JP6003237B2 - Multi-channel sensor - Google Patents

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本発明は、燃料電池用メタノールセンサなどに用いられるマルチチャンネルセンサに関する。   The present invention relates to a multi-channel sensor used for a fuel cell methanol sensor or the like.

従来の燃料電池用メタノールセンサにおいては、水晶振動子と液体測定部のコンデンサーを直列に配置したものが知られている。このセンサでは、液体濃度の調整前後における濃度変化など、多点における検出には、複数の水晶振動子を必要としていた。このため、センサシステムの小型化が困難であった。   As a conventional fuel cell methanol sensor, a crystal sensor and a liquid measuring unit capacitor arranged in series are known. This sensor requires a plurality of crystal resonators for detection at multiple points, such as a concentration change before and after adjustment of the liquid concentration. For this reason, it was difficult to reduce the size of the sensor system.

国際公開第ＷＯ２００４／１１４４５０号パンフレットInternational Publication No. WO2004 / 114450 Pamphlet

そこで、本発明は、単一の水晶振動子にて多点における検出が可能であって、センサシステムの小型化の実現が可能な、新規のマルチチャンネルセンサを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a novel multi-channel sensor that can detect multiple points with a single crystal resonator and can realize downsizing of the sensor system.

本発明の請求項１記載のマルチチャンネルセンサは、単一の振動子と、この振動子に電気的に接続された複数の電極とを備え、前記電極は微小流路中に配置されているとともに、前記単一の振動子の振動周波数変化に基づいて前記複数の電極が配置された微小流路中の被検出物質の濃度変化を前記複数の電極への被検物質の到達時間の差によってそれぞれ時差式で検出可能に構成したことを特徴とする。 The multi-channel sensor according to claim 1 of the present invention includes a single vibrator and a plurality of electrodes electrically connected to the vibrator, and the electrodes are arranged in a microchannel. , The change in concentration of the substance to be detected in the micro-channel in which the plurality of electrodes are arranged based on the change in the vibration frequency of the single vibrator , respectively, depending on the difference in the arrival time of the substance to be tested to the plurality of electrodes. It is characterized in that it can be detected by a time difference type.

また、本発明の請求項２記載のマルチチャンネルセンサは、請求項１において、前記電極はくし型電極であることを特徴とする。   The multi-channel sensor according to claim 2 of the present invention is characterized in that in claim 1, the electrode is a comb-type electrode.

また、本発明の請求項３記載のマルチチャンネルセンサは、請求項１又は２において、前記電極は電極ごとに異なる感応膜が塗布されたものであることを特徴とする。   The multi-channel sensor according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in claim 1 or 2, the electrode is applied with a different sensitive film for each electrode.

さらに、本発明の請求項４記載のマルチチャンネルセンサは、請求項１又は２において、前記複数の電極間における前記微小流路にフィルターが配置されたことを特徴とする。   Furthermore, the multi-channel sensor according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in claim 1 or 2, a filter is disposed in the minute flow path between the plurality of electrodes.

本発明の請求項１記載のマルチチャンネルセンサによれば、単一の振動子と、この振動子に電気的に接続された複数の電極とを備え、前記電極は微小流路中に配置されているとともに、前記単一の振動子の振動周波数変化に基づいて前記複数の電極が配置された微小流路中の被検出物質の濃度変化を前記複数の電極への被検物質の到達時間の差によってそれぞれ検出可能に構成したことにより、単一の水晶振動子にて微小流路中の多点における検出が可能となり、センサシステムの小型化の実現が可能となる。 According to the multi-channel sensor of the first aspect of the present invention, the multi-channel sensor includes a single vibrator and a plurality of electrodes electrically connected to the vibrator, and the electrodes are arranged in the microchannel. together are, the difference between the arrival times of the analyte concentration changes in the material to be detected in the fine channel in said plurality of electrodes are arranged on the basis of the oscillation frequency change of said single oscillator to said plurality of electrodes Since each can be detected by using a single crystal unit, detection at multiple points in the micro flow path is possible with a single crystal unit, and the sensor system can be downsized.

また、本発明の請求項２記載のマルチチャンネルセンサによれば、前記電極はくし型電極であることにより、高感度で被検出物質の濃度変化をそれぞれ検出することができる。   According to the multi-channel sensor of claim 2 of the present invention, since the electrodes are comb electrodes, it is possible to detect the change in concentration of the substance to be detected with high sensitivity.

また、本発明の請求項３記載のマルチチャンネルセンサによれば、前記電極は電極ごとに異なる感応膜が塗布されたものであることにより、それぞれの電極により異なる物質を検出することができる。   According to the multi-channel sensor of the third aspect of the present invention, since the electrode is applied with a different sensitive film for each electrode, a different substance can be detected by each electrode.

さらに、本発明の請求項４記載のマルチチャンネルセンサによれば、前記複数の電極間における前記微小流路にフィルターが配置されたことにより、それぞれの電極により異なる物質を検出することができる。   Furthermore, according to the multi-channel sensor according to claim 4 of the present invention, a filter is disposed in the minute channel between the plurality of electrodes, so that different substances can be detected by each electrode.

本発明のマルチチャンネルセンサの電気的等価回路図である。It is an electrical equivalent circuit diagram of the multi-channel sensor of the present invention. 実施例１のマルチチャンネルセンサを示す模式図、及び実施例１のマルチチャンネルセンサにおける振動子の周波数の経時変化を示すグラフである。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a multichannel sensor according to a first embodiment and a graph illustrating changes over time in the frequency of a vibrator in the multichannel sensor according to the first embodiment. 実施例２のマルチチャンネルセンサを示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a multichannel sensor according to Embodiment 2. FIG. 実施例３のマルチチャンネルセンサを示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a multichannel sensor according to Embodiment 3. FIG. 実施例４におけるマルチチャンネルセンサの振動子の周波数変化の経時変化を示す実測データのグラフである。10 is a graph of actual measurement data showing a change with time of a frequency change of a vibrator of a multichannel sensor in Example 4. 実施例５におけるマルチチャンネルセンサの振動子の周波数変化の経時変化を示す実測データのグラフである。10 is a graph of actually measured data showing a change with time of a frequency change of a vibrator of a multichannel sensor in Example 5. 実施例６におけるマルチチャンネルセンサの試料別の比誘電率と周波数変化の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relative dielectric constant for every sample of the multichannel sensor in Example 6, and the relationship of a frequency change.

以下、本発明のマルチチャンネルセンサについて、添付した図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a multi-channel sensor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に本発明のマルチチャンネルセンサの電気的等価回路を示す。なお、図１（Ａ）は１つの振動子１を挟んで２つの電極２、３を直列に接続した場合、図１（Ｂ）は１つの振動子１と、直列に接続した２つの電極２、３を並列に接続した場合、図１（Ｃ）は１つの振動子を挟んで一方に２つの電極２、４、他方に２つの電極３、５をそれぞれ直列に接続した場合を示す。   FIG. 1 shows an electrical equivalent circuit of the multichannel sensor of the present invention. 1A shows a case where two electrodes 2 and 3 are connected in series with one vibrator 1 interposed therebetween, and FIG. 1B shows one vibrator 1 and two electrodes 2 connected in series. 3 are connected in parallel, FIG. 1 (C) shows a case where two electrodes 2 and 4 are connected on one side and two electrodes 3 and 5 are connected in series on the other side with one vibrator interposed therebetween.

また、図１（Ａ）において、電極２の振動子１と接続していない側に端子６、電極３の振動子１と接続していない側に端子７が設けられ、端子６、７間には所定の電圧が印加されるようになっている。図１（Ｂ）においては、振動子の一側、かつ、電極２の電極３と接続していない側に端子６、振動子の他側、かつ、電極３の電極２と接続していない側に端子７が設けられ、端子６、７間には所定の電圧が印加されるようになっている。図１（Ｃ）においては、電極４の電極２と接続していない側に端子６が設けられ、電極２は振動子１の一側に接続しているとともに、電極５の電極３と接続していない側に端子７が設けられ、電極３は振動子１の他側に接続しており、端子６、７間には発振回路が連結されて所定の電圧が印加されるようになっている。   In FIG. 1A, a terminal 6 is provided on the side of the electrode 2 not connected to the vibrator 1, and a terminal 7 is provided on the side of the electrode 3 not connected to the vibrator 1. A predetermined voltage is applied. In FIG. 1B, one side of the vibrator and the side not connected to the electrode 3 of the electrode 2 are the terminal 6, the other side of the vibrator, and the side not connected to the electrode 2 of the electrode 3. A terminal 7 is provided, and a predetermined voltage is applied between the terminals 6 and 7. In FIG. 1C, a terminal 6 is provided on the side of the electrode 4 not connected to the electrode 2, and the electrode 2 is connected to one side of the vibrator 1 and connected to the electrode 3 of the electrode 5. A terminal 7 is provided on the non-connected side, the electrode 3 is connected to the other side of the vibrator 1, and an oscillation circuit is connected between the terminals 6 and 7 so that a predetermined voltage is applied. .

そして、本発明のマルチチャンネルセンサは、それぞれの電極が微小流路中に配置され、振動子の振動周波数変化に基づいて、電極が配置された微小流路中の被検出物質の濃度変化をそれぞれ検出可能に構成されるものである。微小流路については、以下の実施例において、具体的に説明する。   In the multi-channel sensor of the present invention, each electrode is disposed in the micro flow channel, and the change in the concentration of the detection target substance in the micro flow channel in which the electrode is disposed is changed based on the vibration frequency change of the vibrator. It is configured to be detectable. The minute channel will be specifically described in the following examples.

図２（Ａ）、（Ｂ）に実施例１のマルチチャンネルセンサを示す。本実施例のマルチチャンネルセンサは、時差式センシングの手法によるものである。   2A and 2B show the multichannel sensor of Example 1. FIG. The multi-channel sensor of this embodiment is based on a time difference sensing technique.

図２（Ａ）に示す構成において、１本の微小流路11中にくし型の電極２、３が配置されている。電極２は微小流路11へ被検出物質を導入するための導入口21側に配置され、電極３は微小流路11から被検出物質を排出するための排出口22側に配置されている。そして、微小流路11に導入された被検出物質は、電極２によって検出された後、時間をおいて電極３により検出されるようになっている。   In the configuration shown in FIG. 2A, comb-shaped electrodes 2 and 3 are arranged in one microchannel 11. The electrode 2 is arranged on the inlet 21 side for introducing the substance to be detected into the microchannel 11, and the electrode 3 is arranged on the outlet 22 side for discharging the substance to be detected from the microchannel 11. Then, the substance to be detected introduced into the microchannel 11 is detected by the electrode 2 after being detected by the electrode 2.

一方、図２（Ｂ）に示す構成において、分岐した微小流路12、13中にそれぞれくし型の電極２、３が配置されている。電極２は微小流路12、13へ被検出物質を導入するための導入口23側に近い方の微小流路12に配置され、電極３は導入口23から遠い方の微小流路13に配置されている。また、電極２より下流側には、微小流路12から被検出物質を排出するための排出口24が設けられ、電極３より下流側には、微小流路13から被検出物質を排出するための排出口25が設けられている。そして、導入口23から微小流路12、13に導入された被検出物質は、導入口23に近い方の微小流路12に配置された電極２によって検出された後、時間をおいて導入口23に遠い方の微小流路13に配置された電極３により検出されるようになっている。   On the other hand, in the configuration shown in FIG. 2B, comb-shaped electrodes 2 and 3 are arranged in the branched microchannels 12 and 13, respectively. The electrode 2 is arranged in the microchannel 12 closer to the inlet 23 for introducing the substance to be detected into the microchannels 12 and 13, and the electrode 3 is arranged in the microchannel 13 far from the inlet 23. Has been. Further, a discharge port 24 for discharging the substance to be detected from the microchannel 12 is provided on the downstream side of the electrode 2, and in order to discharge the substance to be detected from the microchannel 13 on the downstream side of the electrode 3. A discharge port 25 is provided. And the to-be-detected substance introduced into the microchannels 12 and 13 from the introduction port 23 is detected by the electrode 2 disposed in the microchannel 12 closer to the introduction port 23, and then the introduction port is left at a time. It is detected by the electrode 3 arranged in the minute flow path 13 farther from 23.

図２（Ａ）、（Ｂ）の構成において、それぞれ導入口21、23から被検出物質を含む溶液を連続して導入すると、振動子１の周波数は、電極２、３への被検出物質の到達時間の差によって、図２（Ｃ）に示すように段階的に変化する。なお、この場合、振動子１の振動周波数変化の絶対値は、電極２に被検出物質を含む溶液が到達したときに一段階目の増加を示し、さらに電極３に被検出物質を含む溶液が到達したときに二段階目の増加を示す。すなわち、最終的な振動子１の振動周波数の増加分の総和は、電極２による増加分と電極３による増加分を足し合わせたものとなる。したがって、単一の振動子１の振動周波数の変化に基づいて、微小流路11中の被検出物質の濃度変化を電極２、３によってそれぞれ検出することができる。   2A and 2B, when the solution containing the substance to be detected is continuously introduced from the introduction ports 21 and 23, respectively, the frequency of the vibrator 1 changes the frequency of the substance to be detected to the electrodes 2 and 3. Depending on the difference in arrival time, it changes stepwise as shown in FIG. In this case, the absolute value of the change in the vibration frequency of the vibrator 1 shows a first-stage increase when the solution containing the substance to be detected reaches the electrode 2, and the solution containing the substance to be detected is further applied to the electrode 3. Shows a second stage increase when reached. That is, the final sum of the increase in the vibration frequency of the vibrator 1 is the sum of the increase due to the electrode 2 and the increase due to the electrode 3. Therefore, based on the change in the vibration frequency of the single vibrator 1, the change in the concentration of the substance to be detected in the microchannel 11 can be detected by the electrodes 2 and 3, respectively.

また、図２（Ａ）の構成において、導入口21から被検出物質を含む液滴を導入すると、振動子１の振動周波数変化の絶対値は、電極２、３への被検出物質の到達時間の差によって、図２（Ｄ）に示すように断続的に変化する。なお、この場合、振動子１の振動周波数は、電極２、３を被検出物質を含む液滴が通過したときにのみ変化する。したがって、単一の振動子１の振動周波数の変化に基づいて、微小流路12、13中の被検出物質の濃度変化を電極２、３によってそれぞれ検出することができる。   2A, when a droplet containing a substance to be detected is introduced from the inlet 21, the absolute value of the vibration frequency change of the vibrator 1 is the arrival time of the substance to be detected on the electrodes 2 and 3. Due to this difference, it changes intermittently as shown in FIG. In this case, the vibration frequency of the vibrator 1 changes only when a droplet containing the substance to be detected passes through the electrodes 2 and 3. Therefore, based on the change in the vibration frequency of the single vibrator 1, the change in concentration of the substance to be detected in the microchannels 12 and 13 can be detected by the electrodes 2 and 3, respectively.

以上の本実施例のマルチチャンネルセンサによれば、単一の振動子１と、この振動子１に電気的に接続された複数の電極２、３とを備え、前記電極２、３は微小流路11、又は微小流路12、13中に配置されているとともに、前記単一の振動子１の振動周波数変化に基づいて前記複数の電極２、３が配置された微小流路11、又は微小流路12、13中の被検出物質の濃度変化をそれぞれ検出可能に構成したことにより、単一の水晶振動子１にて微小流路11、又は微小流路12、13中の多点における検出が可能となり、センサシステムの小型化の実現が可能となる。   According to the multi-channel sensor of the present embodiment described above, the single vibrator 1 and the plurality of electrodes 2 and 3 electrically connected to the vibrator 1 are provided, and the electrodes 2 and 3 The microchannel 11 or the microchannel in which the plurality of electrodes 2 and 3 are disposed based on the vibration frequency change of the single vibrator 1 while being disposed in the channel 11 or the microchannels 12 and 13 Since the concentration change of the substance to be detected in the flow channels 12 and 13 can be detected, the single crystal unit 1 can detect the micro flow channel 11 or multiple points in the micro flow channels 12 and 13. Therefore, the sensor system can be downsized.

また、電極２、３はくし型電極であることにより、高感度で被検出物質の濃度変化をそれぞれ検出することができる。   Further, since the electrodes 2 and 3 are comb-type electrodes, it is possible to detect a change in the concentration of the substance to be detected with high sensitivity.

図３に実施例２のマルチチャンネルセンサを示す。本実施例のマルチチャンネルセンサは、液体又はガスの濃度制御への利用例に関するものである。   FIG. 3 shows a multichannel sensor according to the second embodiment. The multi-channel sensor of the present embodiment relates to an application example for liquid or gas concentration control.

図３に示す構成において、１本の微小流路14中にくし型の電極２、３が配置されている。電極２は微小流路14へ被検出物質を導入するための導入口26側に配置され、電極３は微小流路14から被検出物質を排出するための排出口27側に配置されている。また、電極２、３間の微小流路14には、別の微小流路15が合流しており、微小流路15へは導入口28から被検出物質が導入されるようになっている。   In the configuration shown in FIG. 3, comb-shaped electrodes 2 and 3 are arranged in one microchannel 14. The electrode 2 is disposed on the inlet 26 side for introducing the substance to be detected into the microchannel 14, and the electrode 3 is disposed on the outlet 27 side for discharging the substance to be detected from the microchannel 14. Further, another microchannel 15 is joined to the microchannel 14 between the electrodes 2 and 3, and the substance to be detected is introduced into the microchannel 15 from the introduction port 28.

そして、導入口26、27からそれぞれ被検出物質を含む液体又はガスを導入すると、電極２においては導入口26から導入された液体又はガス中の被検出物質の濃度が検出される。また、電極３においては導入口26から導入された液体又はガスと導入口27から導入された液体又はガスが混合した状態で到達し、その混合液体又はガス中の被検出物質の濃度が検出される。   When a liquid or gas containing a substance to be detected is introduced from the inlets 26 and 27, the electrode 2 detects the concentration of the substance to be detected in the liquid or gas introduced from the inlet 26. Further, the electrode 3 arrives in a state where the liquid or gas introduced from the inlet 26 and the liquid or gas introduced from the inlet 27 are mixed, and the concentration of the substance to be detected in the mixed liquid or gas is detected. The

したがって、本実施例の構成によれば、例えば、燃料電池用のメタノール濃度センサにおいて、濃度調整前後のメタノール濃度を検出することができる。すなわち、濃度調整用のメタノールを導入口28から導入したときの濃度調整前のメタノール濃度を電極２において検出し、濃度調整後のメタノール濃度を電極３において検出するように構成することができる。   Therefore, according to the configuration of the present embodiment, for example, a methanol concentration sensor for a fuel cell can detect the methanol concentration before and after concentration adjustment. In other words, the methanol concentration before the concentration adjustment when the concentration adjusting methanol is introduced from the inlet 28 can be detected at the electrode 2, and the methanol concentration after the concentration adjustment can be detected at the electrode 3.

図４に実施例３のマルチチャンネルセンサを示す。本実施例のマルチチャンネルセンサは、時差式センシングの手法による、バイオテクノロジー又は化学分野におけるセンシングへの利用例に関するものである。   FIG. 4 shows a multichannel sensor according to the third embodiment. The multi-channel sensor of the present embodiment relates to an application example for sensing in the biotechnology or chemical field by the time difference sensing method.

図４（Ａ）に示す構成において、１本の微小流路11中に、感応膜31、32がそれぞれ塗布されたくし型の電極２、３が配置されている。なお、感応膜31と感応膜32の種類は異なっており、それぞれ異なる被検出物質に反応するようになっている。電極２は微小流路11へ被検出物質を導入するための導入口21側に配置され、電極３は微小流路11から被検出物質を排出するための排出口22側に配置されている。そして、微小流路11に導入された被検出物質は、電極２によって検出された後、時間をおいて電極３により検出されるようになっている。   In the configuration shown in FIG. 4A, comb-shaped electrodes 2 and 3 coated with sensitive films 31 and 32, respectively, are arranged in one microchannel 11. Note that the types of the sensitive film 31 and the sensitive film 32 are different, and each reacts to different substances to be detected. The electrode 2 is arranged on the inlet 21 side for introducing the substance to be detected into the microchannel 11, and the electrode 3 is arranged on the outlet 22 side for discharging the substance to be detected from the microchannel 11. Then, the substance to be detected introduced into the microchannel 11 is detected by the electrode 2 after being detected by the electrode 2.

一方、図４（Ｂ）に示す構成において、分岐した微小流路12、13中にそれぞれくし型の電極２、３が配置されている。電極２は微小流路12、13へ被検出物質を導入するための導入口23側に近い方の微小流路12に配置され、電極３は導入口23から遠い方の微小流路13に配置されている。また、電極２より下流側には、微小流路12から被検出物質を排出するための排出口24が設けられ、電極３より下流側には、微小流路13から被検出物質を排出するための排出口25が設けられている。さらに、微小流路12と分岐点よりも下流側であって電極３より上流側において、微小流路13にはフィルター33が配置されている。そして、導入口23から微小流路12に導入された被検出物質は、微小流路12に配置された電極２によって検出され、導入口23から微小流路13に導入された被検出物質は、フィルター33を通過してから微小流路13に配置された電極３により検出されるようになっている。なお、被検出物質は、導入口23に近い方の微小流路12に配置された電極２によって検出された後、時間をおいて導入口23に遠い方の微小流路13に配置された電極３により検出される。   On the other hand, in the configuration shown in FIG. 4B, comb-shaped electrodes 2 and 3 are arranged in the branched microchannels 12 and 13, respectively. The electrode 2 is arranged in the microchannel 12 closer to the inlet 23 for introducing the substance to be detected into the microchannels 12 and 13, and the electrode 3 is arranged in the microchannel 13 far from the inlet 23. Has been. Further, a discharge port 24 for discharging the substance to be detected from the microchannel 12 is provided on the downstream side of the electrode 2, and in order to discharge the substance to be detected from the microchannel 13 on the downstream side of the electrode 3. A discharge port 25 is provided. Further, a filter 33 is disposed in the microchannel 13 downstream of the microchannel 12 and the branch point and upstream of the electrode 3. The detected substance introduced into the microchannel 12 from the inlet 23 is detected by the electrode 2 arranged in the microchannel 12, and the detected substance introduced into the microchannel 13 from the inlet 23 is After passing through the filter 33, it is detected by the electrode 3 disposed in the minute flow path 13. The substance to be detected is detected by the electrode 2 arranged in the microchannel 12 closer to the introduction port 23, and then the electrode arranged in the microchannel 13 far from the introduction port 23 after a while. 3 is detected.

したがって、本実施例の構成によれば、図４（Ａ）の構成によって、電極２、３ごとに異なる感応膜31、32を塗布したものであることにより、それぞれの電極２、３により異なる物質を検出することができる。   Therefore, according to the configuration of this embodiment, different sensitive films 31 and 32 are applied to the electrodes 2 and 3 according to the configuration of FIG. Can be detected.

また、それぞれ感応膜31、32を塗布したくし型の電極２、３を用いることで、電界が集中する電極２、３の表面における感度を向上させ、異なる感応膜31、32の使用により、複数種類のにおいや生理物質などの検出が可能となる。また、感応膜31、32に抗体を使用することにより、抗体に特異的に結合する抗原を検出することができる。   Further, by using the comb-shaped electrodes 2 and 3 to which the sensitive films 31 and 32 are respectively applied, the sensitivity on the surfaces of the electrodes 2 and 3 where the electric field is concentrated is improved. It is possible to detect various odors and physiological substances. Further, by using an antibody for the sensitive membranes 31 and 32, an antigen that specifically binds to the antibody can be detected.

また、図４（Ｂ）の構成によって、複数の電極２、３間における微小流路33にフィルター33が配置されたことにより、それぞれの電極２、３により異なる物質を検出することができる。   4B, a different substance can be detected by each of the electrodes 2 and 3 by arranging the filter 33 in the minute flow path 33 between the plurality of electrodes 2 and 3.

本実施例においては、実際に図２（Ａ）に示す構成のマルチチャンネルセンサを作製し、連続的に水を導入口21から微小流路11中に導入し、くし型の電極２、３を通過したときの振動子１の振動周波数の変化を測定した。その結果、図５に示すように、振動子１の振動周波数変化の絶対値は、それぞれ電極２、３に水が到達したときに段階的に変化した。その変化の大きさは、水の誘電率に対応していた。   In this embodiment, a multi-channel sensor having the configuration shown in FIG. 2A is actually manufactured, and water is continuously introduced into the microchannel 11 from the inlet 21, and the comb-shaped electrodes 2 and 3 are formed. The change in the vibration frequency of the vibrator 1 when it passed was measured. As a result, as shown in FIG. 5, the absolute value of the vibration frequency change of the vibrator 1 changed stepwise when water reached the electrodes 2 and 3, respectively. The magnitude of the change corresponded to the dielectric constant of water.

本実施例においては、実際に図２（Ａ）に示す構成のマルチチャンネルセンサを作製し、水滴を導入口21から微小流路11中に導入し、くし型の電極２、３を通過したときの振動子１の振動周波数の変化を測定した。その結果、図６に示すように、振動子１の振動周波数変化の絶対値は、それぞれ電極２、３に水が到達したときに矩型波的に変化した。その変化の大きさは、水の誘電率に対応していた。   In this embodiment, when a multi-channel sensor having the configuration shown in FIG. 2A is actually manufactured and water droplets are introduced into the microchannel 11 from the inlet 21 and passed through the comb-shaped electrodes 2 and 3. The change of the vibration frequency of the vibrator 1 was measured. As a result, as shown in FIG. 6, the absolute value of the vibration frequency change of the vibrator 1 changed in a rectangular wave when water reached the electrodes 2 and 3, respectively. The magnitude of the change corresponded to the dielectric constant of water.

本実施例においては、図２（Ａ）に示す構成のマルチチャンネルセンサを用いて、微小流路がトンネル状の流路状態で微小流路の高さが110μｍのときと、微小流路の上面が開放状態で微小流路に流す液体の液面高さが500μｍ以上のときについて、それぞれ、試料にヘキサン、クロロホルム、エタノール、メタノール、水を用いて、試料の比誘電率と、試料が電極２に到達したきの振動子１の振動周波数変化量の絶対値との関係を測定した。その結果を図７に示す。   In this embodiment, the multichannel sensor having the configuration shown in FIG. 2A is used, when the microchannel is in a tunnel-like channel state and the height of the microchannel is 110 μm, and the top surface of the microchannel When the liquid surface height of the liquid flowing through the microchannel in the open state is 500 μm or more, the sample is made of hexane, chloroform, ethanol, methanol, water, the relative permittivity of the sample, and the sample is the electrode 2 The relationship with the absolute value of the change amount of the vibration frequency of the vibrator 1 when reaching the point was measured. The result is shown in FIG.

この結果から、振動子１の振動周波数の変化の大きさにより、試料の誘電率を判別することができることが確認された。また、微小流路の高さが100μｍ以上であれば、十分に試料の誘電率を判別することができることが確認された。   From this result, it was confirmed that the dielectric constant of the sample can be determined based on the magnitude of the change in the vibration frequency of the vibrator 1. Further, it was confirmed that the dielectric constant of the sample can be sufficiently determined if the height of the microchannel is 100 μm or more.

したがって、誘電率から濃度が一義的に決定可能な液体を被検出物質とすれば、本発明のマルチチャンネルセンサを濃度センサとして使用することができる。   Therefore, if the liquid whose concentration can be uniquely determined from the dielectric constant is used as the substance to be detected, the multichannel sensor of the present invention can be used as the concentration sensor.

また、本発明のマルチチャンネルセンサを同一基板上に構成すれば、振動子１の温度特性と被検出物質の誘電率の温度特性による周波数変化は、適切な電極形状の選定により相殺できるので、温度変化を自己温度補償するように構成することができる。   Further, if the multi-channel sensor of the present invention is configured on the same substrate, the frequency change due to the temperature characteristics of the vibrator 1 and the dielectric constant of the substance to be detected can be canceled by selecting an appropriate electrode shape. It can be configured to self-temperature compensate for the change.

また、微小流路の高さが100μｍ程度であっても被検出物質を検出できることから、微量の試料を評価することができる。   In addition, since a substance to be detected can be detected even if the height of the microchannel is about 100 μm, a very small amount of sample can be evaluated.

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to said each Example, A various deformation | transformation implementation is possible.

本発明のマルチチャンネルセンサは、直接メタノール型燃料電池用に期待されているメタノール濃度センサ、酒類などのアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサのほか、制御用センサ、においセンサ、病気判別などに用いられる各種センサとして、利用することができる。   The multi-channel sensor of the present invention is used for a control sensor, an odor sensor, disease determination, etc. in addition to a methanol concentration sensor expected for direct methanol fuel cells and an alcohol concentration sensor for detecting alcohol concentration such as alcoholic beverages. It can be used as various sensors.

１ 振動子
２、３ 電極
11、12、13 微小流路
31、32 感応膜
33 フィルター 1 vibrator 2, 3 electrode
11, 12, 13 Microchannel
31, 32 Sensitive membrane
33 Filter

Claims (4)

単一の振動子と、この振動子に電気的に接続された複数の電極とを備え、前記電極は微小流路中に配置されているとともに、前記単一の振動子の振動周波数変化に基づいて前記複数の電極が配置された微小流路中の被検出物質の濃度変化を前記複数の電極への被検物質の到達時間の差によってそれぞれ時差式で検出可能に構成したことを特徴とするマルチチャンネルセンサ。 A single vibrator and a plurality of electrodes electrically connected to the vibrator; the electrodes are arranged in a microchannel; and based on a change in vibration frequency of the single vibrator The change in the concentration of the substance to be detected in the micro flow channel in which the plurality of electrodes are arranged can be detected by a time difference formula according to the difference in the arrival time of the substance to reach the plurality of electrodes. Multi-channel sensor. 前記電極はくし型電極であることを特徴とする請求項１記載のマルチチャンネルセンサ。 The multi-channel sensor according to claim 1, wherein the electrode is a comb electrode. 前記電極は電極ごとに異なる感応膜が塗布されたものであることを特徴とする請求項１又は２項記載のマルチチャンネルセンサ。 The multi-channel sensor according to claim 1 or 2, wherein the electrode is applied with a different sensitive film for each electrode. 前記複数の電極間における前記微小流路にフィルターが配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチチャンネルセンサ。 The multi-channel sensor according to claim 1, wherein a filter is disposed in the minute channel between the plurality of electrodes.
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