特許 6668072 感知センサ及び感知装置

(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】6668072

(24)【登録日】2020年2月28日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】感知センサ及び感知装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20200309BHJP

【ＦＩ】

   G01N5/02 A

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-255021(P2015-255021)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-116502(P2017-116502A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】茎田 啓行

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１９７３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６４２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２５７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７３９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０６２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ５／００−９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面側に開口するように形成された孔と、他面側に形成された出力端子と、出力端子と接続され一面側に引き回された導電路と、を備えた配線基板と、
圧電片に、前記導電路に電気的に接続された励振電極を設けて構成されると共に、一面側に試料液中の感知対象物を吸着する吸着層が形成され、振動領域が前記孔と対向するように前記配線基板の一面側に形成された孔の開口を塞いだ状態で前記配線基板に固定された圧電振動子と、
前記圧電振動子を含む配線基板の一面側の領域を覆うように設けられ、圧電振動子との間に圧電振動子の一面側において一端側から他端側へ向けて供給液を流通させる流路を形成する囲み部を備えた流路形成部材と、
前記配線基板と、前記圧電振動子と、前記流路形成部材と、が収納され、配線基板の他面側における出力端子を含む領域が臨む窓部と、流路の一端側に供給液を供給する注入口と、を備えたケース体と、
前記ケース体に設けられ、前記配線基板が他面側から押されたときに配線基板を一面側から規制する規制部と、を備え、
前記出力端子が他面側から押されることにより、圧電振動子が囲み部に押圧されることを特徴とする感知センサ。

【請求項2】

前記出力端子は複数設けられ、一の出力端子は、他の出力端子に対して水晶振動子の中心部から見て対称に設けられたことを特徴とする請求項１記載の感知センサ。

【請求項3】

前記出力端子は、流路形成部材の投影領域に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の感知センサ。

【請求項4】

前記励振電極は、圧電片の一面側に形成された共通電極と、
前記共通電極の表面に吸着層が形成された第１の吸着領域と、この第１の吸着領域から見て前記流体の流れ方向に対して交差する方向に設けられ、前記共通電極の表面に前記吸着層を形成しない第１の参照領域と、に夫々対向するように前記圧電片の他面側に個別に形成された第１の対向電極と、
前記第１の参照領域から見て前記一方側または前記他方側に離間した位置における前記共通電極の表面に吸着層が形成された第２の吸着領域と、この第２の吸着領域から見て前記流体の流れ方向に対して交差する方向に設けられ、前記共通電極の表面に前記吸着層を形成しない第２の参照領域と、に夫々対向するように前記圧電片の他面側に個別に形成された第２の対向電極と、であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の感知センサ。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一項に記載の感知センサと、
感知センサを前記注入口が外部に臨むように保持する保持部と、前記圧電振動子を発振させる発振回路と、前記保持部に保持された感知センサの出力端子を他面側から押し上げることにより、圧電振動子を発振回路に電気的に接続する接続端子と、を備えた本体部と、を備えることを特徴とする感知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動子の発振周波数に基づいて、試料液に含まれる感知対象物を感知するための感知センサ及び感知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

臨床分野において、例えば血糖値の自己モニタリングに代表されるＰＯＣＴ(Point of core TEST)と呼ばれる簡便な方法が普及している。この方法の例として特許文献１にはＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を利用した感知センサが記載されており、配線基板上に水晶振動子を載置し、上側ケース及び下側ケースを互いに係合して上側ケースと水晶振動子との間に試料液の収容空間を形成する構造が開示されている。そしてＱＣＭの高感度化技術として、差動計測を行うツインセンサがある。この技術は一枚の水晶上に二つの電極を流路に対して対称に形成し、試料液が電極に対して同時にかつ同様に流れるように構成して周囲の外来ノイズをキャンセルする。

【0003】

感知センサにおいては、感知対象物と水晶振動子表面との接触率を向上させるために流路の高さを狭小化する要請があり、特許文献２には流路の高さを０．２ｍｍに設定する構造が記載されている。しかし嵌合するカバーの形状のばらつきにより、流路形成部材を押圧したときに流路が潰れてしまう場合や水晶振動子が欠損する虞がある。またシートの凹部を狭小にしたうえで、嵌合するカバーからの圧力を低下させる手法も考えられるが、試料液がセンサ外に漏れだすおそれがある。
特許文献３には、基台上に載置された水晶振動子の上面側の中央寄りに感知対象物を吸着させる電極部を設け、上面側の電極部の周縁に伸ばした端子部に上方からばね端子を押し当てることにより水晶振動子を挟み込んだ構成が記載されているが、本発明の課題を解決するものではない。

【0004】

更に近年特許文献４に記載されているような２対の電極を用い各電極対により差動計測を行う感知センサが知られている。このような感知センサにおいては、感知センサから周波数を出力するための端子部の数が増えるため感知センサが大型化する問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１４５５６６号公報

【特許文献2】特開２０１１−２７７１６号公報

【特許文献3】特開２００５−２０１９１２号公報

【特許文献4】特開２００４−６９６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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、感知センサの試料液の漏洩を抑制する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の感知センサは、一面側に開口するように形成された孔と、他面側に形成された出力端子と、出力端子と接続され一面側に引き回された導電路と、を備えた配線基板と、
圧電片に、前記導電路に電気的に接続された励振電極を設けて構成されると共に、一面側に試料液中の感知対象物を吸着する吸着層が形成され、振動領域が前記孔と対向するように前記配線基板の一面側に形成された孔の開口を塞いだ状態で前記配線基板に固定された圧電振動子と、
前記圧電振動子を含む配線基板の一面側の領域を覆うように設けられ、圧電振動子との間に圧電振動子の一面側において一端側から他端側へ向けて供給液を流通させる流路を形成する囲み部を備えた流路形成部材と、
前記配線基板と、前記圧電振動子と、前記流路形成部材と、が収納され、配線基板の他面側における出力端子を含む領域が臨む窓部と、流路の一端側に供給液を供給する注入口と、を備えたケース体と、
前記ケース体に設けられ、前記配線基板が他面側から押されたときに配線基板を一面側から規制する規制部と、を備え、
前記出力端子が他面側から押されることにより、圧電振動子が囲み部に押圧されることを特徴とする。

【0008】

また本発明の感知装置は、上述の感知センサと、
感知センサを前記注入口が外部に臨むように保持する保持部と、前記圧電振動子を発振させる発振回路と、前記保持部に保持された感知センサの出力端子を他面側から押し上げることにより、圧電振動子を発振回路に電気的に接続する接続端子と、を備えた本体部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の感知センサは、配線基板の一面側に励振電極に感知対象物を吸着する吸着層が設けられた圧電振動子を固定し、圧電振動子の一面側を流路を形成する囲み部を備えた流路形成部材により覆い、圧電振動子の一面側を一端側から他端側に向かう流路を形成し、配線基板の他面側に励振電極と電気的に接続された端子部を形成している。そして発振回路と接続された接続端子を端子部に押し当てて、圧電振動子と流路形成部材とを密着させると共に、発振回路と励振電極とを電気的に接続するようにしている。配線基板が接続端子により押されることにより、水晶振動子が流路形成部材に形成された流路の側壁に押圧されるため感知センサを構成する各部材の個体誤差により生じる隙間を塞ぐことができ、流路を流れる試料液の漏洩を防ぐことができる。更に配線基板と、圧電振動子と流路形成部材を収納するケース体に配線基板を一面側から規制する規制部を設けることで配線基板が他面側から押されたときに流路の潰れや水晶振動子の流路形成部材への衝突を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る感知センサを用いた感知装置の斜視図である。

【図2】感知センサの分解斜視図である。

【図3】感知センサの各部の上面側を示した分解斜視図である。

【図4】感知センサの一部の下面側を示した分解斜視図である。

【図5】配線基板の表面（ａ）及び裏面（ｂ）を示す平面図である。

【図6】水晶振動子の表面（ａ）及び裏面（ｂ）を示す平面図である。

【図7】前記感知センサの縦断側面図である。

【図8】前記感知センサの水晶振動子及び端子部を拡大した縦断側面図である。

【図9】前記感知センサの後方側の平面図である。

【図10】コネクタを示す斜視図である。

【図11】接続端子を示す断面図である。

【図12】感知装置の概略構成図である。

【図13】本発明の感知センサの作用を説明する説明図である。

【図14】本発明の感知センサの作用を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下本発明の実施の形態に係る感知センサを用いた感知装置について説明する。この感知装置は、マイクロ流体チップを利用し、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のウイルスなどの抗原の有無を検出し、人間のウイルスの感染の有無を判定することができるように構成されている。図１の外観斜視図に示すように、感知装置は本体部１２と、感知センサ２と、を備えている。感知センサ２は、本体部１２に設けられた感知センサ２を保持する保持部であるコネクタ１０に着脱自在に接続されている。本体部１２の上面には、例えば液晶表示画面により構成される表示部１１が設けられており、表示部１１は、例えば本体部１２内に設けられた後述する発振回路の出力周波数あるいは、周波数の変化分等の測定結果もしくは、ウイルスの検出の有無等を表示する。

【0012】

続いて感知センサ２について説明する。図２は図１に示した感知センサ２における上側ケース２１を外した状態の斜視図を示し、図３及び図４は夫々感知センサ２の各部材の表側（上面側）及び一部の部材の裏側（下面側）の斜視図を示す。
感知センサ２は、上方が開放された箱型の下側ケース２２と、下方側が開放され、下側ケース２２の外壁を外側から覆うように設けられる上側ケース２１と、で構成されるケース体２０を備えている。下側ケース２２の一端側を後方側、他端側を前方側とすると、例えば下側ケース２２の後方側の側壁は、その一部が切り取られており、さらに下側ケース２２の底部には、後方側の端部から前方に向かって伸びる切り欠き２４が形成されている。更に下側ケース２２の左右の側壁の外側の面には、上側ケース２１を係止する溝部８６が形成されている。

【0013】

下側ケース２２の内部には、平板状の配線基板３が設けられている。図５（ａ）、（ｂ）も参照して説明すると、配線基板３は略矩形の板状に構成されており、前方側の部分が後方側の部分よりも幅が広くなっている。配線基板３の略中心には、貫通孔３２が形成され、配線基板３の前方寄りの位置には、配線基板３の水平位置を決めるための孔部３３が幅方向に２か所並べて形成されている。配線基板３の表面側における貫通孔３２の周囲には貫通孔３２を中心として周方向等間隔に６か所の電極端子３４ａ〜３９ａが形成されている。各電極端子３４ａ〜３９ａには各々配線基板３の周縁に向けて伸びる導電路３４〜３９が接続され、各導電路３４〜３９は、スルーホール３４ｂ〜３９ｂを介して、配線基板３の裏面側に引き回されている。また配線基板３の裏面側には、貫通孔３２の前方側と後方側とに夫々左右に３つ並べて端子部３４ｃ〜３９ｃが形成されており、配線基板３の裏面側にスルーホール３４ｂ〜３９ｂを介して、引き回された導電路３４〜３９は、端子部３４ｃ〜３９ｃに夫々接続されている。

【0014】

後述するように配線基板３の表面側における、図５（ａ）中鎖線で示す位置には、水晶振動子４が固定されるが、端子部３４ｃ〜３９ｃは、端子部３４ｃ及び端子部３７ｃ、端子部３９ｃ及び端子部３６ｃ、端子部３５ｃ及び端子部３８ｃが夫々水晶振動子４の中心部から見て対称に配置されている。なお端子部３４ｃ〜３９ｃの配置は、水晶振動子４の概ね中心部に対して対称に配置されていればよい。
配線基板３は、下側ケース体２２に裏面側における端子部３４ｃ〜３９ｃを含む領域が、切り欠き２４から外部に臨むように設置される。従って切り欠き２４は窓部に相当する。

【0015】

続いて圧電振動子、例えば水晶振動子４について説明する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように水晶振動子４は、例えばＡＴカットの円板状の水晶片４１を備えている。図６（ｂ）に示すように水晶片４１の裏面側には、前後方向に伸びる帯状の励振電極４５、４６、４８及び４９が設けられている。各励振電極４５、４６、４８及び４９は、励振電極４５、４９を左右に並べた電極対と、励振電極４６、４８を左右に並べた電極対とが前後に並べて配置され、４つの励振電極４５、４６、４８及び４９は、互いに隙間を介して離間するように配置されている。

【0016】

また図６（ａ）に示すように水晶片４１の表面側には、例えばＡｕにより前後方向に伸びる楕円形の共通電極４４が裏面側の４つの励振電極４５、４６、４８及び４９と水晶片４１を介して対向する領域にまたがるように設けられている。共通電極４４における裏面側の励振電極４５、４６、４８及び４９と対向する４つの領域の内、共通電極４４を表面側から見て、前方側の右側の励振電極４５と対向する領域には、抗原である感知対象物を吸着するための抗体からなる吸着層４２が前後方向に伸びる帯状に形成されている。また共通電極４４における後方側の左側の励振電極４８と対向する領域にも同様に吸着層４２が前後方向に伸びる帯状に形成されている。

【0017】

また共通電極４４における前方側の左側の励振電極４９と対向する領域と、後方側の右側の励振電極４６と対向する領域と、の表面は吸着層４２が形成されずに剥き出しの状態となっている。この水晶振動子４において、共通電極４４と励振電極４５とで挟まれた振動領域１０１と、共通電極４４と励振電極４８とで挟まれた振動領域１０３と、は共通電極４４の表面に吸着層４２が形成され、試料液中の感知対象物が吸着する吸着領域となる。また共通電極４４と励振電極４９とで挟まれた振動領域１０２と、共通電極４４と励振電極４６とで挟まれた振動領域１０４と、は共通電極４４の表面に吸着層４２が形成されておらず感知対象物が吸着しない。そのため振動領域１０２及び振動領域１０４は、夫々吸着領域である振動領域１０１、振動領域１０３に個別に対応した参照領域となる。

【0018】

共通電極４４には水晶片４１の前方側周縁に向けて配線の伸びる配線４４ａの一端が接続されており、配線４４ａの他端側は、水晶片４１の前方側側面を介して裏面側に引き回され、水晶片４１の裏面の前方側の周縁にて電極４４ｂが形成されている。また水晶振動子４の裏面側に設けられた励振電極４５、４６、４８及び４９には、夫々水晶振動子４の周縁に伸びる配線４５ａ、４６ａ、４８ａ及び４９ａの一端が接続され、各配線４５ａ、４６ａ、４８ａ及び４９ａの他端側は水晶振動子４の下面側周縁引き回され、電極４５ｂ、４６ｂ、４８ｂ及び４９ｂが形成されている。なお水晶片４１の裏面側後方に形成されている電極４７ｂは水晶振動子４を配線基板３に固定したときに水晶片４１の前後の高さを揃えるためのダミー電極である。

【0019】

図７及び図８も参照して説明すると、水晶振動子４は、図６（ｂ）に示すように裏面側の励振電極４５、４６、４８及び４９が配線基板３の貫通孔３２に臨むように配置され、電極４４ｂ〜４９ｂが夫々電極端子３４ａ〜３９ａと導電性接着剤により接続される。
本実施の形態においては、貫通孔３２は、配線基板３における水晶振動子４の裏面側の励振電極４５、４６、４８及び４９が臨む領域に隙間を形成する凹部に相当する。

【0020】

図３及び図４に戻って、配線基板３の上面側には、流路形成部材５が設けられている。流路形成部材５は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で構成された例えば厚さ２．０ｍｍの板状の部材で構成され、配線基板３の前方側の部位と同じ幅で構成されている。流路形成部材５の前方寄りの位置には、流路形成部材５の位置合わせをするための孔部５８が、配線基板３に形成された孔部３３と対応する位置に、流路形成部材５を厚さ方向に貫通するように設けられている。また流路形成部材５における前方寄りの位置であって、孔部３３の後方の左右の縁には切欠き５０が形成されている。

【0021】

流路形成部材５の下面側には、図４に示すように水晶振動子４が収まるように概略円形の凹部５４が形成されている。凹部５４には、配線基板３が流路形成部材５側に押圧されたときに水晶振動子４の表面との間に試料液の流路５７を区画形成する囲み部５１が設けられている。この囲み部５１は、感知センサ２の前後方向にその長さ方向が向くように、その外縁が小判型に形成された環状の突出部により構成されている。囲み部５１は、凹部５４から３００μｍの厚さに突出するように設けられ、囲み部５１の内側の領域は、凹部５４と同じ高さの平面になっている。また囲み部５１の内側の領域の幅は後方側から前方向に向かうにつれて徐々に広がったのち、中流域で一定の幅となり、その後前方側に向けて徐々に狭くなるように構成されている。

【0022】

流路形成部材５には、囲み部５１の内側の領域の後端に開口し、厚さ方向に貫通する直径１．５ｍｍの貫通孔５２が穿設されている。また流路形成部材５には、囲み部５１の内側の領域の前端に開口し、厚さ方向に貫通する直径１．５ｍｍの廃液流路５３が穿設されている。流路形成部材５の孔部５８は、配線基板３に設けられた孔部３３と揃うように配置される。この時囲み部５１が水晶振動子４の上面に配置され、図６（ａ）に示すように共通電極４４が囲み部５１の内側の領域の中心に収まり、囲み部５１の内側の領域の下面側が水晶振動子４により塞がれる。この囲み部５１と水晶振動子４とに囲まれた領域は、底面が水晶振動子４により構成され、天井面と底面が平行に伸びる高さ３００μｍの流路５７を形成する。

【0023】

また図３に示すように前記貫通孔５２、５３には、夫々多孔質の部材で構成された入口側毛細管部材５５と出口側毛細管部材５６が着脱自在に設けられている。
入口側毛細管部材５５は、例えば円柱状の部材であり、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの化学繊維束により構成されている。入口側毛細管部材５５は、貫通孔５２を塞ぐように配置され、その上端が後述する上側ケース２１に形成された注入口２３に露出し、下端が流路５７内に進入するように設けられている。出口側毛細管部材５６も同様にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの化学繊維束により構成され、上方に伸びた後、屈曲して水平に伸びるＬ字型に形成される。出口側毛細管部材５６は、貫通孔５３を塞ぎ、その下端が流路５７内に進入するように配置されている。更に出口側毛細管部材５６の下端は、後方側から前方側に向かって傾斜している。

【0024】

出口側毛細管部材５６の他端側は、例えば親水性のガラス管で構成される廃液流路５９の一端側に接続されている。廃液流路５９の他端側には、例えば廃液流路５９から流出する液体を吸引する毛細管シート７１と、毛細管シート７１で吸引された液体を吸収する吸収部材７２が接続されており、吸収部材７２の外側には、吸収部材７２からの液漏れを防ぐためのケース体７３が設けられている。なお図中７５は廃液流路５９を支持する支持部材である。

【0025】

上側ケース２１は、配線基板３、流路形成部材５及び吸収部材７２を上方側から覆うように設けられる。上側ケース２１の上面側には、すり鉢状に傾斜した注入口２３が形成されている。図４に示すように上側ケース２１の裏面側には、流路形成部材５の高さ位置を規制する押圧部８０が設けられている。押圧部８０は、例えば略箱形に構成され、上側ケース２１を下側ケース２２に嵌合して互いに係止した時に、その下面が流路形成部材５の上面全体に接する。押圧部８０には、貫通孔５２に対応する位置に注入口２３に貫通する貫通孔８１が設けられている。また貫通孔５３に対応する位置から前方側に向かって、後述する出口側毛細管部材５６の設置領域を確保するための切欠き８２が形成されている。また押圧部８０には、固定柱８３が設けられている。また固定柱８３の後方側における外寄りの位置には、各々配線基板３の高さ位置を規制する規制部８４が設けられている。更に上側ケース２１の左右の側壁の内面側には、下側ケース２２に形成された溝部８６に対応する位置に爪部８５が設けられている。

【0026】

そして図９に示すように配線基板３及び流路形成部材５を下側ケース２２の上に積層すると流路形成部材５に形成された切欠き５０から配線基板３の周縁部が臨む。更に上側ケース２１を被せると、固定柱８３が配線基板３及び流路形成部材５に形成された孔部３３及び５８に挿入され、配線基板３及び流路形成部材５が位置決めされる。また規制部８４は流路形成部材５の切欠き５０に嵌入されると共に、その先端が配線基板３の表面側周縁部に接するように位置する。更に爪部８５が下側ケース２２の溝部８６に嵌合されて固定される。

【0027】

続いて本体部１２について説明する。本体部１２は筐体で構成され、上面における前方側の端部には、感知センサ２と接続するためのコネクタ１０が設けられている。図１及び図１０に示すようにコネクタ１０は前方側が開口した概略箱型に構成され、コネクタ１０は、開口部分に感知センサ２の後方側の部位が挿入されるように構成されている。またコネクタ１０の天井部分の一部には、感知センサ２を挿入したときに注入口２３が臨む、切欠き１３が形成されている。またコネクタ１０の天井部分の切欠き１３の周囲の部分は、挿入された感知センサ２の後方側の周縁部の上方を覆うように構成されている。

【0028】

またコネクタ１０の底面には、幅方向に伸びる矩形の台部６０が前後に２つ並べて配置されている。各台部６０は、感知センサ２をコネクタ１０に挿入したときに、感知センサ２の下側ケース２２に形成した切り欠き２４に進入し、その上面が配線基板３の下面とごく狭い隙間を介して対向するように設けられている。また各台部６０の上面には各々３つの接続端子６が、台部６０の伸びる方向に等間隔に並び、感知センサ２の６つの端子部３４ｃ〜３９ｃに夫々対応するように設けられている。

【0029】

図１１に示すように接続端子６は、台部６０に形成された孔部６１から先端側が上方に突出するように設けられ、台部６０の上方にて後方側に屈曲された金属板で構成されている。接続端子６の先端は、当該孔部６１に上方から挿入されて、台部６０の天井部分の縁に係止されている。これにより接続端子６は先端側が常時上方に向けて付勢され、屈曲部分６２を下方側に押したときに上方に向けた付勢力により押し返す。接続端子６の台部６０から突出する部分の高さ寸法は、感知センサ２をコネクタ１０に挿入したときの台部６０の上面から配線基板３の下面までの隙間の高さ寸法より大きくなるように構成されている。また各接続端子６の基端側は、各々本体部１２の内部に設けられた配線基板６３に形成された導電路６４に接続され、導電路６４の後段側には、スイッチ部９０及び発振回路９がこの順で接続されている。

【0030】

感知センサ２がコネクタ１０に挿入されると、接続端子６が夫々対応する感知センサ２側の端子部３４ｃ〜３９ｃに接触した状態で押し下げられて、電気的に接続される。これにより水晶振動子４は、スイッチ部９０を介して発振回路９に接続される。
続いて感知センサ２を本体部１２に接続したときの全体構成について説明する。図１２に示すようにスイッチ部９０は、３つのスイッチ９０ａ〜９０ｃにより構成され、共通電極４４と、励振電極４９、４５とに夫々挟まれた振動領域（詳しくは各領域における水晶片４１）１０１、１０２及び共通電極４４と、励振電極４８及び４６とに夫々挟まれた振動領域１０３、１０４のいずれか１つの領域を発振させると共に、当該１つの領域における発振出力（周波数信号）を発振回路９側に取り込むように構成されている。

【0031】

振動領域１０１、１０２と発振回路９との間には、第１のスイッチ９０ａと第２のスイッチ９０ｂとが水晶振動子４側からこの順番で配置されており、第１のスイッチ９０ａは、発振回路９と、振動領域１０１、１０２のいずれか一方とを接続するように構成されている。第２のスイッチ９０ｂは、これら振動領域１０１、１０２側の接続点と、振動領域１０３、１０４側の接続点との間で切り替え自在に配置されている。また、振動領域１０３、１０４と第２のスイッチ９０ｂとの間には、発振回路９に対して振動領域１０３、１０４のいずれか一方を接続できるように構成された第３のスイッチ９０ｃが配置されている。また発振回路９の後段には、周波数測定部９１が設けられ、周波数測定部９１にて測定された周波数は、データ処理部９２に入力される。

【0032】

本発明の感知装置では、スイッチ部９０を高速で切り替えられながら各振動領域１０１〜１０４における各周波数ｆｍ１、ｆｒ１、ｆｍ２及びｆｒ２の時系列データを順次取得する。そしてデータ処理部９２において、振動領域１０１及び１０２における発振周波数の差分Δｆ１（Δｆ１＝ｆｍ１−ｆｒ１）と振動領域１０３及び１０４における発振周波数の差分Δｆ２（Δｆ２＝ｆｍ２−ｆｒ２）とを夫々計算し、これら差分Δｆ１、Δｆ２の合計値Δｆｓｕｍ（Δｆｓｕｍ＝Δｆ１＋Δｆ２）を算出する。そして例えば得られた計算結果（合計値Δｆｓｕｍ）に基づいて感知対象物の有無を判断したり、あるいは前記計算結果に対応する濃度を検量線から読み取って感知対象物の濃度を表示部１１に表示する機能を持っている。

【0033】

上述の実施の形態の作用について説明する。感知センサ２をコネクタ１０に接続すると、コネクタ１０側の接続端子６が、夫々対応する感知センサ２側の端子部３４ｃ〜３９ｃの下方に位置する。各接続端子６は、感知センサ２をコネクタ１０に挿入したときの台部６０の上面と配線基板３の下面との間の隙間の寸法よりも大きな高さ寸法であるため、各接続端子６は感知センサ２側の端子部３４ｃ〜３９ｃにより下方に押し下げられる。これにより図１３に示すように、各接続端子６の上方側に戻ろうとする付勢力により感知センサ２側の端子部３４ｃ〜３９ｃが押し上げられ、配線基板３が押し上げられる。端子部３４ｃ〜３９ｃは、水晶振動子４の中心部から見て対称に配置されているため、配線基板３が接続端子６により押し上げられたときに水晶振動子４が中心部から見て対称な位置を押し上げられて、流路形成部材の囲み部５１に押し付けられる。

【0034】

水晶振動子４は中心部から見て対称な位置に力がかかることによって、より水平な姿勢で押し付けられるため、囲み部５１と水晶振動子４はより密着しやすくなる。従って端子部３４ｃ〜３９ｃが水晶振動子４の中心部から見て対称に配置されているとは、端子部３４ｃ〜３９ｃの配置された位置の中心が水晶振動子４の概ね中心部に配置されることで、水晶振動子４と囲み部５１との密着性が良くなるため権利範囲に含まれる。

【0035】

また図１３に示すように配線基板３が押し上げられると流路形成部材５が押し上げられ、さらに上側ケース２１を押し上げるが、上側ケース２１の後方側の周縁部は、コネクタ１０の天井面により係止されている。従って配線基板３、流路形成部材５及び上側ケース２１が互いに密着する。
また図１４に示すように上側ケース２１には規制部８４が設けられ、配線基板３の周縁部を押えている。そのため配線基板３が押し上げられたときに流路形成部材５に過度に押し付けられることがなく、流路５７が押しつぶされることが避けられる。

【0036】

この感知装置による、試料液中の感知対象物の有無を判定方法について説明する。先ず感知センサを本体部１２に接続し、図示しないインジェクタを用いて、注入口２３に例えば生理食塩水からなり、感知対象物を含まない薄め液を滴下する。液体は毛細管現象により入口側毛細管部材に吸収され、当該入口側毛細管部材５５内を流通し、流路５７に流れ込んで水晶振動子４の後方側の表面に供給される。

【0037】

水晶振動子４を構成する水晶片４１の表面は親水性であるため、流路５７内を濡れ拡がり、流路５７に広がった液体に続いて入口側毛細管部材５５の液体は、表面張力により水晶片４１の表面へ引きだされ、注入口２３から流路５７へ連続して液体が流れていく。振動領域１０１及び１０２と、振動領域１０３及び１０４は、供給流路の夫々中流部付近に並べて配置されているため、液体は振動領域１０１及び１０２の表面を一定の速度で、同時に流れ、振動領域１０３及び１０４の表面を一定の速度で、同時に流れることになる。

【0038】

そして水晶振動子４の表面の液体が出口側毛細管部材５６に到達すると、液体は毛細管現象により出口側毛細管部材５６に吸収され、当該出口側毛細管部材５６内を流れて廃液流路５９へ滲み出る。廃液流路５９内の液体は当該廃液流路５９内を下流側に通流し、毛細管シート７１に到達する。

【0039】

緩衝液の供給に説明を戻すと、注入口２３に滴下された緩衝液は、既述のように感知センサ２内を通流する。そして流路５７を流れる緩衝液が、共通電極４４の表面に供給されると、これら振動領域１０１及び１０２、振動領域１０３及び１０４は流路５７の入り口側から出口側に向かってみて対称に形成されているため、等しく水圧の影響を受ける。これによって振動領域１０１及び１０２の発振周波数が共に等しく低下し、振動領域１０３及び１０４の発振周波数が共に等しく低下する。

【0040】

続いて緩衝液と同量の試料液を注入口２３に供給する。これにより入口側毛細管部材５５に吸収されている緩衝液に加わる圧力が高くなり、当該緩衝液は再び廃液流路５９内を下流側に向かって流れ、試料液が入口側毛細管部材５５に吸収される。吸収された試料液は、緩衝液と同様に入口側毛細管部材５５から流路５７に流入し、流路５７内が緩衝液から試料液に置換される。

【0041】

この時にも、振動領域１０１、１０２及び振動領域１０３、１０４が流路５７の前後方向に見て対称に形成されている。そのためこれら振動領域１０１、１０２及び振動領域１０３、１０４は流路５７内の液の入れ替わりによる圧力変化を均等に受け、当該圧力変化により振動領域１０１及び１０２の発振周波数が互いに揃って変化し、振動領域１０３及び１０４の発振周波数が互いに揃って変化する。試料液中に感知対象物が含まれる場合には、共通電極４４における振動領域１０１及び１０３上の吸着層４２に当該感知対象物が吸着される。一方振動領域１０２及び１０４上には、感知対象物が吸着されない。このため吸着層４２への感知対象物の吸着量に応じて周波数が下降し、Δｆｓｕｍが変化する。このようにΔｆｓｕｍの変化に基づいて感知対象物の有無を判定することができる。

【0042】

このように感知センサ２の内部に形成された流路５７に試料液を通流させて、感知対象物を感知するが、感知センサ２の流路５７は、配線基板３の上面に水晶振動子４を固定し、上方側から上側ケース２１を被せて上側ケース２１内の押圧部により流路形成部材５を配線基板３に押し当てて構成されている。そのため配線基板３、流路形成部材５、上側ケース２１及び下側ケース２２の設計寸法の個体誤差により、配線基板３と、流路形成部材５との間に隙間が生じ流路を流れる液体が漏出するおそれがある。

【0043】

上述の実施の形態においては、本体部１２のコネクタ１０内に形成された接続端子６に上方に向けて付勢力を持たせている。そのためコネクタ１０に感知センサ２を接続して、接続端子６に端子部３４ｃ〜３９ｃを押し当てたときに端子部３４ｃ〜３９ｃは上方に向けて押され、これにより水晶振動子４と、流路形成部材５に設けた囲み部５１とがより密着している。そのため設計寸法の個体誤差による水晶振動子４と囲み部５１との間の隙間ができにくくなり流路５７を流れる液体の漏出が抑制される。
さらに端子部３４ｃ〜３９ｃを水晶振動子４の中心部にから見て対称に設けているため、水晶振動子４が周方向に均等な力で押し上げられる。従って水晶振動子４がより水平な姿勢で囲み部５１に押し付けられ、より密着性が良くなる。

【0044】

また流路５７の高さ寸法が小さいため、接続端子６により配線基板３が押し上げられたときに流路５７の底面となる水晶振動子４が流路５７の天井部に接触し、流路５７が潰れてしまうおそれがあるが、上側ケース２１に規制部８４を設け、配線基板３の縁部を抑えているため、流路５７が潰れることを防いでいる。
さらに上述の感知センサ２においては、感知センサ２の下面に配線基板３が露出しており、衝撃により配線基板３が押されて、配線基板３の表面に固定された水晶振動子４が流路５７の天井面に衝突し破損するおそれがある。その場合にも上側ケース２１の規制部８４により配線基板３を押えることで、配線基板３上の水晶振動子４の流路形成部材５への衝突を防いでいる。

【0045】

また上述の実施の形態においては、水晶振動子４の共通電極４４及び励振電極４５〜４９と接続された配線４４ａ〜４９ａを配線基板３の下面側にスルーホール４４ｂ〜４９ｂにより引き回し、配線基板３の下面側において端子部４４ｃ〜４９ｃを形成している。配線基板３の表面側に端子部３４ｃ〜３９ｃを形成した場合には、配線基板３の一面側に水晶振動子４を配置する領域と端子部４４ｃ〜４９ｃを形成する領域とが必要となる。そして配線基板３の一面側には、水晶振動子４を配置する領域を覆うように流路形成部材５が設けられるため、流路形成部材５の投影領域の外側の領域に端子部４４ｃ〜４９ｃを形成する領域を設ける必要がある。

【0046】

配線基板３の裏面側に端子部４４ｃ〜４９ｃを形成し、水晶振動子４を端子部４４ｃ〜４９ｃと異なる面に形成する場合には、端子部４４ｃ〜４９ｃを流路形成部材５の投影領域に設けることができる。そのため配線基板３における流路形成部材５に覆われていない領域を狭くできるため、配線基板３を小型化することができ、感知センサ２を小型化することができる。

【0047】

また本発明は水晶振動子４に吸着領域と参照領域とを一対設けた感知センサ２においても同様に効果が得られるが、上述の実施の形態に示したように水晶振動子４に吸着領域と参照領域との対を複数設けた場合には、共通電極４４及び励振電極４５〜４９と発振回路９とを接続するための端子部４４ｃ〜４９ｃの数が多くなるため端子部４４ｃ〜４９ｃを形成する領域をより広くする必要がある。そのため配線基板３の一面側に水晶振動子４を配置する領域と端子部４４ｃ〜４９ｃを形成する領域を設けると配線基板３が大型化する傾向があるが、本発明によれば配線基板３の大型化を抑制することができるため感知センサ２の大型化を抑制することができる。

【符号の説明】

【0048】

２ 感知センサ
３ 配線基板
４ 水晶振動子
５ 流路形成部材
１０ コネクタ
１２ 本体部
２０ ケース体
２１ 上側ケース
２２ 下側ケース
２３ 注入口
２４ 切り欠き
５１ 囲み部
５７ 流路
８４ 規制部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】