controlling the temperature of the second heating / cooling unit to control the temperature of the oscillation circuit separately from the crystal unit,
The micro-sensing device according to claim 1, wherein the first heating / cooling unit includes a first Peltier element having one surface fixed to a lower surface of a base portion of the cell.
請求項1に記載のマイクロセンシング装置において、
前記第1のペルチェ素子の他方の面が、ファンが取付けられたヒートシンクに固定されていることを特徴とするマイクロセンシング装置。
The microsensing device according to claim 1,
The other surface of the first Peltier element is fixed to a heat sink to which a fan is attached .
測定対象物が導入される反応槽を有するセルと、
両面に電圧が印加される一対の電極が形成され、少なくとも一方の電極が前記反応槽に導入された前記測定対象物に接するように前記セルに配設された水晶振動子と、
前記セルの外部に配設され、前記水晶振動子を共振させる発振回路を有る発振基板と、
前記水晶振動子を加熱冷却する第1の加熱冷却部と、
前記発振回路を加熱冷却する第2の加熱冷却部と、
前記第1の加熱冷却部を温度制御する第1の温度制御部と、
前記発振回路を前記水晶振動子とは別に温度制御するために、前記第2の加熱冷却部を温度制御する第2の温度制御部と、
からなり、
前記第1の加熱冷却部が、前記セルのベース部の下面に一方の面が固定された第1のペルチェ素子であり、
前記発振基板の両面に配設された絶縁性の熱伝導性部材と、
該熱伝導性部材を介して前記発振基板を両面から挟持して固定する金属板を備え、
前記第2の加熱冷却部が、前記金属板に固定された第2のペルチェ素子であることを特徴とするマイクロセンシング装置。
A cell having a reaction vessel into which an object to be measured is introduced;
A pair of electrodes to which a voltage is applied is formed on both surfaces, and a crystal resonator disposed in the cell so that at least one electrode is in contact with the measurement object introduced into the reaction vessel;
An oscillation substrate disposed outside the cell and having an oscillation circuit for resonating the crystal resonator;
A first heating / cooling unit for heating and cooling the crystal unit;
A second heating / cooling section for heating and cooling the oscillation circuit;
A first temperature control unit for controlling the temperature of the first heating / cooling unit;
A second temperature control unit for controlling the temperature of the second heating / cooling unit in order to control the temperature of the oscillation circuit separately from the crystal unit;
Consists of
The first heating / cooling unit is a first Peltier element having one surface fixed to the lower surface of the base portion of the cell,
Insulating heat conductive members disposed on both sides of the oscillation substrate;
Comprising a metal plate that sandwiches and fixes the oscillation substrate from both sides via the thermally conductive member,
The micro-sensing device, wherein the second heating / cooling unit is a second Peltier element fixed to the metal plate .
請求項3に記載のマイクロセンシング装置において、
前記金属板を収納するケースを有するマイクロセンシング装置。
In the microsensing device according to claim 3 ,
A microsensing device having a case for housing the metal plate .
請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロセンシング装置において、
前記水晶振動子を前記発振回路の温度誤差精度より高精度に温度誤差制御するために、前記第1の温度制御部の温度制御の精度を前記第2の温度制御部の温度制御の精度より高くすることを特徴とするマイクロセンシング装置。
In the microsensing device according to any one of claims 1 to 4 ,
In order to control the temperature error of the crystal resonator more accurately than the temperature error accuracy of the oscillation circuit, the temperature control accuracy of the first temperature control unit is higher than the temperature control accuracy of the second temperature control unit. A micro-sensing device characterized by:
請求項1から5のいずれか1項に記載のマイクロセンシング装置において、
前記第2の温度制御部は、前記発振回路の温度が室温よりも+5℃以上+30℃未満の範囲内の温度となるように、前記第2の加熱冷却部を温度制御することを特徴とするマイクロセンシング装置。
In the microsensing device according to any one of claims 1 to 5 ,
The second temperature control unit controls the temperature of the second heating / cooling unit so that the temperature of the oscillation circuit is within a range of + 5 ° C. or more and less than + 30 ° C. than room temperature. Micro sensing device.
請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロセンシング装置において、
前記第2の温度制御部は、起動時以降、前記発振回路の温度が使用環境温度よりも所定値高い温度となるように、前記第2の加熱冷却部を使用環境温度の変化に追従して温度制御すると共に、測定開始の入力がされた後、入力時に達していた温度を維持するように第2の加熱冷却部を温度制御することを特徴とするマイクロセンシング装置。
In the microsensing device according to any one of claims 1 to 4 ,
The second temperature control unit follows the change in the use environment temperature so that the temperature of the oscillation circuit is higher than the use environment temperature by a predetermined value after startup. A micro-sensing device characterized by controlling the temperature of the second heating / cooling unit so that the temperature reached at the time of input is maintained after the start of measurement is input .
JP2009216242A 2009-09-17 2009-09-17 Micro sensing device Active JP5491111B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009216242A JP5491111B2 (en) 2009-09-17 2009-09-17 Micro sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009216242A JP5491111B2 (en) 2009-09-17 2009-09-17 Micro sensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011064599A JP2011064599A (en) 2011-03-31
JP5491111B2 true JP5491111B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=43951004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009216242A Active JP5491111B2 (en) 2009-09-17 2009-09-17 Micro sensing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5491111B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104433A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 倉敷紡績株式会社 Silicon concentration or etch selectivity measurement method and measurement device
JP2017026560A (en) * 2015-07-28 2017-02-02 株式会社日立製作所 Oil content measuring device
JP6968007B2 (en) 2018-03-09 2021-11-17 日本電波工業株式会社 Sensing sensor
KR102159941B1 (en) * 2019-06-10 2020-09-25 울산과학기술원 Electronic particle analyzer comprising quartz crystal microbalance sensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004363232A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus
JP4180472B2 (en) * 2003-08-29 2008-11-12 京セラキンセキ株式会社 Mass sensor
JP4587903B2 (en) * 2005-07-29 2010-11-24 シチズンホールディングス株式会社 Measuring instrument, measuring kit using the same, measuring method and measuring apparatus
JP4796414B2 (en) * 2006-03-14 2011-10-19 日本電波工業株式会社 Crystal oscillator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011064599A (en) 2011-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5491111B2 (en) Micro sensing device
KR20180033259A (en) Thermal control device and how to use
US20110316522A1 (en) Sensing device
JP4327760B2 (en) Calorimeter and analysis method using the same
WO2005106449A1 (en) Analysis apparatus having improved temperature control unit
CN101696929A (en) Fast constant temperature microreactor
JP2006030167A (en) Microchip system
JP4385021B2 (en) Device for temperature control of the measuring cell in the analyzer, and measuring cell that can be inserted into the analyzer in a replaceable manner
Sota et al. A versatile planar QCM-based sensor design for nonlabeling biomolecule detection
JP2005503262A (en) Micro components
KR101363269B1 (en) Quarts crystal microbalance system minimizing frequency variation along temperature variation
Adel et al. Design and development of a portable low-cost QCM-based system for liquid biosensing
EP3702771B1 (en) Sensing sensor comprising a thermoelectric quartz crystal microbalance
JP2009121937A (en) Chromatographic system and sensor
JP2012159392A (en) Analysis device and analysis method
US20210104655A1 (en) Sensing device
EP3764076B1 (en) Sensing sensor
JP2014235035A (en) Liquid chromatograph analyzer, and analysis system and analytical method using the same
JP7181133B2 (en) sensing sensor
JP2004245785A (en) Mass measuring piezoelectric vibrator, mass measuring device, and mass measuring method
JP2012013535A (en) Detection apparatus
US11397164B2 (en) Ion concentration measurement device
EP4191241A1 (en) Qcm apparatus
CN118265911A (en) QCM device
JP2005308404A (en) Hydrogen detector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120725

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20120725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5491111

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250