微少質量測定用センサ素子
【課題】感応膜の表面に水滴が付着することを防ぎ所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が向上された微少質量測定用センサ素子を提供する。
【解決手段】水晶片に励振電極及び配線パターンが設けられている水晶振動素子と、励振電極に設けられている感応膜と、配線パターンに接触する固定部が基部の所定の一つの一つの面から延設され、脚部が基部の所定の他の一つの面から延設されている保持具と、所定の一つ外周面に基部収納空間が形成され、基部収納空間に連なって内部に水晶振動素子収納空間が形成され、所定の他の一つの外周面に筒状の導入部が形成されて水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、を備え、導入部の内径が水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、蓋部材の外周面及び導入部の内面に撥水処理が施されていることを特徴とする。
【解決手段】水晶片に励振電極及び配線パターンが設けられている水晶振動素子と、励振電極に設けられている感応膜と、配線パターンに接触する固定部が基部の所定の一つの一つの面から延設され、脚部が基部の所定の他の一つの面から延設されている保持具と、所定の一つ外周面に基部収納空間が形成され、基部収納空間に連なって内部に水晶振動素子収納空間が形成され、所定の他の一つの外周面に筒状の導入部が形成されて水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、を備え、導入部の内径が水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、蓋部材の外周面及び導入部の内面に撥水処理が施されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感応膜と反応する物質を検出する微少質量測定用センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
微少質量測定用センサ素子は、微少な量、例えば、１μｇを検出することができる水晶振動子微少質量天秤（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ）に用いられている。
この水晶振動子微少質量天秤で用いられる微少質量測定用センサ素子は、例えば、水晶振動素子と水晶振動素子の励振電極に設けられている感応膜とを少なくとも備えている。
【０００３】
水晶振動素子は、例えば、水晶片と励振電極と配線パターンとから構成されている。
水晶片は、圧電材料である水晶部材が用いられ、例えば、両主面が円形形状の平板状となっている。
励振電極は、例えば、二つ一対となっており、一方の励振電極が水晶片の一方の主面に設けられ、他方の励振電極が水晶片の他方の主面であって一方の励振電極に対向する位置に設けられている。
配線パターンは、例えば、二つ一対となっている。それぞれの配線パターンは、一方の端部が励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の主面の縁部に位置している。一方の配線パターンは、例えば、一方の端部が一方の励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の一方の主面の縁部に位置している。他方の配線パターンは、例えば、一方の端部が他方の励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の他方の主面の縁部に位置している。なお、二つ一対の配線パターンは、配線パターン間の配線容量による微少質量測定用センサ素子の検出精度及び検出感度の低下を避けるために互いに向かい合わないように配置されている。
従って、水晶振動素子は、水晶片の圧電効果及び逆圧電効果により、水晶片の両主面に設けられている励振電極が配線パターンに接続されている構造となっており、励振電極が配線パターンの他方の端部と電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子は、水晶片が圧電材料である水晶部材が用いられているので、二つ一対の配線パターンに電圧が印加されると、励振電極に電圧が印加されることとなり、励振電極に挟まれている水晶片の一部が所定の周波数で振動する特性を有している。
【０００４】
感応膜は、例えば、所定の物質と反応する性質を有している高分子脂質から構成されている。
また、感応膜は、水晶振動素子の励振電極に設けられている。
【０００５】
従って、感応膜が反応する所定の物質が含まれている雰囲気中に設けられた場合、微少質量測定用センサ素子は、所定の物質が水晶振動素子に設けられている感応膜と反応し感応膜に吸着する。
このため、微少質量測定用センサ素子は、所定の物質が感応膜と反応し感応膜に吸着すると所定の物質が吸着した分だけ水晶片が振動する周波数が変化する構造となっているので、水晶片が振動する周波数の変化量から感応膜に付着した所定の物質の重量を算出することができる構成となっている。
つまり、微少質量測定用センサ素子は、感応膜が反応し水晶片が振動する周波数の変化量から感応膜と反応する所定の物質を検出することができる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このような微少質量測定用センサ素子は、例えば、水晶振動素子と保持具と蓋部材とから構成されており、取り扱い易くかつ測定直前まで感応膜にゴミなどが付着することを防ぐため、水晶振動素子が保持具に搭載されつつ蓋部材と保持具とで形成される空間内に水晶振動素子を封止している場合がある。
【０００７】
水晶振動素子は、前記した特許文献１と同様に、水晶片と二つ一対の励振電極と二つ一対の配線パターンとから構成されており、水晶片の両主面に設けられている励振電極が配線パターンに接続されている構造となっており、配線パターンの他方の端部と励振電極とが電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子は、前述したように、圧電材料である水晶部材が水晶片に用いられているので、配線パターンの他方の端部に電圧が印加されると、励振電極に電圧が印加されることとなり、励振電極で挟まれている水晶片が所定の周波数で振動する特性を有している。
【０００８】
保持具は、例えば、基部と鍔部と二つ一対の固定部と二つ一対の脚部とから構成されている。
基部は、例えば、直方体形状に形成されている。
固定部は、例えば、二つ一対で設けられており、基部の所定の一つの面から同一方向に延設されている。また、固定部は、水晶振動素子の配線パターンと電気的に接続されている。
脚部は、例えば、二つ一対で設けられており、基部の所定の他の一つの面から固定部の延設されている方向と反対の方向に延設されている。また、それぞれの脚部は、基部の内部配線を介して固定部と電気的に接続されている状態となっている。
鍔部は、例えば、脚部が延設されている基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状に設けられている。また、鍔部は、基部の所定の一つの面から基部の所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となっている。従って、鍔部は、基部の所定の一つの面を基部の一方の主面、基部の所定の他の一つの面を基部の他方の主面、基部の一方の主面及び他方の主面に接する面を基部の側面としたとき、側面に対し凸形状となっている。
【０００９】
蓋部材は、一方の主面に水晶振動素子収納空間を備えており、この水晶振動素子収納空間内に水晶振動素子と基部と固定部とが収納されている。
また、蓋部材は、一方の主面の縁部が保持具の鍔部と圧接されて接合される。このとき、蓋部材と保持具とで形成される空間、つまり、水晶振動素子収納空間が気密封止される。
また、蓋部材は、この気密封止された状態を破壊しやすくするために、厚みが薄くされた凹部が蓋部材の側面に設けられている。
【００１０】
このような微少質量測定用センサ素子は、微少質量測定用センサで用いる場合、蓋部材の厚みが薄くされた凹部を貫通する貫通穴を設け、この貫通穴が気相状態の検体を注入する構造となっている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２４３６０８号公報
【特許文献２】特開２００７−２７１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の凹部空間を貫通させ貫通穴を形成した後、気相状態である検体を注入する構造となっているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられた場合、検体が接触した部分で結露が生じ検体の導入される際の圧力で結露によって生じた水滴が励振電極上に形成されている感応膜の表面に付着してしまう恐れがある。
このため、従来の微少質量測定用センサ素子は、感応膜の表面に水滴が付着してしまうため、感応膜に付着している水滴によって感応膜に付着している水滴によって感応膜が所定の物質と反応することができなくなり、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が低下する恐れがある。
【００１３】
また、従来の微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の凹部空間を貫通させ蓋部材の外周面から水晶振動素子収納空間までの貫通されている貫通穴を形成した後、気相状態である検体を導入する構造となっているので、検体を注入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、従来の微少質量測定用センサ素子の表面に結露が生じてしまい開口部付近で結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間内部に入り、励振電極上に形成されている感応膜の表面に水滴が付着してしまう恐れがある。
このため、従来の微少質量測定用センサ素子は、感応膜の表面に水滴が付着してしまうため、感応膜に付着している水滴によって感応膜に付着している水滴によって感応膜が所定の物質と反応することができなくなり、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が低下する恐れがある。
【００１４】
そこで、本発明は、前述した課題を解決し、感応膜の表面に水滴が付着することを防ぎ、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が向上された微少質量測定用センサ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、平板状の水晶片の両主面に、二つ一対の励振電極及び前記励振電極から前記水晶片の主面の縁部まで延設されている二つ一対の配線パターンが設けられている水晶振動素子と、前記水晶片に接している面に対向する前記励振電極に設けられている感応膜と、前記配線パターンに接触している二つ一対の固定部が直方体形状の基部の所定の一つの面から延設され、前記基部の所定の他の一つの面から二つ一対の脚部が前記固定部と反対の方向に延設され、前記基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状の鍔部が前記基部の所定の一つの面から所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となるように設けられている保持具と、形が直方体形状に形成され、所定の一つの外周面に前記基部が収納される基部収納空間が形成され、前記固定部及び前記水晶振動素子が収納される水晶振動素子収納空間が前記基部収納空間に連なり内部に形成され、所定の他の外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて前記水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、筒状の前記導入部の内径が前記水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、前記蓋部材の外周面及び筒状の前記導入部の内面に撥水処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような微少質量測定用センサ素子は、内部に水晶振動素子収納空間が形成され、両端が開口する筒状の導入部が外周面に形成されて水晶振動素子収納空間まで貫通して設けられている蓋部材が設けられており、この水晶振動素子収納空間内に保持具に保持されている水晶振動素子及び固定部が収納された構造となっている。
このとき、このような微少質量測定用センサ素子によれば、筒状の導入部の内径が水晶振動素子収納空間に向かうにつれて小さくなっており、蓋部材の外周面及び導入部の内面に撥水処理が施されているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられている場合、導入部の内面に結露によって水滴が生じることとなり、この結露によって生じた水滴を水晶振動素子収納空間から導入部に向かう向きに排出することができる。
このため、このような微少質量測定用センサ素子によれば、結露によって生じた水滴が感応膜の表面に付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００１７】
また、このような微少質量測定用センサ素子には、内部に水晶振動素子収納空間が形成され、外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて水晶振動素子収納空間まで貫通して設けられている蓋部材が用いられており、この水晶振動素子収納空間内に保持具に保持されている水晶振動素子及び固定部が収納されており、導入部の内径が水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなる構造となっている。
このため、このような微少質量測定用センサ素子は、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、蓋部材の表面及び導入部の内面に結露によって生じた水滴が水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間内に入り込むことを防ぐことができる構造となっている。
従って、このような微少質量測定用センサ素子によれば、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間内に入り込むことを防ぐことができるので、励振電極上に形成されている感応膜の表面に水滴を付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる水晶振動素子及び保持具の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる水晶振動素子及び保持具の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる蓋部材の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる蓋部材の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、各図面において各構成要素の状態を分かりやすくするために誇張して図示している。
【００２０】
本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、水晶振動素子１１０と感応膜Ｒと保持具１２０と蓋部材１３０とから構成されている。
また、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、保持具１２０に保持されている感応膜Ｒが設けられている水晶振動子１１０が蓋部材１３０に形成されている水晶振動素子収納空間１２１内に収納されている。
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、蓋部材１３０の外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されており、蓋部材１３０に接する面に対向する導入部１３３の面から水晶振動素子収納空間１３１にかけて貫通している。
【００２１】
水晶振動素子１１０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、水晶片１１１と励振電極１１２と配線パターン１１３とから構成されている。
【００２２】
水晶片１１１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、両主面が円形材料となっており、圧電材料である水晶部材が用いられている。
【００２３】
励振電極１１２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、両主面が円形形状となっており、一方の励振電極１１２が水晶片１１１の一方の主面に設けられ、他方の励振電極１１２が水晶片１１１の他方の主面に設けられている。このとき、一方の励振電極１１２と他方の励振電極１１２とが対向する位置に設けられている。
【００２４】
配線パターン１１３は、例えば、二つ一対で設けられている。
また、配線パターン１１３は、図２（ａ）に示すように、一方の端部が励振電極１１２に接続されつつ他方の端部が水晶片１１１の主面の縁部に位置するように、励振電極１１２から水晶片１１１の主面の縁部まで延設されている。
一方の配線パターン１１３は、水晶片１１１の一方の主面に設けられており、一方の端部が一方の励振電極１１２に接続され、他方の端部が水晶片１１１の一方の主面の縁部に位置している。
他方配線パターン１１３は、水晶片１１１の他方の主面に設けられており、一方の端部が他方の励振電極１１２に接続され、他方の端部が水晶片１１１の他方の主面の縁部に位置している。
このとき、一方の配線パターン１１３と他方の配線パターン１１３とは、両配線パターン１１３間で生じる容量による微少質量測定用センサ１００の検出感度の低下を避けるために、対向しない位置に設けられている。
【００２５】
従って、水晶振動素子１１０は、水晶片１１１の両主面に設けられている励振電極１１２が配線パターン１１３に接続されている構造となっており、配線パターン１１３の他方の端部と励振電極１１２とが電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子１１０は、水晶片１１１が圧電材料である水晶部材が用いられているので、配線パターン１１３に電圧が印加されると、励振電極１１２に挟まれている水晶片１１１の一部が所定の周波数で振動する特性を有している。
【００２６】
感応膜Ｒは、所定の物質と反応する性質を有している高分子脂質から構成されている。
また、感応膜Ｒは、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、水晶片１１１に接する面に対向する励振電極１１２の全面に設けられている。
【００２７】
保持具１２０は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１と固定部１２２と脚部１２３と鍔部１２４とから構成されている。
【００２８】
基部１２１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、直方体形状に形成されている。
【００２９】
固定部１２２は、例えば、図２（ａ）に示すように、二つ一対となっており、基部１２１の所定の一つの面から同一方向に延設されている。
また、固定部１２２は、例えば、導電性接着材（図示せず）によって一方の端部が水晶振動素子１１０の配線パターン１１３に固定されかつ電気的に接続されている。
【００３０】
脚部１２３は、例えば、図２（ａ）に示すように、二つ一対となっており、固定部１２２が延設されている面に対向する基部１２１の面から同一方向に延設されている。つまり、二つ一対の脚部１２３は、基部１２１の所定の一つの面に対向する面から、固定部１２２と反対方向に延設されている。
また、それぞれの脚部１２３は、基部１２１の内部配線（図示せず）を介して固定部１２２と電気的に接続された状態となっている。
従って、それぞれの脚部１２３は、配線パターン１１３と固定部１２２と基部１２１の内部配線とを介して励振電極１１２と電気的に接続された状態となっている。
【００３１】
鍔部１２４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１の所定の他の一つの面に沿って環状に設けられている。ここで、基部１２１の所定の他の一つの面は、固定部１２２が延設されている基部１２１の面に対向する面であって、脚部１２３が延設されている基部１２１の面である。
また、鍔部１２４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１の所定の一つの面から基部１２１の所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な向きに凸形状となるように設けられている。
従って、鍔部１２４は、基部１２１の所定の一つの面を基部１２１の一方の主面、基部１２１の所定の他の一つの面を基部１２１の他方の主面、基部１２１の一方の主面及び他方の主面に接する面を基部１２１の側面としたとき、側面に対し凸形状となっている。
【００３２】
つまり、保持具１２０は、基部１２１の所定の一つの面から同一方向に二つ一対の固定部１２２が延設されており、基部１２１の所定の一つの面に対向する面から固定部１２２と反対方向に二つ一対の脚部１２３が延設されており、脚部１２１が設けられている基部１２１の面の縁部に沿って環状の鍔部１２４が設けられている。
また、保持具１２０は、固定部１２２の端部が水晶振動素子１１０の配線パターン１１３と電気的に接続されており、脚部１２３と水晶振動素子１１０の励振電極１１２とが電気的に接続されている状態となっている。
【００３３】
蓋部材１３０は、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、形が直方体形状に形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の一つの外周面に基部収納空間１３２が形成されており、基部収納空間１３２の底面となる位置に連なって水晶振動素子収納空間が形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の他の外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されている。
また、蓋部材１３０は、蓋部材１３０の所定の他の面に接している面に対向する導入部１３３の面から水晶振動素子収納空間１３２にかけて貫通している。
【００３４】
基部収納空間１３２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、蓋部材１３０の所定の一つの外周面に形成されている。
また、基部収納空間１３２は、保持具１２０の基部１２１と同形状となっている。
このため、基部収納空間１３２に保持具１２０の基部１２１がはめ込まれると、基部１２１が基部収納空間１３２に収納された状態で保持具１２０が蓋部材１３０に固定される。
【００３５】
水晶振動素子収納空間１３１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、基部収納空間１３２の底面となる位置に基部収納空間１３２に連なって設けられており、蓋部材１３０の内部に直方体形状に形成されている。
また、水晶振動素子収納空間１３１は、図３（ａ）に示すように、蓋部材１３０の所定の一つの面に平行な水晶振動素子収納空間１３１内側を向く面の大きさが基部収納空間１３２の開口部の大きさより大きくなっている。
また、水晶振動素子収納空間１３１は、図１（ｂ）に示すように、固定部１２２及び感応膜Ｒが設けられている水晶振動素子１１０が収納される大きさとなっている。
【００３６】
導入部１３３は、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、蓋部材１３０の所定の他の一つの面に複数、設けられている。
また、導入部１３３は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、この導入部１３３が設けられている蓋部材１３０の所定の他の一つの面を見た場合、導入部１３３が円形形状となっている。
【００３７】
また、導入部１３３は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、両端が開口する筒状になっており、水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている。
このとき、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に近づくにつれて小さくなっている。
【００３８】
従って、蓋部材１３０は、直方体形状となっている水晶振動素子収納空間１３１が内部に形成されており、所定の一つの外周面から水晶振動素子収納空間１３１にかけて連なって基部収納空間１３２が形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の他の一つの外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されており、水晶振動素子収納空間１３１にかけて筒状の導入部１３３の内径が小さくなるように貫通している。
【００３９】
また、蓋部材１３０は、感応膜Ｒが形成されている水晶振動素子１１０が保持されている保持具１２０の固定部１２２を水晶振動素子収納空間１３１内に収納するように、保持具１２０の基部１２１を基部収納空間１３２の開口部側から水晶振動素子収納空間１３１内へ向かう向きに保持具１２０がはめ込まれると、基部収納空間１３２に基部１２１が収納され保持具１２０が蓋部材１３０に固定される構造となっている。
このとき、感応膜Ｒが形成され保持具１２０に保持されている水晶振動素子１１０は、水晶振動素子収納空間１３１内を向く面に、水晶振動素子１１０、感応膜Ｒ及び固定部１２２が接触しないように収納されている。
つまり、水晶振動素子１１０は、励振電極１１２で挟まれ水晶片１１１が振動しているときに水晶片１１１の振動を阻害しないように水晶振動素子１１０が収納されている。
【００４０】
また、蓋部材１３０は、水晶振動素子収納空間１３１側の開口部から導入部１３３側の開口部に向かう向きに重力の向きと平行となるように配置されるとき、例えば、導入口１３４側を向く面に水滴がすると、この水滴に重力によって水滴が導入部１３３側の開口部へ移動し蓋部材１３０から落下する構造となっている。
このため、水晶振動素子収納空間１３１側の開口部から導入部１３３側の開口部に向かう向きに重力の向きと平行となるように蓋部材１３０を配置することで、導入口１３４側を向く面に水滴が付着した水滴が水晶振動素子収納空間１３１内へ入りこむことを完全に防ぐことができる。
【００４１】
また、蓋部材１３０は、蓋部材１３０の外周面及び導入部１３３の内面に撥水加工処理が施されている。
ここで、撥水加工処理が施されている状態とは、例えば、フッ素樹脂が熱によって付着又は固着されている状態とする。
このため、蓋部材１３０は、水蒸気が多い雰囲気中に設けられ結露が発生した場合、結露によって生じた水滴が蓋部材１３０の表面及び導入部１３３の内面ではじくことができる構成となっている。
【００４２】
このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、内部に水晶振動素子収納空間１３１が形成され、両端が開口する筒状の導入部１３３が外周面に形成されて水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている蓋部材１３０が設けられており、この水晶振動素子収納空間１３１内に保持具に保持されている水晶振動素子１１０及び固定部１２０が収納された構造となっている。
このとき、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、筒状の導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に向かうにつれて小さくなっており、蓋部材１３０の外周面及び導入部１３３の内面に撥水処理が施されているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられている場合、導入部１３３の内面に結露によって水滴が生じることとなり、この結露によって生じた水滴を水晶振動素子収納空間１３１から導入部１３３に向かう向きに排出することができる。
このため、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、結露によって生じた水滴が感応膜の表面に付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００４３】
また、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００には、内部に水晶振動素子収納空間１３１が形成され、外周面に両端が開口する筒状の導入部１３３が形成されて水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている蓋部材１３０が用いられており、この水晶振動素子収納空間１３１内に保持具１２０に保持されている水晶振動素子１１０及び固定部１２２が収納されており、導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に近づくにつれて小さくなる構造となっている。
このため、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、蓋部材１３０の表面及び導入部１３３の内面に結露によって生じた水滴が水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間１３１内に入り込むことを防ぐことができる構造となっている。
従って、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間１３１内に入り込むことを防ぐことができるので、励振電極１１２上に形成されている感応膜Ｒの表面に水滴を付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００４４】
なお、蓋部材に撥水加工処理が施されている場合について説明しているが、例えば、撥水加工が施された状態となるよう導入部が設けられている蓋部材があらかじめフッ素樹脂から構成されていてもよい。
【００４５】
また、導入部が所定の他の一つの面に複数、設けられている場合について説明しているが、例えば、一つだけ形成してもよい。
【００４６】
また、水晶振動素子収納空間側の開口部から導入部側の開口部に向かう向きが重力のかかる向きと平行となるように蓋部材を配置する場合について説明しているが、例えば、導入部が設けられている蓋部材の所定の他の一つの外周面を重力のかかる向きと平行となるように蓋部材を配置してもよい。ここでは、導入部の内面に水滴が付着した場合、導入部の内面に撥水処理が施されているので、水滴にかかる重力より表面張力が弱くなり、導入部側の開口部から水滴を落下させることができる配置となっている。
【００４７】
また、導入部が蓋部材の所定の他の一つの外周面にのみ形成されている場合について説明しているが、導入部の内面に付着した水滴を水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間側の開口部から導入部側の開口部に向かう向きに移動させることができる構造となっていれば、例えば、基部収納空間が設けられている蓋部材の所定の一つの外周面及びこの面に対向する面を除く面に導入部を形成してもよい。このとき、微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の所定の一つの外周面からこの面に対向する外周面に向かう向きが重力の方向と平行となるように配置されて用いられる。従って、このとき、蓋部材は、導入部の内面に水滴が付着した場合、導入部の内面に撥水処理が施されているので、水滴にかかる重力により表面張力が弱くなり、導入部側の開口部から水滴を落下させることができる配置されている。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 微少質量測定用センサ素子
１１０ 水晶振動素子
１１１ 水晶片
１１２ 励振電極
１１３ 配線パターン
Ｒ 感応膜
１２０ 保持具
１２１ 基部
１２２ 固定部
１２３ 脚部
１３０ 蓋部材
１３１ 水晶振動素子収納空間
１３２ 基部収納空間
１３３ 導入部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感応膜と反応する物質を検出する微少質量測定用センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
微少質量測定用センサ素子は、微少な量、例えば、１μｇを検出することができる水晶振動子微少質量天秤（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ）に用いられている。
この水晶振動子微少質量天秤で用いられる微少質量測定用センサ素子は、例えば、水晶振動素子と水晶振動素子の励振電極に設けられている感応膜とを少なくとも備えている。
【０００３】
水晶振動素子は、例えば、水晶片と励振電極と配線パターンとから構成されている。
水晶片は、圧電材料である水晶部材が用いられ、例えば、両主面が円形形状の平板状となっている。
励振電極は、例えば、二つ一対となっており、一方の励振電極が水晶片の一方の主面に設けられ、他方の励振電極が水晶片の他方の主面であって一方の励振電極に対向する位置に設けられている。
配線パターンは、例えば、二つ一対となっている。それぞれの配線パターンは、一方の端部が励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の主面の縁部に位置している。一方の配線パターンは、例えば、一方の端部が一方の励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の一方の主面の縁部に位置している。他方の配線パターンは、例えば、一方の端部が他方の励振電極に接続され、他方の端部が水晶片の他方の主面の縁部に位置している。なお、二つ一対の配線パターンは、配線パターン間の配線容量による微少質量測定用センサ素子の検出精度及び検出感度の低下を避けるために互いに向かい合わないように配置されている。
従って、水晶振動素子は、水晶片の圧電効果及び逆圧電効果により、水晶片の両主面に設けられている励振電極が配線パターンに接続されている構造となっており、励振電極が配線パターンの他方の端部と電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子は、水晶片が圧電材料である水晶部材が用いられているので、二つ一対の配線パターンに電圧が印加されると、励振電極に電圧が印加されることとなり、励振電極に挟まれている水晶片の一部が所定の周波数で振動する特性を有している。
【０００４】
感応膜は、例えば、所定の物質と反応する性質を有している高分子脂質から構成されている。
また、感応膜は、水晶振動素子の励振電極に設けられている。
【０００５】
従って、感応膜が反応する所定の物質が含まれている雰囲気中に設けられた場合、微少質量測定用センサ素子は、所定の物質が水晶振動素子に設けられている感応膜と反応し感応膜に吸着する。
このため、微少質量測定用センサ素子は、所定の物質が感応膜と反応し感応膜に吸着すると所定の物質が吸着した分だけ水晶片が振動する周波数が変化する構造となっているので、水晶片が振動する周波数の変化量から感応膜に付着した所定の物質の重量を算出することができる構成となっている。
つまり、微少質量測定用センサ素子は、感応膜が反応し水晶片が振動する周波数の変化量から感応膜と反応する所定の物質を検出することができる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このような微少質量測定用センサ素子は、例えば、水晶振動素子と保持具と蓋部材とから構成されており、取り扱い易くかつ測定直前まで感応膜にゴミなどが付着することを防ぐため、水晶振動素子が保持具に搭載されつつ蓋部材と保持具とで形成される空間内に水晶振動素子を封止している場合がある。
【０００７】
水晶振動素子は、前記した特許文献１と同様に、水晶片と二つ一対の励振電極と二つ一対の配線パターンとから構成されており、水晶片の両主面に設けられている励振電極が配線パターンに接続されている構造となっており、配線パターンの他方の端部と励振電極とが電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子は、前述したように、圧電材料である水晶部材が水晶片に用いられているので、配線パターンの他方の端部に電圧が印加されると、励振電極に電圧が印加されることとなり、励振電極で挟まれている水晶片が所定の周波数で振動する特性を有している。
【０００８】
保持具は、例えば、基部と鍔部と二つ一対の固定部と二つ一対の脚部とから構成されている。
基部は、例えば、直方体形状に形成されている。
固定部は、例えば、二つ一対で設けられており、基部の所定の一つの面から同一方向に延設されている。また、固定部は、水晶振動素子の配線パターンと電気的に接続されている。
脚部は、例えば、二つ一対で設けられており、基部の所定の他の一つの面から固定部の延設されている方向と反対の方向に延設されている。また、それぞれの脚部は、基部の内部配線を介して固定部と電気的に接続されている状態となっている。
鍔部は、例えば、脚部が延設されている基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状に設けられている。また、鍔部は、基部の所定の一つの面から基部の所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となっている。従って、鍔部は、基部の所定の一つの面を基部の一方の主面、基部の所定の他の一つの面を基部の他方の主面、基部の一方の主面及び他方の主面に接する面を基部の側面としたとき、側面に対し凸形状となっている。
【０００９】
蓋部材は、一方の主面に水晶振動素子収納空間を備えており、この水晶振動素子収納空間内に水晶振動素子と基部と固定部とが収納されている。
また、蓋部材は、一方の主面の縁部が保持具の鍔部と圧接されて接合される。このとき、蓋部材と保持具とで形成される空間、つまり、水晶振動素子収納空間が気密封止される。
また、蓋部材は、この気密封止された状態を破壊しやすくするために、厚みが薄くされた凹部が蓋部材の側面に設けられている。
【００１０】
このような微少質量測定用センサ素子は、微少質量測定用センサで用いる場合、蓋部材の厚みが薄くされた凹部を貫通する貫通穴を設け、この貫通穴が気相状態の検体を注入する構造となっている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２４３６０８号公報
【特許文献２】特開２００７−２７１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の凹部空間を貫通させ貫通穴を形成した後、気相状態である検体を注入する構造となっているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられた場合、検体が接触した部分で結露が生じ検体の導入される際の圧力で結露によって生じた水滴が励振電極上に形成されている感応膜の表面に付着してしまう恐れがある。
このため、従来の微少質量測定用センサ素子は、感応膜の表面に水滴が付着してしまうため、感応膜に付着している水滴によって感応膜に付着している水滴によって感応膜が所定の物質と反応することができなくなり、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が低下する恐れがある。
【００１３】
また、従来の微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の凹部空間を貫通させ蓋部材の外周面から水晶振動素子収納空間までの貫通されている貫通穴を形成した後、気相状態である検体を導入する構造となっているので、検体を注入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、従来の微少質量測定用センサ素子の表面に結露が生じてしまい開口部付近で結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間内部に入り、励振電極上に形成されている感応膜の表面に水滴が付着してしまう恐れがある。
このため、従来の微少質量測定用センサ素子は、感応膜の表面に水滴が付着してしまうため、感応膜に付着している水滴によって感応膜に付着している水滴によって感応膜が所定の物質と反応することができなくなり、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が低下する恐れがある。
【００１４】
そこで、本発明は、前述した課題を解決し、感応膜の表面に水滴が付着することを防ぎ、所定の物質を検出する検出精度及び検出感度が向上された微少質量測定用センサ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、平板状の水晶片の両主面に、二つ一対の励振電極及び前記励振電極から前記水晶片の主面の縁部まで延設されている二つ一対の配線パターンが設けられている水晶振動素子と、前記水晶片に接している面に対向する前記励振電極に設けられている感応膜と、前記配線パターンに接触している二つ一対の固定部が直方体形状の基部の所定の一つの面から延設され、前記基部の所定の他の一つの面から二つ一対の脚部が前記固定部と反対の方向に延設され、前記基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状の鍔部が前記基部の所定の一つの面から所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となるように設けられている保持具と、形が直方体形状に形成され、所定の一つの外周面に前記基部が収納される基部収納空間が形成され、前記固定部及び前記水晶振動素子が収納される水晶振動素子収納空間が前記基部収納空間に連なり内部に形成され、所定の他の外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて前記水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、筒状の前記導入部の内径が前記水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、前記蓋部材の外周面及び筒状の前記導入部の内面に撥水処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような微少質量測定用センサ素子は、内部に水晶振動素子収納空間が形成され、両端が開口する筒状の導入部が外周面に形成されて水晶振動素子収納空間まで貫通して設けられている蓋部材が設けられており、この水晶振動素子収納空間内に保持具に保持されている水晶振動素子及び固定部が収納された構造となっている。
このとき、このような微少質量測定用センサ素子によれば、筒状の導入部の内径が水晶振動素子収納空間に向かうにつれて小さくなっており、蓋部材の外周面及び導入部の内面に撥水処理が施されているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられている場合、導入部の内面に結露によって水滴が生じることとなり、この結露によって生じた水滴を水晶振動素子収納空間から導入部に向かう向きに排出することができる。
このため、このような微少質量測定用センサ素子によれば、結露によって生じた水滴が感応膜の表面に付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００１７】
また、このような微少質量測定用センサ素子には、内部に水晶振動素子収納空間が形成され、外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて水晶振動素子収納空間まで貫通して設けられている蓋部材が用いられており、この水晶振動素子収納空間内に保持具に保持されている水晶振動素子及び固定部が収納されており、導入部の内径が水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなる構造となっている。
このため、このような微少質量測定用センサ素子は、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、蓋部材の表面及び導入部の内面に結露によって生じた水滴が水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間内に入り込むことを防ぐことができる構造となっている。
従って、このような微少質量測定用センサ素子によれば、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間内に入り込むことを防ぐことができるので、励振電極上に形成されている感応膜の表面に水滴を付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる水晶振動素子及び保持具の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる水晶振動素子及び保持具の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる蓋部材の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子で用いる蓋部材の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、各図面において各構成要素の状態を分かりやすくするために誇張して図示している。
【００２０】
本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、水晶振動素子１１０と感応膜Ｒと保持具１２０と蓋部材１３０とから構成されている。
また、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、保持具１２０に保持されている感応膜Ｒが設けられている水晶振動子１１０が蓋部材１３０に形成されている水晶振動素子収納空間１２１内に収納されている。
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、蓋部材１３０の外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されており、蓋部材１３０に接する面に対向する導入部１３３の面から水晶振動素子収納空間１３１にかけて貫通している。
【００２１】
水晶振動素子１１０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、水晶片１１１と励振電極１１２と配線パターン１１３とから構成されている。
【００２２】
水晶片１１１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、両主面が円形材料となっており、圧電材料である水晶部材が用いられている。
【００２３】
励振電極１１２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、両主面が円形形状となっており、一方の励振電極１１２が水晶片１１１の一方の主面に設けられ、他方の励振電極１１２が水晶片１１１の他方の主面に設けられている。このとき、一方の励振電極１１２と他方の励振電極１１２とが対向する位置に設けられている。
【００２４】
配線パターン１１３は、例えば、二つ一対で設けられている。
また、配線パターン１１３は、図２（ａ）に示すように、一方の端部が励振電極１１２に接続されつつ他方の端部が水晶片１１１の主面の縁部に位置するように、励振電極１１２から水晶片１１１の主面の縁部まで延設されている。
一方の配線パターン１１３は、水晶片１１１の一方の主面に設けられており、一方の端部が一方の励振電極１１２に接続され、他方の端部が水晶片１１１の一方の主面の縁部に位置している。
他方配線パターン１１３は、水晶片１１１の他方の主面に設けられており、一方の端部が他方の励振電極１１２に接続され、他方の端部が水晶片１１１の他方の主面の縁部に位置している。
このとき、一方の配線パターン１１３と他方の配線パターン１１３とは、両配線パターン１１３間で生じる容量による微少質量測定用センサ１００の検出感度の低下を避けるために、対向しない位置に設けられている。
【００２５】
従って、水晶振動素子１１０は、水晶片１１１の両主面に設けられている励振電極１１２が配線パターン１１３に接続されている構造となっており、配線パターン１１３の他方の端部と励振電極１１２とが電気的に接続された構造となっている。
また、水晶振動素子１１０は、水晶片１１１が圧電材料である水晶部材が用いられているので、配線パターン１１３に電圧が印加されると、励振電極１１２に挟まれている水晶片１１１の一部が所定の周波数で振動する特性を有している。
【００２６】
感応膜Ｒは、所定の物質と反応する性質を有している高分子脂質から構成されている。
また、感応膜Ｒは、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、水晶片１１１に接する面に対向する励振電極１１２の全面に設けられている。
【００２７】
保持具１２０は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１と固定部１２２と脚部１２３と鍔部１２４とから構成されている。
【００２８】
基部１２１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、直方体形状に形成されている。
【００２９】
固定部１２２は、例えば、図２（ａ）に示すように、二つ一対となっており、基部１２１の所定の一つの面から同一方向に延設されている。
また、固定部１２２は、例えば、導電性接着材（図示せず）によって一方の端部が水晶振動素子１１０の配線パターン１１３に固定されかつ電気的に接続されている。
【００３０】
脚部１２３は、例えば、図２（ａ）に示すように、二つ一対となっており、固定部１２２が延設されている面に対向する基部１２１の面から同一方向に延設されている。つまり、二つ一対の脚部１２３は、基部１２１の所定の一つの面に対向する面から、固定部１２２と反対方向に延設されている。
また、それぞれの脚部１２３は、基部１２１の内部配線（図示せず）を介して固定部１２２と電気的に接続された状態となっている。
従って、それぞれの脚部１２３は、配線パターン１１３と固定部１２２と基部１２１の内部配線とを介して励振電極１１２と電気的に接続された状態となっている。
【００３１】
鍔部１２４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１の所定の他の一つの面に沿って環状に設けられている。ここで、基部１２１の所定の他の一つの面は、固定部１２２が延設されている基部１２１の面に対向する面であって、脚部１２３が延設されている基部１２１の面である。
また、鍔部１２４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基部１２１の所定の一つの面から基部１２１の所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な向きに凸形状となるように設けられている。
従って、鍔部１２４は、基部１２１の所定の一つの面を基部１２１の一方の主面、基部１２１の所定の他の一つの面を基部１２１の他方の主面、基部１２１の一方の主面及び他方の主面に接する面を基部１２１の側面としたとき、側面に対し凸形状となっている。
【００３２】
つまり、保持具１２０は、基部１２１の所定の一つの面から同一方向に二つ一対の固定部１２２が延設されており、基部１２１の所定の一つの面に対向する面から固定部１２２と反対方向に二つ一対の脚部１２３が延設されており、脚部１２１が設けられている基部１２１の面の縁部に沿って環状の鍔部１２４が設けられている。
また、保持具１２０は、固定部１２２の端部が水晶振動素子１１０の配線パターン１１３と電気的に接続されており、脚部１２３と水晶振動素子１１０の励振電極１１２とが電気的に接続されている状態となっている。
【００３３】
蓋部材１３０は、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、形が直方体形状に形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の一つの外周面に基部収納空間１３２が形成されており、基部収納空間１３２の底面となる位置に連なって水晶振動素子収納空間が形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の他の外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されている。
また、蓋部材１３０は、蓋部材１３０の所定の他の面に接している面に対向する導入部１３３の面から水晶振動素子収納空間１３２にかけて貫通している。
【００３４】
基部収納空間１３２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、蓋部材１３０の所定の一つの外周面に形成されている。
また、基部収納空間１３２は、保持具１２０の基部１２１と同形状となっている。
このため、基部収納空間１３２に保持具１２０の基部１２１がはめ込まれると、基部１２１が基部収納空間１３２に収納された状態で保持具１２０が蓋部材１３０に固定される。
【００３５】
水晶振動素子収納空間１３１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、基部収納空間１３２の底面となる位置に基部収納空間１３２に連なって設けられており、蓋部材１３０の内部に直方体形状に形成されている。
また、水晶振動素子収納空間１３１は、図３（ａ）に示すように、蓋部材１３０の所定の一つの面に平行な水晶振動素子収納空間１３１内側を向く面の大きさが基部収納空間１３２の開口部の大きさより大きくなっている。
また、水晶振動素子収納空間１３１は、図１（ｂ）に示すように、固定部１２２及び感応膜Ｒが設けられている水晶振動素子１１０が収納される大きさとなっている。
【００３６】
導入部１３３は、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、蓋部材１３０の所定の他の一つの面に複数、設けられている。
また、導入部１３３は、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、この導入部１３３が設けられている蓋部材１３０の所定の他の一つの面を見た場合、導入部１３３が円形形状となっている。
【００３７】
また、導入部１３３は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、両端が開口する筒状になっており、水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている。
このとき、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に近づくにつれて小さくなっている。
【００３８】
従って、蓋部材１３０は、直方体形状となっている水晶振動素子収納空間１３１が内部に形成されており、所定の一つの外周面から水晶振動素子収納空間１３１にかけて連なって基部収納空間１３２が形成されている。
また、蓋部材１３０は、所定の他の一つの外周面に両端が開口している筒状の導入部１３３が形成されており、水晶振動素子収納空間１３１にかけて筒状の導入部１３３の内径が小さくなるように貫通している。
【００３９】
また、蓋部材１３０は、感応膜Ｒが形成されている水晶振動素子１１０が保持されている保持具１２０の固定部１２２を水晶振動素子収納空間１３１内に収納するように、保持具１２０の基部１２１を基部収納空間１３２の開口部側から水晶振動素子収納空間１３１内へ向かう向きに保持具１２０がはめ込まれると、基部収納空間１３２に基部１２１が収納され保持具１２０が蓋部材１３０に固定される構造となっている。
このとき、感応膜Ｒが形成され保持具１２０に保持されている水晶振動素子１１０は、水晶振動素子収納空間１３１内を向く面に、水晶振動素子１１０、感応膜Ｒ及び固定部１２２が接触しないように収納されている。
つまり、水晶振動素子１１０は、励振電極１１２で挟まれ水晶片１１１が振動しているときに水晶片１１１の振動を阻害しないように水晶振動素子１１０が収納されている。
【００４０】
また、蓋部材１３０は、水晶振動素子収納空間１３１側の開口部から導入部１３３側の開口部に向かう向きに重力の向きと平行となるように配置されるとき、例えば、導入口１３４側を向く面に水滴がすると、この水滴に重力によって水滴が導入部１３３側の開口部へ移動し蓋部材１３０から落下する構造となっている。
このため、水晶振動素子収納空間１３１側の開口部から導入部１３３側の開口部に向かう向きに重力の向きと平行となるように蓋部材１３０を配置することで、導入口１３４側を向く面に水滴が付着した水滴が水晶振動素子収納空間１３１内へ入りこむことを完全に防ぐことができる。
【００４１】
また、蓋部材１３０は、蓋部材１３０の外周面及び導入部１３３の内面に撥水加工処理が施されている。
ここで、撥水加工処理が施されている状態とは、例えば、フッ素樹脂が熱によって付着又は固着されている状態とする。
このため、蓋部材１３０は、水蒸気が多い雰囲気中に設けられ結露が発生した場合、結露によって生じた水滴が蓋部材１３０の表面及び導入部１３３の内面ではじくことができる構成となっている。
【００４２】
このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、内部に水晶振動素子収納空間１３１が形成され、両端が開口する筒状の導入部１３３が外周面に形成されて水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている蓋部材１３０が設けられており、この水晶振動素子収納空間１３１内に保持具に保持されている水晶振動素子１１０及び固定部１２０が収納された構造となっている。
このとき、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、筒状の導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に向かうにつれて小さくなっており、蓋部材１３０の外周面及び導入部１３３の内面に撥水処理が施されているので、水蒸気を多く含んだ検体が用いられている場合、導入部１３３の内面に結露によって水滴が生じることとなり、この結露によって生じた水滴を水晶振動素子収納空間１３１から導入部１３３に向かう向きに排出することができる。
このため、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、結露によって生じた水滴が感応膜の表面に付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００４３】
また、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００には、内部に水晶振動素子収納空間１３１が形成され、外周面に両端が開口する筒状の導入部１３３が形成されて水晶振動素子収納空間１３１まで貫通して設けられている蓋部材１３０が用いられており、この水晶振動素子収納空間１３１内に保持具１２０に保持されている水晶振動素子１１０及び固定部１２２が収納されており、導入部１３３の内径が水晶振動素子収納空間１３１に近づくにつれて小さくなる構造となっている。
このため、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００は、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、蓋部材１３０の表面及び導入部１３３の内面に結露によって生じた水滴が水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間１３１内に入り込むことを防ぐことができる構造となっている。
従って、このような本発明の実施形態に係る微少質量測定用センサ素子１００によれば、検体を導入するまでの間に水蒸気を多く含んだ雰囲気中に設けられた場合、結露によって生じた水滴が水晶振動素子収納空間１３１内に入り込むことを防ぐことができるので、励振電極１１２上に形成されている感応膜Ｒの表面に水滴を付着することを防ぐことができ、従来の微少質量測定用センサ素子と比較して所定の物質を検出する検出精度及び検出感度を向上させることができる。
【００４４】
なお、蓋部材に撥水加工処理が施されている場合について説明しているが、例えば、撥水加工が施された状態となるよう導入部が設けられている蓋部材があらかじめフッ素樹脂から構成されていてもよい。
【００４５】
また、導入部が所定の他の一つの面に複数、設けられている場合について説明しているが、例えば、一つだけ形成してもよい。
【００４６】
また、水晶振動素子収納空間側の開口部から導入部側の開口部に向かう向きが重力のかかる向きと平行となるように蓋部材を配置する場合について説明しているが、例えば、導入部が設けられている蓋部材の所定の他の一つの外周面を重力のかかる向きと平行となるように蓋部材を配置してもよい。ここでは、導入部の内面に水滴が付着した場合、導入部の内面に撥水処理が施されているので、水滴にかかる重力より表面張力が弱くなり、導入部側の開口部から水滴を落下させることができる配置となっている。
【００４７】
また、導入部が蓋部材の所定の他の一つの外周面にのみ形成されている場合について説明しているが、導入部の内面に付着した水滴を水滴自身に加わる重力によって水晶振動素子収納空間側の開口部から導入部側の開口部に向かう向きに移動させることができる構造となっていれば、例えば、基部収納空間が設けられている蓋部材の所定の一つの外周面及びこの面に対向する面を除く面に導入部を形成してもよい。このとき、微少質量測定用センサ素子は、蓋部材の所定の一つの外周面からこの面に対向する外周面に向かう向きが重力の方向と平行となるように配置されて用いられる。従って、このとき、蓋部材は、導入部の内面に水滴が付着した場合、導入部の内面に撥水処理が施されているので、水滴にかかる重力により表面張力が弱くなり、導入部側の開口部から水滴を落下させることができる配置されている。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 微少質量測定用センサ素子
１１０ 水晶振動素子
１１１ 水晶片
１１２ 励振電極
１１３ 配線パターン
Ｒ 感応膜
１２０ 保持具
１２１ 基部
１２２ 固定部
１２３ 脚部
１３０ 蓋部材
１３１ 水晶振動素子収納空間
１３２ 基部収納空間
１３３ 導入部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の水晶片の両主面に、二つ一対の励振電極及び前記励振電極から前記水晶片の主面の縁部まで延設されている二つ一対の配線パターンが設けられている水晶振動素子と、
前記水晶片に接している面に対向する前記励振電極に設けられている感応膜と、
前記配線パターンに接触している二つ一対の固定部が直方体形状の基部の所定の一つの面から延設され、前記基部の所定の他の一つの面から二つ一対の脚部が前記固定部と反対の方向に延設され、前記基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状の鍔部が前記基部の所定の一つの面から所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となるように設けられている保持具と、
形が直方体形状に形成され、所定の一つの外周面に前記基部が収納される基部収納空間が形成され、前記固定部及び前記水晶振動素子が収納される水晶振動素子収納空間が前記基部収納空間に連なり内部に形成され、所定の他の外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて前記水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、
筒状の前記導入部の内径が前記水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、
前記蓋部材の外周面及び筒状の前記導入部の内面に撥水処理が施されている
ことを特徴とする微少質量測定用センサ素子。
【請求項１】
平板状の水晶片の両主面に、二つ一対の励振電極及び前記励振電極から前記水晶片の主面の縁部まで延設されている二つ一対の配線パターンが設けられている水晶振動素子と、
前記水晶片に接している面に対向する前記励振電極に設けられている感応膜と、
前記配線パターンに接触している二つ一対の固定部が直方体形状の基部の所定の一つの面から延設され、前記基部の所定の他の一つの面から二つ一対の脚部が前記固定部と反対の方向に延設され、前記基部の所定の他の一つの面の縁部に沿って環状の鍔部が前記基部の所定の一つの面から所定の他の一つの面に向かう向きに垂直な方向に凸形状となるように設けられている保持具と、
形が直方体形状に形成され、所定の一つの外周面に前記基部が収納される基部収納空間が形成され、前記固定部及び前記水晶振動素子が収納される水晶振動素子収納空間が前記基部収納空間に連なり内部に形成され、所定の他の外周面に両端が開口する筒状の導入部が形成されて前記水晶振動素子収納空間にかけて貫通して設けられている蓋部材と、
筒状の前記導入部の内径が前記水晶振動素子収納空間に近づくにつれて小さくなっており、
前記蓋部材の外周面及び筒状の前記導入部の内面に撥水処理が施されている
ことを特徴とする微少質量測定用センサ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７６６４４（Ｐ２０１３−７６６４４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７０１２（Ｐ２０１１−２１７０１２）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
[ Back to top ]