KR100336084B1 - QCM Sensor - Google Patents

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Abstract

수정기판의 전후면에 전극을 대향 배치시킨 센서디바이스의 전극 표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 주 공진주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량하는 QCM 센서이다.A QCM sensor that detects and quantifies a component of a sample from a change in main resonance frequency or a change in impedance when the electrode surface of a sensor device having electrodes disposed on the front and rear surfaces of a quartz substrate is immersed in a sample gas or a sample solution.

센서디바이스는 수정기판(10)의 전후면에 4개의 대향전극(11A 내지 14A, 12B 내지 14B)를 설치한 멀티-채널 구조로서 각 전극에는 검출하고 정량하려는 샘플의 성분마다 상이한 리셉터를 고정하는 것이 가능한 구조로서 1샘플에서 전극별로 상이한 성분을 한번에 검출하고 정량한다.The sensor device is a multi-channel structure in which four counter electrodes 11A to 14A and 12B to 14B are provided on the front and rear surfaces of the quartz substrate 10, and it is preferable to fix different receptors for each component of the sample to be detected and quantified on each electrode. As a possible structure, different components are detected and quantified at once in one sample.

Description

큐씨엠 센서{QCM Sensor}QCM Sensor

화학 및 생화학 분야에서 반응량 또는 생성물질을 정량하는 것은 중요한 것이다. 그러나, 극미량의 반응량에 대해서 충분한 검출감도를 얻는 것은 어렵다.It is important to quantify the amount of reaction or product in the field of chemistry and biochemistry. However, it is difficult to obtain sufficient detection sensitivity for a very small amount of reaction.

AT-커트의 수정진동자를 이용하는 마이크로플라즈마 원리를 응용한 케미칼 및 바이오 케미칼 센서가 개발되어 주목을 받고 있다.Chemical and biochemical sensors using the microplasma principle using AT-Cut crystal oscillators have been developed and attracting attention.

AT-커트의 수정진동자는 주 공진주파수가 진동자의 판 두께와 반비례한다. 상기 경우, 수정진동자의 전극면에 시료성분이 성막되거나 혹은 물질의 흡착이 전극면 강에서 일어날 때 단위 평면적당 표면에 존재하는 물질의 중량에 대응하는 주파수 시프트가 일어난다.The crystal oscillator of AT-cut has the main resonant frequency in inverse proportion to the plate thickness of the oscillator. In this case, when a sample component is deposited on the electrode face of the crystal oscillator or when the adsorption of material occurs on the electrode face steel, a frequency shift occurs corresponding to the weight of the material present on the surface per unit plane.

QCM 센서는 상기 주파수 시프트 현상을 응용한 것이다. AT-커트의 수정진동자는 넓은 넓은 온도 범위에 있어서 주파수 특성이 안정하기 때문에 안정한 검출감도를 기대할 수 있다. 조건이 설정되면, 실시간으로 1 내지 10 ng 의 흡착물질의 검출이 가능하다.QCM sensor is the application of the frequency shift phenomenon. The crystal oscillator of the AT-cut can expect stable detection sensitivity because the frequency characteristic is stable over a wide wide temperature range. Once the conditions are set, detection of 1 to 10 ng of adsorbate in real time is possible.

흡수물질량과 주파수 시프트량 사이의 관계는 이하 기술된다.The relationship between the absorbed material amount and the frequency shift amount is described below.

우선, AT-커트 수정진동자의 진동주파수는 도12에 도시된 식(1)과 식(2)에 나타나 있다.First, the vibration frequency of the AT-cut crystal oscillator is shown in equations (1) and (2) shown in FIG.

각각의 식(1)과 (2)에서, fo: 수정진동자의 주 공진주파수, ν: 수정 내의 소리 속도, tq: 수정의 두께, μq: 전단 탄성 상수, ρq: 수정의 밀도이다.In each of equations (1) and (2), f o is the principal resonant frequency of the crystal oscillator, ν is the sound velocity in the crystal, t q is the thickness of the crystal, μ q is the shear modulus of elasticity, and ρ q is the crystal density. .

상기 주 공진주파수 fo를 가지는 수정진동자의 표면에 생기는 질량변화 Δm 은 주 공진주파수와 수정의 두께 간의 관계식을 전개하여 도13에 도시한 (3)식과 같이 된다.The mass change Δm occurring on the surface of the crystal oscillator having the main resonance frequency f o is developed as shown in Equation (3) shown in FIG. 13 by developing a relation between the main resonance frequency and the thickness of the crystal.

상기 (3) 식에서, Δf는 질량부가에 의한 주파수 변화를 나타내고 Apiezo는 전기적인 유효면적을 나타내고 Cf는 전체감도를 나타낸다.In the above Equation (3), Δf represents the frequency change by the mass addition, A piezo represents the electrical effective area, and C f represents the overall sensitivity.

식(3)의 주 공진주파수 fo를 갖는 수정진동자는 Δf가 액체의 점성과 밀도에 의해 영향을 받으므로 도14에 도시된 (4)식과 같이 고쳐 쓸 수 있다.The crystal oscillator having the main resonance frequency f o of Equation (3) can be rewritten as Equation (4) shown in Fig. 14 since Δf is affected by the viscosity and density of the liquid.

ηL은 용액의 점성을 나타내고 ρL은 용액의 밀도를 나타내며 ωo= 2πfo이다.η L represents the viscosity of the solution and ρ L represents the density of the solution and ω o = 2πf o .

또한, 전체 감도Cf는 도15의 식(5)에 표현되어 있다.In addition, the total sensitivity C f is expressed by equation (5) in FIG.

상기 식(5)에서 알 수 있는 바와 같이, 전체감도 Cf를 증가시키기 위해서는 주 공진주파수 fo를 증가시키는 것이 중요하다. 전체 감도 Cf자체는 주파수의 함수이고, 주파수의 이탈 Δf는 실제로 주 공진주파수 fo의 3/2제곱에 의존한다.As can be seen from Equation (5), it is important to increase the main resonance frequency f o to increase the overall sensitivity C f . The overall sensitivity C f itself is a function of frequency, and the deviation Δf of the frequency actually depends on the 3/2 square of the main resonant frequency f o .

따라서, 센서로 사용된 수정 진동자의 주 공진주파수가 높아지면 고감도 센서가 사용될 수 있다. 예를들면, 도16은 15wt% (중량%)의 글루코스 용액에 담긴 수정진동자의 주파수 시프트량 Δf를 도시한 특성 그래프이다. 주 공진주파수 fo가 높아지면, 동일한 전극 표면의 흡착량에 대해서 공진주파수의 이탈이 커지게 됨을 알 수 있다.Therefore, if the main resonance frequency of the crystal oscillator used as the sensor is high, a high sensitivity sensor can be used. For example, FIG. 16 is a characteristic graph showing the frequency shift amount Δf of a crystal oscillator contained in a 15 wt% (wt%) glucose solution. It can be seen that as the main resonance frequency f o increases, the deviation of the resonance frequency increases with respect to the adsorption amount of the same electrode surface.

상술한 바와 같이, AT-커트 수정진동자는 두께-미끄러짐 모드를 사용하고 있으므로, 주 공진주파수 fo는 그 두께 tq에 반비례한다. 또한, 충분한 값 γ (γ은 수정진동자의 등가회로에는 병렬용량과 직렬용량의 비를 나타내며, 통상 AT-커트의 수정진동자의 경우에 약 250정도이다)를 얻기 위하여 전극 유효면적도 주파수에 비례하여 작게 할 필요가 있다.As described above, since the AT-cut crystal oscillator uses the thickness-slip mode, the main resonance frequency f o is inversely proportional to its thickness t q . In addition, the electrode effective area is proportional to the frequency in order to obtain a sufficient value γ (γ represents the ratio of parallel capacitance and series capacitance in the equivalent circuit of the crystal oscillator, which is usually about 250 in the case of an AT-cut crystal oscillator). It needs to be small.

상술한 이유로 고주파용으로 사용되는 수정진동자는 전극면적이 작고 수정 두께가 얇은 수정진동자를 제공할 필요가 있다.For the above reasons, a crystal oscillator used for high frequency needs to provide a crystal oscillator having a small electrode area and a thin crystal thickness.

한편, QCM 센서를 실현하기 위해서는, 도17에 도시한 바와 같이, 수정진동자(1)을 용기(2)에 유지시키고 진동자 표면만 시료에 잠기도록 노출시켜서 그 주변부를 O링(3)등으로 밀폐시키고 수정진동자 전극(1A, 1B)에서부터 리드선을 사용하여 발진회로 또는 임피던스 측정회로(4)에 접속되는 장치로 구성된다.On the other hand, in order to realize the QCM sensor, as shown in Fig. 17, the crystal oscillator 1 is held in the container 2, and only the vibrator surface is exposed to be immersed in the sample, and the periphery thereof is sealed with an O-ring 3 or the like. And a device connected to the oscillation circuit or the impedance measuring circuit 4 by using the lead wires from the crystal oscillator electrodes 1A and 1B.

상술한 구성을 한 QCM 센서는 고주파수용 수정진동자에 따라서 얇은 수정기판을 가지므로, 기판을 종종 밀폐부분에 가해진 응력에 의해 왜곡(인장을 가짐)되거나 깨지는 경우가 종종 있다.Since the QCM sensor having the above-described configuration has a thin crystal substrate according to the crystal oscillator for high frequency, the substrate is often distorted (tensioned) or broken by the stress applied to the sealing portion.

따라서, 센서디바이스를 고주파에 적용하기는 어렵다. 그러나, 주촨 린(Zuxuan Lin)등에 의해 단일 셀에 에칭하여 기판의 중앙부분만을 얇게 하는 방법을 통하여 QCM 센서디바이스를 제조하는 방법이 제안되었다.Therefore, it is difficult to apply the sensor device to high frequency. However, a method of manufacturing a QCM sensor device has been proposed by Zuxuan Lin et al. To etch a single cell to thin only a central portion of a substrate.

이 경우, 수정진동자의 틀에 해당하는 부분은 종래 사용되고 있던 5~6 MHz (0.3mm상당)의 두께를 가지며 밀폐에 따른 그 부분의 큰 왜곡은 일어나지 않는다. 또한, 얇게 된 부분은 에너지 트랩을 제공하기 위하여 충분하게 작게 하여서 틀의 영향을 받기 어렵도록 한다.In this case, the part corresponding to the frame of the crystal oscillator has a thickness of 5 to 6 MHz (0.3 mm equivalent), which is conventionally used, and no large distortion of the part due to sealing occurs. In addition, the thinned portion is small enough to provide an energy trap so that it is difficult to be affected by the mold.

감도를 높이기 위한 QCM 센서는 상기의 방법으로 이룰 수 있지만, 종래의 QCM 센서는 어떤 것도 단지 하나의 센서가 한 셀 내에 있도록 구성되어 있다. 따라서, 종래의 센서는 1개의 샘플에서 한번에 하나의 성분측정을 행한다.The QCM sensor for increasing the sensitivity can be achieved by the above method, but the conventional QCM sensor is configured so that only one sensor is in one cell. Thus, conventional sensors perform one component measurement at a time on one sample.

이러한 것은 예를들면, 복수의 성분을 포함하는 시료용액에서 각 성분을검출하고 정량하기 위해서는 각각의 셀을 검출하고 측정할 수 있는 1-셀-1-샘플이라는 제한된 샘플의 각 성분을 측정하는 것이다. 결과적으로 종래의 QCM 센서는 개개의 성분을 측정하는데 시간이 오래 걸리고 측정비용이 많이 든다.For example, in order to detect and quantify each component in a sample solution containing a plurality of components, it is to measure each component of a limited sample called 1-cell-1-sample, which can detect and measure each cell. . As a result, conventional QCM sensors take a long time to measure individual components and are expensive to measure.

측정시간을 단축하기 위해서 멀티-채널형 QCM 센서가 제안되었다. 상기 멀티-채널형 QCM 센서는 다음과 같이 구성되어 있다. 다수의 진동수정자가 기판 홀더상에 부착되고 탐침은 각 수정진동자 위에서 움직이고 샘플의 각 성분에 대한 데이터는 각 수정진동자에 대해서 얻어진다.To shorten the measurement time, a multi-channel QCM sensor has been proposed. The multi-channel QCM sensor is configured as follows. A number of vibration modifiers are attached on the substrate holder and the probe moves over each crystal oscillator and data for each component of the sample is obtained for each crystal oscillator.

그러나, 상기 멀티-채널형 QCM 센서에는, 전기장의 인가가 탐침의 이동에 의해서 일어난다.However, in the multi-channel QCM sensor, the application of an electric field occurs by the movement of the probe.

각 수정 진동자에 대한 탐침의 상대위치의 이탈은 진동주파수와 임피던스를 변화시킨다.The deviation of the probe's relative position with respect to each crystal oscillator changes the oscillation frequency and impedance.

종래의 멀티-채널 QCM 센서는 수정진동자의 공명주파수와 같은 측정 조건을 정확히 유지하도록 실제로 구성하기는 어렵다.Conventional multi-channel QCM sensors are difficult to actually configure to accurately maintain measurement conditions, such as the resonance frequency of a crystal oscillator.

또한, 종래의 QCM 센서는 결과적으로 안정한 측정을 얻을 수가 없다.In addition, conventional QCM sensors are unable to obtain stable measurements as a result.

따라서 본발명은 센서부를 멀티-채널 구조로 하고 샘플의 각각의 성분을 안정적으로 측정 가능하고 센서부의 주 공진주파수를 고주파화 하여 고정밀도의 측정이 가능한 QCM 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a QCM sensor having a multi-channel structure in which the sensor unit can stably measure each component of the sample and high frequency measurement by increasing the main resonance frequency of the sensor unit.

본 발명은 수정진동자의 전극 표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 수정진동자의 발진주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량(정량 분석)하는 QCM (Quartz Crystal Microbalance) 센서에 관한 것으로서 특히 동일 시료로부터 복수의 성분을 검출하고 정량하는 데 적절한 멀티-채널 QCM 센서에 관한 것이다.The present invention is directed to a QCM (Quartz Crystal Microbalance) sensor that detects and quantifies (quantitatively analyzes) a component of a sample from a change in oscillation frequency or impedance of the crystal oscillator when the electrode surface of the crystal oscillator is immersed in the sample gas or the sample solution. The invention relates in particular to a multi-channel QCM sensor suitable for detecting and quantifying a plurality of components from the same sample.

도1a 및 도1b는 제 1 실시예에 의한 센서디바이스의 평면도 및 측면도이다.1A and 1B are a plan view and a side view of a sensor device according to a first embodiment.

도2는 공진주파수 fo에 대한 수정두께 t와 전극의 단부에서 인접 전극의 단부까지의 거리 L의 비 L/t 에 있어서 충분한 기계진동의 감쇠를 얻을 수 있는 거리를 나타내는 표이다.Fig. 2 is a table showing a distance at which sufficient mechanical vibration attenuation can be obtained at a ratio L / t of the crystal thickness t to the resonance frequency f o and the distance L from the end of the electrode to the end of the adjacent electrode.

도3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 센서디바이스의 측면도이다.3 is a side view of a sensor device according to a third embodiment of the present invention.

도4는 분리홈이 설치된 경우의 측정된 주파수의 이탈 특성 그래프이다.Figure 4 is a graph of the deviation characteristics of the measured frequency when the separation groove is installed.

도5는 본 발명에 따른 제 4 실시예의 센서디바이스의 측면도이다.Fig. 5 is a side view of the sensor device of the fourth embodiment according to the present invention.

도6은 전극간의 상호간섭 실험에 사용되는 센서디바이스의 평변도이다.6 is a plan view of a sensor device used in an experiment of mutual interference between electrodes.

도7은 전극간의 상호간섭 실험에 사용된 은석출 장치이다.7 is a silver precipitation apparatus used in the mutual interference experiment between the electrodes.

도8은 전극간의 상호간섭 실험에서 각 채널에 대한 주파수 변화 ΔF를 나타내는 특성도이다.8 is a characteristic diagram showing the frequency change ΔF for each channel in the mutual interference experiment between the electrodes.

도9는 전극간의 상호간섭 실험에서 채널별 직렬 공진 저항을 나타내는 특성도이다.9 is a characteristic diagram showing series resonance resistance for each channel in the mutual interference experiment between electrodes.

도10은 전극간의 상호간섭 실험에서 채널 위에 물방울을 떨어뜨렸을 때 주파수와 직렬 공진 저항의 변화를 나타내는 도표이다.FIG. 10 is a chart showing changes in frequency and series resonant resistance when water droplets are dropped onto a channel in an interfering experiment between electrodes.

도11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 센서디바이스의 측면도이다.11 is a side view of a sensor device according to a fifth embodiment of the present invention.

도12는 AT-커트 수정진동자의 공진주파수에 대한 식(1)과 (2)이다.12 are equations (1) and (2) for the resonance frequency of an AT-cut crystal oscillator.

도13은 수정에 의한 주파수 변화를 나타내는 수식이다.Fig. 13 is a formula showing a frequency change by correction.

도14는 수정 진동자가 액체 중에 사용될 경우 주파수 변화를 나타내는 수식이다.Fig. 14 is a formula showing a frequency change when a crystal oscillator is used in a liquid.

도15는 전체 감도를 나타내는 수식이다.Fig. 15 is a formula showing overall sensitivity.

도16은 센서디바이스 감도의 주파수 의존성을 나타내는 특성도이다.Fig. 16 is a characteristic diagram showing frequency dependency of sensor device sensitivity.

도17은 종래의 QCM 센서의 장치 구성예이다.Fig. 17 is an example of device configuration of a conventional QCM sensor.

본 발명에 따른 센서디바이스는 수정 기판 두께 t와 인접 전극간의 거리L 사이의 비 L/t 는 멀티-채널 구조의 전극이 원형이라면, 20이상이 되는 구조를 가지고 있다.The sensor device according to the present invention has a structure in which the ratio L / t between the quartz substrate thickness t and the distance L between adjacent electrodes is 20 or more if the electrode of the multi-channel structure is circular.

상기 구조에 따르면, 인접 전극간에 상호간섭이 없이 고정밀도의 측정이 가능하여 하나의 샘플로 한번에 전극별로 상이한 성분을 검출하고 정량하는 것이 가능하며 센서디바이스 전체 크기를 줄일 수 있다.According to the above structure, high-precision measurement is possible without mutual interference between adjacent electrodes, and thus it is possible to detect and quantify different components for each electrode at a time with one sample and to reduce the overall size of the sensor device.

본 발명에 따른 센서디바이스는 전극을 인접시켜 여러 부분에 설치시킨 멀티-채널 구조로서 각 전극에는 검출되고 정량될 샘플의 성분마다 상이한 리셉터(Receptor)가 고정되는 구조로 되어있다. 종래의 멀티-채널형 QCM 센서에는 탐침이 이동이 불필요하므로 측정조건의 변동이 없이 안정한 측정이 가능하다.The sensor device according to the present invention is a multi-channel structure in which electrodes are arranged adjacent to each other, and each electrode has a structure in which different receptors are fixed to each component of a sample to be detected and quantified. Since the probe does not need to move in the conventional multi-channel QCM sensor, stable measurement can be performed without changing the measurement conditions.

또한 장치 구조는 센서디바이스와 측정장치 뿐이므로 구조가 단순하다.In addition, the device structure is simple because only the sensor device and the measuring device.

본 발명에 따른 센서디바이스의 수정기판은 인접한 전극간의 진동에너지를 낮추기 위한 분리홈이 설치되어 있다. 상기 구조는 전극간의 진동에너지의 누설을 분리홈으로 감쇠시켜서 전극간의 거리를 짧게하여 안정한 측정 측정주파수를 얻는다.The quartz crystal substrate of the sensor device according to the present invention is provided with a separation groove for lowering vibration energy between adjacent electrodes. The structure attenuates the leakage of vibration energy between the electrodes with a separation groove to shorten the distance between the electrodes to obtain a stable measurement measurement frequency.

본 발명에 따른 센서디바이스의 수정기판은 전극 형성 부분의 두께가 주변부의 두께보다 얇게된 구조를 가지고 있다.The quartz substrate of the sensor device according to the present invention has a structure in which the thickness of the electrode forming portion is thinner than the thickness of the peripheral portion.

본 발명에 따른 센서디바이스의 수정 기판은 기판의 기계강도를 향상시켜 그 유지를 확실하게 하고 전극부의 두께를 얇게 하여 고주파수 범위에서 사용할 수가 있다.The modified substrate of the sensor device according to the present invention can be used in a high frequency range by improving the mechanical strength of the substrate to ensure its retention and to reduce the thickness of the electrode portion.

본 발명에 따른 센서디바이스는 고주파용 얇은 수정 기판을 사용하는 전극 형성부가 주변부의 두께보다도 얇게 되어 있는 센서디바이스와 센서디바이스 본체보다도 두꺼워서 센서디바이스 본체가 부착되어 있는 수정기판제 또는 석영 기판제의 기판홀더로 구성된다.The sensor device according to the present invention is a substrate holder made of a quartz substrate or a quartz substrate on which an electrode forming portion using a thin quartz substrate for high frequency is thinner than the thickness of the peripheral portion and a sensor device body, to which the sensor device body is attached. It consists of.

상기 구성에 의하면 수정 기판이 깨지는 것을 막기 위해서는 센서디바이스를 고주파화 하기 위해서 전극부를 얇게 만들기 위한 에칭량을 줄여야한다.According to the above configuration, in order to prevent the quartz substrate from cracking, the amount of etching for thinning the electrode portion must be reduced in order to increase the frequency of the sensor device.

본 발명에 따른 센서디바이스는 수정기판 대신에 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 수정을 사용할 수가 있다.The sensor device according to the present invention may use Langasite quartz having a large mechanical coupling coefficient instead of the quartz substrate.

(제 1 실시예)(First embodiment)

도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 멀티-채널 QCM 센서의 평면도와 측면도를 나타낸다.1A and 1B show a plan view and a side view of a multi-channel QCM sensor of a first embodiment according to the present invention.

수정 기판(10)은 사각형태로 균일한 두께를 갖는 AT-커트의 수정으로 구성되어 있다. 원형 전극 11A, 12A, 13A, 14A 및 11B, 12B, 13B, 14B(각각 금 또는 백금으로 만들어짐)은 스퍼터링 방법에 의하여 수정 기판(10)의 전면 혹은 후면에 상호 형성된다. 각 전극 11A에서 14A 및 11B에서 14B는 각각 리드선 15A에서 18A 및 15B에서 18B에 의해 수정 기판 주위의 단자에서 인출된다.The quartz crystal substrate 10 is composed of an AT-cut crystal having a uniform thickness in a rectangular shape. Circular electrodes 11A, 12A, 13A, 14A and 11B, 12B, 13B, 14B (made of gold or platinum, respectively) are mutually formed on the front or rear surface of the quartz substrate 10 by a sputtering method. 14A at each electrode 11A and 14B at 11B are drawn out at the terminals around the quartz substrate by 18A at lead wires 15A and 18B at 15B, respectively.

수정 기판(10)의 두께는 식(1)과 식(2)에 주 공진주파수 fo(5MHz 혹은 10MHz)에 따라 결정된다. 또한, 각 전극의 면적은 식(3)에서 식(5)의 감도를 결정하는 요소로서 결정된다.The thickness of the quartz substrate 10 is determined according to the main resonance frequency f o (5 MHz or 10 MHz) in equations (1) and (2). In addition, the area of each electrode is determined as an element which determines the sensitivity of Formula (5) in Formula (3).

상술한 센서디바이스를 사용하여 QCM 센서를 구성하기 위해서는 도17에 도시된 바와 같이, 전면 혹은 후면중의 한면이 시료에 잠긴다. 검출되고 정량(정량분석)될 성분에 따라 서로 다른 리셉터가 전극 11A 내지 14A의 전면 또는 후면 중의 하나에 형성되어 있다.In order to configure the QCM sensor using the above-described sensor device, as shown in Fig. 17, one surface of the front or rear surface is immersed in the sample. Depending on the components to be detected and quantified (quantitative), different receptors are formed on one of the front or rear surfaces of the electrodes 11A-14A.

예를들면, 홍역 바이러스를 검출하고 정량하기 위한 항홍역 바이러스는 전극 11A에 고정되어 있고 유행성 감기 항체를 검출하고 정량하기 위한 유행성 감기 항원은 대향 전극 11B에 고정되어 있다.For example, anti-measles virus for detecting and quantifying measles virus is immobilized on electrode 11A and the pandemic antigen for detecting and quantifying pandemic antibodies is immobilized on counter electrode 11B.

또한, 각 전극 11A 내지 14A 및 11B 내지 14B는 개개의 발진회로 혹은 임피던스 측정회로에 연결되거나 시분할 모드에서 단일 발진 회로에 스위칭식으로 연결된다.In addition, each of the electrodes 11A to 14A and 11B to 14B is connected to an individual oscillation circuit or an impedance measurement circuit or is switched to a single oscillation circuit in a time division mode.

따라서, 전극 11A에서 14A가 시료에 담길 때에 진동주파수 혹은 임피던스변화는 개별적으로 측정된다.Therefore, when the electrodes 11A to 14A are contained in the sample, the vibration frequency or impedance change is measured separately.

상술한 구성의 센서디바이스와 상기 센서디바이스가 사용되는 QCM 센서에서 각 전극 11A에서 14A까지는 같은 샘플에 연결되어 있다. 그러나, 1 개의 샘플에서 전극별로 상이한 성분을 한번에 검출하고 정량하는 것이 가능하다. 도1a 및 도1b에 도시된 구성의 경우에 1 개의 샘플에서 4 개의 성분을 한번에 검출하고 정량할 수 있다.In the sensor device having the above-described configuration and the QCM sensor in which the sensor device is used, each electrode 11A to 14A is connected to the same sample. However, it is possible to detect and quantify different components at once in one sample for each electrode. In the case of the configuration shown in Figures 1A and 1B, four components in one sample can be detected and quantified at once.

또한, 종래의 멀티-채널형 QCM 센서에서 탐침 이동 조작이 불필요하므로 측정조건의 변동없이 안정한 측정이 가능하다. 더욱이, 장치구성으로서는 센서디바이스가 하나 혹은 각각의 측정장치에 연결되기만 하면 되는 간단한 구성이 된다.In addition, since the probe movement operation is unnecessary in the conventional multi-channel type QCM sensor, stable measurement can be performed without changing the measurement conditions. Furthermore, the device configuration is a simple configuration in which the sensor device only needs to be connected to one or each measuring device.

(제 2 실시예)(Second embodiment)

상기 도1a 및 도1b에 도시된 멀티-채널 구조의 센서디바이스에서는 인접하는 전극 사이에서 진동에너지 결합(Coupling)이 일어나므로 각 전극사이에 간격을 충분히 둘 필요는 없다. 수정진동자상에 형성된 전극에 의한 에너지 제한 조건에 대한 상세한 분석이 윌리엄 쇼클리(William Shokley)등에 의해서 이루어졌다.In the multi-channel structured sensor device shown in FIGS. 1A and 1B, vibration energy coupling occurs between adjacent electrodes, and thus it is not necessary to provide sufficient space between the electrodes. A detailed analysis of energy constraints by electrodes formed on crystal oscillators was done by William Shokley et al.

제 2 실시예에서, 인접전극간의 상호간섭이 생기지 않도록 전극막 두께를 충분하게 하고, 주 공진을 전극상에 충분하게 제한하는 인접전극간의 거리가 도2에 표시한 수치값 이상으로 한정한 구조를 갖고 있다.In the second embodiment, a structure in which the electrode film thickness is made sufficient so that mutual interference between adjacent electrodes does not occur, and the distance between adjacent electrodes which sufficiently restricts the main resonance on the electrode is limited to the numerical value or more shown in FIG. Have

도2에서, 전극단부에서 인접전극의 단부까지의 거리 L 과 수정 두께 t에대한 비 L/t 에 있어서, 충분한 기계적 진동 감쇠가 얻어지는 거리가 규정되어 있다.In Fig. 2, at a distance L from the electrode end to the end of the adjacent electrode and the ratio L / t to the crystal thickness t, the distance at which sufficient mechanical vibration damping is obtained is defined.

제 2 실시예에서는, 상기 비율 L/t 는 원형 전극의 경우에 20 이상이 된다.In the second embodiment, the ratio L / t is 20 or more in the case of a circular electrode.

상기 조건하의 센서디바이스를 사용하는 QCM 센서에 따르면, 인접전극간의 상호간섭이 없이 고정빌도 측정이 가능하고 전체 센서디바이스의 크기가 줄어들 수 있다.According to the QCM sensor using the sensor device under the above conditions, it is possible to measure a fixed bill without mutual interference between adjacent electrodes and reduce the size of the entire sensor device.

(제 3 실시예)(Third embodiment)

상술한 바와 같이, 제 1 실싱예에 도시된 멀티-채널 QCM 센서의 경우에 상호간섭을 제거하기 위해서 각 전극사이에 전극간 거리를 충분하게 취할 필요가 있다. 따라서, 센서디바이스의 전체 크기가 커지게 된다. 다음에, 크기가 작아지지만 크기 제한은 제 2 실시예에 기술된 범위 내에서 이루어 진다.As described above, in the case of the multi-channel QCM sensor shown in the first sealing example, it is necessary to take sufficient inter-electrode distance between the electrodes in order to eliminate mutual interference. Therefore, the overall size of the sensor device is increased. Next, although the size becomes small, the size limitation is made within the range described in the second embodiment.

도3은 본 발명에 따른 제 3 실시예에서 센서디바이스의 측면도를 나타낸다.Figure 3 shows a side view of a sensor device in a third embodiment according to the present invention.

제 3 실시예에서, 각 분리홈(20)은 진동에너지를 포함하도록 각 전극과 인접전극 사이에 설치된다. 결국, 각 채널간 기계적 진동 누설이 감소된다.In the third embodiment, each separation groove 20 is provided between each electrode and the adjacent electrode to contain the vibration energy. As a result, mechanical vibration leakage between each channel is reduced.

상기 분리홈(20)을 설치함으로써 피측정 주파수의 안정화를 이룰 수 있다. 도4는 분리홈이 없는 구조와 분리홈(20)이 형성된 구조의 센서디바이스에대한 측정주파수의 반복에 의한 측정이탈을 도시한다. 분리홈이 설치된 센서디바이스의 경우에 이탈이 감소하였음을 알 수 있다.Stabilization of the frequency under measurement can be achieved by installing the separation groove 20. 4 shows the measurement deviation by repetition of the measurement frequency for the sensor device of the structure without the separation groove and the structure in which the separation groove 20 is formed. It can be seen that the separation is reduced in the case of the sensor device having the separation groove.

따라서, 각 분리홈(20)은 기계적 진동을 강제적으로 감쇠시키는데 도움이 되므로, 제 1 실시예 혹은 제 2 실시예의 센서디바이스와 비교하면 전극간 거리를 단축시키는 것이 가능하다. 센서디바이스의 소형화가 가능하다.Therefore, since each separation groove 20 helps to forcibly attenuate mechanical vibration, it is possible to shorten the distance between electrodes as compared with the sensor device of the first or second embodiment. The sensor device can be miniaturized.

더욱이, QCM 센서를 용액계에 사용하는 경우에, 도17에 도시한 바와 같이, O링을 사용하여 방수처리를 하는 방법을 수정기판에 대해 수행한다. 분리홈이 설치되지 않은 센서디바이스의 수정 기판을 누르는 O링의 힘에 의해서 수정 기판이 왜곡되어 진동주파수가 이동하게(고주파쪽으로) 될 가능성이 있다. 그러나, 제 3 실시예에서 상기 현상에 대해서 주파수 이동이 일어나지 않도록 분리홈이 유효하게 작용될 수 있다.Furthermore, in the case where the QCM sensor is used in the solution system, as shown in Fig. 17, a method of waterproofing using an O-ring is performed on the quartz substrate. There is a possibility that the quartz substrate may be distorted by the force of the O-ring that presses the quartz crystal substrate of the sensor device without the separation groove and the vibration frequency may move (toward the high frequency). However, in the third embodiment, the separation groove can be effectively operated so that no frequency shift occurs with respect to the phenomenon.

또한, 제 3 실시예는 제 1 실시예의 멀티-채널 구조에 적용될 수 있지만 제 2 실시예의 조건과 조합하여 제 3 실시예의 구조에 의해 상호간섭을 확실하게 줄일 수 있다.Further, although the third embodiment can be applied to the multi-channel structure of the first embodiment, mutual interference can be reliably reduced by the structure of the third embodiment in combination with the conditions of the second embodiment.

(제 4 실시예)(Example 4)

상기 제 1 실시예 및 제 3 실시예는 센서디바이스가 대략 5MHz의 주 공진주파수를 가진다. 제 3 실시예에 기술된 경우에 있어서, 실드(shield)는 측정회로 부분에서 시료분위기를 분리하기 위해서 수행되기 때문이다. 상기 경우에, 최소 0.25mm 이상의 기판 두께가 크랙을 줄이고 수정기판의 변형(왜곡)을 줄이기 위하여 요구된다.In the first and third embodiments, the sensor device has a main resonance frequency of approximately 5 MHz. In the case described in the third embodiment, this is because a shield is performed to separate the sample atmosphere from the measurement circuit portion. In this case, a substrate thickness of at least 0.25 mm is required to reduce cracks and reduce deformation (distortion) of the quartz substrate.

다른 한편, 배경기술에서 기술된 바와 같이, 고감도 센서를 얻기 위해서 얇은 두께를 가지는 고주파 진동자를 사용하는 것이 필요하다.On the other hand, as described in the background, it is necessary to use a high frequency oscillator having a thin thickness in order to obtain a high sensitivity sensor.

제 4 실시예에 있어서, 도5에 도시된 바와 같이, 멀티-채널용 센서로 수정 기판(10)의 주변부를 두껍게 해서 기계강도를 확보하고 전극21A, 21B, 21C, 21D가 형성된 진동자 부분을 얇게하여 고주파 적용을 가능하게 한다.In the fourth embodiment, as shown in Fig. 5, the periphery of the quartz substrate 10 is thickened with a multi-channel sensor to secure the mechanical strength and thin the vibrator portion on which the electrodes 21A, 21B, 21C, and 21D are formed. This enables high frequency applications.

예를들면, 1평방인치 기판부분에 형성된 각 전극막은 주 공진주파수가 10MHz 이상이 되는 두께까지 에칭된다.For example, each electrode film formed on the one square inch substrate portion is etched to a thickness such that the main resonance frequency is 10 MHz or more.

상기 예에서 전극 부분의 두께는 얇게 만들어져 있으므로 전극간 거리는 센서디바이스의 소형화를 위해 더욱 줄일 수가 있고 전극간의 상호간섭을 더 감소시킬 수 있다.In the above example, since the thickness of the electrode portion is made thin, the distance between the electrodes can be further reduced for the miniaturization of the sensor device, and the mutual interference between the electrodes can be further reduced.

제 4 실시예의 QCM 센서디바이스는 10에서 150MHz 범위의 진동자 부분의 주파수를 갖는 원형으로 제조되었다.The QCM sensor device of the fourth embodiment was manufactured in a circle having a frequency of the vibrator portion in the range of 10 to 150 MHz.

전극간의 거리는 제 2 실시예에 도시된 값으로 단축되거나 제 2 실시예에 도시된 값 이상으로 단축된다.The distance between the electrodes is shortened to the value shown in the second embodiment or shorter than the value shown in the second embodiment.

예를들면, 전극단부에서 인접전극 단부까지의 거리 L과 수정기판의 두께 t의 비가 16이하로 설정되더라도 10MHz 의 진동주파수의 센서디바이스에서 어떤 상호주파수 간섭이 관찰되지 않았다.For example, even if the ratio of the distance L from the electrode end to the adjacent electrode end and the thickness t of the quartz substrate is set to 16 or less, no cross-frequency interference was observed in the sensor device with a vibration frequency of 10 MHz.

상기 실시예의 센서디바이스에서 채널간의 상호간섭이 없이 주파수 변화 및 직렬 공진 저항을 측정하기 위하여 사용됨을 검증하기 위하여 실험을행하였다.An experiment was conducted to verify that the sensor device of the embodiment is used to measure frequency variation and series resonance resistance without mutual interference between channels.

상기 실험에 사용된 센서디바이스는 도6에 도시된 바와 같이 CH1에서 CH4까지 4개의 채널이 형성되었다.The sensor device used in the experiment was formed with four channels from CH1 to CH4 as shown in FIG.

상기 센서디바이스는 수정기판을 2매의 금전극에 끼워넣은 것이다. 기판 크기는 200 평방mm 이고 그 두께는 267 μm이다. 전면 혹은 후면 위의 금전극 주변부는 습식 에칭에 의해서 8.0mm 직경과 50 μm의 깊이로 파여 있다. 각 전극 부분의 두께는 167 μm 이고 주 공진주파수 fo는 10MHz 이다.The sensor device embeds a quartz substrate into two gold electrodes. The substrate size is 200 square mm and the thickness is 267 μm. The gold electrode periphery on the front or back is dug into a 8.0 mm diameter and 50 μm deep by wet etching. The thickness of each electrode part is 167 μm and the main resonant frequency f o is 10 MHz.

각각의 금전극에는, 수정 기판과 금을 접착시키기 위해서 수정기판에 크롬을 입히고 1000 옹스트롬, 직경 4.5mm 로 금을 증착시켰고 각 금 리드선의 폭은 0.5mm 이다.To each gold electrode, chromium was coated on the quartz substrate to bond gold to the quartz substrate and gold was deposited to 1000 angstroms and 4.5 mm in diameter, and each gold lead wire was 0.5 mm wide.

이런 형태의 센서디바이스는, 도7에 도시된 바와 같이, 용기 A의 저부에 센서디바이스가 부착되고 용기 내에는 지지염으로서 0.2몰의 과염소산(HClO4)을 포함하는 1×10-3몰의 초산은 (AgNO3) 수용액을 집어넣고 센서디바이스를 작용전극으로 하고 백금선의 반대전극을 가지며 금선을 기준전극으로 갖는 멀티-채널 수정 진동 전해셀을 구성하고 있다.This type of sensor device, as shown in FIG. 7, has 1 × 10 −3 moles of acetic acid attached to the bottom of vessel A and containing 0.2 moles of perchloric acid (HClO 4 ) as a supporting salt in the vessel. (AgNO 3 ) A multi-channel quartz crystal electrolytic cell is constructed in which an aqueous solution is put in, a sensor device as a working electrode, a counter electrode of platinum wire, and a gold wire as a reference electrode.

상기 전해셀을 사용함에 있어서, 센서디바이스의 각 전극별로 1μA의 정전류 전해를 행한다. 그 다음, 은이 석출된다. 각 전극에서 은이 석출될때 채널 CH1 의 주파수변화 ΔF(Hz)와 직렬 공진저항 R1(Ω)이 측정되었다. 상기 실험에서 도8에 도시된 바와 같이 주파수 변화ΔF(Hz)는 은이 채널 CH1에서 석출될 때는 크게 발생하고 은이 채널 CH2에서 석출될 때는 극히 작았다.In using the electrolytic cell, constant current electrolysis of 1 mu A is performed for each electrode of the sensor device. Then, silver precipitates. When silver was deposited at each electrode, the frequency change ΔF (Hz) of the channel CH1 and the series resonance resistance R 1 (Ω) were measured. In the above experiment, as shown in FIG. 8, the frequency change ΔF (Hz) was large when silver precipitated in the channel CH1 and extremely small when silver precipitated in the channel CH2.

도9에는 직렬 공진 저항 변화가 도시되어 있다. 상기 경우에, 은이 채널 CH1에서 석출될 때 저항변화 R1이 컸다.9 shows the series resonance resistance change. In this case, the resistance change R 1 was large when silver precipitated in the channel CH1.

그러나, 은이 다른 채널 CH2 내지 CH4에서 석출될 때는 저항변화가 극히 작았다.However, when silver precipitated in other channels CH2 to CH4, the resistance change was extremely small.

상기 사실에서, 4-채널 센서디바이스의 각 채널은 서로 독립적이며 상호간섭을 일으키지 않고 채널별로 검출 및 정량 측정이 가능함을 알 수 있다.In the above fact, it can be seen that each channel of the 4-channel sensor device is independent of each other and can be detected and quantitatively measured for each channel without causing mutual interference.

각 채널 간의 상호 간섭이 제거됨을 증명하기 위한 다른 실험으로서, 70μl(마이크로리터)의 물방울을 도6에 도시된 4-채널 센서디바이스의 각 채널에 올려놓았을 때 주파수 변화 ΔF와 직렬공진 저항 R1을 측정하였다.As another experiment to prove that mutual interference between each channel is eliminated, the frequency change ΔF and the series resonance resistance R 1 when 70 μl (microliter) of water droplets are put on each channel of the 4-channel sensor device shown in FIG. Was measured.

상기 결과는 도10의 표에 나타내는 것과 같이 얻어진다.The results are obtained as shown in the table of FIG.

상기 표에서 알 수 있듯이, 주파수 변화 및 공진 저항 변화는 물방울이 채널CH1 에만 놓인 경우에 현저하다.As can be seen from the above table, the frequency change and the resonance resistance change are remarkable when the water droplet is placed only on the channel CH1.

물방울이 CH2에서 CH4까지 놓인 경우에는 CH1의 주파수 변화가 1%이하이고 저항은 2%이하가 되어 거의 주파수 및 저항변화가 일어나지 않는다.When water droplets are placed from CH2 to CH4, the frequency change of CH1 is less than 1% and the resistance is less than 2%, so that almost no frequency and resistance change occurs.

상기 결과에 의하면 각 채널은 각각 독립적이고 상호간섭을 일으키지 않고 검출 및 정량측정이 가능하다.According to the result, each channel is independent and can detect and quantify without causing mutual interference.

또한, 제 4 실시예의 센서디바이스는 제 1 실시예의 멀티-채널 구조에 적용 가능하며 제 3 실시예의 각 분리홈의 조합을 얻을 수 있다.In addition, the sensor device of the fourth embodiment is applicable to the multi-channel structure of the first embodiment, and a combination of the respective separation grooves of the third embodiment can be obtained.

(제 5 실시예)(Example 5)

제 5 실시예의 QCM 센서에서, 대략 6MHz의 수정 기판의 에칭과정은 고주파적용을 위해서 얇게 만들어 졌다.In the QCM sensor of the fifth embodiment, the etching process of the quartz substrate at approximately 6 MHz was made thin for high frequency application.

주파수가 50MHz이상이 되면 에칭량은 244μm 에 달한다.When the frequency is 50 MHz or more, the etching amount reaches 244 μm.

따라서, 에칭을 수행하는 시간이 오래 걸리는 때에는 동시에 각 채널간 또는 개개의 센서디바이스간의 주파수 오차가 발생될 것으로 예측할 수 있다.Therefore, when it takes a long time to perform the etching, it can be predicted that a frequency error between each channel or between individual sensor devices will occur at the same time.

도11에 도시된 상기 실시예에서 80μm 정도의 고주파용의 얇은 수정 기판(30A)를 에칭하고 소량의 에칭에 의해서 소정의 두께로 파여진 부분에 전극(30B)이 형성된다. 센서디바이스 본체(30)는 기판홀더로 수정 기판(31)을 형성하기 위해 대략 250μm가 되는 수정 기판(31)(혹은 석영 기판)에 부착되어 있다.In the embodiment shown in Fig. 11, an electrode 30B is formed at a portion which is etched into a predetermined thickness by etching a thin quartz crystal substrate 30A for a high frequency of about 80 mu m. The sensor device main body 30 is attached to a quartz substrate 31 (or a quartz substrate) of approximately 250 µm in order to form the quartz substrate 31 as a substrate holder.

전극부 및 그 주변부에 응력을 가능한 한 최소로 하기 위해서 센서디바이스 본체(30)를 수정 기판 위에 접착시키는 접착제로서 탄성률이 낮은 유연한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a flexible material having a low modulus of elasticity as an adhesive for adhering the sensor device main body 30 onto the quartz substrate in order to minimize the stress to the electrode portion and its periphery as much as possible.

제 5 실시예에서는, 비교적 얇은 수정기판의 에칭이 고주파용 센서디바이스 제조에 수행되고, 에칭 시간을 단축할 수 있고 에칭량의 편차를 제거할 수 있다.In the fifth embodiment, etching of a relatively thin quartz crystal substrate is performed to manufacture a high-frequency sensor device, and the etching time can be shortened and the variation in etching amount can be eliminated.

제 5 실시예는 제 4 실시예에 적용될 수 있고 센서디바이스 본체는 제 3 실시예의 분리홈을 가지는 구조가 될 수 있다.The fifth embodiment can be applied to the fourth embodiment and the sensor device main body can have a structure having a separation groove of the third embodiment.

각 실시예에서 각 전극의 재료는 금으로 되어 있다. 그러나, 전극재료로 수정 기판과 금 전극 사이에 놓인 50옹스트롬에서 500옹스트롬 두께의 크롬층을 가지는 금-크롬 전극을 사용할 수 있다.In each embodiment, the material of each electrode is made of gold. However, it is possible to use a gold-chromium electrode having a chromium layer of 50 angstroms to 500 angstroms between the quartz substrate and the gold electrode as the electrode material.

또한, 크롬 대신에 티탄 또는 니켈을 사용할 수도 있다.It is also possible to use titanium or nickel instead of chromium.

또한, 각각의 실시예에서 전극의 수는 4개이고 채널의 수도 4개이다.Further, in each embodiment, the number of electrodes is four and the number of channels is four.

그러나, 최근 특수강으로 만들어진 가늘고 긴 오토그레이브(Autograve)에서 고온, 고압 하에 수열합성법에 의한 종수정을 키워서 직경 100mm 의 인공수정을 키우고 있다. 따라서, 각 실시예의 QCM 센서디바이스에 있어서, 예를들면 직경 100mm인 대형 수정 기판은 다수의 전극을 배열할 수 있는 다수의 전극과 함께 사용될 수 있다.However, in recent years, an artificial crystal with a diameter of 100 mm is being grown by growing a longitudinal crystal by hydrothermal synthesis at high temperature and high pressure in an elongated autograve made of special steel. Thus, in the QCM sensor device of each embodiment, for example, a large quartz substrate having a diameter of 100 mm can be used with a plurality of electrodes capable of arranging a plurality of electrodes.

더구나, 후면에 형성된 전극과 꼭 같은 전면에 형성된 전극 면적을 가질 필요도 없다.Moreover, it is not necessary to have an electrode area formed on the same front surface as the electrode formed on the back surface.

각 실시예에서, 수정 기판은 기판으로 사용된다. 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 수정이 사용될 수도 있다.In each embodiment, the quartz substrate is used as the substrate. Langasite modifications with high mechanical coupling coefficients may be used.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 QCM 센서는 센서디바이스를 시료가스 혹은 시료 용액에 담가서 시료의 성분을 검출하고 정량하고 1 샘플로 한번에 성분을 검출하고 정량하는 멀티-채널 센서디바이스를 얻기 위한 안정적인 측정 및 고주파용 측정에 사용되는 센서로서 적절하다.As described above, the QCM sensor according to the present invention is stable to obtain a multi-channel sensor device that immerses the sensor device in a sample gas or a sample solution to detect and quantify the components of the sample and detects and quantifies the components in one sample at a time. It is suitable as a sensor used for measurement and high frequency measurement.

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 수정기판의 전후면에 전극을 대향 배치된 센서디바이스를 갖고 상기 센서디바이스의 전극표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 주 공진 주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량 분석하는 QCM 센서의 있어서,Detecting and quantitatively analyzing the components of the sample from the change of the main resonance frequency or the change of impedance when the electrode device of the sensor device is disposed on the front and rear surfaces of the quartz substrate and the electrode surface of the sensor device is immersed in the sample gas or the sample solution. In the QCM sensor, 상기 센서디바이스는, 거의 원형으로 되어 있고 동일한 표면상에 있는 각 전극과 인접한 전극간의 거리(L)와 수정기판의 두께(t)에 대한 비L/t가 20 이상으로 설정된 각 전극이 수정기판의 전후면에 인접되게 설치되어 복수개의 멀티-채널의 구조를 하고, 상기 각 전극에는 검출되고 정량되는 샘플의 성분마다 상이한 리셉터를 고정할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 QCM 센서.The sensor device is of a substantially circular shape and each electrode whose ratio L / t to the thickness t of the crystal substrate and the distance L between each electrode and the adjacent electrode on the same surface is set to 20 or more. QCM sensor, characterized in that the structure is provided adjacent to the front and rear surface and has a structure of a plurality of multi-channel, each of the electrodes can be fixed to different receptors for each component of the sample to be detected and quantified. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 센서디바이스의 수정기판이 상기 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다 얇게 되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The QCM sensor according to claim 1, wherein the quartz substrate of the sensor device is made thinner than the thickness of the peripheral portion of the electrode forming portion. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 센서디바이스는 상기 수정기판을 대신하여 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 결정을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a QCM sensor, characterized in that using a Langasite crystal having a large mechanical coupling coefficient in place of the quartz substrate. 수정기판의 전후면에 전극을 대향 배치된 센서디바이스를 갖고 상기 센서디바이스의 전극표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 주 공진 주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량 분석하는 QCM 센서의 있어서,Detecting and quantitatively analyzing the components of the sample from the change of the main resonance frequency or the change of impedance when the electrode device of the sensor device is disposed on the front and rear surfaces of the quartz substrate and the electrode surface of the sensor device is immersed in the sample gas or the sample solution. In the QCM sensor, 상기 센서디바이스는, 수정기판의 전후면에 각각 상기 전극을 인접시켜 복수개 설치한 멀티-채널구조로 하고 상기 각 전극에는 검출되고 정량되는 샘플의 성분마다 상이한 리셉터를 고정할 수 있는 구조를 하고, 상기 수정기판과 동일한 표면상에 있는 각 전극과 인접한 전극 사이에 진동 에너지 결합을 낮추기 위해 분리홈을 설치하는 것을 특징으로 하는 QCM 센서.The sensor device has a multi-channel structure in which a plurality of electrodes are provided adjacent to the front and rear surfaces of the quartz substrate, respectively, and a structure capable of fixing different receptors for each component of the sample to be detected and quantified to each electrode. QCM sensor, characterized in that the separation groove is provided to lower the vibration energy coupling between each electrode and the adjacent electrode on the same surface as the quartz substrate. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 센서디바이스의 수정기판이 상기 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다 얇게 되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The QCM sensor according to claim 1, wherein the quartz substrate of the sensor device is made thinner than the thickness of the peripheral portion of the electrode forming portion. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 센서디바이스는 고주파용의 얇은 수정기판을 사용하여 각 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다도 얇게 한 구조의 센서 디바이스본체와, 상기 센서디바이스본체보다 두꺼운 두께를 가지고 상기 센서디바이스본체가 부착되어 있는 수정기판 또는 석영기판으로 이루어진 기판홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a sensor device body having a structure in which the thickness of each electrode forming portion is made thinner than the thickness of the peripheral portion by using a thin quartz substrate for high frequency, and a crystal having a thickness thicker than that of the sensor device body and to which the sensor device body is attached. The QCM sensor, characterized in that it comprises a substrate holder made of a substrate or a quartz substrate. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 센서디바이스는 상기 수정기판을 대신하여 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 결정을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a QCM sensor, characterized in that using a Langasite crystal having a large mechanical coupling coefficient in place of the quartz substrate. 수정기판의 전후면에 전극을 대향 배치된 센서디바이스를 갖고 상기 센서디바이스의 전극표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 주 공진주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량 분석하는 QCM 센서의 있어서,Detecting and quantitatively analyzing the components of the sample from the change of the main resonant frequency or the impedance when the electrode device of the sensor device is disposed on the front and rear surfaces of the quartz substrate and the electrode surface of the sensor device is immersed in the sample gas or the sample solution. In the QCM sensor, 상기 센서디바이스는, 수정기판의 전후면에 각각 상기 전극을 인접시켜 복수개 설치한 멀티-채널구조로 하고 상기 각 전극에는 검출되고 정량되는 샘플의 성분마다 상이한 리셉터를 고정할 수 있는 구조를 하고, 상기 수정기판의 전극 형성부의 두께가 주변부의 두께보다 얇게 되어 있는 구조를 하는 것을 특징으로 하는 QCM 센서.The sensor device has a multi-channel structure in which a plurality of electrodes are provided adjacent to the front and rear surfaces of the quartz substrate, respectively, and a structure capable of fixing different receptors for each component of the sample to be detected and quantified to each electrode. QCM sensor, characterized in that the structure of the electrode forming portion of the quartz substrate is thinner than the thickness of the peripheral portion. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 센서디바이스는 고주파용의 얇은 수정기판을 사용하여 각 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다도 얇게 한 구조의 센서 디바이스본체와, 상기 센서디바이스본체보다 두꺼운 두께를 가지고 상기 센서디바이스본체가 부착되어 있는 수정기판 또는 석영기판으로 이루어진 기판홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a sensor device body having a structure in which the thickness of each electrode forming portion is made thinner than the thickness of the peripheral portion by using a thin quartz substrate for high frequency, and a crystal having a thickness thicker than that of the sensor device body and to which the sensor device body is attached. The QCM sensor, characterized in that it comprises a substrate holder made of a substrate or a quartz substrate. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 센서디바이스는 상기 수정기판을 대신하여 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 결정을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a QCM sensor, characterized in that using a Langasite crystal having a large mechanical coupling coefficient in place of the quartz substrate. 수정기판의 전후면에 전극을 대향 배치된 센서디바이스를 갖고 상기 센서디바이스의 전극표면을 시료가스 또는 시료용액에 담갔을 때 주 공진주파수의 변화 또는 임피던스의 변화로부터 시료의 성분을 검출하고 정량 분석하는 QCM 센서의 있어서,Detecting and quantitatively analyzing the components of the sample from the change of the main resonant frequency or the impedance when the electrode device of the sensor device is disposed on the front and rear surfaces of the quartz substrate and the electrode surface of the sensor device is immersed in the sample gas or the sample solution. In the QCM sensor, 상기 센서디바이스는, 거의 원형으로 되어 있고 동일한 표면상에 있는 각 전극과 인접한 전극간의 거리(L)와 수정기판의 두께(t)에 대한 비L/t가 20 이상으로 설정된 각 전극이 수정기판의 전후면에 인접되게 설치되어 복수개의 멀티-채널의 구조를 하고, 상기 각 전극에는 검출되고 정량되는 샘플의 성분마다 상이한 리셉터를 고정할 수 있는 구조를 하고, 상기 수정기판과 동일한 표면상에 있는 각 전극과 인접한 전극 사이에 진동 에너지 결합을 낮추기 위해 분리홈을 설치하는 것을 특징으로 하는 QCM 센서.The sensor device is of a substantially circular shape and each electrode whose ratio L / t to the thickness t of the crystal substrate and the distance L between each electrode and the adjacent electrode on the same surface is set to 20 or more. It is installed adjacent to the front and rear surfaces and has a structure of a plurality of multi-channels, and each of the electrodes has a structure capable of fixing different receptors for each component of the sample to be detected and quantified, and each on the same surface as the quartz substrate. QCM sensor, characterized in that the separation groove is provided to lower the vibration energy coupling between the electrode and the adjacent electrode. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 센서디바이스의 수정기판이 상기 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다 얇게 되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The QCM sensor according to claim 1, wherein the quartz substrate of the sensor device is made thinner than the thickness of the peripheral portion of the electrode forming portion. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 센서디바이스는, 고주파용의 얇은 수정기판을 사용하여 각 전극 형성부의 두께를 주변부의 두께보다도 얇게 한 구조의 센서 디바이스본체와, 상기 센서디바이스본체보다 두꺼운 두께를 가지고 상기 센서디바이스본체가 부착되어 있는 수정기판 또는 석영기판으로 이루어진 기판홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device includes a sensor device body having a structure in which each electrode forming portion is made thinner than the thickness of the peripheral portion by using a thin quartz substrate for high frequency, and has a thickness thicker than that of the sensor device body to which the sensor device body is attached. The QCM sensor comprising a substrate holder made of a quartz substrate or a quartz substrate. 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 17 to 19, 상기 센서디바이스는 상기 수정기판을 대신하여 기계적 결합계수가 큰 랭가사이트(Langasite) 결정을 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 QCM 센서.The sensor device is a QCM sensor, characterized in that using a Langasite crystal having a large mechanical coupling coefficient in place of the quartz substrate.
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