JP6492376B2 - 弾性表面波センサ - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波センサに関する。

弾性表面波センサは、検体である液体又は液体中に含まれる検体（検査対象となる物質）を検査（又は成分分析）するためのセンサである。
一般に、弾性表面波センサは、圧電性基板上に形成された１対の櫛形電極（ＩＤＴ（Inter Digital Transducer））と、その１対の櫛形電極の間に形成され、検体である液体が滴下される検出領域とを備えている。

特許文献１には、１つの圧電基板上に複数の弾性表面波センサを備える弾性表面波センサが提案されている。特許文献１に記載された弾性表面波センサは、複数の検出領域を備えているため、１つの圧電基板上で複数の物質の検出や物性値等の測定を同時に行うことができる。または、複数の検出領域を備えているため、検出領域に個別の認識機能を持たせることで、1つの検体を同時に複数の異なる検査をすることも可能である。

特開２０１３−９６８６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波センサは、各検出領域にそれぞれ異なる検体液を滴下する場合に、検出領域に滴下する検体液の量および滴下位置が不均一になりやすい。よって、検体液の量が多い場合や滴下位置が中心から大きくずれる場合、検体液が異なる検出領域に流れてしまい、複数の検体液を分離できない場合があった。
また、各検出領域に個別にバイオ膜を溶液により形成する場合にも、異なる検出領域に流れてしまい、各検出領域に個別にバイオ膜を形成できない場合があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、液滴された複数の検体液を分離することができることと複数の異なる検査を実現できる弾性表面波センサを提供することである。

本発明の一態様は、弾性表面波を伝播する圧電素子基板と、前記圧電素子基板上に設けられており、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う電極と、前記弾性表面波の伝播路に配置され、検体である液体が導入される複数の検出領域とを有し、伝搬方向の垂直方向に複数設けられた複数のチャンネルと、隣り合う前記チャンネルの前記電極間の領域までは延在せずに、前記検出領域間を伝搬方向に延在し、前記検出領域に対向する辺より長い二つ以上の凸箇所を有する部材と、備える弾性表面波センサである。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記検出領域の外側に前記部材をさらに設ける。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記部材は、中央部分に所定の深さの溝を設ける請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波センサ。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記部材の溝の幅は、前記弾性表面波の伝搬方向に対して垂直方向の前記検出領域の距離の１０分の１以上長い。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記部材は、高さが異なる複数の段部から構成される。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記電極が液体と接触することを防ぐ封止構造とをさらに備え、前記二つ以上の凸箇所は、互いに交わらずに前記封止構造まで伸長する。

本発明の一態様は、上述した弾性表面波センサであって、前記二つ以上の凸箇所は、表面が疎水性である。

以上説明したように、本発明によれば、液滴された複数の検体液を分離することができることと複数の異なる検査を実現できる弾性表面波センサを提供することができる。

本発明の第１実施形態の弾性表面波センサ（以下、ＳＡＷセンサ）の概略構成を示した模式図である。 凸部２０の構造のパターンを説明する概略的な断面図である。 反応領域薄膜１３へ検体液を滴下したときの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態のＳＡＷセンサの概略構成を示した模式図である。 本発明の第３実施形態のＳＡＷセンサの概略構成を示した模式図である。 本発明の第４実施形態のＳＡＷセンサの概略構成を示した模式図である。 本発明の第５実施形態のＳＡＷセンサの概略構成を示した模式図である。 本発明の第１実施形態のＳＡＷセンサ１の駆動回路の一例を説明するためのブロック図である。 本発明の第３実施形態のＳＡＷセンサ１−１の駆動回路の一例を説明するためのブロック図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１の概略的な模式図である。図１（ａ）は、ＳＡＷセンサ１の概略的な上面図であり、図１（ｂ）はＳＡＷセンサ１を切断面Ａから見た概略的な断面図である。また、図１（ｃ）はＳＡＷセンサ１を切断面Ｂから見た概略的な断面図である。

ＳＡＷセンサ１（弾性表面波センサ）は、圧電素子基板１０、複数の櫛形電極１１（櫛形電極１１−１〜１１−４）、複数の反応領域薄膜１３（１３−１、１３−２）、複数の封止構造１４（１４−１、１４−２）及び凸部材２０（２０−１〜２０−６）を含んでいる。

圧電素子基板１０は、ＳＡＷ（弾性表面波）を伝播する基板である。圧電素子基板１０は、横波の伝播する弾性表面波が好適であり、例えば３６度Ｙ板９０度Ｘ伝播の水晶基板や３６度Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ_３である。

櫛形電極１１は、圧電素子基板１０上に構成される電極である。櫛形電極１１は、対向した一対の電極である。ＩＤＴ１１は、例えばアルミニウム薄膜によって構成される。
櫛形電極１１−１及び櫛形電極１１−２は、送信側電極部を構成する櫛歯状のパターンにより形成された金属電極である。櫛形電極１１−１は、送信電極１１−１ａ及び送信電極１１−１ｂを有する。送信電極１１−１ａ及び送信電極１１−１ｂは、電気信号とＳＡＷとの変換を行う電極である。櫛形電極１１−２は、送信電極１１−２ａ及び送信電極１１−２ｂを有する。送信電極１１−２ａ及び送信電極１１−２ｂは、電気信号とＳＡＷとの変換を行う電極である。なお、上述した電気信号とＳＡＷとの変換は双方向で可能である。

櫛形電極１１−３及び櫛形電極１１−４は、受信側電極部を構成する櫛歯状のパターンにより形成された金属電極である。櫛形電極１１−３は、受信電極１１−３ａ及び受信電極１１−３ｂを有する。受信電極１１−３ａ及び受信電極１１−３ｂは、ＳＡＷと電気信号との変換を行う電極である。櫛形電極１１−４は、受信電極１１−４ａ及び受信電極１１−４ｂを有する。受信電極１１−４ａ及び受信電極１１−４ｂは、ＳＡＷと電気信号との変換を行う電極である。

反応領域薄膜１３は、金を蒸着して生成した薄膜である。反応領域薄膜１３は、表面に抗体を担持した薄膜である。反応領域薄膜１３−１は、圧電素子基板１０上であって、櫛形電極１１−１と櫛形電極１１−３との間に形成される。反応領域薄膜１３−２は、圧電素子基板１０上であって、櫛形電極１１−２と櫛形電極１１−４との間に形成される。
圧電素子基板１０と反応領域薄膜１３との重なる部分が、検体である液体が導入される検出領域（センサ表面となる領域）となる。上述したように、本願では反応領域薄膜１３と反応領域薄膜１３上に固定されたバイオ膜とから検出領域が構成されているものとする。この検出領域は、ＳＡＷの伝播路に配置され、検体である液体が導入される。

凸部材２０は、複数の反応領域薄膜１３に滴下された検体の液滴を、滴下された反応領域薄膜に保持し、また、各反応領域薄膜１３への検体の滴下量を一定にするために設けられた凸部である。凸部材２０は、凸部の高さが数百ミクロン以下で形成されている。凸部材２０−１及び凸部材２０−２（総称して凸部２０Ａと呼ぶ）は、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２０Ａは、反応領域薄膜１３−１の外側（＋Ｙ方向側）に配置されている。凸部材２０−３と凸部材２０−４（総称して凸部２０Ｂと呼ぶ）とは、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２０Ｂは、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間に配置されている。凸部材２０−５と凸部材２０−６（総称して凸部２０Ｃと呼ぶ）とは、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２０Ｃは、反応領域薄膜１３−２の外側（−Ｙ方向側）に配置されている。すなわち、凸部材２０は、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間及び反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との外側に複数設けられている。

なお、上述した凸部２０Ａと凸部２０Ｂと凸部２０Ｃとの各々の構造は一例であって、これに限定されない。例えば、凸部２０Ａと凸部２０Ｂと凸部２０Ｃとの各々の構造は、図２に示す構造であってもよい。以下に、凸部２０Ｂの他の構造パターンについて説明するが、図２は、凸部２０Ｂの構造のパターンを示す切断面Ｂから見た概略的な断面図である。図２（ａ）に示すように、凸部２０Ｂの構造は、凸部２０Ｂの上部が分離されていればよく、凸部２０Ｂの下部が一体で形成されていてもよい。すなわち、凸部２０Ｂは、中央部分に所定の深さの溝を有していればよい。なお、その溝の幅は、反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、図２（ｂ）に示すように、凸部２０Ｂの構造は、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直なＹ軸方向に連続する段部（段部２５、段部２６、段部２７）を３段有し、左右の段部２５及び段部２７の高さは、中央の段部２６よりも低ければよい。また、図２（ｃ）に示すように、凸部２０Ｂの構造は、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直なＹ軸方向に連続する高さの異なる段部（段部２８、段部２９）を２段有してもよい。なお、上述したように、凸部２０Ｂの構造について図２を用いて説明したが、凸部２０Ａ及び凸部２０Ｃについても、図２に示す凸部２０Ｂと同様の構造が可能であることは述べるまでもない。なお、凸部２０において、弾性表面波の伝搬方向に対して垂直なＹ軸方向の幅は、表面張力により検体液が凸部２０の上面で結合しない幅である。

凸部材２０は、後述する封止構造１４−１及び封止構造１４−２と同様な構造を有するものであってもよいし、あるいはワイヤーボンディングなどの保護で使用されるエポキシ樹脂や、ダイボンディングなどでパッケージと圧電基板を接着する目的で利用される樹脂(主にエポキシ樹脂)等であってもよい。また、凸部材２０は、図１に示した形状及び配置と異なり、封止構造１４−１又は封止構造１４−２と一体として形成されていてもよい。あるいは、凸部材２０は、図１には示していないＳＡＷセンサ１のプラスチック製等の外部筐体と一体として形成されるものであってもよい。また、検体液が凸部材２０の上部にはい上がるのを防止するために、凸部材２０の表面が疎水性膜等で被覆されていてもよい。

封止構造１４は、櫛形電極１１（端部を除き）を外部から密閉して櫛形電極１１上に空間を形成するように覆い、櫛形電極１１が検体液と接触することを防ぐ封止構造である。これら封止構造１４により、検出領域における雰囲気（例えば湿度）の変化があったとしても、櫛形電極１１は、その影響を受けにくくなる。
送信電極部側の封止構造１４−１は、封止壁１４−１ａと封止天井１４−１ｂとを備えている。なお、封止壁１４−１ａと封止天井１４−１ｂとの間には両者を接着するための接着層が設けられるが、図１においては省略している。

封止壁１４−１ａは、櫛形電極１１−１及び櫛形電極１１−２を覆う壁であり、圧電素子基板１０上に矩形状に形成される。封止壁１４−１ａは、例えば感光性樹脂により構成される。
また、封止天井１４−１ｂは、封止壁１４−１ａの上側を塞ぎ、櫛形電極１１−１及び櫛形電極１１−２を外部から密閉するための天井である。封止天井１４−１ｂは、封止天井１４−１ｂの平面領域内に封止壁１４−１ａが収まるように封止壁１４−１ａの上側に配置される。封止天井１４−１ｂは、例えばガラス基板で構成される。なお、封止壁１４−１ａと封止天井１４−１ｂとの間には、不図示の接着層が設けられ、封止壁１４−１ａと封止天井１４−１ｂとの間を密封して接着する。

また、受信電極部側の封止構造１４−２は、封止構造１４−１と同様に、封止壁１４−２ａと封止天井１４−２ｂとを備えている。封止構造１４−２は、櫛形電極１１−３及び櫛形電極１１−４を外部から密閉して櫛形電極１１−３及び櫛形電極１１−４上に空間を形成するように覆い、櫛形電極１１−３及び櫛形電極１１−４が液体と接触することを防ぐ封止構造である。

図３は、反応領域薄膜１３へ検体液を滴下したときの一例を示す図である。図３（ａ）は、従来のＳＡＷセンサの反応領域薄膜１３へ検体液を滴下したときの一例を示す図である。
図３（ｂ）は、ＳＡＷセンサ１の反応領域薄膜１３へ検体液を滴下したときの一例を示す図である。

従来のＳＡＷセンサには、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間に１つの凸部材を配置する構成がある。例えば、測定者は検体液Ａをマイクロピペット等で反応領域薄膜１３−１に滴下する。また、例えば、測定者は検体液Ａとは異なる検体液Ｂをマイクロピペット等で反応領域薄膜１３−２に滴下する。すると、検体液Ａ、Ｂの液面は、毛細管現象により上昇し、凸部材２０−３の上面で結合する。これより、従来のＳＡＷセンサは、反応領域薄膜１３毎に検体液を一定に保つことができない。

しかしながら、図３（ｂ）に示すとおり、上述した第１実施形態では、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間、及び反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との外側に、複数の凸部材２０を配置する。これにより、検体液Ａ、Ｂの液面は、毛細管現象により上昇しても、凸部材２０−３又は凸部材２０−４の上面で結合することはない。よって、ＳＡＷセンサ１は、検体液Ａが反応領域薄膜１３−１以外の領域に広がることを防ぎ、反応領域薄膜１３−１の検体液Ａの滴下量を一定にすることができる。また、ＳＡＷセンサ１は、検体液Ｂが反応領域薄膜１３−２以外の領域に広がることを防ぎ、反応領域薄膜１３−２の検体液Ｂの滴下量を一定にすることができる。すなわち、ＳＡＷセンサ１は、反応領域薄膜毎に検体液を保持し、反応領域薄膜毎の滴下された検体液の量を一定にすることができる。

また、上述した第１実施形態では、凸部材２０の表面が疎水性膜等で被覆されているため、液滴の滴下量を多く保持することができる。

（第２実施形態）
以下、図面を参照して第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１ａの概略的な模式図である。図４（ａ）は、ＳＡＷセンサ１ａの概略的な上面図であり、図４（ｂ）はＳＡＷセンサ１ａを切断面Ａから見た概略的な断面図である。また、図４（ｃ）はＳＡＷセンサ１ａを切断面Ｃから見た概略的な断面図である。なお、図４において図１に示したものと同一の構成には同一の符号を付け説明を省略する。

ＳＡＷセンサ１ａは、圧電素子基板１０、複数の櫛形電極１１（櫛形電極１１−１〜１１−４）、複数の反応領域薄膜１３（１３−１、１３−２）、複数の封止構造１４（１４−１、１４−２）及び凸部材２１（２１−１〜２１−６）を含んでいる。
凸部材２１は、第１実施形態の凸部材２１の＋Ｘ方向（弾性表面波の伝搬方向）の長さを封止構造１４の下部まで伸長したものである。

凸部材２１−１及び凸部材２１−２（総称して凸部２１Ａと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２１Ａは、反応領域薄膜１３−１の外側（＋Ｙ方向側）に配置されている。また、凸部２１Ａの各々は、封止壁１４−１ａ及び封止壁１４−２ａに垂直に交わっている。
凸部材２１−３及び凸部材２１−４（総称して凸部２１Ｂと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。凸部２１Ｂは、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間に配置されている。また、凸部２１Ｂの各々は、封止壁１４−１ａ及び封止壁１４−２ａに垂直に交わっている。
凸部材２１−５及び凸部材２１−６（総称して凸部２１Ｃと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２１Ｃは、反応領域薄膜１３−２の外側（−Ｙ方向側）に配置されている。また、凸部２１Ｃの各々は、封止壁１４−１ａ及び封止壁１４−２ａに垂直に交わっている。

上述した第２実施形態によれば、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間、及び反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との外側に、複数の凸部材２１を配置する。また、複数の凸部材２１の各々は、封止壁１４−１ａ及び封止壁１４−２ａに垂直に交わっている。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、第１実施形態と比べて、反応領域薄膜毎に封止構造１４の近傍まで正確に検体液の液滴を保持することができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係るＳＡＷセンサ１−１の概略的な模式図である。図５（ａ）は、ＳＡＷセンサ１−１の概略的な上面図であり、図５（ｂ）はＳＡＷセンサ１−１を切断面Ａから見た概略的な断面図である。また、図５（ｃ）はＳＡＷセンサ１−１を切断面Ｂから見た概略的な断面図である。なお、図５において図１又は図４に示したものと同一の構成には同一の符号を付け説明を省略する。

第１実施形態のＳＡＷセンサ１及び第２実施形態のＳＡＷセンサ１ａが送信用の櫛形電極と受信用の櫛形電極とを個別に設けるトランスバーサル型と呼ばれるＳＡＷセンサであるのに対して、第３実施形態のＳＡＷセンサ１−１は、反射型と呼ばれる構造を有している。すなわち、第３実施形態のＳＡＷセンサ１−１は、一方の櫛形電極を無くして代わりに検出領域を挟んで櫛形電極に対向する位置に反射器３０−１及び反射器３０−２を設けている。この構成では、１個の櫛形電極を例えば時分割で切り替えることで送信用と受信用とで共用することができる。なお、第３実施形態のＳＡＷセンサ１−１は、第１実施形態のＳＡＷセンサ１と同様に、２チャンネルのセンサである。

なお、図５において、反射器３０−１は櫛形電極１１−１から送信されたＳＡＷを反射する。この反射器３０−１は、櫛形電極１１−１と反応領域薄膜１３−１を挟んで対向する位置に配置され、例えば、櫛形電極１１−１と同様の電極材を使用するＳＡＷの１波長の１／４の線幅を持ち２分の１波長の間隔で複数整列させた構造を有している。また、反射器３０−２は櫛形電極１１−２から送信されたＳＡＷを反射する。この反射器３０−２は、櫛形電極１１−２と反応領域薄膜１３−２を挟んで対向する位置に配置され、例えば、反射器３０−１と同様の構造を有している。図５に示した構成例では、反射器３０−１及び反射器３０−２は、圧電素子基板１０上に露出した形で形成されていて、反射器３０−１及び反射器３０−２上には封止構造１４−１のような封止構造は設けられていない。なお、図５に示した例ではＳＡＷを反射する構造物を、電極を用いて電気的に反射する反射器を用いて構成しているが、ＳＡＷの反射は機械的反射とすることもできる。例えば、圧電素子基板１０の端面より弾性表面波を反射することも可能である。すなわち、ＳＡＷを反射する手法は、反射器を設置する以外のものであってもよい。

上述した第３実施形態によれば、ＳＡＷセンサ１−１は、第１実施形態と同様に、複数の凸部材２０を圧電素子基板１０上に配置したので、検体液Ａが反応領域薄膜１３−１以外の領域に広がることを防ぎ、反応領域薄膜１３−１の検体液Ａの滴下量を一定にすることができる。また、ＳＡＷセンサ１は、検体液Ｂが反応領域薄膜１３−２以外の領域に広がることを防ぎ、反応領域薄膜１３−２の検体液Ｂの滴下量を一定にすることができる。すなわち、ＳＡＷセンサ１は、反応領域薄膜毎に検体液を保持し、反応領域薄膜毎の滴下された検体液の量を一定にすることができる。また、凸部材２０の表面が疎水性膜等で被覆されているため、液滴の滴下量を多く保持することができる。

（第４実施形態）
以下、図面を参照して第４実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１−１ａの概略的な模式図である。図６（ａ）は、ＳＡＷセンサ１−１ａの概略的な上面図であり、図６（ｂ）はＳＡＷセンサ１−１ａを切断面Ａから見た概略的な断面図である。また、図６（ｃ）はＳＡＷセンサ１−１ａを切断面Ｃから見た概略的な断面図である。なお、図６において図５に示したものと同一の構成には同一の符号を付け説明を省略する。

ＳＡＷセンサ１−１ａは、圧電素子基板１０、櫛形電極１１−１、櫛形電極１１−２、複数の反応領域薄膜１３（１３−１、１３−２）、複数の封止構造１４−１及び凸部材２２（２２−１〜２２−６）を含んでいる。
凸部材２２は、第３実施形態の凸部材２０の長さを封止構造１４−１の下部まで伸長したものである。

凸部材２２−１及び凸部材２２−２（総称して凸部２２Ａと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２２Ａは、反応領域薄膜１３−１の外側（＋Ｙ方向側）に配置されている。また、凸部２２Ａの各々は、封止壁１４−１ａに垂直に交わっている。
凸部材２２−３及び凸部材２２−４（総称して凸部２２Ｂと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２２Ｂは、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間に配置されている。また、凸部２２Ｂの各々は、封止壁１４−１ａに垂直に交わっている。
凸部材２２−５及び凸部材２２−６（総称して凸部２２Ｃと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２２Ｃは、反応領域薄膜１３−２の外側（−Ｙ方向側）に配置されている。また、凸部２２Ｃの各々は、封止壁１４−１ａに垂直に交わっている。

上述した第４実施形態によれば、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間、及び反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との外側に、複数の凸部材２２を配置する。また、複数の凸部材２２の各々は、封止壁１４−１ａ及び封止壁１４−２ａに垂直に交わっている。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、第３実施形態と比べて、反応領域薄膜毎に封止構造１４の近傍まで正確に検体液の液滴を保持することができる。

（第５実施形態）
以下、図面を参照して第５実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１−１ｂの概略的な模式図である。図７（ａ）は、ＳＡＷセンサ１−１ｂの概略的な上面図であり、図７（ｂ）はＳＡＷセンサ１−１ｂを切断面Ａから見た概略的な断面図である。また、図７（ｃ）はＳＡＷセンサ１−１ｃを切断面Ｃから見た概略的な断面図である。なお、図７において図５に示したものと同一の構成には同一の符号を付け説明を省略する。

ＳＡＷセンサ１−１ｂは、圧電素子基板１０、櫛形電極１１−１、櫛形電極１１−２、複数の反応領域薄膜１３（１３−１、１３−２）、複数の封止構造１４−１、凸部材２３（２３−１〜２３−６）及び壁部４０（４０−１、４０−２）を含んでいる。

凸部材２３−１及び凸部材２３−２（総称して凸部２３Ａと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２３Ａは、反応領域薄膜１３−１の外側（＋Ｙ方向側）に配置されている。また、凸部２２Ａの各々は、一方が封止壁１４−１ａに垂直に交わっており、他方が壁部４０−１に接続されている。
凸部材２３−３及び凸部材２３−４（総称して凸部２３Ｂと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２３Ｂは、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間に配置されている。また、凸部材２３−３及び凸部材２３−４は、一方が封止壁１４−１ａに垂直に交わっている。凸部材２３−３は、他方が壁部４０−１に接続されている。凸部材２３−４は、他方が壁部４０−２に接続されている。
凸部材２３−５及び凸部材２３−６（総称して凸部２３Ｃと呼ぶ）は、互いに交わらずに、間隔が反応領域薄膜１３の距離ｄの１０分の１以下の長さである。また、凸部２３Ｃは、反応領域薄膜１３−２の外側（−Ｙ方向側）に配置されている。凸部２３Ｃの各々は、一方が封止壁１４−１ａに垂直に交わっており、他方が壁部４０−２に接続されている。

壁部４０は、複数の反応領域薄膜１３に滴下された検体の液滴を滴下された反応領域薄膜１３に保持し、ＳＡＷの伝搬方向に流出することを防ぐために設けられたものである。また、壁部４０の各々は、図に示すように、くの字に屈曲している。これにより、壁部４０で反射する不要なＳＡＷを減衰させることができる。

上述した第５実施形態によれば、反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との間、及び反応領域薄膜１３−１と反応領域薄膜１３−２との外側に、複数の凸部材２３を配置する。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１実施形態及び第２実施形態のＳＡＷセンサの駆動回路）
次に、図８を参照して、第１実施形態のＳＡＷセンサ１−１及び第２実施形態のＳＡＷセンサ１−１の各１チャネル分のセンサの駆動及び検出のための回路（以下、「駆動回路」という。）の構成例について説明する。

図８に示した駆動回路１００は、駆動回路１００の構成例を説明するためのブロック図である。駆動回路１００は、発振器１０１、分配器１０２、弾性波検出器１０３、処理部１０４を有する。

発振器１０１は、高周波発振信号を生成する。分配器１０２は、高周波発振信号を櫛形電極１１−１（又は１１−２）に供給するとともに、弾性波検出器１０３に供給する。
弾性波検出器１０３は、分配器１０２で分配された高周波発振信号と、櫛形電極１１−３（又は１１−４）により受信された弾性表面波に基づく信号との振幅比、位相差及び伝搬遅延差を検出し、検出した振幅比、位相差及び伝搬遅延差に基づく信号を処理部１０４に出力する。
処理部１０４は、弾性波検出器１０３から供給される信号に基づき、被測定物の物理的特性を求める。なお、物理的特性とは、例えば、被測定物の粘度、密度等である。処理部１０４は、例えば、反応領域薄膜１３に何も滴下されていない状態で、供給された信号の振幅変化、位相変化を求める。反応領域薄膜１３に何も滴下しない場合、被測定物は空気である。次に、反応領域薄膜１３に被測定物が滴下されている状態で、供給された信号の振幅変化、位相変化を求める。処理部１０４は、この２つの測定データの算出することで、滴下された被測定物の粘度や密度等を算出する。

（動作の説明）
ＳＡＷセンサ１の測定者は、ＳＡＷセンサ１の反応領域薄膜１３−１、１３−２に被測定物を滴下する。この場合、櫛形電極１１−１、１１−２は、封止構造１４によって密閉されているため、櫛形電極１１−１、１１−２に被測定物が付着することで測定精度が低下する事態を回避することができる。なお、被測定物としては、液体状のものであれば、例えば、純液、混合液のいずれであってもよく、メタノール、エタノール等のアルコールの物理的特性を測定する場合に特に有効である。また、被測定物に抗原、抗体、バクテリア等が含まれる状態においても、物理的特性を測定できることは言うまでもない。

次に、発振器１０１でバースト的に生成された高周波発振信号は、分配器１０２で分配され、櫛形電極１１−１、１１−２及び弾性波検出器１０３に同一の高周波発振信号が供給される。
櫛形電極１１−１、１１−２は、供給された高周波発振信号に基づいて励振して弾性波を発生させる。ここで、櫛形電極１１−１により発生された弾性波は、圧電素子基板１０の表層部分を伝搬し、被測定物が滴下された反応領域薄膜１３−１に沿って矢印Ｘ方向に伝搬する。そして、櫛形電極１１−３は、弾性波を受信し、受信した弾性波を弾性表面波信号に変換する。

また、櫛形電極１１−２により発生された弾性波は、圧電素子基板１０の表層部分を伝搬し、被測定物が滴下された反応領域薄膜１３−２に沿って＋Ｘ方向に伝搬する。そして、櫛形電極１１−４は、弾性波を受信し、受信した弾性波を弾性表面波信号に変換する。

櫛形電極１１−３、１１−４により受信された弾性表面波は、弾性表面波信号に変換された後、弾性波検出器１０３に供給される。弾性波検出器１０３は、分配器１０２から供給された高周波発振信号と、受信した信号との振幅比、位相差及び伝搬遅延差を検出し、当該検出された振幅比、位相差及び伝搬遅延差に基づく信号を処理部１０４に出力する。処理部１０４は、弾性波検出器１０３から供給されたこれらの信号に基づき被測定物の物理的特性を求める。

（第３実施形態、第４実施形態及び第５実施形態のＳＡＷセンサの駆動回路）
次に、図９を参照して、第３実施形態、第４実施形態及び第５実施形態のＳＡＷセンサの各１チャネル分のセンサの駆動及び検出のための回路（以下、「駆動回路」という。）の構成例について説明する。

図９は、駆動回路２００の構成例を説明するためのブロック図である。駆動回路２００は、発振器１０１、分配器１０２、弾性波検出器１０３、処理部１０４Ａ、スイッチ１０５を有する。

処理部１０４Ａは、弾性波検出器１０３から供給される信号に基づき、被測定物の物理的特性を求める。また、処理部１０４は、所定のタイミングで、スイッチ１０５の端子１と端子３との接続、または端子２と端子３との接続を切り替える。なお、物理的特性とは、例えば、被測定物の粘度、密度等である。処理部１０４Ａは、例えば、反応領域薄膜１３に何も滴下されていない状態で、供給された信号の振幅変化、位相変化を求める。反応領域薄膜１３に何も滴下しない場合、被測定物は空気である。次に、反応領域薄膜１３に被測定物が滴下されている状態で、供給された信号の振幅変化、位相変化を求める。処理部１０４は、この２つの測定データの算出することで、滴下された被測定物の粘度や密度等を算出する。

（動作の説明）
ＳＡＷセンサ１の測定者は、ＳＡＷセンサ１の反応領域薄膜１３−１、１３−２に被測定物を滴下する。この場合、櫛形電極１１−１、１１−２は、封止構造１４によって密閉されているため、櫛形電極１１−１、１１−２に被測定物が付着することで測定精度が低下する事態を回避することができる。なお、被測定物としては、液体状のものであれば、例えば、純液、混合液のいずれであってもよく、メタノール、エタノール等のアルコールの物理的特性を測定する場合に特に有効である。また、被測定物に抗原、抗体、バクテリア等が含まれる状態においても、物理的特性を測定できることは言うまでもない。

次に、発振器１０１でバースト的に生成された高周波発振信号は、分配器１０２で分配され、櫛形電極１１−１、１１−２及び弾性波検出器１０３に同一の高周波発振信号が供給される。
櫛形電極１１−１、１１−２は、供給された高周波発振信号に基づいて励振して弾性波を発生させる。ここで、櫛形電極１１−１により発生された弾性波は、圧電素子基板１０の表層部分を伝搬し、被測定物が滴下された反応領域薄膜１３−１に沿って＋Ｘ方向に伝搬する。そして、反応領域薄膜１３−１を伝搬した弾性波が反射器３０−１によって反射された後、反射波となって、再度、反応領域薄膜１３−１を伝搬し、櫛形電極１１−１で受信される。

また、櫛形電極１１−２により発生された弾性波は、圧電素子基板１０の表層部分を伝搬し、被測定物が滴下された反応領域薄膜１３−２に沿って＋Ｘ方向に伝搬する。そして、反応領域薄膜１３−２を伝搬した弾性波が反射器３０−２によって反射された後、反射波となって、再度、反応領域薄膜１３−２を伝搬し、櫛形電極１１−２で受信される。

櫛形電極１１−１、１１−２により受信された弾性表面波は、弾性表面波信号に変換された後、弾性波検出器１０３に供給される。弾性波検出器１０３は、分配器１０２から供給された高周波発振信号と、受信した信号との振幅比、位相差及び伝搬遅延差を検出し、当該検出された振幅比、位相差及び伝搬遅延差に基づく信号を処理部１０４に出力する。処理部１０４は、弾性波検出器１０３から供給されたこれらの信号に基づき被測定物の物理的特性を求める。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ ＳＡＷセンサ
１０ 圧電素子基板
１１ 櫛形電極
１３ 反応領域薄膜
１４ 封止構造
２０、２１、２２、２３ 凸部材
３０ 反射器
４０ 壁部
１００ 段部

Claims (7)

1. 弾性表面波を伝播する圧電素子基板と、
   前記圧電素子基板上に設けられており、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う電極と、前記弾性表面波の伝播路に配置され、検体である液体が導入される複数の検出領域とを有し、伝搬方向の垂直方向に複数設けられた複数のチャンネルと、
   隣り合う前記チャンネルの前記電極間の領域までは延在せずに、前記検出領域間を伝搬方向に延在し、前記検出領域に対向する辺より長い二つ以上の凸箇所を有する部材と、
   を備える弾性表面波センサ。
2. 前記検出領域の外側に前記部材をさらに設ける請求項１に記載の弾性表面波センサ。
3. 前記部材は、中央部分に所定の深さの溝を設ける請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波センサ。
4. 前記部材の溝の幅は、前記弾性表面波の伝搬方向に対して垂直方向の前記検出領域の距離の１０分の１以上長い請求項３に記載の弾性表面波センサ。
5. 前記部材は、高さが異なる複数の段部から構成される請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波センサ。
6. 前記電極が液体と接触することを防ぐ封止構造とをさらに備え、
   前記二つ以上の凸箇所は、互いに交わらずに前記封止構造まで伸長する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の弾性表面波センサ。
7. 前記二つ以上の凸箇所は、表面が疎水性である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の弾性表面波センサ。

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