WO2008078832A1

WO2008078832A1 - 感知装置

Info

Publication number: WO2008078832A1
Application number: PCT/JP2007/075354
Authority: WO
Inventors: Mitsuaki Koyama
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2008-07-03
Also published as: TW200835915A; US8434351B2; US20100024532A1; TWI443338B; JP2008157751A; CN101568820A; EP2098852A1; JP4713459B2

Abstract

本発明の目的は液体と接触してその液体中の感知対象物の吸着により固有振動数が変わる水晶振動子などの圧電振動子を用いた感知装置において、周波数変化の検出感度の精度を高くすることに伴う悪影響を抑えた感知装置を提供することにある。本発明の感知装置は、圧電振動子を発振させるために、駆動電流が０．３ｍＡ以下となるように当該圧電振動子に発振駆動電力を供給する発振回路と、前記発振回路の発振出力に基づいて感知対象物の濃度を測定する測定部と、を備えた構成にある。このような構成にすることで、圧電振動子の自己発熱を抑えることができる。そのため圧電振動子の発振周波数の変動が抑えられ、結果として感知対象物の吸着による周波数の変化分を正確に検出することができる。

Description

明細書

感知装置

技術分野

[ 0 0 0 1 ]

本発明は、感知対象物を吸着するための吸着層がその表面に形成され、液体と接触してその液体中の感知対象物の吸着により固有振動数が変わる圧電振動子例えば水晶振動子を用い、この圧電振動子の固有振動数の変化分を検出して液体中の感知対象物を感知する感知装置に関する。背景技術

[ 0 0 0 2 ]

微量な物質を感知する手法として水晶振動子を用いた感知装置が知られている。この感知装置は、水晶振動子の表面に感知対象物を吸着するための吸着層を形成して水晶センサーを構成し、感知対象物が水晶振動子、詳しくは吸着層に付着するとその固有振動数がその付着量に応じて変化することを利用して感知対象物の有無あるいはその濃度を測定するものであり、その応用範囲が広く、装置としても簡易な構成である上、感度が高いことから極微量な物質でも測定できるといつた利点がある。そのため従来から血液、尿などに含まれる疫病マーカ物質の分析を行うにあたって、水晶センサーを用いれば従来の手法に代わる有効な手法であることが期待されている。

[ 0 0 0 3 ]

本願の出願人は、水晶センサーの適用対象として、例えば環境汚染物質であるダイォキシンや P C Bあるいは血液中の疫病マーカなどを検討しているが、この手法により高精度に対象物質を測定できれば画期的である。何故なら現状では例えばダイォキシンを測定する手法としては、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いる方法及び E L I S A法（適用酵素免疫測定法）が知られているが、ガスクロマトグラフ質量分析計は装置価格が極めて高く、このため分析コストも可成り高いものになっており、更に分析に長い期間を必要とするし、 E L I S A法は、ガスクロマトグラフ質量分析計に比べて装置価格、分析価格が低く、分析に要する時間も短いが、分析精度が低いという課題がある。

[ 0 0 0 4 ]

ところで、それほど高い測定精度が要求されなければ水晶センサーを用いた感知装置を製造することは困難なことではないが、高い測定精度が要求されるとなると、現実には製造が困難である。その理由は微小な周波数変化を正確にかつ短時間で捉えることが非常に難しく、また感知物質の吸着以外に周波数変動の外乱要因が多いことによる。

[ 0 0 0 5 ]

こうした事情から本願の出願人は、発振回路の周波数信号をディジタル化し、そのディジタル信号で特定される正弦波信号を直交検波し、当該正弦波信号と検波に用いた正弦波信号との周波数差に応じた速度で回転する回転べクトルを作成し、この回転べクトルの速度を監視することで極めて高精度に周波数変化を検出できる技術を開発している（特許文献 1 ) 。しかし周波数変化の検出感度が高くなればなるほど、外乱が測定誤差に与える影響が大きくなる。

[ 0 0 0 6 ]

上述の回転べクトルの方式を用い、水晶振動子を備えた感知センサー内に先ず純水を供給し、次いで感知对象物となる抗原を含む試料液を供給したところ、水晶振動子に設けられた吸着層である抗体層と抗原とが抗原抗体反応を起こして抗原が捕捉され、後述の実験例で説明する図 1 1及び図 1 2に示すように周波数が低下する。ところが測定中に周波数が徐々に上昇する傾向が見られ、試料液を供給したことによる周波数の終点検出が難しく、特に抗原濃度が小さく周波数変化が小さい場合には周波数の終点検出が難しいという問題がある。

[ 0 0 0 7 ]

本発明者はこの原因を追究した結果、後述の実験例からも推測できるように、水晶片の自己発熱によるものと結論付けた。即ち、水晶振動子を液体中で振動させると水晶片の等価直列抵抗が例えば 1 5 0オームと大きくなり、このため駆動電流が流れることにより自己発熱する。ここで図 1 4は水晶振動子の周波数一温度特性図であるが、水晶振動子が自己発熱することにより、周波数が 3次曲線の特性カーブに沿って例えば点 aから点 bに移動しようとし、その結果、周波数が変動していくと考えられる。周波数が徐々に上昇していく現象からすれば、図 1 4の 3次曲線の下流側部分において温度がスライドし、この結果周波数がこの力ーブに沿って上昇することと整合する。

このため、せっかく周波数について高精度な手法を採用しても、その利点を十分に生かしきれないという課題がある。

[0008]

特許文献 1

特開 2006— 258787公報

発明の開示

[ 0ひ 09 ]

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、液体と接触してその液体中の感知対象物の吸着により固有振動数が変わる水晶振動子などの圧電振動子を用いた感知装置において、周波数変化の検出感度の精度を高くすることに伴う悪影響を抑えた感知装置を提供することにある。

[0010]

本発明は、感知対象物を吸着するための吸着層がその表面に形成され、液体と接触してその液体中の感知対象物の吸着により固有振動数が変わる圧電振動子を用い、前記圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、液体中の感知対象物を感知する感知装置において、

前記圧電振動子を発振させるために、駆動電流が 0. 3mA以下となるように当該圧電振動子に発振駆動電力を供給する発振回路と、

前記発振回路の発振出力に基づいて感知対象物の濃度を測定する測定部と、を備えたことを特徴とする。なお、圧電振動子に液体が接触すると、前記圧電振動子の等価直列抵抗の値は例えば 150 Ω以上にもなる。

[001 1]

本発明によれば、圧電振動子に液体が接触すると圧電振動子の等価直列抵抗が大きくなるが、圧電振動子を発振させるための駆動電流が 0. 3 mA以下となるように設定しているので、後述の実験例に示すように圧電振動子の自己発熱を抑えることができる。そのため圧電振動子の発振周波数の変動が抑えられ、結果として感知対象物の吸着による周波数の変化分を正確に検出することができ、感知対象物の濃度を高精度に計測することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る水晶センサーを含む感知装置の実施の形態の外観を示す斜視図である。

図 2は、上記実施の形態に用いられる水晶センナーを示す概略断面図である。図 3は、上記実施の形態に用いられる水晶振動子及び周辺の配線を示す説明図である。

図 4は、上記実施の形態の感知装置を示すプロック回路図である。

図 5は、上記感知装置の操作手順を示す説明図である。

図 6は、測定部の一例を示すブロック図である。

図 7は、図 6に示す回路プロックの一部を示す構成図である。

図 8は、図 7に示すブロック図により取り出された回転べクトルを示す説明図である。

図 9は、 0 . 1 mAの駆動電流における周波数温度特性を基準とし、 1 0 mAの駆動電流における周波数温度特性との差を示す特性図である。

図 1 0は、周波数温度特性を示す特性図である。

図 1 1は、抗原抗体反応前後の水晶振動子の発振周波数の様子を示す特性図である。

図 1 2は、抗原抗体反応前後の水晶振動子の発振周波数の様子を示す特性図である。

図 1 3は、周波数時間特性を示す特性図である。

図 1 4は、周波数温度特性を示す特性図である。発明を実施するための最良の形態

[ 0 0 1 2 ]

以下に本発明に係る感知装置の実施の形態を説明する。先ず、感知装置の全体構成について説明しておく。この感知装置は、図 1に示すように複数例えば 8個の水晶センサー 1と、この水晶センサー 1が着脱自在に装着される測定器本体 1 0 0とを備えている。前記水晶センサー 1は、図 1及び図 2に示すように配線基板であるプリント基板 2 1の上にゴムシート 2 2を重ね、このゴムシート 2 2に設けられた凹部 2 3を塞ぐように、圧電振動子である水晶振動子 2 4が設けられ、更にゴムシート 2 2の上から上蓋ケース 2 5を装着して構成されている。この実施形態で用いられる水晶振動子 2 4としては例えば発振周波数が 1〜3 0 MH z、この例では 9 . 1 7 6 MH zの水晶振動子 2 4が用いられる。上蓋ケース 2 5には、試料溶液の注入口 2 5 aと試料溶液の観察口 2 5 bとが形成され、注入口 2 5 aから試料溶液が注入され、水晶振動子 2 4の上面側の空間に試料溶液が満たされることになる。水晶振動子 2 4の下面側は前記凹部 2 3により気密空間とされ、これによつてランジュバン型の水晶センサーが構成されることになる。

[ 0 0 1 3 ]

前記水晶振動子 2 4は、図 3に示すように例えば円形の水晶片 2 0の両面に夫々電極 2 4 a、 2 4 b (裏面側の電極 2 4 bは表面側の周縁部に連続形成されている）が設けられ、これら電極 2 4 a， 2 4 bは導電性接着剤 2 6を介して基板 2 1に設けられている一対の導電路であるプリント配線 2 7に夫々電気的に接続されている。また水晶振動子 2 4の一面例えば電極 2 4 aの表面には、感知対象物を吸着するための吸着層（図示せず）が形成されている。

[ 0 0 1 4 ]

続いて測定器本体 1 0 0の内部回路について図 4を用いて説明する。図 4中の 4は水晶センサー 1の水晶振動子 2 4を発振させるための発振回路であり、この発振回路 4の後段には、バッファアンプ 5を介して測定部 6が接続されている。前記発振回路 4はコルピッツ型発振回路として構成されており、 T rは発振増幅素子としてのトランジスタ、 4 0， 4 1は分割容量成分をなすコンデンサ、 V c cは定電圧源である。その他の部位については、 4 2〜4 4はコンデンサ、 4 5 〜4 8は抵抗である。また 4 9は水晶センサー 1が着脱自在に接続される端子部であり、図 1に示す測定器本体 1 0 0に設けられている。この発振回路 4においては、水晶片 2 0の駆動電流が 0 . 3 mA以下となるように回路定数が設定されている。具体的には、図 4に示す抵抗 4 5， 4 6 , 4 7の抵抗値を調整して 0 . 3 mA以下に設定している。

[ 0 0 1 5 ]

前記測定部 6は、例えば既述の特許文献 1に記載されている回転べクトルを用いた手法を用いて発振出力の周波数を測定することができるが、例えば周波数力ゥンタ、そのカウンタ数の変化分を演算する演算部等を備えた構成としてもよい。この測定部 6の具体的な回路構成の一例については後述する。

なお、この例では水晶センサー 1が 8個取り付けられる 8チヤンネル構成になつており、図 4に示す回路が 8チャンネル用意され、各チャンネルの出力が切り替えられて測定部 6に接続される構成となっている。

[ 0 0 1 6 ]

続いてこの感知装置の作用について図 5を参照しながら説明する。先ず、水晶センサー 1 (図 1参照）を測定器本体 1 0 0に差込み、例えばブランク値を求めるために感知対象物が含まれていない溶液例えば純水を水晶センサー 1内に満たす。水晶センサー 1内に純水が満たされると、水晶片 2 0の等価直列抵抗の値は例えば 1 5 0 Ωないし 5 0 0 Ω程度になる。そしてこの水晶片 2 0に対して前記発振回路 4により前記水晶片 2 0の駆動電流が 0. 3 m A以下例えば 0. 2 mA となるように発振駆動電力を印加する。このとき純水の粘度が大気雰囲気よりも大きいので水晶振動子 2 4の発振周波数は、図 5に示すように純水が水晶面に付着することにより大気雰囲気で水晶振動子 2 4を発振させた場合よりも低くなる。次に水晶片 2 0に 0 . 2 m Aの発振駆動電力を印加した状態で水晶センサー 1 内の純水中に、感知対象物例えばダイォキシンが含まれている溶液を注入する。前記ダイォキシンは抗ダイォキシン抗体による選択的な分子捕捉により水晶振動子 2 4の表面の吸着層に捕獲され、図 5に示すようにその吸着量に応じて水晶振動子 2 4の発振周波数が Δ f だけ変化する。後述の実験例で説明するように抗原抗体反応により水晶振動子 2 4の発振周波数が変化した後は、周波数が徐々に上昇することなく安定する。そして、このときの水晶振動子 2 4の発振周波数を求め、 Δ f を求めると共に、予め求めておいた Δ f とダイォキシンの濃度との関係式（検量線）に基づいてダイォキシンの濃度が求められる。この濃度は例えば図示しない表示部に表示される。なお、検出した濃度と予め設定した濃度とを比較して、設定濃度よりも高ければ「有り」、設定濃度よりも低ければ「無し」として出力するようにしてもよレ、。

[ 0 0 1 7 ]

上述の実施の形態によれば、水晶振動子 2 4を発振させるための駆動電流が 0 . 3 mA以下この例では 0. 2 mAとなるように設定しているので、水晶振動子 2 4が液体と接触してその等価直列抵抗が大きくなつても後述の実験例に示すように水晶振動子 2 4の自己発熱を抑えることができる。そのため水晶振動子 2 4 の発振周波数の変動が抑えられ、結果として感知対象物この例ではダイォキシンの吸着による周波数の変化分を正確に検出することができ、ダイォキシンの濃度を高精度に計測することができる。特に回転べクトル方式のように検出感度が極めて高い装置に対しては、水晶振動子 2 4の自己発熱分も周波数検出データに反映されることから、この発明は有効である。

なお、感知対象物としては、例えば疫病マーカ蛋白質、伝染病の細菌、 P C B 等であってもよレ、。

[ 0 0 1 8 ]

ここで上述した測定部 6の一例を図 6に示す。図 6において、 8 1は基準クロック発生部であり、前記スィツチ部からの周波数信号をサンプリングするために周波数の安定性が極めて高い周波数信号であるクロック信号を出力する。 8 2は A/D (アナログ Zディジタル）変換器であり、前記周波数信号を基準クロック発生部 8 1からのクロック信号によりサンプリングしてそのサンプリング値をデイジタル信号として出力する。前記周波数信号の周波数 f cとサンプリング周波数（クロック信号の周波数） f sとについては、例えば f cを 1 l MHz、 f s を 1 2 MH zに設定することができる。この場合、 AZD変^ ^ 6 1からのディジタル信号である出力信号で特定される周波数信号の基本波は 1 MH zの正弦波となる。

[ 0 0 1 9 ]

AZD変換器 8 2の後段には、キャリアリムーブ 8 3及ぴローパスフィルタ 8 4がこの順に設けられている。キャリアリムーブ 8 3及びローパスフィルタ 8 4 は、 A/D変換器 8 2からのディジタル信号により特定される例えば 1 MH zの正弦波信号の周波数と、直交検波に用いられる正弦波信号の周波数との差の周波数で回転する回転べクトルを取り出すために用いられている。

[0020]

回転べクトルを取り出す作用をわかりやすく説明するために、 AZD変換器 8 2からのディジタル信号により特定される正弦波信号を Acos (ω 0 t + Θ) とする。一方、キャリアリムーブ 83は、図 7に示すように前記正弦波信号に対して cos (ω θ t) を掛け算する掛け算部 83 aと前記正弦波信号に対して一 sin ( ω θ t) を掛け算する掛け算部 83 bとを備えている。即ちこのような演算をすることにより直交検波される。掛け算部 83 aの出力及び掛け算部 83 bの出力は夫々（2) 式及び（3) 式により表される。

[0021]

Acos (ω 0 t + θ ) • cos ( ω 0 t )

= 1/2 - Acos θ + 1/2 {cos (2 ω 0 t ) - cos Θ +sin (2 ω 0 t ) - sin Θ } …… （2)

Acos (ω 0 t + θ) ·一 sin (ω 0 t )

= 1,2， Asin Θ - 1/2 {sin (2 ω 0 t) - cos Θ +cos (2 ω 0 t ) · sin Θ } …… （3)

従って掛け算部 83 aの出力及び掛け算部 83 bの出力を夫々ローパスフィルタ 84 a及び 84 bを通すことにより、 2 ω 0 tの周波数信号は除去されるので、結局ローパスフィルタ 84からは 1Z2 · Acos0と 1Z2 · Asin0とが取り出される。

[0022]

そして Acos (ω 0 t + Θ) で表される正弦波信号の周波数が変化すると、 Ac os (ω 0 t + θ ) は Acos (ω θ ί + θ + ω ΐ ΐ) となる。ただし 1は ω 0よりも十分小さいものとする。従って 1Z2 · Acos0は 1 2 · Acos (θ +ω 1 t) となり、 1Z2 · Asin0は 1ノ2 · Asin (θ +ω 1 t) となる。即ち、口一パスフィルタ 84から得られた出力は、正弦波信号 [Acos (ω 0 t + θ) ] の周波数の変化分 ω 1/2 πに対応する信号である。つまりこれらの値は、 Αノ D変 m¾ 82からのディジタル信号により特定される正弦波信号の周波数と直交検波に用いた正弦波信号の周波数 ω 0 2 πとの差の周波数で回転する回転べクトルを複素表示したときの実数部分（I) 及び虚数部分（Q) である。

[0023]

図 8はこの回転べクトルを表した図であり、この回転べクトルは角速度が ω 1 である。従って前記正弦波信号の周波数が変化しなければ、 ω ΐ tはゼロであるからこの回転べクトルの回転速度はゼロであるが、水晶振動子 24に感知対象物質が吸着されて水晶振動子の周波数が変化し、これにより前記正弦波信号の周波数が変化すると、その変化分に応じた回転速度で回転することになる。

[0024]

ところで感知対象物質が存在しないときの水晶振動子の発振周波数に対応する角速度が直交検波に用いた正弦波信号の角速度に一致することはかなり稀であることから、実際には、感知対象物質が存在しないときの水晶振動子の発振周波数に対応する回転べクトルの角速度と感知対象物質が存在するときの水晶振動子の発振周波数に対応する回転べクトルの角速度とを夫々求め、その角速度の差が求められる。この回転べクトルの角速度の差は、水晶振動子に感知対象物質が吸着したことによる水晶振動子の周波数の変化分に対応する値である。実施例

[0025]

次に本発明の効果を確認するために行った実験について述べる。

ぐ実験例 1 >

駆動電流を種々変えて水晶振動子 24の周波数温度特性を求める実験を行ったが、そのデータのうち駆動電流が 1 OmAについて検討を行った。図 9は 0. 1 mAの駆動電流における周波数温度特性を基準とし、 1 OmAの駆動電流における周波数温度特性との差を示している。図 10は駆動電流が 0. 1mAの周波数温度特性と駆動電流が 1 OmAの周波数温度特性を示している。図 10に示すように 85^における 0. 1mAの駆動電流の周波数を f 1とすると、 85でにおける 1 OmAの駆動電流の周波数は図 9により f 1 + 0. 7 X 10 ⁶であることが分かる。この f 1 +0. 7 X 10 ⁶の周波数は駆動電流が 0. 1mAでは、温度が（8 5 + A t ) でのところで検出されるのに対して駆動電流が 1 OmAでは温度が 8 5Tのところで検出されている。従って、駆動電流が大きい場合には、図 1 0に示すように周波数温度特性は見かけ上低温側（図 1 0において左側）にずれていることになる。即ち、図 1 0に示すように駆動電流が 1 OmAでは本来

(8 5 + Δ t) で検出すべき周波数（f 1 + 0. 7 X 1 0— ⁶) を、温度が 8 5 tのところで検出していることが分かった。即ち、周囲の温度が 8 5でであるにもかかわらず、水晶振動子 24の周波数は（8 5 + A t ) tの温度に対応する大きさとなっている。この原因は、駆動した水晶振動子 24の自己発熱（内部発熱 ) によって Δ tだけ温度が上昇したものと推測される。従って、駆動電流が増えると水晶振動子 24の内部温度が増加すると言える。

[00 2 6]

ぐ実験例 2 >

(実施例 1一 1 )

上述した感知装置を用いた感知対象物の測定において、水晶センサー 1内に純水を所定量供給し、水晶片 20の駆動電流が 0. 2 mAとなるように発振駆動電力を印加した。続いて、水晶片 20に 0. 2 m Aの駆動電流を印加した状態で水晶センサー 1内の純水中に、 CRP抗体が 1 0 g/m 1含まれている P B S 溶液（リン酸緩衝液）を所定量注入した。そして抗原抗体反応前後の水晶振動子 24の発振周波数の様子を観察した。その様子を図 1 1に示す。なお、この測定では発振周波数が 9. 1 7 6MH zの水晶振動子 24を用いている。

(比較例 1一 1 )

水晶片 20の駆動電流が 0. 5 mAとなるように発振駆動電力を調整した他は、実施例 1一 1と純水及び試料液の供給量を同じにして感知対象物の測定を行つた。そして抗原抗体反応前後の水晶振動子 24の発振周波数の様子を観察した。その様子を図 1 1に示す。

(実施例 2— 1)

水晶センサー 1内の純水中に、〇1 ?抗体が1 0 μ gZml含まれる P B S溶液を所定量注入した他は、実施例 1一 1と純水の供給量及び駆動電流を同じにして感知対象物の測定を行った。そして抗原抗体反応前後の水晶振動子 24の発振周波数の様子を観察した。その様子を図 1 2に示す。

(比較例 2— 1 )

駆動電流を 0 . 5 m Aとなるように調整した他は、実施例 2— 1と純水及び試料液の供給量を同じにして感知対象物の測定を行った。そして抗原抗体反応前後の水晶振動子 2 4の発振周波数の様子を観察した。その様子を図 1 2に示す。

[ 0 0 2 7 ]

(結果及び考察）

図 1 1及び図 1 2の縦軸は発振周波数 f であり、横軸は時間 tである。なお、図 1 1及び図 1 2において時間 t 1で水晶センサー 1内の純水中に上記試料液を注入している。図 1 1及び図 1 2に示すように抗原抗体反応による水晶振動子 2 4の発振周波数の変化が終了した後において、時間 t 2から時間 t 3までの水晶振動子 2 4の発振周波数は、実施例 1一 1及び実施例 2— 1では略安定しているのに対して、比較例 1一 1及び比較例 2— 1では徐々に上昇している。また図 1 2に示すように、実施例 2— 1及び比較例 2— 1では抗原濃度が小さいため周波数変化が非常に小さいことが分かる。従って、駆動電流を 0 . 2 mAとなるように調整することで、抗原抗体反応前の水晶振動子 2 4の発振周波数と抗原抗体反応後の水晶振動子 2 4の発振周波数との差を正確に測定することができる。

[ 0 0 2 8 ]

ぐ実験例 3 >

(実施例 3 - 1 )

上述した感知装置において、駆動電流を 0 . 1 mAとなるように調整し、 2 5 tの大気雰囲気で水晶振動子 2 4を発振させて、この場合における水晶振動子 2 4の発振周波数を測定した。なお、この測定では発振周波数が 9 . 1 7 6 MH z の水晶振動子 2 4を用いている。

(実施例 3— 2 )

駆動電流を 0 . 2 m Aとなるように調整した他は、実施例 1と同様にして水晶振動子 2 4の発振周波数を測定した。

(実施例 3— 3 )

駆動電流を 0 . 3 mAとなるように調整した他は、実施例 1と同様にして水晶振動子 2 4の発振周波数を測定した。

(比較例 3— 1 )

駆動電流を 0 . 5 mAとなるように調整した他は、実施例 1と同様にして水晶振動子 2 4の発振周波数を測定した。

(比較例 3— 2 )

駆動電流を 7 . O mAとなるように調整した他は、実施例 1と同様にして水晶振動子 2 4の発振周波数を測定した。

[ 0 0 2 9 ]

(結果及び考察）

図 1 3は、 2 5 tの大気雰囲気中における実施例 3— 1、実施例 3— 2、実施 3— 3、比較例 3— 1及び比較例 3— 2の周波数時間特性を示す特性図である。図 1 3中の縦軸は周波数偏差（X 1 0 ⁶ ) であり、横軸は時間（秒）である。図 1 3に示すように実施例 3— 1、実施例 3— 2及び実施例 3— 3では周波数に殆ど変化がなく安定していることが分かる。一方、比較例 3— 1では周波数に大きな変化は見られないが、周波数の安定する時間が実施例 3— 1、実施例 3— 2及び実施例 3— 3に比べて長い。また比較例 3— 2では周波数に大きな変化が見られると共に、周波数が安定する時間が実施例 3— 1、実施例 3— 2及び実施例 3 一 3に比べて非常に長い。この実験結果は大気雰囲気中で水晶振動子 2 4を発振させた場合の結果であるが、上述した実験例 1において液体中で水晶振動子 2 4 を発振させたデータにおいて駆動電流を 0 . 2 m Aに調整することで周波数が安定していることを確認しているため、図 1 2に示す実験結果は液体中で水晶振動子 2 4を発振させた場合の結果として関連付けて考察することができる。従って、図 1 2に示すように駆動電流を 0 . 3 mAとした場合には、測定開始から数十秒のところで若干の周波数のみだれが生じたが、その後は周波数が安定していることから、上述した感知装置において感知対象物の濃度を正確に検出するためには、水晶片 2 0の駆動電流を 0 . 3 m A以下とすることが有効であることが分かる。なお、駆動電流の下限値に関しては、水晶振動子 2 4が正常に発振する限り駆動電流の大きさに制限はない。従って、駆動電流の下限値を規定する意味はなレ、。

Claims

請求の範囲

1 . 感知対象物を吸着するための吸着層がその表面に形成され、液体と接触してその液体中の感知対象物の吸着により固有振動数が変わる圧電振動子を用い、前記圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、液体中の感知対象物を感知する感知装置において、

前記圧電振動子を発振させるために、駆動電流が 0 . 3 mA以下となるように当該圧電振動子に発振駆動電力を供給する発振回路と、

前記発振回路の発振出力に基づいて感知対象物の濃度を測定する測定部と、を備えたことを特徴とする感知装置。

2 . 前記圧電振動子の等価直列抵抗の値が 1 5 0 Ω以上であることを特徴とする請求項 1に記載の感知装置。