JPH049744A

JPH049744A - 水晶振動子セル

Info

Publication number: JPH049744A
Application number: JP11296890A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kimura; 一彦木村; Hiroshi Muramatsu; 宏村松
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-14

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、高分子化学および
医療、薬学、食品、化学工業における化学反応、免疫反
応の追跡、物性分析と、それを利用した計測を行うＷＦ
’に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、水晶振動子セルにおいて、試料をセルの外界
から遮蔽する部分を有することにより、試料を測定する
前後および測定中において、試料の一部もしくは全部の
蒸発、昇華、飛散や、汚染等を抑制もしくは防止するこ
と、試料とセル内部の温度、湿度等の変動を抑制もしく
は防止することができるようにしたものである。

〔従来の技術］従来、粘度測定には、細管法、回転法、落球法などが用
いられてきた。細管法は、試料が細管を落下する速度か
ら粘度を求めるもので、ｉＬＥ法は、試料中に金属球を
入れ、その落下速度から粘度を求めるものである。回転
法は、試料中で円筒状の金属棒を回転させ、剪断応力を
求めることによって、粘度を求めるものである。一方、
反応計測の対象が凝固反応もしくはゲル化反応である場
合には、試料の濁度を光学的に測定する方法、試料に機
械的な振動を与え凝固もしくはゲル化による粘度変化を
検知する方法がとられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の回転粘度計を用いた測定では、容器内に入れた試
料に回転体を直接浸潤させるため、回転体を支持する機
構が必要となるので、試料の汚染、蒸発等を抑制もしく
は防止するための構造は複雑なものになっていた。加え
て、試料容器と回転体、支持装置の構造が複雑なために
、試料の加熱、冷却を行う場合、試料とその近傍の温度
、湿度等の変動を抑制もしくは防止するためには、装置
が大がかりなものになっていた。

また、落球法においても試料の汚染、蒸発等を抑制もし
くは防止する構造は複雑になり、加熱、冷却および恒温
、恒温度の為の装置も、落球法および細管法のいずれの
場合も回転粘度計の場合と同様、大がかりなものが必要
であった。

さらに、回転法、細管法、落球法のいずれの場合にも、
少量の試料の測定は不可能であった。

エンドトキシンや血液凝固因子のゲル化反応もしくは凝
固反応の測定では、従来の濁度を測定する方法の場合、
着色試料の測定には不向きであり、塩析によって大きな
誤差を生しるという問題点と光学測定系を含むためにシ
ステムが複雑になるという問題点があった。機械的な振
動を与える方法では、機械部分があるため小型軽量化が
難しく、試料に機械的な振動を与えるための機構が必要
なために、試料の汚染、蒸発等を抑制もしくは防止する
ための構造は複雑なものになっていた。

エンドトキシンのゲル化反応の測定の場合、これらの点
に加えていずれの方法も、最低０．２ｍ１程度の試料を
必要とするという問題があった。

本発明者等によって考案された水晶振動子による測定方
法は、Ｑ、　　２ｍｌ以下の試料を測定することが可能
であり、また、機械的に動作する部分がないため、セル
と一つの水晶振動子が一体となったものを複数同時に用
いて処理能力を大幅に向上させても、システムの小型化
が可能であった。

しかしながら、従来の水晶振動子セルでは、測定前後お
よび測定中において、試料の一部もしくは全部の蒸発、
昇華、飛散、汚染等による測定結果への影響を受ける場
合があり、さらに、試料とセル内部の温度、温度等の安
定性という面で改善の余地があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれら問題点を解決するために、水晶振動子、
もしくは水晶振動子と水晶振動子支持体が試料を保持し
、水晶振動子と水晶振動子支持体により試料をセルの外
界から遮蔽する構造にしたものである。

（作用〕水晶振動子は、圧電効果を利用したデバイスであり、発
振回路と接続することによって、発振させることができ
る。この際、水晶振動子の表面は、微少な振動を起こす
。このため水晶振動子は、その表面が接している物質の
粘弾性、密度、また表面上への物質の吸着等の重量変化
などの影響を受け、共振周波数や共振抵抗が変化するこ
とが知られている。この共振周波数や共振抵抗を測定す
ることによって、液体や液晶の粘弾性変化、物質の吸着
、沈降による物質堆積の測定を行うことが可能である。

この水晶振動子と水晶振動子支持体により試料をセルの
外界から遮蔽する構造にすれば、水晶振動子を少なくと
も検出器の一部とする計測装置に適用した場合、試料を
測定する前後および測定中において、試料の一部もしく
は全部の蒸発、昇華、飛散や、汚染等を抑制もしくは防
止すること、試料とセル内部の温度、湿度等の変動を抑
制もしくは防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図ａは、水晶振動子としてＡＴカット水晶振動子を用
い、水晶振動子支持体の固定部として熱可塑性樹脂を用
い、全ての水晶振動子に対して同時に開閉可能な水晶振
動子支持体の可動部として熱可塑性樹脂を用いた場合の
、本発明の水晶振動子セルの模式図を示したものであり
、第２図ａはその断面図である。第１図ａにおいて、熱
可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部１は上部と下部
の２つに分割可能な構造をしており、その間にＡＴカフ
ト水晶振動子２＋、２□、・・・２ゎを挟み込んで樹脂
で固定している。ＡＴカット水晶振動子２６．２□、・
・・、２．、上には試料溶液と接する面に電極（Ａ）３
＋　、３２３゜と接しない面に電極（Ｂ）が設けられて
いる。また、水晶振動子支持体の固定部１の外壁には、
電極（Ａ）３．、Ｌ　、　　・・・、３１．と接続する
ための計測装置用接続端子（Ａ）４．．４２、・・・、
４．ｌ、および、電極（Ｂ）と接続するための計測装置
用接続端子（Ｂ）５．．５２　。

・・・、５．、が設けられている。さらに、熱可塑性樹
脂製水晶振動子支持体の固定部１の上部には、全ての水
晶振動子に対して同時に開閉可能な熱可塑性樹脂製水晶
振動子支持体の可動部６が設けられている。

第１図すは、水晶振動子としてＡＴカット水晶振動子を
用い、水晶振動子支持体の固定部として熱可塑性樹脂を
用い、各々の水晶振動子に対して個別に開閉可能な水晶
振動子支持体の可動部として熱可塑性樹脂を用いた場合
の、本発明の水晶振動子セルの模式図を示したものであ
り、この場合も断面図は第２図ａである。第１図すにお
いて、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部１は上
部と下部の２つに分割可能な構造をしており、その間に
ＡＴカット水晶振動子２２．２□、・・２ｏを挟み込ん
で樹脂で固定している。ＡＴカット水晶振動子２＋、２
ｇ、　　・・・、２１上には試料溶液と接する面に電極
（Ａ）Ｌ　、３□、・・３、、と接しない面に電極（Ｂ
）が設けられている。また、熱可塑性樹脂製水晶振動子
支持体の固定部１の外壁には、電極（Ａ＞３＋　、３２
・・、３７と接続するための３１測装置用接続端子（Ａ
）４＋　、４ｇ　、・・・、４．、、および、電極（Ｂ
）と接続するための計測装置用接続端子（Ｂ）５．．５
２．　　・・・、５．、が設けられている。

さらに、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部１の
上部には、各々の水晶振動子に対して個別に開閉可能な
熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の可動部６３，６□、
・・・、６、が設けられている。

第１図Ｃ１第１図ｅ、および第１図ｇは、水晶振動子と
してＡＴカット水晶振動子を用い、水晶振動子支持体の
固定部（Ａ）の熱可塑性樹脂と一つの水晶振動子を一体
化したものを、アルミニウム製水晶振動子支持体の固定
部（Ｂ）によってさらに複数個一体化し、全ての水晶振
動子に対して同時に開閉可能な水晶振動子支持体の可動
部として熱可塑性樹脂を用いた場合の、本発明の水晶振
動子セルの模式図を示したものであり、その断面図はそ
れぞれ第２図す、第２図Ｃ１および第２図ｄである。第
１図Ｃ１第１図ｅいおよび第１図ｇにおいて、熱可塑性
樹脂製水晶振動子支持体の固定部（Ａ）ＩＩ　、ｌｚ　
、　　・・・、１わは上部と下部の２つに分割可能な構
造をしており、その間にＡＴカット水晶振動子２＋＋２
ｚ−・・・、２７を挾み込んで樹脂で固定している。Ａ
Ｔ力・ノド水晶振動子２１，２□、・・・、２ゎ上には
試料溶液と接する面に電極（Ａ）３＋　、３ｔ　、・・
・３、ｌと接しない面に電極ＣＢ）が設けられている。

また、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部（Ａ＞
１１．１ｇ　、”　’、１．−の外壁には、電極（Ａ）
３．．３□、・・・、３７と接続するための計測装置用
接続端子（Ａ）４＋　、４２　、　　・・４、、、およ
び、電極（Ｂ）と接続するための計測装置用接続端子（
Ｂ）５＋　、５ｔ　、　　・・・５、、が設けられてい
る。さらに、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部
（Ａ）１．．１□・・、１ｏはアルミニウム製水晶振動
子支持体の固定部（Ｂ）７に取り外しできるように固定
されている。アルミニウム製水晶振動子支持体の固定部
（Ｂ）７の上部には、全ての水晶振動子に対して同時に
開閉可能な熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の可動部６
が設けられている。

第１図Ｃ１第１図ｒ、および第１図りは、水晶振動子と
してＡＴカフト水晶振動子を用い、水晶振動子支持体の
固定部（Ａ）の熱可塑性樹脂と一つの水晶振動子を一体
化したものをアルミニウム製水晶振動子支持体の固定部
（Ｂ）によって、さらに複数個一体化し、各々の水晶振
動子に対して個別に開閉可能な水晶振動子支持体の可動
部として熱可塑性樹脂を用いた場合の、本発明の水晶振
動子セルの模式図を示したものであり、その断面図はこ
の場合もそれぞれ第２図す、第２図Ｃ１および第２図ｄ
となる。第１図ｄ、第１図ｆ、および第１図りにおいて
、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部（Ａ）１．
．１□、・・・、１゜は上部と下部の２つに分割可能な
構造をしており、その間にＡＴカット水晶振動子２＋、
２ｚ、　　・・２、、を挟み込んで樹脂で固定している
。ＡＴカット水晶振動子２１．２□、・・・、２゜上に
は試料溶液と接する面に電極（Ａ）３１．３ｚ　。

・・、３．ｌと接しない面に電極（Ｂ）が設けられてい
る。また、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部（
Ａ＞１＋　、ｌｚ、　　・・＋、１．．の外壁には、電
極（Ａ＞３．．３□、・・・、３．、と接続するための
計測装置用接続端子（Ａ）４４？、・・・、４．、、お
よび、電極（Ｂ）と接続するための計測装置用接続端子
（Ｂ）５．．５２・・・１５ｏが設けられている。さら
に、熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の固定部（Ａ）１
１２、・・・＋］、＋１はアルミニウム製水晶振動子支
持体の固定部（Ｂ）７に取り外しできるように固定され
ている。アルミニウム製水晶振動子支持体の固定部（Ｂ
）７の上部には、各々の水晶振動子に対して個別に開閉
可能な熱可塑性樹脂製水晶振動子支持体の可動部６３，
６□、・・・、６゜が設けられている。

また、本実施例においては、水晶振動子とじてＡＴカッ
ト水晶振動子、水晶振動子支持体の固定部［（Ａ）］と
して熱可塑性樹脂、水晶振動子支持体の固定部（Ｂ）と
してアルミニウム、水晶振動子支持体の可動部として熱
可塑性樹脂を用いているが、これを各々水晶振動子とし
てＢＴカット水晶振動子、水晶振動子支持体の固定部［
（Ａ）］として熱硬化性樹脂、水晶振動子支持体の固定
部ＣＢ）として熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、水晶
振動子支持体の可動部としてアルミニウムまたは熱硬化
性樹脂に置き換えた場合もまったく同様に使用が可能で
あることが確認された。

さらに、本実施例では複数の水晶振動子を用いた場合に
ついて述べているが、１個の水晶振動子を用いた場合も
同様に使用が可能であることが確認された。

〔測定への応用例１〕本応用例では、エンドトキシン分析へ応用したものにつ
いて述べる。９ＭＨｚ、ＡＴカットの水晶振動子８個を
用いた本水晶振動子セルを、水晶振動子を検出器とする
計測装置に設置し、エンドトキシン試料溶液０．Ｉｍ＋
と規定量のカブトガニ血球抽出物の凍結乾燥品の緩衝液
溶液とを混合して、本水晶振動子セル中に注入し、水晶
振動子支持体の可動部により、試料をセルの外界から遮
蔽した。この操作を順次８個の水晶振動子について行い
、同時にゲル化時間（発振周波数が変化しなくなるまで
の時間）の測定を行った。

ゲル化時間はエンドトキシン濃度４−１．０−’ＥＵ・
ｍｌ−’の間で濃度に依存して変化し、試料をセルの外
界から遮蔽しないものに比べてデータのばらつきが少な
く、再現性も向上した。

また、試料量は２０μｌでも測定が可能であった。

〔測定への応用例２〕本応用例では、血液凝固検査へ応用したものについて述
べる。９ＭＨｚ、ＡＴカットの水晶振動子を８個用いた
本水晶振動子セルを、水晶振動子を検出器とする計測装
置に設置し、あらかしめ１分間インキュベートした第８
因子欠乏血奨０．０５ｍ１に活性化部分トロンボプラス
チン液０．０５ｍ１、試ネ’ｌｏ、０５ｍ１を加えて、
さらに２分間インキュベートした後、０．０２５Ｍ塩化
カルシウム液０．０５ｍ１を加え、すみやかに本水晶振
動子セル中に注入し、水晶振動子支持体の可動部により
、試料をセルの外界から遮蔽した。この操作を順次８個
の水晶振動子について行い、凝固時間（発振周波数が変
化しなくなるまでの時間）の測定を行った。

凝固時間は第８因子濃度１−１．０−”ＵＮ　Ｉ　Ｔ・
ｍｌ−’の間で濃度に依存して変化し、試料を外界から
遮蔽しないものに比べてデータのばらつきが少なく、再
現性も向上した。また、試料量は２０μｍでも測定が可
能であった。

さらに、本応用例においては、検査項目として第８因子
の測定について述べたが、第９因子、フィブリノーゲン
等の他の血液凝固因子の検査項目に対しても良好な結果
が得られた。

〔測定への応用例３〕本応用例では、粘度測定へ応用したものについテ述べる
。９ＭＨｚ、ＡＴカットの水晶振動子を１ａ用いた本水
晶振動子セルを、水晶振動子を検出器とする計測装置に
設置し、試料液体を本水晶振動子セルに注入し、水晶振
動子支持体の可動部により試料をセルの外界から遮蔽し
て、発振周波数を測定した。この発振周波数と試料液体
がない場合に求めた発振周波数との差は、水−メタノー
ル系、水−エタノール系、水−グリセリン系などにおい
て、他の粘度計で測定した粘度に対し、良好な対応関係
を示した。特に、試料の量が少ない場合、試料をセルの
外界から遮蔽しないセルでは蒸発によるデータのばらつ
きが多かったが、水晶振動子支持体の可動部により試料
を外界から遮蔽したセルによる測定ではデータのばらつ
きは大幅に減少し、再現性が向上した。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の試料をセルの外界から遮蔽する
部分を有する水晶振動子セルを、水晶振動子を少なくと
も検出器の一部とする計測装置に適用することにより、
試料を測定する前後および測定中の試料の一部もしくは
全部の蒸発、昇華、飛散や、汚染等、さらｌこは試料と
セル内部の温度、湿度等の変動による測定結果への影響
を減少、もしくは排除することができるようになり、測
定精度を大幅に向上させることが可能となった。

特に、試料が少量もしくは微量の場合には、著しい効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｇ、第１図ｂ、第１図Ｃ１第１図ｄ、第１図ｇ、
第１図ｇ１第１図ｇ、および第１図りは本発明の水晶振
動子セルの模式図、第２図ｇは第１図ｇおよび第１図す
に対応する断面図、第２図すは第１図ｇおよび第１図ｄ
に対応する断面図、第２図ｇは第１図ｇおよび第１図ｆ
に対応する断面図、第２図ｄは第１図ｇおよび第１図り
に対応する断面図を示す。１１、・・・、１ｏ、水晶振動子支持体の固定部［（Ａ
）］２Ｉ　。２１．ＡＴカット水晶振動子３４．・・・、３ｏ、電極４１．・・・、４．、、計測装置用接続端子５３．・・
・、５７．計測装置用接続端子６及び６１．・・・、６
□、水晶振動子支持体の可動部７、水晶振動子支持体の固定部（Ｂ）以上出願人　セイコー電子工業株式会社代理人　弁理士　林　　敬　之　助第１図第図不１図第図す第１　図第図第１図Ｓ第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水晶振動子を少なくとも検出器の一部とする計測
装置用の水晶振動子セルにおいて、試料をセルの外界か
ら遮蔽する部材を有していることを特徴とする水晶振動
子セル。
（２）前記セルにおいて、一つの、もしくは複数の水晶
振動子が一体となってセルを構成している請求項１記載
の水晶振動子セル。
（３）前記セルの中の各々の水晶振動子と水晶振動子支
持体によって、水晶振動子と同数の各々が独立した、セ
ルの外界から遮蔽された試料保持部分を有する請求項２
記載の水晶振動子セル。
（４）前記セルの中のセルの外界から遮蔽された各々の
部分を構成する水晶振動子と水晶振動子支持体の一部が
可動であり、各々の可動部を単独で動かすことによりセ
ルの外界から遮蔽された各々の部分を、各々単独で外界
に対して開くことが可能な構造である請求項３項記載の
水晶振動子セル。
（５）前記セルの中のセルの外界から遮蔽された各々の
部分を構成する水晶振動子と水晶振動子支持体の一部が
可動であり、可動部を動かすことによりセルの外界から
遮蔽された部分全てを、同時に外界に対して開くことが
可能な構造である請求項３記載の水晶振動子セル。
（６）前記セルの中の外界から遮蔽された部分を構成す
る水晶振動子、もしくは水晶振動子と水晶振動子支持体
が、試料を保持する構造である請求項１記載の水晶振動
子セル。
（７）前記セルの中の一つの水晶振動子と水晶振動子支
持体の接合部分、もしくは複数の水晶振動子と水晶振動
子支持体の各々の接合部分が、一つの水晶振動子、もし
くは各々の水晶振動子の水晶板上の圧電効果を引き起こ
すための電極部分に接していない構成である請求項２記
載の水晶振動子セル。
（８）前記水晶振動子が、ＡＴカット水晶振動子あるい
はＢＴカット水晶振動子である請求項１記載の水晶振動
子セル。
（９）前記水晶振動子が、電極表面に膜被覆または化学
的な修飾を施した水晶振動子である請求項１記載の水晶
振動子セル。