JPH0252250A - Chemical sensor - Google Patents

Chemical sensor

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Publication number
JPH0252250A
JPH0252250A JP63202975A JP20297588A JPH0252250A JP H0252250 A JPH0252250 A JP H0252250A JP 63202975 A JP63202975 A JP 63202975A JP 20297588 A JP20297588 A JP 20297588A JP H0252250 A JPH0252250 A JP H0252250A
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JP
Japan
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frequency
adsorbed
coupling agent
acoustic wave
surface acoustic
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JP63202975A
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Japanese (ja)
Inventor
Michihiro Onishi
通博 大西
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable response to an extremely trace quantity of adsorptive molecules with high sensitivity and high reproducibility by chemically modifying the surface of a frequency conversion element by a silane coupling agent or titanium coupling agent. CONSTITUTION:A surface acoustic wave element 1 is formed with an input converter 5 and an output converter 6 at a prescribed spacing on a quartz substrate 4. The converters 5, 6 are aluminum electrodes formed by etching and vapor deposition. The input signal is converted to surface acoustic wave by the converter 5 and propagates on the surface of the quartz substrate 4. The wave is returned to the electric signal by the converter 6 parted by a desired delay distance. The phase speed of the surface acoustic wave is delayed by the weight increase of a detecting part 8 and the oscillation frequency of the loop decreases in proportion to the adsorption quantity when a different chemical material is taken as the material to be adsorbed into the detecting part 8. The oscillation frequency restores the original value when the material to be adsorbed is detached. The absorption quantity and absorption/ desorption behavior of the material to be adsorbed to the detecting part 8 are monitorable if the change in the transmission frequency is measured by a frequency counter 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微量の化学物質の吸脱着を検出できる化学セ
ンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a chemical sensor capable of detecting adsorption and desorption of minute amounts of chemical substances.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、化学センサのひとつとして水晶振動子や表面弾性
波素子上に有機超薄膜を形成し、該有機超薄膜への化学
物質の吸着量を測定する形式のものに関する研究が行わ
れている。
In recent years, research has been conducted on chemical sensors in which an organic ultra-thin film is formed on a quartz crystal resonator or surface acoustic wave element, and the amount of a chemical substance adsorbed onto the organic ultra-thin film is measured.

まず水晶振動子を利用した化学センサとしては、例えば
におい物質を吸着する高分子膜を水晶振動子の表面に形
成したもの(「センサ技術」情報調査会発行、 198
8年5月号、第7ページ)、スルホンポリマーと4級ア
ミンの複合体からなるポリイオンコンプレックス型脂質
膜をキャスト法により形成したもの(日本化学会昭和6
3年春季年会講演予稿集、第899ページ、講演番号3
11F30)、また高分子キャストフィルムを使用した
もの(電子情報通信学会技術研究報告OMB−87−5
6,1988年)等が報告されている。
First, as a chemical sensor using a crystal oscillator, for example, one in which a polymer film that adsorbs odorants is formed on the surface of a quartz crystal oscillator ("Sensor Technology", published by the Information Investigation Committee, 198
(May 1986 issue, page 7), a polyion complex type lipid membrane formed by a casting method consisting of a complex of a sulfone polymer and a quaternary amine (Chemical Society of Japan, 1933).
3rd year spring annual meeting lecture proceedings, page 899, lecture number 3
11F30), and those using polymer cast film (IEICE technical research report OMB-87-5
6, 1988) have been reported.

一方、表面弾性波素子を利用した化学センサとしては、
無金属フタロシアニン薄膜を形成してNO2ガスを検出
するもの([センサ技術J情報調査会発行、 1988
年6月号、第52ページ)の他、検出すべきガスの種類
に応じて各種の有機半導体膜を形成したもの(「センサ
技術」情報調査会発行、 1988年5月号、第39ペ
ージ)等が知られてい[発明が解決しようとする課題〕 ところで、これらの化学センサに使用されている各種の
膜は主としてキャスト法により作成されたものであり、
その膜厚は0.2〜0.5μmと比較的厚い。
On the other hand, as a chemical sensor using surface acoustic wave elements,
A device that detects NO2 gas by forming a metal-free phthalocyanine thin film ([Published by Sensor Technology J Information Research Group, 1988
(June issue, p. 52), as well as those with various organic semiconductor films formed depending on the type of gas to be detected (Published by "Sensor Technology" Information Research Group, May 1988 issue, p. 39) [Problems to be Solved by the Invention] By the way, the various films used in these chemical sensors are mainly created by the casting method.
The film thickness is relatively thick at 0.2 to 0.5 μm.

しかしながら、これらの比較的厚い膜には、膜の表面に
到達した化学物質が内部へ拡散して吸着平衡が達成され
るのに時間がかかること、膜厚の一部しか吸着に使用さ
れていないので不経済であること、吸着量の定量的制御
が困難であること、イオン的相互作用にもとづくような
微小変化を検出するには感度が不十分であること等の問
題がある。膜厚を減少させればこれらの問題の多くは解
決されるが、キャスト法等の手法により従来以上に膜厚
を減少させることは不可能であり、したがって応答速度
を向上させることも困難である。
However, these relatively thick films require time for chemicals that reach the surface of the film to diffuse into the interior and achieve adsorption equilibrium, and only a portion of the film thickness is available for adsorption. There are problems such as being uneconomical, difficult to quantitatively control the amount of adsorption, and insufficient sensitivity to detect minute changes such as those caused by ionic interactions. Many of these problems can be solved by reducing the film thickness, but it is impossible to reduce the film thickness any further than before using methods such as casting, and therefore it is difficult to improve the response speed. .

そこで本発明は、応答速度の速い化学センサの提供を目
的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a chemical sensor with a fast response speed.

〔課題を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明者らは、従来のように比較的厚い膜を形成する代
わりに、周波数変換素子の表面をシランカップリング剤
あるいはチタンカップリング剤で化学修飾して有機官能
基を導入することにより上述の課題が解決されることを
見出し、本発明に到ったものである。
Instead of forming a relatively thick film as in the past, the present inventors chemically modified the surface of the frequency conversion element with a silane coupling agent or a titanium coupling agent to introduce an organic functional group. The inventors have found that the problem can be solved and have arrived at the present invention.

すなわち本発明にかかる化学センサは、シランカップリ
ング剤またはチタンカップリング剤により表面を化学修
飾した周波数変換素子を有し、該周波数変換素子への化
学物質の吸脱着を発振周波数の定量的な変化として検出
することを特徴とするものである。
That is, the chemical sensor according to the present invention has a frequency converting element whose surface is chemically modified with a silane coupling agent or a titanium coupling agent, and the adsorption and desorption of a chemical substance to the frequency converting element is detected as a quantitative change in the oscillation frequency. It is characterized by detecting as follows.

まず本発明において使用されるシランカップリング剤と
しては、下記の一般式で表されるものが使用される。
First, as the silane coupling agent used in the present invention, one represented by the following general formula is used.

R,−3i−X 式中、X1〜X3は水と反応してシラノール基を形成す
る原子あるいは原子団であり、例示すればC1,T、 
 OC1Hzt。1 (ただし、jは1〜6の整数を表
す。)、 −〇−COCH3等である。X1〜X3は互
いに同じであっても異なっていても良い。
R, -3i-X In the formula, X1 to X3 are atoms or atomic groups that react with water to form a silanol group, and examples include C1, T,
OC1Hzt. 1 (however, j represents an integer from 1 to 6), -〇-COCH3, etc. X1 to X3 may be the same or different.

また、R1−R3はメチル基、エチル基、オクタデシル
基等の直鎖型あるいは側鎖型の飽和炭化水素基、アリル
基、エチニル基、ビニル基等の直鎖型あるいは側鎖型の
不飽和炭化水素基、3−アミノプロピル基、3−(2−
アミノエチル)アミノプロピル基等の含窒素炭化水素基
、γ−メルカプトプロピル基等の含硫黄炭化水素基、T
−グリシドキシプロピル基等のエポキシ誘導体、フェニ
ル基、シクロヘキシル基等の環状炭化水素基あるいはそ
の誘導体、飽和炭化水素の水素原子の一部をフッ素ある
いは塩素で置換した化合物、水素源子等の中から広範囲
に選択される原子または原子団である。これらの原子ま
たは原子団は、主鎖の鎖長の長短、不飽和基の有無、あ
るいは炭素や水素以外の異種原子の導入等によりその極
性やイオン性を種々に変化させ得るので、所望の特性に
応じて適宜選択すれば良い。また、R1−R3は互いに
同じであっても異なっていても良い。
In addition, R1-R3 is a linear or side chain type saturated hydrocarbon group such as a methyl group, ethyl group, or octadecyl group, or a linear or side chain type unsaturated hydrocarbon group such as an allyl group, an ethynyl group, or a vinyl group. Hydrogen group, 3-aminopropyl group, 3-(2-
Nitrogen-containing hydrocarbon groups such as aminoethyl) aminopropyl group, sulfur-containing hydrocarbon groups such as γ-mercaptopropyl group, T
-Epoxy derivatives such as glycidoxypropyl groups, cyclic hydrocarbon groups or derivatives thereof such as phenyl groups and cyclohexyl groups, compounds in which a portion of the hydrogen atoms of saturated hydrocarbons are replaced with fluorine or chlorine, hydrogen sources, etc. Atoms or atomic groups selected from a wide range of The polarity and ionicity of these atoms or atomic groups can be varied by changing the length of the main chain, the presence or absence of unsaturated groups, or the introduction of different atoms other than carbon or hydrogen, so that the desired characteristics can be achieved. It may be selected as appropriate. Further, R1 to R3 may be the same or different.

さらにチタンカップリング剤としては、上述のシランカ
ップリング剤におけるケイ素原子をチタン原子に置き換
えた各種の化合物を使用することができる。
Further, as the titanium coupling agent, various compounds in which the silicon atoms in the above-mentioned silane coupling agents are replaced with titanium atoms can be used.

化学修飾にあたっては、上述のような各種のカップリン
グ剤を適当な溶媒に溶解し、この溶液に水晶振動子や表
面弾性波素子等の周波数変換素子を所定の時間浸漬する
だけで良い。
For chemical modification, it is sufficient to simply dissolve the various coupling agents described above in an appropriate solvent and immerse a frequency conversion element such as a crystal resonator or a surface acoustic wave element in this solution for a predetermined period of time.

一方、本発明にかかる化学センサに吸着される被吸着物
質は特に限定されるものではなく、アルコール アルデ
ヒド、アミド、アミン、エーテル。
On the other hand, the substances to be adsorbed by the chemical sensor according to the present invention are not particularly limited, and include alcohol aldehydes, amides, amines, and ethers.

ケトン、カルボン酸等の各種の有機化合物、ハロゲンガ
ス等の単体元素分子等から広く選択することができる。
It can be widely selected from various organic compounds such as ketones and carboxylic acids, and simple element molecules such as halogen gas.

ができる。Can be done.

このように、本発明においてはカップリング剤にも被吸
着物質にも広範囲な選択の余地があるが、これらの組み
合わせを工夫することにより化学センサの被吸着物質に
対する識別能力を種々に変化させることが可能である。
As described above, in the present invention, there is room for a wide range of choices in both the coupling agent and the adsorbed substance, but by devising a combination of these agents, the ability of the chemical sensor to identify the adsorbed substance can be varied in various ways. is possible.

たとえば、極性物質に対して感度の高い化学センサを作
成したい場合には極性の高いカップリング剤を使用する
ことが望ましく、また陽イオン性物質に対して感度の高
い化学センサを作成したい場合には陰イオン性のカップ
リング剤を使用することが望ましps0上述のようなシ
ランカップリング剤あるいはチタンカップリング剤によ
り表面を化学修飾される周波数変換素子とは、具体的に
は水晶発振子や表面弾性波素子等である。これらの周波
数変換素子を適当な発振回路に組み込み、必要に応じて
増幅H等を介してユニバーサル・カウンタ等の周波数カ
ウンタに接続する。このようにすれば、上記周波数変換
素子に対する化学物質の吸脱着を、その量に応じた発振
周波数の変化として検出すること〔作用〕 本発明にかかる化学センサにおいては、周波数変換素子
の表面に存在する水酸基等がシランカップリング剤ある
いはチタンカップリング剤の官能基と反応してこれらと
共有的に結合している。このように化学修飾された表面
を有する周波数変換素子に異種の化学物質が吸脱着する
と、重量の変化により該周波数変換素子の組み込まれた
発振回路の発振周波数が変化する。
For example, if you want to create a chemical sensor with high sensitivity to polar substances, it is desirable to use a highly polar coupling agent, and if you want to create a chemical sensor with high sensitivity to cationic substances, it is desirable to use a highly polar coupling agent. It is desirable to use an anionic coupling agent.ps0 Frequency conversion elements whose surfaces are chemically modified with the above-mentioned silane coupling agent or titanium coupling agent include crystal oscillators and surface These are elastic wave elements and the like. These frequency conversion elements are incorporated into a suitable oscillation circuit, and connected to a frequency counter such as a universal counter via an amplifier H or the like as required. In this way, adsorption and desorption of the chemical substance to the frequency conversion element can be detected as a change in the oscillation frequency according to the amount of the chemical substance. The hydroxyl groups and the like react with the functional groups of the silane coupling agent or titanium coupling agent and are covalently bonded to them. When a different type of chemical substance is adsorbed and desorbed by a frequency conversion element having a chemically modified surface in this manner, the oscillation frequency of the oscillation circuit in which the frequency conversion element is incorporated changes due to a change in weight.

たとえば、圧電素子である水晶発振子の表面を化学修飾
した場合、異種の化学物質が吸着すると重量の増大によ
りその発振周波数が低下する。
For example, when the surface of a crystal oscillator, which is a piezoelectric element, is chemically modified, if different types of chemical substances are adsorbed, the oscillation frequency will decrease due to the increase in weight.

また、表面弾性波素子の表面を化学修飾した場合には、
異種の化学物質が吸着すると同様の理由により位相速度
が低下して遅延時間が長くなり、やはり発振周波数が低
下する。
In addition, when the surface of the surface acoustic wave device is chemically modified,
When a different type of chemical substance is adsorbed, the phase velocity decreases and the delay time increases for the same reason, which also causes the oscillation frequency to decrease.

本発明にかかる化学センサは、周波数変換素子の表面を
直接に化学修飾することにより被吸着物質に対する感度
を制御した点を特色としている。
The chemical sensor according to the present invention is characterized in that the sensitivity to adsorbed substances is controlled by directly chemically modifying the surface of the frequency conversion element.

これは、従来のように周波数変換素子上に有機超薄膜が
形成されたものとは異なり、被吸着物質が膜中を拡散す
る過程を要さないため、非常に高感度な吸脱着挙動の検
出が可能となる。
Unlike the conventional method in which an ultra-thin organic film is formed on a frequency conversion element, this method does not require a process for the adsorbed substance to diffuse through the film, making it possible to detect adsorption/desorption behavior with extremely high sensitivity. becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例は、シランカップリング剤としてオクタデシル
トリクロロシランあるいはアリルトリメチルシランを使
用して表面弾性波素子の表面を化学修飾し、これらをエ
タノール蒸気の検出に使用した例である。
This example is an example in which the surface of a surface acoustic wave element was chemically modified using octadecyltrichlorosilane or allyltrimethylsilane as a silane coupling agent, and these were used to detect ethanol vapor.

第1図に本発明にかかる化学センサの構成を示す。上記
化学センサは、表面弾性波を遅延線として利用する表面
弾性波素子(1)と、高周波増幅器(2)および周波数
カウンタ(3)を主な構成要素とする。上記表面弾性波
素子(1)は、水晶基板(4)上にエツチングと蒸着に
より一対のトランスデユ−サ−1すなわち入力変換器(
5)と出力変換器(6)が所定の間隔をもって形成され
たものである。これらの入力変換器(5)および出力変
換器(6)は、具体的にはエツチングと蒸着により形成
されたアルミニウム電極(7)であり、その形式は高周
波帯において電気音響効率に優れる交差指(すだれ)状
電極である。上記アルミニウム電極(7)の幅、および
弾性波の伝播方向(図中、矢印Xで表す。)に沿って見
た電極間のスペースは共に10μmであり、したがって
この交差指状電極の周期は40μmである。また交差長
は3.2m mである。上記入力変換器(5)と出力変
換器(6)の距離は12mmとされ、これらのトランス
デユーサ−の中間部の表面がシランカップリング剤で化
学修飾されて検出部(8)となされている。上記入力変
換器(5)と出力変換器(6)には各々2個ずつの端子
があり、入力変換器(5)の一方の端子と出力変換器(
6)の−方の端子は増幅率40clBの高周波増幅器(
2)を介して結線されて発振周波数78.9MHzのル
ープを形成し、さらに周波数カウンタ(3)に接続され
ている。上記ループの形成に使用されなかった他方の各
端子は接地用である。
FIG. 1 shows the configuration of a chemical sensor according to the present invention. The main components of the chemical sensor include a surface acoustic wave element (1) that uses surface acoustic waves as a delay line, a high frequency amplifier (2), and a frequency counter (3). The surface acoustic wave device (1) is formed by etching and vapor deposition on a crystal substrate (4) to form a pair of transducers 1, that is, an input transducer (
5) and an output converter (6) are formed at a predetermined interval. These input transducers (5) and output transducers (6) are specifically aluminum electrodes (7) formed by etching and vapor deposition, and their format is interdigital (interdigital), which has excellent electroacoustic efficiency in high frequency bands. This is a blind-shaped electrode. The width of the aluminum electrode (7) and the space between the electrodes as seen along the propagation direction of the elastic wave (represented by arrow X in the figure) are both 10 μm, so the period of the interdigital electrodes is 40 μm It is. Also, the crossing length is 3.2 mm. The distance between the input transducer (5) and the output transducer (6) is 12 mm, and the intermediate surface of these transducers is chemically modified with a silane coupling agent to form the detection section (8). There is. The input converter (5) and the output converter (6) each have two terminals, one terminal of the input converter (5) and one terminal of the output converter (
6) - side terminal is a high frequency amplifier (with an amplification factor of 40clB)
2) to form a loop with an oscillation frequency of 78.9 MHz, and is further connected to a frequency counter (3). The other terminals not used to form the loop are for grounding.

上述のような化学センサにおいては、入力信号は入力変
換器(5)により表面弾性波に変換され、これが水晶基
板(4)の表面を伝播し、所望の遅延時の距離だけ離れ
た出力変換器(6)によって電気信号に戻される。
In a chemical sensor as described above, an input signal is converted into a surface acoustic wave by an input transducer (5), which propagates on the surface of a quartz substrate (4), and an output transducer separated by a desired delay distance. (6) is converted back into an electrical signal.

いま、検出部(8)に異種の化学物質が被吸着物質とし
て取り込まれると、検出部(8)の重量が増加するため
に表面弾性波の位相速度が遅くなり、吸着量に比例して
ループの発振周波数が低下する。
Now, when a different type of chemical substance is taken into the detection part (8) as an adsorbed substance, the weight of the detection part (8) increases, so the phase velocity of the surface acoustic wave slows down, and a loop occurs in proportion to the amount of adsorption. oscillation frequency decreases.

被吸着物質が脱着すれば、発振周波数は元の値に戻る。When the adsorbed substance is desorbed, the oscillation frequency returns to its original value.

このような発振周波数の変化を周波数カウンタ(3)で
測定すれば、検出部(8)に対する被吸着物質の吸着量
および吸脱着挙動をモニターすることができる。
By measuring such changes in the oscillation frequency with the frequency counter (3), it is possible to monitor the adsorption amount and adsorption/desorption behavior of the adsorbed substance to the detection section (8).

ここで、表面弾性波素子の化学修飾は以下のようにして
行った。すなわち、オクタデシルトリクロロシランある
いはアリルトリメチルシランのいずれか100μ乏を5
0rr+j!の四塩化炭素に溶解し、この溶液中に上記
表面弾性波素子を浸漬し、攪拌しながら室温に5分間保
持した。続いて表面弾性波素子を引き上げ、上述のよう
な発振回路に組み込み、化学センサを作成した。
Here, chemical modification of the surface acoustic wave device was performed as follows. That is, 100μ of either octadecyltrichlorosilane or allyltrimethylsilane was added to 5
0rr+j! The surface acoustic wave device was immersed in this solution and kept at room temperature for 5 minutes while stirring. Next, they pulled up the surface acoustic wave device and incorporated it into the oscillation circuit described above to create a chemical sensor.

この化学センサを用いてエタノールを検出する実験を行
った。まず、適当な密閉容器内にエタノールを含浸させ
た濾紙を入れ、温度を20’Cに保って該密閉容器内を
エタノール蒸気で飽和させた。
We conducted an experiment to detect ethanol using this chemical sensor. First, a filter paper impregnated with ethanol was placed in a suitable closed container, and the temperature was maintained at 20'C to saturate the inside of the closed container with ethanol vapor.

次に、上記化学センサを上記密閉容器内に放置する操作
と、該密閉容器から出して空気中に放置する操作とを一
定時間ごとに繰り返し、シトラールの吸脱着挙動を周波
数カウンタでモニターした。
Next, the operation of leaving the chemical sensor in the airtight container and the operation of taking it out of the airtight container and leaving it in the air were repeated at regular intervals, and the adsorption/desorption behavior of citral was monitored using a frequency counter.

この実験結果を第2図および第3図に示す。第2図はオ
クタデシルトリクロロシラン処理を行った場合、第3図
はアリルトリメチルシラン処理を行った場合にそれぞれ
相当し、各図中、縦軸は周波数変化(Hz)、横軸は時
間(秒)を示す。また、矢印Aは化学センサを密閉容器
内に入れてエタノール飽和空気と接触させるタイミング
、矢印Bは化学センサを密閉容器から出して空気と接触
させ1す るタイミングをそれぞれ表す。
The results of this experiment are shown in FIGS. 2 and 3. Figure 2 corresponds to the case when octadecyltrichlorosilane treatment was performed, and Figure 3 corresponds to the case when allyltrimethylsilane treatment was performed. In each figure, the vertical axis represents frequency change (Hz), and the horizontal axis represents time (seconds). shows. Further, arrow A represents the timing at which the chemical sensor is brought into contact with ethanol-saturated air after being placed in the hermetic container, and arrow B represents the timing at which the chemical sensor is brought out of the hermetic container and brought into contact with air.

これらの図をみると、いずれの化学センサもエタノール
の吸脱着を鋭敏に検出している様子が明らかである。す
なわち、これらの化学センサはエタノールを吸着するに
つれて徐々に発振周波数を下げ、脱着するにつれて徐々
に当初の発振周波数を回復する挙動を示しており、その
再現性も優れている。これらの挙動は、アリルトリメチ
ルシラン処理を行った場合により顕著である。これは、
シランカップリング剤の側鎖となっているオクタデシル
基とアリル基とを比べると、後者の方が二重結合の存在
や鎖長の短いこと等に起因して極性が高く、極性物質で
あるエタノールに対する親和性がより高いためであると
説明される。
Looking at these figures, it is clear that both chemical sensors sensitively detect adsorption and desorption of ethanol. That is, these chemical sensors exhibit a behavior in which the oscillation frequency gradually decreases as ethanol is adsorbed, and the original oscillation frequency gradually recovers as the ethanol is desorbed, and their reproducibility is also excellent. These behaviors are more pronounced when treated with allyltrimethylsilane. this is,
Comparing the octadecyl group and the allyl group, which are the side chains of silane coupling agents, the latter has higher polarity due to the presence of double bonds and shorter chain length, and ethanol, which is a polar substance, has higher polarity. This is explained by the fact that it has a higher affinity for

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明からも明らかなように、本発明では周波数変
換素子の表面をシランカップリング剤あるいはヂタンカ
ップリング剤により化学修飾することにより、種々の官
能基を導入して被吸着物質に対する感度を調節すること
ができる。したがって、従来のような有機超薄膜等を利
用したものとは異なり、極めて微量の吸着分子に対して
高感度で再現性の高い応答が可能となる。しかも、化学
修飾は周波数変換素子を適当なカップリング剤溶液に浸
漬するだけで容易に行うことができるため、生産性の観
点からも極めて有効である。
As is clear from the above explanation, in the present invention, the surface of the frequency conversion element is chemically modified with a silane coupling agent or a titanium coupling agent to introduce various functional groups and increase the sensitivity to adsorbed substances. Can be adjusted. Therefore, unlike conventional methods using ultra-thin organic films, it is possible to respond with high sensitivity and high reproducibility to extremely small amounts of adsorbed molecules. Furthermore, chemical modification can be easily carried out by simply immersing the frequency converting element in a suitable coupling agent solution, which is extremely effective from the viewpoint of productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は表面弾性波素子を利用した化学センサの構成を
示す概略平面図である。第2図および第3図は本発明の
化学センサをエタノールの検出に適用した場合の周波数
変化を示す特性図であり、第2図は表面弾性波素子にオ
クタデシルトリクロロシラン処理を行った場合、第3図
はアリルトリメチルシラン処理を行った場合にそれぞれ
相当する。 1・・・表面弾性波素子 2・・・高周波増幅器 3 ・・・ 4 ・・・ 5 ・・・ 6 ・・・ 7 ・・・ 8 ・・・ 周波数カウンタ 水晶基板 入力変換器 出力変換器 アルミニウム電極 検出部
FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a chemical sensor using a surface acoustic wave device. Figures 2 and 3 are characteristic diagrams showing frequency changes when the chemical sensor of the present invention is applied to the detection of ethanol. Figure 2 shows the frequency changes when the surface acoustic wave element is treated with octadecyltrichlorosilane. Figure 3 corresponds to the case where allyltrimethylsilane treatment was performed. 1 ... Surface acoustic wave element 2 ... High frequency amplifier 3 ... 4 ... 5 ... 6 ... 7 ... 8 ... Frequency counter Crystal substrate input converter output converter Aluminum electrode Detection unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シランカップリング剤またはチタンカップリング剤によ
り表面を化学修飾した周波数変換素子を有し、該周波数
変換素子への化学物質の吸脱着を発振周波数の定量的な
変化として検出することを特徴とする化学センサ。
A chemical device characterized by having a frequency converting element whose surface is chemically modified with a silane coupling agent or a titanium coupling agent, and detecting adsorption and desorption of a chemical substance to the frequency converting element as a quantitative change in the oscillation frequency. sensor.
JP63202975A 1988-08-15 1988-08-15 Chemical sensor Pending JPH0252250A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63202975A JPH0252250A (en) 1988-08-15 1988-08-15 Chemical sensor

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JP63202975A JPH0252250A (en) 1988-08-15 1988-08-15 Chemical sensor

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JPH0252250A true JPH0252250A (en) 1990-02-21

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JP63202975A Pending JPH0252250A (en) 1988-08-15 1988-08-15 Chemical sensor

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JP (1) JPH0252250A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04307351A (en) * 1991-04-04 1992-10-29 Hitachi Ltd Method for detecting trace of gaseous component in atmosphere and applied machinery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04307351A (en) * 1991-04-04 1992-10-29 Hitachi Ltd Method for detecting trace of gaseous component in atmosphere and applied machinery

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