特許第6154570号(P6154570)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6154570
(24)【登録日】2017年6月9日
(45)【発行日】2017年6月28日
(54)【発明の名称】弾性表面波センサ
(51)【国際特許分類】
   G01N 29/02 20060101AFI20170619BHJP
【FI】
   G01N29/02 501
【請求項の数】6
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2011-240493(P2011-240493)
(22)【出願日】2011年11月1日
(65)【公開番号】特開2013-96867(P2013-96867A)
(43)【公開日】2013年5月20日
【審査請求日】2014年10月22日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004330
【氏名又は名称】日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男
(74)【代理人】
【識別番号】100160093
【弁理士】
【氏名又は名称】小室 敏雄
(72)【発明者】
【氏名】小貝 崇
(72)【発明者】
【氏名】谷津田 博美
【審査官】 比嘉 翔一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−025728(JP,A)
【文献】 特表平09−512345(JP,A)
【文献】 特開平02−122242(JP,A)
【文献】 特許第2713534(JP,B2)
【文献】 特開平05−281120(JP,A)
【文献】 特開2013−092446(JP,A)
【文献】 特開2007−093239(JP,A)
【文献】 特表2004−526977(JP,A)
【文献】 特開2007−147556(JP,A)
【文献】 国際公開第96/26435(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 29/00−29/52
G01B 17/00−17/08
G01N 5/00− 9/36
G01N 27/12
H03H 9/145
H03H 9/25
JSTPlus(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性表面波を伝播する圧電素子と、
前記圧電素子に設けられ、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う少なくとも1対の電極と、
検体である液体が導入される前記1対の電極間の領域であって前記1対の電極によって前記弾性表面波が伝搬される領域の一面に対して載置され、前記液体が毛細管現象によって浸潤することによって、前記領域に接触する部分へ当該液体を導入させる多孔性基材と、
を備え
前記領域は、前記圧電素子と前記多孔性基材との間であって、前記1対の電極間に形成された反応領域薄膜である、
ことを特徴とする弾性表面波センサ。
【請求項2】
前記電極は、2つであって、
前記多孔性基材は、薄膜を介して前記圧電素子に接触し、前記多孔性基材に接続され、前記各電極に接する部分が疎水性基材からなることを特徴とする請求項に記載の弾性表面波センサ。
【請求項3】
前記多孔性基材は、前記圧電素子に接しない部分を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弾性表面波センサ。
【請求項4】
前記多孔性基材は、目的物と反応する物質を含む反応層または目的物以外を除去するフィルタ層のうち少なくとも1つの層を備えることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の弾性表面波センサ。
【請求項5】
前記圧電素子は、前記電極と電気的に接続しない領域を有する第1の部分と、
前記電極と電気的に接続する薄膜を有する第2の部分と、
を備えることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の弾性表面波センサ。
【請求項6】
前記電極は複数であって、
複数の前記電極各々の間に設けられた前記多孔性基材に、目的物と反応する反応物をそれぞれ有することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の弾性表面波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性表面波センサに関する。
【背景技術】
【0002】
電子回路に用いられるバンドパスフィルタの一つとしてSAW(Surface Acoustic Wave;弾性表面波)フィルタが知られている。SAWフィルタは、小型かつ良好な減衰特性を持つため、携帯電話を始めとして様々な電子機器に利用されている。SAWフィルタは、例えば、圧電素子基板上に表面弾性波を発生させ、また表面弾性波を検出するための櫛型電極(InterDigital Transducer;IDT)を有する。
【0003】
SAWフィルタに関する技術として、例えば、特許文献1には、圧電性基板と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され弾性表面波の送信を行う送信電極部と、前記圧電性基板の表面上に所定のパターンで形成され前記弾性表面波の受信を行う受信電極部と、を含む送受信電極部と、前記送信電極部と前記受信電極部との間に形成され、検体である液体が導入される検出領域と、前記送受信電極部を外部から密閉するよう覆う封止構造と、を備え、前記検出領域に導入された検体である液体に応じて送信電極部から受信電極部への弾性表面波の伝搬特性が変化する弾性表面波センサであって、前記送信電極部と前記検出領域との間及び前記検出領域と前記受信電極部との間のうちの少なくとも一方に金属により形成され、前記弾性表面波のエネルギーを前記圧電性基板の表面に集中させるためのダミー電極部を備えることを特徴とする弾性表面波センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−286606号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1記載の技術では、封止構造を設けるため、製造コストがかかるという問題があった。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、製造コストを削減できる弾性表面波センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、弾性表面波を伝播する圧電素子と、前記圧電素子に設けられ、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う少なくとも1対の電極と、検体である液体が導入される前記対の電極間の領域であって前記1対の電極によって前記弾性表面波が伝搬される領域の一面に対して載置され、前記液体が毛細管現象によって浸潤することによって、前記領域に接触する部分当該液体を導入させる多孔性基材と、を備え、前記領域は、前記圧電素子と前記多孔性基材との間であって、前記1対の電極間に形成された反応領域薄膜である、ことを特徴とする弾性表面波センサである
(2)また、本発明の一態様は、上記の弾性表面波センサにおいて、前記電極は、2つであって、前記多孔性基材は、薄膜を介して前記圧電素子に接触し、前記多孔性基材に接続され、前記各電極に接する部分が疎水性基材からなるようにしてもよい。
)また、本発明の一態様は、上記の弾性表面波センサにおいて、前記多孔性基材は、前記圧電素子に接しない部分を有するようにしてもよい。
)また、本発明の一態様は、上記の弾性表面波センサにおいて、前記多孔性基材は、目的物と反応する物質を含む反応層または目的物以外を除去するフィルタ層のうち少なくとも1つの層を備えるようにしてもよい。
)また、本発明の一態様は、上記の弾性表面波センサにおいて、前記圧電素子は、前記電極と電気的に接続しない領域を有する第1の部分と、前記電極と電気的に接続する薄膜を有する第2の部分と、を備えるようにしてもよい。
)また、本発明の一態様は、上記の弾性表面波センサにおいて、前記電極は複数であって、複数の前記電極各々の間に設けられた前記多孔性基材に、目的物と反応する反応物をそれぞれ有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の第1の実施形態に係るSAWセンサの概略的な斜視図である。
図2】本実施形態に係るSAWセンサの概略的な模式図である。
図3】本実施形態に係るSAW素子のセンス回路を示す概略ブロック図である。
図4】本発明の第2の実施形態に係るSAWセンサの構成を示す模式図である。
図5】本発明の第3の実施形態に係るSAWセンサの構成を示す模式図である。
図6】本発明の第4の実施形態に係るSAWセンサの構成を示す模式図である。
図7】本発明の第5の実施形態に係るSAWセンサの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【0011】
図1は、本実施形態に係るSAWセンサ1の概略的な斜視図である。図示する例では、SAWセンサ1(弾性表面波センサ)は、圧電素子基板10、IDT11、反応領域薄膜12、及び多孔性基材13を含んで構成される。以下に示す各実施例では、前述と同様な構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
圧電素子基板10は、SAWを伝播する基板である。圧電素子基板10は、水晶基板である。
IDT(Inter Digital Transducer)11は、圧電素子基板10上に構成される電極である。IDT11は、櫛形の電極である。IDT11は、対向した一対の電極である。IDT11は、アルミニウム薄膜によって構成される。
【0012】
反応領域薄膜12は、金を蒸着して生成した薄膜である。反応領域薄膜12は、表面に抗体を担持した薄膜である。反応領域薄膜12は、圧電素子基板10上であって、圧電素子基板10上に対向して設けられた一対のIDT11の間の領域に形成される。
多孔性基材13は、反応領域薄膜12に接して設けられる基材である。多孔性基材13は、例えばニトロセルロースなどの物質から構成される。多孔性基材13は、反応領域薄膜12を完全に覆い、尚且つIDT11と接触しないように固定される。多孔性基材13は、例えば、反応領域薄膜12の外部四隅を接着して固定される。多孔性基材13は、滴下された溶液を保持し、その内部、及び表面に溶液を浸潤させる。
符合Sを付した領域は、溶液が滴下される領域の一例である。多孔性基材13は、符合Sを付した領域に滴下された溶液を、毛細管現象により多孔性基材13内及び反応領域薄膜12の表面に移送し保持する。
【0013】
つまり、SAWセンサ1は、滴下された溶液を多孔性基材13内部及び表面に保持する。そのため、IDT11を濡らすことがない。従って、SAWセンサ1は、封止構造を用いずに溶液を測定できる。従って、製造コストを削減できる。
【0014】
図2は、本実施形態に係るSAWセンサの概略的な模式図である。図2(a)は、SAWセンサ1の概略的な上面図である。また、図2(b)はSAWセンサ1を切断面Aから見た概略的な断面図である。SAWセンサ1上に設けられたIDT11は、電気信号をSAWに変換する送信電極11−1a、11−1b、及びSAWを電気信号に変換する受信電極11−2a、11−2bから構成される。
【0015】
送信電極11−1a、11−1bは、後述するバースト回路22から、送信信号であるバースト信号を入力される。送信電極11−1a、11−1bは、入力されたバースト信号に対応するSAWを圧電素子基板10の表面に励起する。受信電極11−2a、11−2bは、圧電素子基板10の表面を伝播してきたSAWを電気信号に変換する。受信電極11−2a、11−2bは、受信した電気信号(検出信号と呼ぶ)を後述する位相・振幅検出回路23に出力する。
【0016】
図3は、SAWセンサ1のセンス回路20を示す概略ブロック図である。図示する例では、センス回路20は、交流信号源21、バースト回路22、位相・振幅検出回路23、PC(Personal Computer)24を含んで構成される。
交流信号源21は、例えば、250MHzの正弦波交流信号を発生する。交流信号源21は、生成した交流信号をバースト回路22に出力する。
バースト回路22は、交流信号源21から入力された交流信号を、周期的なバースト信号に変換する。ここで、バースト信号の周期は、SAWが圧電素子基板10の表面の送信電極11−1a、11−1b(図2)から受信電極11−2a、11−2bまでの間を進行するのに要する時間より大きくなるようにする。バースト回路22は、生成したバースト信号をSAWセンサ1及び位相・振幅検出回路23に出力する。
なお、バースト回路22はSAWセンサ1から出力される信号に含まれる主とする信号以外の直達波や他のバルク波などを含むノイズ等の妨害信号が十分に小さい場合には必要なく、連続波でよい。
【0017】
位相・振幅検出回路23は、SAWセンサ1から入力された検出信号、及びバースト回路22から入力されたバースト信号に基づいて、SAWが圧電素子基板10を伝播するのに要した時間である伝播時間による位相変化と振幅変化を算出する。具体的には、位相・振幅検出回路23は、バースト信号の入力から、検出信号の入力までに要した時間(遅延時間と呼ぶ)に伴う位相変化と振幅の減衰量を検出する。位相・振幅検出回路23は、検出した遅延時間による位相変化と振幅変化をPC24に出力する。
PC24は、位相・振幅検出回路23から入力された位相変化と振幅変化に基づいて、表面の抗体と特異的に反応した溶液中の抗原の量と種類を判定し、判定結果を表示する。
【0018】
ここで、SAWの位相変化と振幅変化について説明する。SAWは、圧電素子基板10の表面近傍に集中して伝播する音響波である。圧電素子基板10は、その表面に物質が吸着すると、その表面の単位体積当たりの質量と粘性が変化する。その結果、SAWの伝播速度と振幅が変化する。従って、SAWの遅延時間による位相変化と振幅変化が変化する。本実施形態では、SAWの位相と振幅の変化を利用して溶液中に含まれる抗原を測定する。具体的には、測定者は、まず、反応領域薄膜12上を溶媒で濡らし、SAWの伝播時間による位相変化を測定する。次に、抗原を含んだ溶液を滴下し、その位相変化と振幅変化を測定する(ブランクテスト)。溶媒に対応する伝播時間と溶液に対応する伝播時間との差が、抗原抗体反応によって反応領域薄膜12に生成した抗原抗体結合物に起因する位相変化となる。PC24は、位相変化に基づいて、溶液に含まれる抗原を測定する。振幅変化についても同様である。
なお、測定者は、利用する溶媒でのSAWの位相変化が予め判明していれば溶媒でのSAWの位相変化を測定する必要はない。
なお、PC24は、利用する溶媒でのSAWの伝播時間が予め判明していない場合でも、抗原を含んだ溶液の滴下直後の伝播時間と振幅を基準として、それ以後の変化の差を取ることで溶液中の抗原の量と種類を判定し、判定結果を表示するようにしてもよい。
【0019】
SAWセンサ1では、多孔性基材13内を移送された溶液は、反応領域薄膜12の特定の面積を濡らす。ここで、特定の面積とは、多孔性基材13と反応領域薄膜12との重なる部分によって定められる面積である。溶液中の抗原は、反応領域薄膜12上に担持された抗体と反応し、反応領域薄膜12上に抗原抗体結合物を生成する。
反応領域薄膜12では、その表面に抗原を含んだ液体試料を滴下することにより、反応領域薄膜12上に担持された抗体と、液体試料中の抗原との間で抗原抗体反応が起こる。その結果、反応領域薄膜12上には、反応領域薄膜12上に担持した抗体と抗原が結合した抗原抗体結合物が生成する。なお、反応領域薄膜12は、金以外であっても抗体を担持できるものであればいかなるものでもよい。
【0020】
なお、図1に示す例では、多孔性基材13は、反応領域薄膜12よりも大きいため、反応領域薄膜12からはみ出している。測定者は、溶液をこのはみ出した領域Sに滴下する。なお、多孔性基材13は、必ずしも図示したように反応領域薄膜12からはみ出さなくてもよい。この場合、多孔性基材13は、反応領域薄膜12の予め定めた一定の領域を覆うように配置されていればよい。
【0021】
上記のように、本実施形態では、弾性表面波を伝播する圧電素子基板10と、電気信号から表面弾性波への変換を行う送信電極11−1a、11−1bと、表面弾性波から電気信号への変換を行う受信電極11−2a、11−2bと、伝播路表面に接触し、溶液を保持する多孔性基材13を備える。これにより、本実施形態では、SAWセンサ1は、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bを封止する構造を有しないため、製造コストを削減できる。また、SAWセンサ1は、滴下される試料溶液が多孔性基材13内に保持されるため、溶液自体の揮発を抑制することができる。また、SAWセンサ1は、滴下される溶液を確実に反応領域薄膜12の予め定めた特定の領域と接触させることができ、正確な測定が可能となる。また、SAWセンサ1は、液体を表面反応領域上に保持することができるため、検体である液体が導入された後、センサチップを縦にしても横にしても、振動等による問題や、検体を再び触れてしまうなどの問題も発生しない。また、SAWセンサ1は、圧電素子基板10上に直接溶液を滴下しないため、測定者が溶液を滴下するときにセンサ表面に傷などの損傷を発生させることがなくなり、簡易に正確な測定が可能となる。また、SAWセンサ1では、一般的な抗原を検出する方法である免疫イムノクロマト法を用いて抗原を検出する場合に必要であった着色や染色のプロセスが不要となる。従って、簡便に測定を行うことが可能となる。
【0022】
(第2の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。
図4は、本実施形態に係るSAWセンサ1Aの概略的な模式図である。図4(a)はSAWセンサ1Aの概略的な上面図である。図4(b)はSAWセンサ1AをB断面から見た概略的な断面図である。図示する例では、SAWセンサ1Aは、圧電素子基板10、送信電極11−1a、11−1b、受信電極11−2a、11−2b(送信電極11−1a、11−1b、受信電極11−2a、11−2bを総称してIDT11と呼ぶ)、反応領域薄膜12、多孔性基材13及び疎水性基材14A−1、14A−2を含んで構成される。
本実施形態では、多孔性基材13が、疎水性基材14A−1、14A−2に接着などによって接続され、疎水性基材14A−1、14A−2がIDT11の上面を覆うように配置された場合について説明をする。
【0023】
疎水性基材14A−1、14A−2は、溶液が浸潤しない材質の物質から構成される。ここで、溶液が浸潤しない材質とは、例えば、プラスチック(ポリエチレン、等)である。疎水性基材14A−1、14A−2は、図示するように多孔性基材13のIDT11側の対向する両辺に各々接続している。多孔性基材13に滴下された試料溶液は、毛細管現象により多孔性基材13の全体に渡って浸潤する。一方、疎水性基材14A−1、14A−2には、溶液が浸潤しないため、IDT11が溶液で濡れることはない。なお、多孔性基材13は、例えば、反応領域薄膜12の四隅を接着して固定される。
【0024】
このように、本実施形態では、疎水性基材14A−1、14A−2は、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bに接する部分が疎水性を有する。これにより、SAWセンサ1Aは、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bが溶液によって濡れることがなくなり、正確な測定が可能となる。また、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bの表面が疎水性基材14A−1、14A−2により覆われることにより、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bを保護することができる。
【0025】
(第3の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。
本実施形態では、多孔性基材13が、フィルタ機能、及び反応場の機能を持つ物質で構成された層を有する場合について説明をする。
図5は、本実施形態に係るSAWセンサ1Bの構成を示す模式図である。図5(a)はSAWセンサ1Bの概略的な上面図である。図5(b)はSAWセンサ1BをC断面から見た概略的な断面図である。図示する例では、SAWセンサ1Bは、圧電素子基板10、IDT11、反応領域薄膜12、多孔性基材13Bを含んで構成される。
多孔性基材13Bは、フィルタ層13B−1、反応層13B−2、及び保水層13B−3を含んで構成される。
【0026】
フィルタ層13B−1は、滴下された試料溶液から不要な物質を濾過する。フィルタ層13B−1は、細孔を有するセルロースやニトロセルロース等の材料から構成される層である。フィルタ層13B−1の細孔の大きさは、除去したい不要な物質に応じて適切なものを選択する。
反応層13B−2には、予め試料と反応する反応物が分散されて保持されている。反応層13B−2は、細孔を有するセルロースやニトロセルロース等の材料から構成される層である。反応層13B−2では、フィルタ層13B−1を透過し反応層13B−2に移送された反応物と、予め反応層13B−2に分散された、試料と反応する反応物とが反応する。反応層13B−2で生成した生成物は、溶液の浸潤に従って、保水層13B−3へ移送される。例えば、目的物質が抗原である場合は、反応層13B−2には第1抗体を分散させておく。反応層13B−2で生成した抗原抗体結合物は溶液の浸潤に従って、保水層13B−3へ移送される。
【0027】
保水層13B−3は、反応層13B−2から移送された溶液を保持する。保水層13B−3は、溶液を反応領域薄膜12へと移送する。保水層の材質は、例えば細孔を有するセルロースやニトロセルロースなどである。保水層13B−3は、溶液の蒸散を防ぐ。また保水層13B−3は、溶液中の反応物を反応領域薄膜12に移送する。
例えば、目的物質が抗原である場合は、反応領域薄膜12には、第2抗体を担持させておく。保水層13B−3から移送された抗原と第1抗体との抗原抗体複合体は、反応領域薄膜12上の第2抗体と反応する。
【0028】
このように、本実施形態においては、多孔性基材13Bは、目的物以外を除去するフィルタ層13B−1を備える。これにより、SAWセンサ1Bは、不要な物質が反応層13B−2に達することを防止できるため、反応の効率が上がる。また、SAWセンサ1Bは、不要な物質が反応領域薄膜12に達することを防止できるため正確な測定が可能となる。また、多孔性基材13Bは、試料と反応する物質を含む反応層13B−2を備える。これにより、試料が単独で反応領域薄膜12に付着する場合に比べて、検出する試料の質量が大きくなる。従って、SAWセンサ1Bは、試料が単独で反応領域薄膜12に付着する場合に比べて、より大きな信号の変化を検出することができる。その結果、正確な測定が可能となる。
【0029】
なお、フィルタ層13B−1及び反応層13B−2を配置する順番は逆でもかまわない。なお、反応層13B−2と保水層13B−3は一枚で反応と保水両方の機能を持つものでもかまわない。
【0030】
(第4の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第4の実施形態について詳しく説明する。
本実施形態では、反応領域薄膜12が導電性及び絶縁性を持つ2つの部分によって構成される場合について説明をする。
図6は、本実施形態に係るSAWセンサ1Cの構成を示す模式図である。図6(a)はSAWセンサ1Cを上面から見た構成を示す模式図である。図6(b)はSAWセンサ1CをD断面から見た構成を示す模式図である。図示する例では、SAWセンサ1Cは、圧電素子基板10、多孔性基材13、IDT61A−1a、61A−1b、61A−2a、61A−2b(これらを総称してIDT61Aと呼ぶ)、IDT61B−1a、61B−1b、61B−2a、61B−2b(これらを総称してIDT61Bと呼ぶ)、短絡型反応領域(第2の部分)62−1、及び開放型反応領域(第1の部分)62−2を含んで構成される。
【0031】
IDT61Aは、電気的に短絡な短絡型反応領域62−1が設けられた領域を伝播するSAWを励起し、検出する。IDT61Bは、電気的に開放な開放型反応領域62−2が設けられた領域を伝播するSAWを励起し、検出する。
開放型反応領域62−2は、圧電素子基板10上に設けられており、圧電素子基板10表面である。
短絡型反応領域62−1は、金などの導電性を持つ薄膜から構成される薄膜である。短絡型反応領域62−1は、電気的に接地されているIDT61A−1a及びIDT61A−2aと電気的に接触している。
【0032】
多孔性基材13上に滴下された溶液は、短絡型反応領域62−1及び開放型反応領域62−2の表面に均等に浸潤する。短絡型反応領域62−1及び開放型反応領域62−2の多孔性基材13に面した表面は、試料溶液によって均一に濡れる。ここで、短絡型反応領域62−1を伝達するSAWは、溶液の密度及び粘性によって伝達速度が変化する。一方、開放型反応領域62−2を伝達するSAWは、溶液の密度、粘性、及び電気的特性(比誘電率及び導電率)によって伝達速度が変化する。IDT61Aは短絡型反応領域62−1を伝達するSAWの伝達時間を検出する。一方、IDT61Bは開放型反応領域62−2を伝達するSAWの伝達時間を検出する。したがって、短絡型反応領域62−1を伝達するSAWの伝達時間と、開放型反応領域62−2を伝達するSAWを伝達するSAWの伝達時間との差は、溶液の電気的特性の違いを表す。
【0033】
このように、本実施形態によれば、SAWセンサ1Cは、IDT61Bと電気的に接続しない開放型反応領域62−2と、IDT61Aと電気的に接続する短絡型反応領域62−1と、を備える。これにより、短絡型反応領域62−1を伝達するSAWの伝達時間と、開放型反応領域62−2を伝達するSAWを伝達するSAWの伝達時間との差に基づいて、多孔性基材13の表面に滴下された溶液の密度、粘性、及び電気的特性を個別に検出することができる。
【0034】
なお、短絡型反応領域62−1及び開放型反応領域62−2との間には、短絡型反応領域62−1の厚さの分だけ段差が生ずる。しかし、短絡型反応領域62−1は十分薄いため、多孔性基材13は短絡型反応領域62−1及び開放型反応領域62−2との接触を維持できるため、SAWの測定には、影響がない。
【0035】
(第5の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第5の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、SAWセンサ1Dが3つの測定チャネル(チャネルA、チャネルB、チャネルC)を備え、3つの測定チャネルに対応する多孔性基材72A、72B、72Cが、それぞれ異なる抗体を分散させた部分を有する場合について説明をする。
【0036】
図7は、本実施形態に係るSAWセンサ1Dの構成を示す模式図である。図示する例では、SAWセンサ1Dは、圧電素子基板10、IDT71A−1a、71A−1b、71A−2a、71A−2b(総称してIDT71Aと呼ぶ)、IDT71B−1a、71B−1b、71B−2a、71B−2b(総称してIDT71Bと呼ぶ)、IDT71C−1a、71C−1b、71C−2a、71C−2b(総称してIDT71Cと呼ぶ)、反応領域薄膜12(図示しない)、及び多孔性基材73を含んで構成される。
多孔性基材73は、それぞれ異なる一次抗体を分散させた領域73A,73B、73Cを含んで構成される。
IDT71A、71B、71Cは、チャネルA、チャネルB、チャネルCを伝播するSAWを生成、受信する。
【0037】
多孔性基材73は、その表面に溶液を滴下されると、溶液は多孔性基材73の内部を浸潤する。滴下された溶液は、多孔性基材73の、符合AAを付した抗体AAを分散させた領域73A、符合ABを付した抗体ABを分散させた領域73B、及び符合ACを付した抗体ACを分散させた領域73Cを浸潤する。ここで、領域73A、73B、及び73Cは、共通の多孔性基材73の一部であってもよいし、共通の多孔性基材73上に新たに設けられた基材であってもよい。領域73A、73B、及び73Cでは、滴下された溶液に含まれる抗原の種類が複数あった場合、それぞれの抗原に対応する抗体が分散された部分で抗原抗体結合体が生成される。
【0038】
生成された抗原抗体結合体は、拡散により反応領域薄膜12上に到達する。反応領域薄膜12の表面には、領域73A、73B、及び73Cに分散させた各第1抗体に対応する第2抗体を担持させておく。反応領域薄膜12の表面にある第2抗体には、チャネルA、チャネルB、チャネルC毎に異なる質量を持った抗原抗体複合体が捕捉される。その結果、SAWの伝達時間はチャネル毎に異なる。SAWセンサ1Dは、チャネル毎に異なる伝達時間を示す。
【0039】
このように、本実施形態によれば、前記送信電極と、前記受信電極とからなる電極対を複数有し、前記多孔性基材は、IDT71A、71B、71Cの電極対の間に、各種抗原と反応する異なる抗体をそれぞれ有する。これにより、SAWセンサ1Dは、同時に複数の異なる抗原を測定することが可能となる。
【0040】
なお、本実施形態では、チャネル数を3としたが、チャネル数はいくつでもよい。
【0041】
なお、上記の各実施形態では、圧電素子基板10は、圧電効果を示す物質、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四ホウ酸リチウムなどから構成されている基板でもよい。
なお、上記の各実施形態では、IDT11(含む61A、71A、71B、及び71C)は、アルミニウム以外であっても導電性の高い金属であればいかなるものでもよい。
なお、上記の各実施形態では、反応領域薄膜は、抗体が配置されたものだけでなく、抗原が配置されたものでもよく、また、検知しようとする物に特異的に反応するものであれば良く、これを限定されるものではない。
なお、上記の各実施形態では、反応領域薄膜12は抗体を担持し、抗原を測定する例を示したが、抗原を測定するのでなければ、反応領域薄膜12を設ける必要は無い。
【0042】
なお、上記の各実施形態では、送信電極11−1a、11−1b及び受信電極11−2a、11−2bを用いた例を示したが、受信電極11−2a、11−2bの代わりにSAWの反射体を設け、送信電極11−1a、11−1bが受信電極の機能を兼ねるようにしてもかまわない。
なお、上記の各実施形態では、IDT11は、電極構造について図示した構造に限定されることなく、例えば、λ/4、λ/8、一方向性電極(FEUDT:Floating electrode unidirectional transducers)等でもよい。
【0043】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【0044】
1、1A、1B、1C、1D・・・SAWセンサ、10・・・圧電素子基板、11、11−1a、11−1b、11−2a、11−2b、61A、61B、61A−1a、61A−1b、61A−2a、61A−2b、61B−1a、61B−1b、61B−2a、61B−2b、71A、71A−1a、71A−1b、71A−2a、71A−2b、71B、IDT71B−1a、71B−1b、71B−2a、71B−2b、71C、IDT71C−1a、71C−1b、71C−2a、71C−2b・・・IDT、12・・・反応領域薄膜、13、13B、73・・・多孔性基材、13B−1・・・フィルタ層、13B−2・・・反応層、13B−3・・・保水層、14A−1、14A−2・・・疎水性基材、20・・・センス回路、21・・・交流信号源、22・・・バースト回路、23・・・遅延検出回路、24・・・PC、62−1・・・短絡型反応領域、62−2・・・開放型反応領域
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7