WO2006064952A1

WO2006064952A1 - 成分測定装置

Info

Publication number: WO2006064952A1
Application number: PCT/JP2005/023418
Authority: WO
Inventors: Shunichi Wakamatsu; Tsuyoshi Shiobara; Tsukasa Kobata; Naoki Onishi
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2006-06-22
Also published as: CN101080625B; US20080129148A1; US7554247B2; CN101080625A; EP1830170A4; EP1830170A1

Abstract

　本発明の目的は、ランジュバン型の水晶振動子を備えた複数個の水晶センサを用いて測定対象の有無や濃度を検出する場合に、測定作業を容易に行うことにある。具体的な解決手段としては、一面側に測定対象成分を吸着するための吸着層が形成されると共に、他面側が気密空間に接する水晶振動子３０を備えた水晶センサ３を、ベース体５を介してプリント基板４に装着する。複数の水晶センサ３は、プリント基板４の一端側に形成された接続端子部４１を介して、前記測定器本体２の側面部２１に横方向に配列して設けられた複数の接続端子部に、前記吸着層が上を向いた状態で夫々着脱自在に装着される。測定器本体２は、水晶センサ３に電気的に接続される発振回路７１を含み、試料溶液を前記吸着層に接触させることによる水晶振動子の固有振動数の変化を検出し、その検出結果に基づいて試料溶液中の測定対象成分の有無及び測定対象成分の濃度の少なくとも一方を測定するものである。

Description

明細書

成分測定装置

技術分野

本発明は、水晶振動子の一方の面が試料溶液に接触し、他方の面が気密空間に臨むように構成され、周波数の変化を検出して測定対象成分を感知する水晶センサを用いて、試料溶液中の測定対象成分を測定する成分測定装置に関する。背景技術

微量物質、例えば環境汚染物質や疾病マーカーなどを感知するために水晶振動子を利用した水晶センサが一般的に知られており、このような水晶センサを用いた疾病マーカー測定器としては、例えば特許文献 1の技術が提案されている。この疾病マーカー測定器は、例えば図 1 4に示すように、疾病マーカ一物質をラテックス凝集反応により捕捉する手段（ラテックス凝集反応容器） 1 1と、捕捉された疾病マーカー物質を水晶振動子に付着させる手段（水晶振動子） 1 2と、疾病マーカー物質が付着された水晶振動子を発振し、その発振周波数変化を測定し、表示する手段（検出器本体） 1 3とを備えている。

前記検出器本体 1 3の内部には、疾病マーカー物質が付着された水晶振動子を発振させる手段（発振回路） 1 4と、水晶振動子の発振によって発生する周波数変化を測定する手段 (周波数計） 1 5と、測定周波数を表示する手段（発振周波数表示用ディスプレイ） 1 6とが組み込まれて一体ィヒされている。また前記水晶振動子 1 2は、検出器本体 1 3内の発振回路 1 4と電池と一体化され、金属製筐体に封入されている。

このような装置では、免疫ラテックス溶液をラテックス凝集反応容器 1 1 (反応セル）に満たし、次いで水晶振動子 1 2の片面を反応セルに浸漬してその発振 '周波数を安定させる。次いで測定対象の抗原の入った溶液を前記反応容器 1 1に添加して、疾病マーカー物質をラテックス凝集反応により捕捉し、免疫ラテックスの凝集が完了する 6 0分後に、抗原添加前後の周波数差を算出することにより、測定対象の濃度の測定が行われる。

ところで水晶センサを利用した測定器では、製造上のパラツキのため、水晶センサの周波数が僅かながらずれることがある。このため高精度の測定を行うためには、複数個例えば 8個の同じ構成の水晶センサを用意する一方、測定対象となる検体の希釈率の異なる 8種類の試料溶液を用意し、 8個の水晶センサの夫々で希釈率の異なる 8種類の試料溶液中の検体の濃度を測定し、得られた夫々の濃度から検量線を作成して濃度を決定することが好ましい。

しかしながらこの手法を特許文献 1の疾病マーカー測定器で行おうとすると、 1つの試料溶液の濃度を測定するために、 8個の水晶振動子 1 2 (水晶センサ）を検出器本体 1 3に接続しなければならない。上述の特許文献 1の装置では、検出器本体 1 3には 1つの水晶振動子 1 2しか接続できず、水晶振動子 1 2と検出器本体 1 3との電気的な接続図は記載されているものの、具体的な接続の方法は記載されていない。このため、どの程度水晶振動子の着脱に手間や時間がかかるのかは不明であるが、 8回の測定作業を行うとすると、 1回の測定の度毎に着脱するので測定作業が煩わしいという問題がある。またまた 1つの測定に 6 0分程度の時間がかかるので、測定に長い時間がかかるという問題がある。

また特許文献 1の技術では、作業台の上で前記ラテックス凝集反応容器 1 1に浸漬された水晶振動子 1 2と検出器本体 1 3とを接続して測定作業が行われる。水晶振動子 1 2と検出器本体 1 3とをリード線で接続する場合には、作業台で配線が引き回されるので、この配線を引っ掛けて水晶振動子 1 2が浸漬されている反応容器 1 1が倒れたりするおそれもある。

特許文献 1

特開 2 0 0 1— 8 3 1 5 4号公報（段落 0 0 0 7、 0 0 1 2、 0 0 1 7、図 1参照）発明の開示

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数個の水晶センサを測定器本体に着脱自在に設けることにより、測定対象成分の有無や測定対象成分の濃度の測定作業を容易に、かつ短時間で行うことができる成分測定装置を提供することにある。

本発明は、試料溶液中の測定対象成分を検知するために用いられる成分測定装置において、

気密空間を形成するための凹部を備えた保持部と、一面側の励振電極に測定対象成分を吸着するための吸着層が形成されると共に、他面側の励振電極が前記 ω 部に臨むように当該凹部を塞いだ状態で前記保持部に保持された水晶振動子と、を含む水晶センサと、

この水晶センサに電気的に接続される発振回路を含み、試料溶液を前記吸着層に接触させることによる水晶振動子の固有振動数の変化分を検出する測定器本体と、

この測定器本体に設けられ、前記吸着層が上を向いた状態で複数の水晶センサが夫々着脱自在に装着される複数の接続端子部と、を備え、

前記測定器本体における検出結果に基づいて試料溶液中の測定対象成分の有無及び測定対象成分の濃度の少なくとも一方を測定することを特徴とする。

測定器本体の複数の接続端子部は、例えば水晶センサが横方向に配列されるように設けられる。前記測定器本体に装着された水晶センサの周囲を覆う蓋体を設けるようにしてもよい。この際、蓋体は、前記測定器本体の側面部に沿って水平に伸びる軸の回りに回転自在に設けられ、前記複数の水晶センサを覆う位置と試料溶液を注液できるように水晶センサが露出する位置との間で開閉するように構成されることが好ましい。また前記蓋体は、蓋体で覆われる領域が外部からシールドされるように構成してもよい。さらに前記蓋体の内側は、複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画され、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成してもよい。

前記保持部は、例えばその一端側に前記測定器本体の接続端子部に装着される接続端子部が設けられた配線基板を備えた構成としてもよい。また前記保持部は、前記配線基板に積層される弾性素材からなる水晶保持部材を備え、水晶振動子は、この水晶保持部材に取り付けられている構成としてもよい。前記水晶振動子の励振電極と配線基板の電極とは導電性接着剤により互いに接着されている構成としてもよい。

本発明によれば、ランジュバン型の水晶振動子を備えた複数個の水晶センサを、前記吸着層が上方側を向くように測定器本体に着脱自在に接続する構成である。このため複数個の水晶センサに例えば試料溶液を滴下して測定する作業を容易に行うことができる。また作業台の上に水晶センサと測定器本体とを接続する配線の引き回しがないので、配線を引っ掛けて水晶センサが倒れるといったおそれもなく、この点からも作業性がよい。また複数個の水晶センサを用いて並列に測定作業を行うことができるので、 1個の水晶センサを用いて複数回測定作業を行う場合に比べて、格段に測定時間の短縮化を図ることができる。さらに水晶センサを覆う蓋体を設けることにより、測定器本体が置かれる雰囲気から水晶センサにゴミ等が混入するおそれがない。さらにまた蓋体で覆われる領域を外部からシールドされるように構成することにより、水晶センサが電磁波の影響を受けにくくなる。さらに蓋体を複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画し、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成することにより、隣接する水晶センサの周波数からの影響が受けにくくなって、精度の高い測定を行うことができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る成分測定装置の一例の蓋体を開いた様子を示す斜視図である。

図 2は、前記測定器に用いられる水晶センサの一例を示す分角旱斜視図である。図 3は、前記水晶センサの一例を示す断面図である。

図 4は、前記水晶センサの一例を示す断面図である。

図 5は、前記水晶センサの一例を示す斜視図である。

図 6は、測定器本体に接続される水晶センサと、測定器本体の内部構成の一例を示すプロック図である。

図 7は、信号処理部の具体的構成の一例を示すプロック図である。

図 8は、前記測定器の蓋体が閉じられた様子を示す斜視図である。 - 図 9は、複数個の水晶センサを用いて測定対象成分の濃度を測定する場合の、周波数差と、希釈率の異なる試料溶液中の測定対象成分の濃度との関係を示す特性図である。

図 1 0は、他の水晶センサの例を示す分解斜視図である。図 1 1は、本発明の他の測定器の構成の一例を示す平面図である。

図 1 2は、本発明のさらに他の測定器の構成の一例を示す平面図である。

図 1 3は、本発明のさらに他の測定器の構成の一例を示す側面図である。

図 1 4は、従来の成分測定装置の構成を示すブロック図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る成分測定装置の実施の形態について図面を用いて説明する。図 1 は、本発明に係る成分測定装置の全体構成を示す斜視図であり、この測定装置は、測定器本体 2の側面部 2 1に複数個例えば 8個の水晶センサ 3が着脱自在に装着できるように構成されている。

先ず水晶センサ 3について図 2〜図 4を用いて説明する。この水晶センサ 3はランジュバン型の水晶センサであり、図 2に示すように、配線基板をなすプリント基板 4の上に、水晶保持部材をなすベース体 5を装着する。このベース体 5に形成された収納領域に水晶振動子 3 0を収納して、この上から水晶振動子 3 0、ベース体 5を覆うようにケース体 6をプリント基板 4に取り付ける。この例では、プリント基板 4及び水晶保持部材をなすベース体 5により保持部が構成される各部について具体的に説明すると、図中 3 0は例えば等価厚みが 1 m〜 3 0 0 μ m、好ましくは 1 8 5 mの円形板状の水晶振動子であり、 3 1， 3 2は、この水晶振動子 3 0の一面側及び他面側に夫々貼着された、当該水晶振動子 3 0 よりも小径の円形状の箔状の励振電極である。またこれら励振電極 3 1， 3 2には、夫々箔状の導出電極 3 3 , 3 4が接続され、これら導出電極 3 3， 3 4は、励振電極 3 1 , 3 2から帯状に外方側に少し引き出され、更に水晶振動子 3 0の周縁に沿って円弧状に広がった状態で水晶振動子 3 0の端面に沿って屈曲され、永晶振動子 3 0の他面側に回し込まれ、当該他面の周縁に沿って円弧状に広がつ - た形状として形成されている。

前記プリント基板 4は、長方形板状に形成され、前記測定器本体 2に着脱され、測定器本体 2内の回路と電気的に接続される接続端子部 4 1を備えると共に、孔部 4 2を備えている。またプリント基板 4の一面側には、前記水晶振動子 3 0 の導出電極 3 3 , 3 4に一端側が接続され、他端側が接続端子部 4 1に向かつて伸びる箔状の電極 4 3 , 4 4が貼着されている。前記励振電極 3 1 , 3 2及び導出電極 3 3， 3 4、並びに電極 4 3， 4 4の等価厚みは例えば 0 . 2 μ m程度である。これら電極材料としては、金あるいは銀などが好適であるが、流体中での周波数安定性の高さと使用前の空気中保存下での電極表面の酸ィ匕に強いことから、特に金が好ましい。

前記ベース体 5は、弾性素材例えばゴムにより形成されていて、一面側に前記水晶振動子 3 0の収容領域を形成すると'共に、前記気密空間を形成する円形の凹部 5 1が形成されている。この凹部 5 1は 2段に形成されており、 1段目の第 1 の凹部 5 2は前記収容領域を形成するためのものであり、水晶振動子 3 0の裏面側周縁領域が載置される載置部をなすようにリング状に形成されている。こうして水晶振動子 3 0は、第 1の凹部 5 2に載置され、第 1の凹部 5 2の内壁により位置が規制されるようになっている。

また 2段目の第 2の凹部 5 3は前記気密空間を形成するためのものであり、第 1の凹部 4 2よりも低い位置に円形状に形成されており、この凹部 5 3の外径は、水晶振動子 3 0の他面側の励振電極 3 2の外径よりも大きく、かつ水晶振動子 3 0の外径よりも小さく形成されている。この第 2の凹部 5 3の底面側は前記プリント基板 5の孔部 4 2に嵌入されていて、これによりベース体 5がプリント基板 5に取り付けられている。またベース体 5における第 1の凹部 5 2の外側には、ベース体 5に水晶振動子 3 0が収納されたときに導出電極 3 3， 3 4と接触するように孔部 5 4 , 5 5が形成されている。

そして水晶振動子 3 0は、前記第 2の凹部 5 3を塞ぐように第 1の凹部 5 2の上面に載置され、ベース体 5の弾性復元力により、第 1の凹部 5 2の内壁により位置が規制された状態で位置固定され、これにより水晶振動子 3 0の他面側には第 2の囬部 5 3により気密空間が形成されるようになっている。また前記孔部 5 4 , 5 5に導電性接着剤 5 6例えばエポキシ系接着剤をベースとして銀ペーストを混ぜた接着剤等を充填することにより、水晶振動子 3 0とベース体 5とプリント基板 4とを密着固着させる。また第 1の凹部 5 2の周縁部と水晶振動子 3 0の裏面側周縁部との間も導電性接着材により密着固着させる。 05 023418 これによりプリント基板 4の一面側に形成された電極 4 3， 4 4と水晶振動子 3 0の導出電極 3 3 , 3 4とが導電性接着材 5 6を介して電気的に接続される。このように水晶振動子 3 0は、第 1の凹部 5 2の内壁により位置が規制され、水晶振動子 3 0を第 1の凹部 5 2内に位置させると、他面側の励振電極 3 2が第 2の凹部 5 3により形成される空間に臨む位置に設けられる。そして水晶振動子 3 0は、既述のように前記第 1の凹部 5 2の周縁部に対して接着剤により密着固着されているので、前記第 2の凹部 5 3内の空間は気密空間になっており、前記他面側の励振電極 3 2が第 2の囬部 5 3内の気密空間に接触するようになっている。またこの水晶振動子 3 0の一面側の励振電極 3 1の表面には測定対象成分を吸着する例えば抗体からなる吸着層が形成される。

水晶振動子 3 0とベース体 5とが装着されたプリント基板 4は、水晶振動子 3 0の上方側から榭脂製のケース体 6により覆われるように構成されている。このケース体 6はプリント基板 4の水晶振動子 3 0が設けられた領域周辺を覆うように構成されており、プリント基板 4の接続端子部 4 1をなす一端側はケース体 6 の外側に露出し、この接続端子部 4 1が測定器本体 2に着脱されるようになつている。

前記ケース体 6は、図 3に示すように、水晶振動子 3 0の上面側に、水晶振動子 3 0と略同じか、水晶振動子 3 0よりも広い面部 6 1を構成するように設けられ、この面部 6 1に試料溶液を供給するための 2つの開口部 6 2， 6 3が形成されている。

続いて測定器本体 2について図 1、図 5〜図 8を用いて説明する。この測定器本体 2は例えば作業台等の載置面に置かれ、略長方形状に形成された導電性の外装体 2 0を備えており、この外装体 2 0の側面の一つには、複数個例えば 8個の水晶センサ 3が例えば一列に着脱自在に設けられている。具体的には、測定器本体 2の内部には、測定器本体 2のある一辺に沿って水晶センサ 3に対応する数、この例では 8個の発振回路 7 1が横方向に一列に配列されている。この発振回路 7 1は、水晶センサ 3の水晶振動子 3 0を発振させる手段である。測定器本体 2 の前記側面を構成する導電性の側面部 2 1には、前記発振回路 7 1に対応する位置に 8個の開口部 2 2が形成され、これら開口部 2 2を介してプリント基板 4の接続端子部 4 1が、対応する発振回路 7 1に差し込まれる状態で装着されるようになっている（図 5参照）。この例では発振回路 7 1の、プリント基板 4の接続端子部 4 1が装着される部位が接続端子部を構成しており、水晶センサ 3は、前記載置面から浮いた状態で、発振回路 7 1の接続端子部に、プリント基板 4の接続端子部 4 1が装着されるようになっている。

これら発振回路 7 1は、プリント基板 4が装着されたときに、プリント基板 4 の接続端子部 4 1を介して電極 4 2 , 4 3と電気的に接続されるようになっていて、図 6、図 7の測定器の一例を示すブロック図に示すように、夫々信号処理部 7 2に接続されている。この信号処理部 7 2は、前記発振回路 7 1に接続される基準周波数信号を発生する基準クロック発生部 7 3、発振回路 7 1からの周波数信号及び基準クロック発生部 7 3からのクロック信号に基づいて両者の周波数差に対応する周波数信号を取り出すための、例えばへテロダイン検波器からなる周波数差検出手段 7 4、増幅部 7 5、増幅部 7 5からの出力信号の周波数をカウントするカウンタ 7 6、データ処理部 7 7を備えており、データ処理部 7 7にて求められた測定対象成分の濃度が表示部 7 8に表示されるようになつている。なお発振回路 7 1と周波数差検出手段 7 4との間には、図示しないチャンネル切り替え部が設けられており、 8個の発振回路 7 1からの各出力（8チャンネル ) を順次切り替えて周波数差検出手段 7 4に順次接続するようになっている。図 1中 7 9は操作部である。また表示部 7 8にダイォキシン濃度を表示しなくても、その周波数の変化分に対する閾値を設定しておいて、ダイォキシンの有無を判断するようにしてもよレ、。

各水晶センサ 3の周波数としては、例えば 9 MH zが選ばれ、また基準クロック発生部 7 3の周波数としては例えば 1 O MH zが選ばれる。測定対象成分である例えばダイォキシンが水晶振動子 3 0に吸着していないときには、周波数差検出手段 7 4では、水晶センサ 3側からの周波数と基準クロックの周波数との差である 1 MH zの周波数信号（周波数差信号）が出力されるが、ダイォキシンが水晶振動子 3 0に吸着すると、固有振動数が変化し、このため周波数差信号も変化するので、カウンタ 7 6におけるカウント値が変化する。なお本発明では、測定器本体 2にコンピュータが接続されていて、コンピュータにデータ処理部が設け 2005/023418 られていてもよい。また表示部は、測定器本体 2とは別個に設けられていてもよい。

このような測定器本体 2は、測定器本体 2に装着された各水晶センサ 3を覆う蓋体 8を備えている。この蓋体 8は、例えば図 1に示すように、細長い長方形の箱状に形成され、閉じられたときに前記側面部 2 1に当接する導電性の壁部 8 1 を備えている。またこの壁部 8 1には水晶センサ 3が装着されているとき、これら水晶センサ 3が互いにシールドされるように、独立する複数個この例では 8個の水晶センサ 3の収納領域 8 0を形成する、水晶センサ 3に対応する数の凹部 8 2が形成されている。

この凹部 8 2は内面に例えば金属箔が貼設されていて、前記内面が導電性材料により形成され、蓋体 8で覆われる領域がシールドされるようになっている。そして蓋体 8を閉じたときには、前記凹部 8 2の周囲の壁部 8 1が水晶センサ 3が装着された開口部 2 2の周囲を覆い、各水晶センサ 3が互いに区画された状態で収納されるようになっている。こうして測定器本体 2の開口部 2 2の周囲の側面部 2 1と、蓋体 8の凹部 8 2と、当該凹部 8 2の周囲の壁部 8 1とにより、密閉され、電気的にシールドされた水晶センサ 3の収納領域 8 0が形成される。また互いに隣接する凹部 8 2同士の間には、蓋体 8が閉じたときに測定器本体 2の互いに隣接する開口部 2 2同士の間の側面部 2 1に接触する位置に、導電性材料により形成されたばね 8 3が設けられていて、蓋体 8が閉じたときに測定器本体 2の側面部 2 1にばね 8 3が当接し、これにより蓋体 8が閉じたときの衝撃が緩和されるようになつている。また導電性の外装体 2 0と凹部 8 2及び壁部 8 1とを電気的に接触させ、こうしてアースに接続して電磁シールドを形成するようになっている。このばね 8 3は例えば銅チタン合金等の導電性金属ばねであり、導電性に優れた材料により構成されることが好ましい。またこのばね 8 3と導電†生の外装体 2 0とを介してアースに接続されるようになっている。さらに篕体 8には例えば最も外側の 2つの凹部 8 2の外側に、蓋体 8が閉じられたときの衝撃を吸収するための緩衝材 8 4例えばスポンジが取り付けられている。

このような蓋体 8は、測定器本体 2の側面部に沿つて水平に伸びる軸の回りに回転自在に設けられている。測定器本体 2の側壁 2 3 ( 2 4 ) は、蓋体 8の両端の壁部 8 5 ( 8 6 ) に回動機構を介して接続されている。この回動機構は前記側壁 2 3 ( 2 4 ) にネジ止めされた第 1のプレート 8 7 aと、前記壁部 8 5 ( 8 6 ) にネジ止めされた第 2のプレート 8 7 bとを備えている。そして第 1のプレート 8 7 aには、接続軸 8 9が形成されると共に第 2のプレ一ト 8 7 bには案内溝 8 8が形成され、接続軸 8 9が案内溝 8 8に案内されることで、前記壁部 8 5 ( 8 6 ) が水平軸の回りを回動できることとなる。従って蓋体 8が開いた状態（図 1に示す、水晶センサが露出する位置）と、蓋体 8が閉じた状態（図 8に示す水晶センサを覆う位置）との間で開閉できる。この例では接続軸 9が測定器本体 2 の側面部に沿つて水平に伸びる軸に相当する。

このような成分測定装置では、先ず複数個例えば 8個の水晶センサ 3を用意して、水晶振動子 3 0の一面側の例えば励振電極 3 1の上に、測定対象成分例えばダイォキシンを選択的に吸着する吸着層である抗体を付着させる。そしてこれら 8個の水晶センサ 3を、プリント基板 4の接続端子部 4 1を測定器本体 2の発振回路 7 1の接続端子部に挿入することにより、測定器本体 2に装着する。

次いで各水晶センサ 3に、既述のようにブランク用溶液として、先ず純水を開口部 6 2 , 6 3から滴下（注液）して、このときのカウンタ 7 6にてカウントした周波数をデータ処理部 5 7の記憶部に記憶しておく。もう少し詳しく述べると、例えば各水晶センサ 3に試料として純水を入れ、このときカウンタ 7 6にて力ゥントした周波数をデータ処理部 7 7の記憶部にブランクとして記憶しておく。そして測定対象成分の希釈率が異なる 8種類の試料溶液を用意し、各水晶センサ 3にてこれら試料溶液の濃度を測定する。'つまり試料溶液を開口部 6 2 , 6 3 から注液して、このときの周波数をカウンタ 7 6にてカウントし、データ処理部 7 7にて、各水晶センサ 3に投入された純水の周波数とダイォキシンの周波数との変化分（水晶振動子の固有振動数の変化分）を取り出し、予め作成された第 1 の検量線から夫々の試料溶液のダイォキシンの濃度を算出する。こうして例えばこのときの純水の周波数とダイォキシンの周波数との変化分である周波数差と、各試料溶液のダイォキシンの濃度とを表示部 7 8に表示する。

続いて例えば作業者が、前記周波数差と、各試料溶液のダイォキシンの濃度（ C 1〜C 8 ) とをプロットして、各試料溶液のダイォキシン濃度のパラツキが最も少なくなるように、図 9に示すような第 2の検量線を引き、この第 2の検量線に基づいて試料溶液のダイォキシンの濃度を決定する。そしてこの濃度が決定すれば、その濃度に対応する水晶センサ 3内の試料溶液の希釈倍率から、希釈前の液中の濃度が分かる。

このように測定対象成分の希釈率の異なる複数種類の試料溶液を作製して、複数個の水晶センサ 3を用いて各試料溶液の濃度を測定し、これに基づいて試料溶液の濃度を決定するのは、次の理由による。即ち、水晶センサ 3の周波数が製造上のパラツキのため、僅かながらずれることがあり、 1つの水晶センサのみを用いて測定を行う場合には、水晶センサの周波数のパラツキが濃度測定に反映され、誤差が大きくなつてしまうので、これを抑えるためである。

このような水晶センサ 3を用いた測定器では、複数個のランジュバン型の水晶センサ 3を、吸着層が上方側を向くように、測定器本体 2の側面に着脱自在に設けている。このため水晶センサ 3を測定器本体 2内部に設けられた発振回路 7 1 に装着し、試料溶液を開口部 6 2， 6 3から水晶振動子 3 0の一面側に滴下することにより、前記試料溶液の濃度測定を容易に行うことができる。

従って複数個例えば 8個の水晶センサ 3を用いて試料の濃度測定を行う場合に、例えばチャンネルを順次切り替えることにより、一括して測定作業を行うことができる。従って 1個の水晶センサを用いて、何回も測定する場合比べて測定作業を容易に行うことができ、測定作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

また従来のように作業台上で試料溶液に水晶センサを浸漬して測定を行う場合に比べて、他の場所で水晶センサ 3に試料を添カ卩しておき、これを測定器まで運ぶといった煩わしい手間を要する作業を行わなくて済む。更に試料溶液が入った容器を倒してしまうといったおそれもなく、測定作業を容易に、力迅速に行うことができる。

さらに水晶センサは、測定器本体 2が置かれた載置面から浮いた状態で装着されているので、作業台の上に水晶センサと測定器本体とを接続する配線の引き回しがないので、配線を引っ掛けて水晶センサが倒れるといったおそれがない。また複数個の水晶センサ 3を用いて並列に複数の試料の濃度の測定作業を行うことができるので、 1個の水晶センサを用いて、何回も測定する場合比べて、測定作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

この際、上述の例ではプリント基板 4にベース体 5を介して水晶振動子 3 0が設けられており、測定器本体 2との接続は、前記プリント基板 4の接続端子部 4 1を測定器本体 2内の発振回路 7 1の接続端子部に挿入したり、抜出することに行うことができるので、着脱及び電気的接続が容易である。

また上述の例では、水晶センサ 3を取り付けた後、水晶センサ 3の周囲を導電性の蓋体 8により覆っているので、測定器本体 2が置かれる雰囲気からのゴミゃ、携帯電話や電子レンジ等からの電磁波や、空気の気流、人間の体温などの外乱から水晶センサ 3が遮断され、これらの悪影響を排除することができ、より精度の高い測定を行うことができる。さらに水晶センサ 3は、測定器本体 2と蓋体 8 とに跨って形成された、導電性の収納領域の内部に設けられ、各収納領域 8 0は互レヽに独立した状態で区画されて、電気的に外部からシールドされているので、携帯電話や電子レンジ等からの外部からの電磁波が遮断され、これらの悪影響が排除される。

また各水晶センサ 3は同じ周波数に設定されているが、製造上のばらつきにより、同じ周波数に設定することは極めて困難であり、隣接する水晶センサ 3の周波数は、非常に近いが僅かにずれている。このため水晶センサ 3の周囲を個別にシールドすることにより、隣接する水晶センサ 3の周波数同士の互いに干渉を抑え、水晶センサ 3毎に正確な測定を行うことができる。

以上において本発明では、図 1 0に示す構成の水晶センサ 9を用いてもよい。この構成の水晶センサ 9は、上述の水晶センサと同様に水晶振動子 3 0の一面側及ぴ他面側に励振電極 3 1， 3 2、導出電極 3 3 , 3 4を備えており、上述の水晶センサと異なる点は、測定器本体 2内の回路との電気的な接続を、プリント基板 4の接続端子部 4 1を介して行うのでなく、導出電極 3 3 , 3 4に一端側が接続された一対の支持線部材 9 1， 9 2を介して行う点である。この支持線部材 9 1 , 9 2は例えばピアノ線により構成されており、支持線部材 9 1 , 9 2の他端側が測定器本体 2の発振回路 7 1に接続される。

図中 9 3は榭脂からなるベース体であり、三方が枠部により囲まれてその中に水晶振動子 3 0の収容領域が形成されている。また収容領域には円形状の凹部 9 4が形成されており、収容領域に水晶振動子 3 0が収容されたときに、この凹部 9 4により水晶振動子 3 0の他面側の励振電極 3 2が接触する気密空間が形成される。図中 9 5は支持線部材のホルダ、 9 6は前記ホルダの位置規制を行う受け部である。

このような水晶センサ 9では、支持線部材 9 1， 9 2の先端を測定器本体 2の発振回路 7 1の接続端子部に取り付けたり、取り外したりすることにより、水晶センサ 9が測定器本体 2に着脱自在に設けられる。この成分測定装置においても、複数の水晶センサ 9が着脱自在に設けられるので、上述の実施の形態と同様に、複数の水晶センサ 9を用いて測定対象成分の濃度の測定作業を容易に、力短時間で行うことができる。

またこの例においても、上述の実施の形態と同様に、測定器本体 2に装着された水晶センサ 9の周囲を囲むように蓋体を設けるようにしてもよいし、複数の水晶センサ 9を夫々異なる収納領域に、互いに電気的に独立した状態で収納するようにしてもよい。

以上において本発明では、測定器本体 2に着脱される水晶センサ 3は 2個以上であればよく、必ずしも 8個とは限らない。また複数の水晶センサ 3は、測定器本体 2の一つの側面に全ての水晶センサ 3を設けるのではなく、図 1 1に示すように 2つ以上の側面に 1つ以上の水晶センサ 3を設けるようにしてもよい。さらにまた複数個の水晶センサ 3を用意したとしても、測定対象成分の測定の際に、必ずしも全部を使用する必要はない。

•さらにまた蓋体 8を測定器本体 2とは独立して設け、図 1 2に示すように、測定器本体 2に複数の水晶センサ 3を装着し、試料溶液を注液した後から _Λ 取り付けるものであってもよい。さらに蓋体 8に複数の凹部 8 2を形成して、各水晶センサ 3を独立して覆うのではなく、蓋体 8により各水晶センサ 3を一つの部屋内で覆うようにしてもよレ、。さらにまた複数の水晶センサ 3は、試料溶液と接触する一面側の励振電極 3 1が上を向く状態で、 2つ以上の水晶センサ 3を測定器本体 2の側面に縦に配列してもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 試料溶液中の測定対象成分を検知するために用いられる成分測定装置において、

気密空間を形成するための凹部を備えた保持部と、一面側の励振電極に測定対象成分を吸着するための吸着層が形成されると共に、他面側の励振電極が前記凹部に臨むように当該凹部を塞いだ状態で前記保持部に保持された水晶振動子と、を含む水晶センサと、

この測定器本体に横方向に配列して設けられ、前記吸着層が上を向いた状態で複数の水晶センサが夫々着脱自在に装着される複数の接続端子部と、を備え、前記測定器本体における検出結果に基づいて試料溶液中の測定対象成分の有無及び測定対象成分の濃度の少なくとも一方を測定することを特徴とする成分測定装置。

2 . 前記測定器本体に装着された水晶センサの周囲を覆う蓋体を備えたことを特徴とする請求項 1記載の成分測定装置。

3 . 前記蓋体は、前記測定器本体の側面部に沿つて水平に伸びる軸の回りに回転自在に設けられ、.前記複数の水晶センサを覆う位置と試料溶液を注液できるように水晶センサが露出する位置との間で開閉するように構成されていることを特徴とする請求項 2記載の成分測定装置。

4 . 前記蓋体は、蓋体で覆われる領域が外部からシールドされるように構成されていることを特徴とする請求項 2記載の成分測定装置。

5 . 前記蓋体の内側は、複数の水晶センサを独立して覆うように複数に区画され、かつ各区画領域が互いにシールドされるように構成されていることを特徴とする請求項 2記載の成分測定装置。

6 . 前記保持部は、その一端側に前記測定器本体の接続端子部に装着される接続端子部が設けられた配線基板を備えたことを特徴とする請求項 1記載の成分測定装置。

7 . 前記保持部は、前記配線基板に積層される弾性素材からなる水晶保持部材を備え、水晶振動子は、この水晶保持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項 6記載の成分測定装置。

8 . 前記水晶振動子の励振電極と配線基板の電極とは導電性接着剤により互いに接着されていることを特徴とする請求項 6記載の成分測定装置。