JPH03295444A - 圧電振動子バイオセンサー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学、物理化学、生化学及び医療、食品、化学
工業分野における化学反応の追跡、状態分析と、それを
利用した化学計測を行う装置に使用されるバイオセンサ
ーに関する。

〔発明の概要〕

本発明に用いるバイオセンサーは、圧電振動子の片側の
面に液体試料が接触するよう筒型、あるいは箱状の試料
セル底面近傍に圧電振動子を配置し、液体溜まりを作る
よう構成される。従来、この圧電振動子は試料セルに溶
着剤により接合していた。しかしながら、接着結合では
種々の問題点があり、本発明はこれを超音波溶着により
接合した。圧電振動子の２つのｔＦｉｉから導いたリー
ド端子と発振回路を接続すると圧電振動子は固有の周波
数、すなわち、共振周波数で振動するが、試料セル内に
液体試料を入れ、液体の粘性や圧電振動子表面での吸着
反応、沈疑反応等の作用があると圧電振動子の共振周波
数が変化し、これらの現象を計測することができる。

〔従来の技術〕

従来、このような目的で発明された圧電振動子バイオセ
ンサーは、圧電振動子表面を液体試料に浸し、液体が漏
れ出すことがないよう構成するため、圧電振動子の外縁
部と試料セルの端面を接着剤によって接合していた０例
えば特開平１−０４７９３２号、特開平１−１６３６４
０号に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

圧電振動子と試料セルを接着剤により接合すると、接着
剤が液体試料中の水分や成分を吸収したり、繰り返し使
用するために洗浄、乾燥している最中に剥がれたりする
間屈があった。また、滅菌のための加熱処理を行うと接
着剤が滲み出てくることがあった。また、接着部を均一
にかつ接着剤がはみ出ることのないよう接合するために
は慎重な作業と工数を必要とした。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明は圧電振動子と接す
る部分の試料セル全周に僅かな突起部を設け、外部から
僅かな圧力と超音波振動エネルギーを与えることにより
、突起部にエネルギーを集中さセこれを溶融し、圧電振
動子と試料セルを溶着手段により一体となるよう接合し
た。

〔作用〕

上記のように構成された圧電振動子バイオセンサーに液
体試料を注入し、試料の化学反応を計測しようとした時
、圧電振動子の共振周波数は試料だけに依存して変化し
、試料が試料セルから漏れ出すことなく計測が可能であ
る。また洗浄、乾燥、加熱処理等を行っても初期の性能
を損なうことなく繰り返し、使用可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明による圧電振動子バイオセンサーの一実施例
を示す断面図である。両面に電極を有するＡＴカット水
晶振動子ｌは、その一方の面だけが液体に接触するよう
試料セル２の底面近くに配置し、電極は試料セル２の外
部に導かれたリード端子３に端末処理される。水晶振動
子１と試料セル２は超音波溶着機を用いて超音波溶着す
ることができる。また、より強固に接合するために下枠
４により水晶振動子１は試料セル２に挟持されるととも
に、下枠４と試料セル２が嵌め合うそれぞれの内周、及
び外周は同時に超音波溶着により結合し一体となってい
る。第２図は本発明に用いられる試料セル２の断面図で
ある。水晶振動子１と接し、溶着される面は全周に僅か
な突起部５が形成される。外部から超音波振動エネルギ
ーが与えられるとこの突起部５にエネルギーが集中し、
他の部分を溶融することなく突起部５だけが溶け、水晶
振動子１と密着接合できる。下枠４と溶着される面にも
同様に突起５１が形成されている。

かかる構成のバイオセンサーのリード端子３を発振回路
に接続することにより、水晶振動子１は発振することが
できる。液体試料を注入すると水晶振動子ｌはその質量
効果と粘性効果により、共振周波数は変化するが液体試
料に何ら化学的、物理的変化がなければ一定の周波数に
落ち着く。もし、液体試料中の物質の水晶振動子表面へ
の吸着、沈降あるいは、ゲル化反応に伴う粘性変化等が
あれば水晶振動子１の共振周波数は時間と共に変化して
ゆく。このようにして液体試料の粘性変化、物質の吸着
、沈降による物質堆積の測定を行うことができる。第３
図は本発明の他の実施例を示す断面図である。６は金属
でできた振動板上にチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電素子
を貼り付けた圧電振動板である。圧電素子は液体試料と
接触しない面に貼り付けることができる。圧電振動板６
の外縁部は同様に超音波溶着され、試料セル２に接合し
支持されるｌ極の一方は金属振動板から、他方は圧電素
子の表面からコイルバネ７によりリード端子８から取り
出すことができる。

かかる構成をした圧電振動板においても同様な吸着、沈
降による物質堆積の測定、並びにゲル化反応に伴う粘性
変化の測定が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明し・たように本発明は圧電振動子と試料セルを
超音波溶着手段により接合したものであるから、液体試
料を吸着するといった問題の発生はな（、均一かつ確実
に接合できることは勿論のこと、洗浄、乾燥、加熱処理
等を行っても初期の品質を維持し、繰り返し使用するこ
とができる。また作業の熟練性も必要なく、短時間で加
工することができる。

３・・・リード端子 ５・・・突起部 ６・・・圧電振動板 以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電振動子と、この圧電振動子の電極に交番電圧
   を印加するためのリード端子と、圧電振動子の外縁部を
   支持する試料セルとで構成される圧電振動子バイオセン
   サーにおいて、前記圧電振動子と試料セルが、外部から
   超音波深度振動エネルギーを与えることにより溶着し、
   圧電振動子を固定支持したことを特徴とする圧電振動子
   バイオセンサー。
2. （２）前記圧電振動子がＡＴカット水晶振動子である第
   １項記載の圧電振動子バイオセンサー。
3. （３）前記圧電振動子が薄板振動板にチタン酸ジルコン
   酸鉛等の圧電素子を貼り付けた振動板である第１項記載
   の圧電振動子バイオセンサー。
4. （４）圧電振動子と、この圧電振動子と、この圧電振動
   子の電極に交番電圧を印加するためのリード端子と圧電
   振動子の外縁部を支持する試料セルとで構成される圧電
   振動子バイオセンサーの製造方法において、前記圧電振
   動子を超音波振動エネルギーにより試料セルに溶着固定
   することを特徴とする圧電振動子バイオセンサーの製造
   方法。