[發明專利]感測裝置

無效

• 申請號: 200780048194.0
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101568820A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 小山光明
• 申請（專利權）人: 日本電波工業株式會社
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術領域

本發明涉及使用壓電振子例如石英振子，檢測該壓電振子的固有振蕩頻率的變化量，從而感測液體中的感測對象物的感測裝置，該壓電振子在其表面形成有用于吸附感測對象物的吸附層，其與液體接觸，固有振蕩頻率由于該液體中的感測對象物的吸附而變化。

背景技術

作為感測微量物質的方法，已知使用石英振子的感測裝置。該感測裝置是，在石英振子的表面形成用于吸附感測對象物的吸附層而構成石英傳感器，當感測對象物吸附在石英振子上，具體而言吸附在吸附層上時，其固有振蕩頻率根據該吸附量而變化，利用該點測定感測對象物的有無或者其濃度，該感測裝置的應用范圍廣泛，裝置結構簡單，而且靈敏度高，具有即使是極微量的物質也能夠進行測定的優點。因此，在一直以來對包含在血液、尿液等中的傳染病標志物進行分析時，如果使用石英傳感器，則能夠期待代替現有方法的有效的方法。

本申請的申請人，作為石英傳感器的應用對象，研究了例如作為環境污染物質的二惡英(dioxin)、PCB或血液中的傳染病標志物等，如果通過該方法能夠高精度地測定對象物質則是劃時代的成果。這是因為，在現狀下，例如作為測定二惡英的方法，已知使用氣相色譜質譜分析儀的方法和ELISA法(適用酶聯免疫吸附測定法)，但氣相色譜質譜分析儀的裝置價格極高，因此分析成本也相當高，而且分析需要較長的期間，ELISA法與氣相色譜質譜分析儀相比，裝置價格、分析價格較低，分析所需的時間也較短，但存在分析精度低的問題。

如果不要求很高的測定精度，則制造使用石英傳感器的感測裝置并不困難，但如果要求較高的測定精度，則實際制造十分困難。其理由是，正確地且在短時間內捕捉微小的頻率變化是非常困難的，而且感測物質的吸附以外的對頻率變化的外部干擾較多。

基于上述情況，本申請的申請人開發了下述技術(專利文獻1)：將振蕩電路的頻率信號數字化，對由該數字信號確定的正弦波信號進行正交檢波，制作以根據該正弦波信號與用于檢波的正弦波信號的頻率差確定的速度旋轉的旋轉矢量，通過監測該旋轉矢量的速度，能夠以極高的精度檢測頻率變化。但是頻率變化的檢測靈敏度越高，外部干擾對測定誤差造成的影響越大。

使用上述的旋轉矢量的方法，首先向具有石英振子的感測傳感器內供給純水，然后供給包含作為感測對象物的抗原的試液，作為設置于石英振子的吸附層的抗體層與抗原產生抗原抗體反應，從而捕捉到抗原，如后述的實驗例所說明的圖11和圖12所示，頻率下降。但是，能夠觀察到在測量過程中頻率緩緩上升的趨勢，存在難以進行供給試液后的頻率的終點檢測，特別是在抗原濃度較小、頻率變化較小的情況下，存在難以進行頻率的終點檢測的問題。

本發明者研究其原因，結果得出結論這是由于石英片的自發熱所造成的，這也能夠根據后述的實驗例推測得出。即，當使石英振子在液體中振動時，石英片的等效串聯電阻增大至例如150歐姆，因此由于流過驅動電流而自發熱。此處，圖14為石英振子的頻率-溫度特性圖，由于石英振子的自發熱，頻率沿著三次曲線的特性曲線例如從點a移動至點b，其結果，能夠認為頻率產生了變動。對頻率緩緩上升的現象進行考慮，溫度在圖14的三次曲線的下游側部分滑動，結果與頻率沿著該曲線上升的情況相吻合。

因此，存在即使特意對頻率采用高精度的方法進行檢測，也無法充分發揮其優點的問題。

專利文獻1：日本特開2006-258787號公報

發明內容

本發明基于上述問題提出，其目的在于提供一種感測裝置，其使用固有振蕩頻率由于與液體接觸及該液體中的感測對象物的吸附而變化的石英振子等壓電振子，并且能夠抑制伴隨頻率變化的檢測靈敏度的精度提高而產生的不良影響。

本發明提供一種感測裝置，其使用壓電振子，基于上述壓電振子的固有振蕩頻率的變化感測液體中的感測對象物，該壓電振子在其表面形成有用于吸附感測對象物的吸附層，并與液體接觸，且固有振蕩頻率由于該液體中的感測對象物的吸附而變化，該感測裝置的特征在于，包括：

用于使上述壓電振子振蕩的、以使驅動電流為0.3mA以下的方式向該壓電振子供給振蕩驅動電力的振蕩電路；和

基于上述振蕩電路的振蕩輸出測定感測對象物的濃度的測定部。另外，當液體與壓電振子接觸時，上述壓電振子的等效串聯電阻的值為例如150Ω以上。