感知センサー及び感知装置
【課題】簡便に感知対象物の検出または定量を行うことができる感知センサーを提供すること。
【解決手段】一面側に凹部が形成された配線基板と、圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、前記流路形成部材に設けられ、前記試料液が貯留される廃液領域と、前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備えるように感知センサーを構成する。
【解決手段】一面側に凹部が形成された配線基板と、圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、前記流路形成部材に設けられ、前記試料液が貯留される廃液領域と、前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備えるように感知センサーを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感知対象物がその表面に設けられた吸着膜に吸着することで固有振動数が変わる圧電振動子を用いて感知対象物を感知するための感知センサー及びこの感知センサーを含む感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床分野においては患者のすぐそばで簡易な機器及び試薬を用いて迅速に結果を得るＰＯＣＴ（Point of core TEST）と呼ばれる簡便な検査方法が普及しており、病院の緊急処置室やベッドサイドで行われたり、在宅の患者に利用されている。このＰＯＣＴとしては、例えば糖尿病患者が自ら行う血糖値自己モニタリングや、患者がインフルエンザウイルスに感染しているか否かを診断するために行うインフルエンザウイルス検査がある。また、食品検査の分野においても同様に簡易な機器及び試薬を用いた検査が行われており、例えば食品中に含まれるアレルゲンなどの所定の成分の有無を検出する試験が行われる。
【０００３】
このような各分野で行われる簡便な検査（簡便法）としては、免疫検査法の一つであるイムノクロマト法を利用した検査が広く普及している。これは、サンドイッチ法を利用して、試料中における感知対象物の有無を検出する手法である。以下にこのイムノクロマト法の測定手順を簡単に説明すると、長細い試験紙を用意し、当該試験紙の長さ方向の一端側には抗原である感知対象物と選択的に結合する抗体を予め吸着させておき、長さ方向の他端側には、感知対象物と結合する例えば金コロイドなどの発色性物質を予め染みこませておく。
【０００４】
この試験紙の長さ方向の他端側に試料液を滴下すると、試料液に感知対象物が含まれる場合、当該感知対象物は酵素反応により前記発色性物質と結合し、検査試料液の濡れ広がりに従って試験紙の一端側へと流されていく。そして、試験紙の一端側で感知対象物と抗体とが抗原抗体反応により結合し、感知対象物は抗体及び発色性物質に挟まれた状態で試験紙の一端側に固定されて、試験紙の一端側が発色する。試料液に感知対象物が含まれない場合は、各反応が起こらないので試験紙の一端側が発色しない。従って、試験紙を目視して発色の有無を確認することにより、試料液中の感知対象物の有無を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、発色の有無や発色の強度の認識には個人差があるため、この手法を用いて例えば感知対象物を定量できる程度の精度高い検査を行うことは難しい。さらに試験紙の周囲の温度及び湿度により、前記感知対象物と前記抗体との反応の度合及び感知対象物の発色性物質との反応の度合がばらつくことがある。つまり、温度及び湿度により発色の強度がばらつくことがあるので、この点からも発色に基づいて前記定量検査を行うことが難しい。また、イムノクロマト法では、感知対象物を前記抗体と発色性物質とで挟み込む必要があるため、感知対象物とすることができる物質は、比較的大きな分子量を持つ物質に限られてしまい、低分子を感知対象物とすることができないという問題があった。
【０００６】
ところで、特許文献１には、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を利用した感知センサーが示されている。この感知センサーに含まれる水晶振動子の表面には感知対象物を抗原抗体反応により吸着する吸着膜が設けられ、当該水晶振動子に試料液を供給し、水晶振動子の周波数の変化に基づいて感知対象物の定量検査を行う。具体的には、感知対象物を含まない参照液を供給したときの前記周波数と、感知対象物の有無や濃度が未知である試料液を供給したときの前記周波数とを検出し、これらの周波数の差分が前記吸着膜に吸着された感知対象物の質量に対応するものとして感知対象物の検出や濃度の測定を行う。
【０００７】
しかし、この感知センサーでは水晶振動子の表面に液体を供給すると、液体が水晶振動子の表面に貯留されたままの状態になる。従って、同じ感知センサーに前記参照液を入れて周波数測定を行った後に試料液を入れると、試料液が参照液により希釈され、感知対象物の質量に加えて試料液の質量が水晶振動子の周波数に影響を与えてしまう結果、正常に測定が行えなくなるおそれがある。そこで、参照液を供給する感知センサーと、試料液を供給する感知センサーと、を夫々用意して測定を行うが、このように複数の感知センサーを用いることで測定のコストがかさんでしまうという問題がある。また、ＱＣＭには水晶振動子の表面に試料液を連続的に流すと共にその表面から試料液を排出するフロースルーセル方式が知られているが、この方式は通常、ポンプを必要とするので装置が大掛かりになってしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９-２０６７９２号公報（図２、図３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、簡便に感知対象物の検出または定量を行うことができる感知センサー及び感知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の感知センサーは、発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定されると共に、励振電極が前記接続端子に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、
前記流路形成部材に開口した試料液の注入口と、
前記流路形成部材に設けられ、前記注入口から注入された試料液が貯留される廃液領域と、
前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、
前記流路に試料液を流通させるために、前記廃液領域に接続するように流路形成部材に開口した通気口と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の感知センサーの具体的な態様の例としては、下記の通りである。
（ａ）前記第１の圧電振動子の励振電極及び第２の圧電振動子の励振電極は、共通の圧電片上に形成されている。
（ｂ）注入口は、多孔質のフィルタの孔により構成される。
（ｃ）前記フィルタは化学繊維束により構成される。
（ｄ）前記第１の圧電振動子の励振電極、第２の圧電振動子の励振電極は、圧電片上において前記流路を注入口側から廃液領域側へ向かって見て左右対称に形成される。
また、本発明の感知装置は、上記の感知センサーと前記測定器とを含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の感知センサーによれば、試料液が毛細管現象により注入口から第１及び第２の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ向かい、試料液中に含まれる感知対象物が第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子の一方に設けられた吸着膜に吸着される。従って、試料液を注入口から廃液口へ向けて流すためにポンプなどの機器を設ける必要が無いため、装置の大型化や複雑化を防ぎ、簡便に測定を行うことができる。また、背景技術の項目で説明した、圧電振動子の表面に液が貯まる感知センサーのように参照液に続いて供給された試料液が、当該参照液により希釈されることが抑えられるので、測定精度の低下が抑えられる。また、背景技術の項目で説明したイムノクロマト法のように、感知対象物を試験紙に固定する物質と発色させる物質とで挟み込む必要が無いので、分子量が低い物質についても感知対象物として検出または定量を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る感知装置の斜視図である。
【図２】前記感知装置を構成する感知センサーの斜視図である
【図３】前記感知センサーの縦断側面図である。
【図４】感知センサーの各部の上面側を示した分解斜視図である。
【図５】感知センサーの各部の下面側を示した分解斜視図である。
【図６】前記感知センサーを構成する水晶振動子の平面図である。
【図７】前記水晶振動子の側面の模式図である。
【図８】前記感知センサーを構成する流路形成部材の横断平面図である。
【図９】前記感知装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１１】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１２】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１３】各チャンネルの周波数差の経時変化を示すグラフ図である
【図１４】前記感知センサーのカバー体の平面図である。
【図１５】前記カバー体を備えた感知センサーの縦断側面図である。
【図１６】他の実施形態の感知センサーの斜視図である。
【図１７】前記感知センサーの縦断側面図である。
【図１８】前記感知センサーの表面側分解斜視図である。
【図１９】前記感知センサーの裏面側分解斜視図である。
【図２０】前記感知センサーに設けられる水晶振動子の平面図である。
【図２１】前記感知センサーにて液が流通する様子を示す当該感知センサーの側面図である。
【図２２】前記感知センサーにて液が流通する様子を示す当該感知センサーの側面図である。
【図２３】前記感知センサーを用いた実験のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施の形態に係る感知装置１について説明する。この感知装置１は、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のインフルエンザウイルスの有無を検出し、人間のインフルエンザ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１は測定器１１をなす発振回路ユニット１２と演算装置１３とを備えており、発振回路ユニット１２は例えば同軸ケーブル１４を介して演算装置１３に接続されている。演算装置１３の筐体１５前面に設けられた表示部１６は、例えば周波数あるいは周波数の変化分等の測定結果を表示する役割を果たし、例えば液晶表示画面により構成されている。発振回路ユニット１２には感知センサー２０が着脱自在に接続される。
【００１５】
図２は感知センサー２０の斜視図であり、図３は感知センサー２０の縦断側面図である。感知センサー２０は、配線基板２と、水晶振動子３と、流路形成部材４とにより構成されている。図４は、感知センサー２０の各部の上面側を示した分解斜視図であり、図５は感知センサー２０の各部の下面側を示した分解斜視図である。これら図２〜図５を用いて感知センサー２０について説明する。前記配線基板２は長さ方向の一端側が他端側よりも拡幅されて拡幅部２１を形成しており、前記長さ方向の他端側は、上記の発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込まれる差し込み部２２を形成している。前記拡幅部２１には貫通孔２３が形成されておいる。貫通孔２３を配線基板２の裏面側から塞ぐように、不図示の接着剤によりフィルム２４が配線基板２に固着されている。この貫通孔２３及びフィルム２４によって配線基板２の表面側に開口した凹部が形成されている。
【００１６】
配線基板２の表面には配線２５、２６、２７が設けられている。これら配線２５〜２７は配線基板２の他端側（差し込み部２２側）から貫通孔２３の外縁部へ、配線基板２の長さ方向に沿って、夫々並行に伸びるように形成されている。配線２５、２６、２７の一端側は拡幅されて夫々端子部２５ａ、２６ａ、２７ａを形成しており、配線２５、２６、２７の他端側は拡幅されて夫々接続端子２５ｂ、２６ｂ、２７ｂを形成している。
【００１７】
続いて水晶振動子３についてその表面、裏面を夫々示した図６（ａ）、図６（ｂ）も参照しながら説明する。水晶振動子３は、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂにより構成されており、これら第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂは、共通の水晶片３１を備えている。この水晶片３１は、例えばＡＴカットされた矩形状に形成され、その長さ方向の一端側、他端側が夫々第１の振動領域３２ａ、第２の振動領域３２ｂとして構成される。これらの振動領域３２ａ，３２ｂは互いに独立して振動し、夫々前記第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂを構成する。図６中には第１の振動領域３２ａ、第２の振動領域３２ｂを各々点線で囲って示している。第１の振動領域３２ａの表面側には励振電極３３ａが形成されており、第２の振動領域３２ｂの表面側には励振電極３３ｂが形成されている。これら励振電極３３ａ、３３ｂは互いの厚さをわずかに変えて形成され、第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂからの主モードの発振周波数を異ならせている。
【００１８】
励振電極３３ａ、３３ｂからは、水晶片３１の長さ方向の外側に向かって引き出し電極３４ａ、３４ｂが引き出されており、これら引き出し電極３４ａ、３４ｂは、水晶片３１の側面を介して水晶片３１の裏面の周縁部へと引き回されている。水晶片３１の裏面には、その中央部に第１の振動領域３２ａ及び第２の振動領域３２ｂに跨って励振電極３５が形成されている。この励振電極３５において、振動領域３２ａ、３２ｂの境目から水晶片３１の外方へ向かって引き出されるように引き出し電極３６が形成されている。
【００１９】
図７（ａ）、（ｂ）は夫々第１の水晶振動子３Ａの側面、第２の水晶振動子３Ｂの側面を模式的に示している。第１の振動領域３２ａの励振電極３３ａの表面には感知対象物であるインフルエンザウイルス１０と選択的に結合する抗体により構成された吸着膜３７が設けられている。第２の振動領域３２ｂの励振電極３３ｂの表面にはインフルエンザウイルス１０と励振電極３３ａとの結合を阻害する阻害膜３８が設けられている。
【００２０】
この水晶振動子３は、励振電極３５が貫通孔２３に臨み、水晶片３１が貫通孔２３を塞ぎ、且つ引き出し電極３４ａ、３４ｂ、３６が夫々端子部２５ａ、２６ａ、２７ａに重なり、これら端子部と夫々電気的に接続されるように配線基板２の表面側に設置され、シール材３９により当該配線基板２に固定される。このシール材３９は、配線基板２に水晶振動子３の外形に沿って形成されたリング状のシートであり、裏面側に接着剤が塗布されている。そして、リングの内側が水晶片３１の縁部に密着し、リングの外側が配線基板２の貫通孔２３の外縁に密着し、水晶振動子３の裏面に供給液が回り込むことを防ぐ。ただし、シール材３９を用いずに、接着剤を水晶片３１の裏面の周縁部に塗布し、当該周縁部を貫通孔２３の外縁に密着させることで水晶振動子３の裏面への供給液の回りこみを防いでもよい。
【００２１】
続いて流路形成部材４について、その横断平面図である図８も参照しながら説明する。この流路形成部材４は角板状に形成され、前記配線基板２の拡幅部２１の表面に積層される。配線基板２の前記差し込み部２２が設けられる方向を後方側、前記拡幅部２１が設けられる方向を前方側とすると、流路形成部材４の前方側には、試溶液の注入口４１が円形に開口している。この注入口４１は、水晶振動子３の流路形成部材４への投影領域の外側において、当該流路形成部材４を厚さ方向に貫通している。また、流路形成部材４の後方側には、感知センサー２０に供給する供給液を貯留する廃液口４２が設けられている。この廃液口４２は、水晶振動子３の流路形成部材４への投影領域の外側にて開口しており、前記供給液を多く貯留することができるように注入口４１よりも大きな面積を持つように、流路形成部材４を厚さ方向に貫通して形成されている。
【００２２】
流路形成部材４の裏面の構成について説明する。この裏面には廃液口４２よりもさらに後方側に凹部が設けられている。この凹部は水晶振動子３を覆い、当該水晶振動子３の表面側（一面側）に供給液を供給する供給流路４３を形成する。また、前記裏面には注入口４１と供給流路４３とを接続する微細な溝が形成されており、この溝と配線基板２とに囲まれる空間は第１の線状流路４４を形成する。さらに前記裏面には廃液口４２と供給流路４３とを接続する微細な溝が形成されており、この溝と配線基板２とに囲まれる空間は第２の線状流路４５を形成する。
【００２３】
注入口４１に供給された供給液は、後述するように毛細管現象により廃液口４２へ自動で流通するようになっている。このように供給液が流通するように図３中Ｈ１で示す第１の線状流路４４の径及び第２の線状流路４５の径は、例えば３μｍ〜３００μｍに形成される。また、水晶振動子３の供給流路４３の高さも、例えば３μｍ〜３００μｍに形成される。
【００２４】
流路形成部材４は、例えば自己吸着性が高いＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により構成されている。流路形成部材４はプラズマ洗浄されて、その表面が活性化されると共に表面の有機物が除去された状態で、図示のように配線基板２に接着される。また、このようにプラズマ洗浄を行うのは、感知センサー２０に供給する供給液の第１の線状流路４４及び第２の線状流路４５に対する親和性を高めて、当該供給液の第１の線状流路４４及び第２の線状流路４５の流通を容易にすること及び流路形成部材４と配線基板２との密着性を高めて、これらの隙間から供給液の漏れ出しを防ぐことを目的とする。なお、流路形成部材４としてはＰＤＭＳの他に例えばアクリル樹脂や水晶などにより構成することができる。
【００２５】
注入口４１には円柱状のフィルタ４６が着脱自在に設けられる。このフィルタ４６は多孔質体であり、例えばポリエステルからなるストロー状の化学繊維を束ねて構成されており、ストローの側壁にも多数の小孔が形成されている。フィルタ４６の上部に滴下された供給液は、フィルタ４６の微細な孔を通過してフィルタ４６の下方へと流れ、さらに第１の線状流路４４へ導入される。このフィルタ４６は、供給液中に含まれる異物を孔内に捕捉することで第１の線状流路４４、第２の線状流路４５及び供給流路４３が詰まることを防ぐ役割を有する。また、ミクロ的に見ると、フィルタ４６を通過した供給液は微細に分割された状態となっているので、フィルタ４６を通過させずに注入口４１に供給した供給液と比べて、表面張力により配線基板２上で凝集する傾向が抑えられる。従って、フィルタ４６を通過した供給液は第１の線状流路４４へ速やかに導入される。なお、フィルタ４６の材質としてはポリエステルに限られないが、速やかに供給液を通過させるために、当該供給液と親和性の高い材質を選択することが好ましい。
【００２６】
上記の感知センサー２０の差し込み部２２が、発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込まれると、差し込み部２２の接続端子２５ｂ、２６ｂ、２７ｂが、発振回路ユニット１２においてこれら接続端子２５ｂ〜２７ｂに対応して形成された接続端子部５１〜５３に電気的に接続されて、図１に示した感知装置１を構成する。図９は感知装置１のブロック図であり、この図９を参照しながら感知装置１について説明する。感知装置１を構成する発振回路ユニット１２には第１の発振回路５４ａ及び第２の発振回路５４ｂが設けられており、第１の発振回路５４ａは第１の水晶振動子３Ａを、第２の発振回路５４ｂが第２の水晶振動子３Ｂを夫々発振させる。
【００２７】
続いて感知装置１を構成する演算装置１３に設けられる各部について説明する。前記発振回路５４ａ、５４ｂの後段にはスイッチ部５６が設けられており、このスイッチ部５６によって２つの発振回路５４ａ、５４ｂからの周波数信号を時分割して後段に取り込み、各振動領域の発振周波数を並行して求めることができる。第１の発振回路５４ａからの出力をチャンネル１、第２の発振回路５４ｂからの出力をチャンネル２とすると、例えば１秒間をｎ分割（ｎは偶数）し、各チャンネルの発振周波数を１／ｎ秒の処理で順次求めることにより、１秒間に少なくとも１回以上周波数を取得しているため、実質同時に各チャンネルの周波数を取得することができる。
【００２８】
スイッチ部５６の後段には測定回路部５７が設けられている。測定回路部５７は入力信号である周波数信号をディジタル処理して、各チャンネルの発振周波数を測定する。以下、チャンネル１、２の出力を夫々Ｆ１、Ｆ２で表す。また、演算装置１３はデータバス６１を備えており、データバス６１にはＣＰＵ６２、データ処理プログラム６３を格納した記憶手段、メモリ６４及び既述の測定回路部５７が接続されている。更にデータバス６１には既述の表示部１６やキーボード等の入力手段６６が接続されている。
【００２９】
データ処理プログラム６３は、測定回路部５７から出力される信号に基づいて発振周波数「Ｆ１」の時系列データ及び発振周波数「Ｆ２」の時系列データを取得し、第１のメモリ６４に格納する。またこのデータ取得動作と同時に、同一の時間帯におけるチャンネル１から取得した発振周波数Ｆ１、チャンネル２から取得した発振周波数Ｆ２の各時系列データの差分「Ｆ１−Ｆ２」を夫々演算し、当該差分データの時系列データを取得してメモリ６４に格納すると共に、この「Ｆ１−Ｆ２」のグラフを表示部１６に表示する。
【００３０】
次に感知装置１を用いて、試料液中のインフルエンザウイルスの有無を判定する工程について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。この図１０〜図１２は、感知センサー２０に供給された各供給液が流れる様子を示すために、流路形成部材４の横断平面を示したものであるが、図示の便宜上、断面であることを示すハッチングを省略している。また、図１３（ａ）は測定中に表示部１６に表示されるグラフを一例として概略的に示したものであり、このグラフも適宜参照しながら説明する。グラフの縦軸はチャンネル間の周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を、横軸は時間を夫々表している。
【００３１】
なお、感知センサー２０に供給する液を総称して供給液と記載する。そして、その供給液において、感知対象物を含まずに水晶振動子３の周囲を液体雰囲気にするための液を参照液と記載し、感知対象物を含むか否か判定を行うために感知センサー２０に供給する液を試料液と記載する。この例では参照液は生理食塩水とし、試料液は人間の鼻腔拭い液を生理食塩水で希釈したものを用いる。図１０〜図１２で、参照液には多数の点を付して、試料液には斜線を付して夫々示している。
【００３２】
まず測定器１１を起動し、感知センサー２０を発振回路ユニット１２の差込み口に差し込むと、各水晶振動子３Ａ、３Ｂが発振し、夫々の周波数に対応する周波数信号Ｆ１、Ｆ２が取り出される。そして、これら周波数信号は時分割されて、測定回路部５７に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換された後、各ディジタル値が信号処理される。そして２つのチャンネルの周波数信号から、前記周波数「Ｆ１、Ｆ２」が取り出されメモリ６４に記憶され、さらに記憶された「Ｆ１、Ｆ２」に基づいて「Ｆ１−Ｆ２」が演算されてメモリ６４に記憶される動作が継続される。また、表示部１６に既述のグラフが表示され、周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化がリアルタイムで表示される。グラフ中の時刻ｔ０は、このように感知装置１を起動した後の所定の時刻である。具体的な発振周波数としては、例えばＦ１が３０．８３４ＭＨｚ、Ｆ２が３０．９３４ＭＨｚである。
【００３３】
次いで、図１０（ａ）に示すようにユーザが感知センサー２０の注入口４１に設けられたフィルタ４６上にスポイトにより例えば参照液（生理食塩水）を滴下する（グラフ中時刻ｔ１）。参照液はフィルタ４６に吸収され、フィルタ４６内を重力により下方へと向かい、第１の線状流路４４の入り口へ押し流され、毛細管現象により当該第１の線状流路４４を供給流路４３に向けて流れる（図１０（ｂ））。供給流路４３に供給された参照液は、毛細管現象により第２の線状流路４５へと向かい、それによって水晶振動子３の振動領域３２ａ、３２ｂの環境雰囲気が気相から液相に変わり、水圧に基づく質量負荷効果により各チャンネルの出力周波数Ｆ１、Ｆ２が低下する。
【００３４】
供給流路４３に流入した参照液は、続いて第２の線状流路４５に進入し、廃液口４２へと流れ込み、当該廃液口４２に貯留される（図１１（ｃ））。フィルタ４６に含まれる参照液が少なくなる一方で、廃液口４２に貯留される参照液が増加してゆき、廃液口４２の水圧が高くなると、注入口４１から廃液口４２への参照液の移動が停止する。
【００３５】
続いて、試料液をフィルタ４６上に滴下する（時刻ｔ２）。試料液は、参照液と同様に重力によってフィルタ４６を下方に向かい、それによってフィルタ４６に残留していた参照液が下方へと押し流され、当該参照液がすべて第１の線状流路４４に流れ、廃液口４２へと向かう。そして、試料液は参照液と同様に第１の線状流路４４を毛細管現象により供給流路４３へと進入し、第２の線状流路４５の入り口に向かって流れ、供給流路４３の参照液が試料液に置換される（図１１（ｄ））。
【００３６】
試料液にインフルエンザウイルスが含まれる場合、第１の水晶振動子３Ａでは、試料液の温度や粘性により周波数が変化することに加えて、当該インフルエンザウイルスが抗原抗体反応により吸着膜３７に吸着され、質量負荷効果により周波数「Ｆ１」の値がさらに低下する。その一方で、第２の水晶振動子３Ｂ側のチャンネル２からは、試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ２」が出力される。このような周波数変化の結果、図１３（ａ）に示すように周波数差「Ｆ１−Ｆ２」が低下する。試料液は、供給流路４３から廃液口４２へと流れて廃液口４２に貯留される。図１３（ａ）では上記の抗原抗体反応により「Ｆ１−Ｆ２」が５００Ｈｚ低下した例を示している。そして、廃液口４２内の液量が上昇し、水圧が高くなると、注入口４１から廃液口４２への試料液の移動が停止する（図１２（ｅ））。
【００３７】
試料液がインフルエンザウイルスを含まない場合も、インフルエンザウイルスを含む場合と同様に流通するが、第１の水晶振動子３Ａでは上記の抗原抗体反応が起こらず、チャンネル１及びチャンネル２からは試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ１」、「Ｆ２」が取り出されるので、図１３（ｂ）に示すように周波数差「Ｆ１−Ｆ２」が殆ど変化しない。そして、ユーザは、時刻ｔ１からｔ２までの「Ｆ１−Ｆ２」の値ａと、時刻ｔ２以降の「Ｆ１−Ｆ２」の値ｂとの差分値ａ−ｂを計算し、この差分値ａ−ｂが所定の許容値に収まっていれば、試料液中にインフルエンザウイルスは無いものと判定し、差分値ａ−ｂが許容値を超えていれば試料液中にインフルエンザウイルスが存在するものと判定する。
【００３８】
このように感知センサー２０では、供給液が毛細管現象により注入口４１から水晶振動子３の供給流路４３を経由して廃液口４２へ向かう。従って、供給液を注入口４１から廃液口４２へ向けて流すためにポンプなどの機器を設ける必要が無いので、感知装置１の大型化や複雑化を防ぎ、簡便に測定を行うことができる。
【００３９】
また、供給液が水晶振動子３の表面に溜まった状態のままになる特許文献１の感知センサーに比べて、供給流路４３に感知対象物を含まない参照液が供給されたときの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取得した後で、供給流路４３に試料液が供給されたときの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取得することができるので、参照液による試料液の低下を抑えることができる。また、参照液と試料液とを別々の感知センサーに供給して、夫々周波数を測定する必要が無いので、測定に使用する感知センサー２０の数を少なくすることができるので、測定の低コスト化を図ることができる。また、特許文献１の感知センサーでは、溜まった試料液は静止状態に置かれ、試料液中に含まれる感知対象物の分子のブラウン運動を利用して当該分子を吸着膜３７に吸着させるので、試料液の量が多いと十分に吸着させるまでに比較的多くの時間を要する。しかし、感知センサー２０では、試料液が第１の線状流路４４から第２の線状流路４５へ向けて水晶振動子３上を流通するために、感知対象物はこの試料液の流れに従って吸着膜３７に接し、速やかに反応する。その結果として測定時間の短縮を図ることができる。
【００４０】
また、感知センサー２０では、水晶振動子３の周囲の温度や液体の粘性などの環境が変化しても、水晶振動子３を各チャンネルで共通化しているため、各チャンネルに同様の周波数変化が現れる。従って、各チャンネルの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取ることで、前記環境の変化に起因する変化（計測雑音）が相殺され、この周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化量にはインフルエンザウイルスの吸着膜３７への吸着量が精度高く反映される。従って、試料液中のインフルエンザウイルスの有無を精度高く判定することができる。
【００４１】
さらに、上記の感知センサー２０によれば、背景技術の項目で説明したサンドイッチ法のように、吸着膜３７を構成する抗体に吸着された感知対象物をさらに所定の化合物と結合させ、感知対象物を前記抗体及び前記化合物で挟み込む必要が無い。従って、例えば抗生物質や抗菌剤などの低い分子量を持った化合物の感知や定量を行うことができる。ただし、測定の精度をさらに高めるために、上記のように試料液を感知センサー２０に供給した後に、吸着膜３７に吸着された感知対象物と結合する増感材を含んだ処理液を感知センサー２０に供給してもよい。前記感知対象物と増感材とが結合することで、チャンネル１の周波数がさらに低下し、「Ｆ１−Ｆ２」がさらに低下する。即ち、試料液中の感知対象物の濃度に応じて、「Ｆ１−Ｆ２」がより大きく変化することで、感知センサーの感度が高められる。増感材を含む処理液は前記試料液と同様に注入口４１に供給されて、毛細管現象により各流路を流れると共に残留する試料液を廃液口４２へと押し流す。それによって供給流路４３が試料液から処理液に置換される。
【００４２】
上記のようにフィルタ４６を装着することで、より確実に測定を行うことができるが、フィルタ４６を取り外した状態で注入口４１に供給液を滴下しても測定を行うことができる。また、上記の例では、試料液中の感知対象物の有無を検出しているが、上記の発振周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化量（ａ−ｂ）と試料液中の感知対象物の濃度との関係式（検量線）を予め取得しておき、この関係式と測定により得られた変化量（ａ−ｂ）とから、試料液中の感知対象物の濃度を求めてもよい。
【００４３】
上記の感知センサー２０において、フィルム２４により貫通孔２３を塞がなくても、測定を行う際に配線基板２が床に置かれ、それによって貫通孔２３が塞がれてもよい。つまり、配線基板２の凹部は貫通孔として構成されていてもよい。
また、水晶振動子３Ａ、３Ｂは共通の水晶片に形成することに限られず、分割した水晶片により構成され、各水晶片を互いにごく近くに配置してもよい。
【００４４】
上記の感知センサー２０は、図１４に示す外装ケース８１により覆われた構成としてもよい。この外装ケース８１は、感知センサー２０の各部の強度を維持し、且つ長期に品質を維持するために設けられる。図１４（ａ）、（ｂ）は外装ケース８１の裏面、表面を夫々示している。また図１５には外装ケース８１を取り付けた感知センサー２０の縦断側面図を示している。外装ケース８１は表面カバー８２及び裏面カバー８３を備え、これらカバー８２，８３は蝶番８４に接続され、感知センサー２０を挟んだ状態で閉じて、感知センサー２０を覆う。表面カバー８２には切り欠き８５が設けられており、この切り欠き８５を介して配線基板２の接続端子２５ｂ〜２７ｂが露出する。これによって、配線基板２を発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込んだときに上記の実施形態と同様に、水晶振動子３の各電極が発振回路５４ａ、５４ｂに電気的に接続できるようになっている。図中８６は配線基板２の側方の位置を規制する規制部であり、８７は配線基板２の裏面を支持する支持ピンである。図中８８は供給液をガイドするための凹部であり、図中８９は注入口４１に重なるように形成された孔部である。この孔部８９を介して供給液を注入口４１に供給することができる。
【００４５】
図１６、図１７はさらに他の実施形態の感知センサー１００の斜視図、縦断側面図を夫々示している。この感知センサー１００において、感知センサー２０と同様に構成されている箇所については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。感知センサー１００は、配線基板１１１と、水晶振動子１２１と、下部側流路形成部材１３１と、上部側流路形成部材１４１と、入口側毛細管部材１５１と、出口側毛細管部材１５２とにより構成される。
【００４６】
感知センサー１００の各部材の表側、裏側を夫々示した分解斜視図である図１８、図１９も参照しながら説明する。配線基板１１１は直線方向に延伸された形状を有し、その外形が異なることを除いて配線基板２と同様に構成されている。図中１１２〜１１４は切り欠きであり、１１５は貫通孔である。
【００４７】
水晶振動子１２１は、水晶片の形状及び電極の形状の違いを除いて水晶振動子３と同様に構成されており、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂを含む。水晶振動子１２１の裏面側、表面側を夫々示した図２０（ａ）、図２０（ｂ）も参照しながら説明する。水晶振動子１２１の水晶片１２２は円形である。水晶片１２２の裏面側には励振電極１２３、１２４が形成されている。この励振電極１２３、１２４は水晶片１２２の中心から各々同じ距離を離れるように配設され、水晶片１２２の直径方向に沿って互いに並行に延伸されるように形成されている。そして、励振電極１２３、１２４は、その配列方向に見て、前記水晶片１２２の中心に対して対称に形成されている。引出電極３４ａ、３４ｂは、励振電極１２３、１２４の長さ方向の中心部から、前記長さ方向と直交するように水晶片１２２の周縁部へ向けて引き出されるように形成されている。
【００４８】
水晶片１２２の表面側には励振電極１２５が設けられている。励振電極１２５は、励振電極１２３、１２４に重なるように水晶片１２２の直径方向に沿って互いに並行に形成された二本の直線部を備える。各直線部の一端部側に挟まれると共に当該各直線部の一端部に接続されるように引出電極３６の一端が形成されており、この引出電極３６はその他端が前記直線部の伸長方向に沿って水晶片１２２の周縁部へと伸び、水晶片１２２の裏面側の周縁部へ引き回されるように形成されている。
【００４９】
励振電極１２５は一体に形成されているが、便宜上励振電極１２３、１２４に対向している各領域、即ち上記の各直線部を励振電極１２５Ａ、１２５Ｂとし、第１の振動領域３Ａに設けられる励振電極を１２５Ａ、第２の振動領域３Ｂに設けられる励振電極を１２５Ｂとする。励振電極１２５Ａ、１２５Ｂは、水晶片１２２の中心に対して当該励振電極１２５Ａ、１２５Ｂの配列方向に対称に形成されている。励振電極１２５Ａの表面、励振電極１２５Ｂの表面には夫々吸着膜３７、阻害膜３８が形成されている。
【００５０】
下部側流路形成部材１３１は板状に構成されており、配線基板１１１の長さ方向において、感知装置１への差し込み部２２を構成する他端部側を露出させ、水晶振動子１２１が設けられる一端部側を覆うように形成されている。この下部側流路形成部材１３１はＰＤＭＳにより構成されているため自己吸着性が高い。つまり配線基板１１１への吸着性が高いので、配線基板１１１と下部側流路形成部材１３１との間からの供給液の漏れが防がれるようになっている。下部側流路形成部材１３１の下側には、水晶振動子１２１及び配線２５〜２７が収まるようにこれらの外形に沿って凹部１３２が設けられている。
【００５１】
この凹部１３２には、水晶振動子１２１に夫々重なるように、下部側流路形成部材１３１の厚さ方向に向かって貫通孔１３３、１３４が穿孔されており、これらの貫通孔１３３、１３４を囲む枠部１３５が下側に突出して形成されている。貫通孔１３３、１３４は配線基板１１１の長さ方向に沿って配列されている。前記枠部１３５に囲まれる領域は、流路１３６を形成する。この流路１３６は水平な天井面を備える。また、流路１３６の下面は水晶振動子１２１により構成される。この流路１３６において水晶振動子１２１から天井面までの高さは例えば１μｍ〜３００μｍである。図１８中１３７は切り欠きであり、１３８は貫通孔である。これら切り欠き１３７及び貫通孔１３８は、配線基板１１１の切り欠き１１２、貫通孔１１５に夫々重なるように形成される。
【００５２】
ところで、水晶振動子１２１の引出電極３６が配線基板１１１の配線２７に重なるように設けられるため、図１７では水晶片１２２の周縁部が配線基板１１１から浮いたように示されているが、実際には水晶振動子の各電極及び配線基板の各配線の厚さは極めて小さいため、水晶振動子１２１の周縁部は配線基板１１１に接し、水晶振動子１２１は配線基板１１１に略水平な状態で設けられ、前記流路１３６は、配線基板１１１の貫通孔２３から区画される。
【００５３】
上部側流路形成部材１４１は、例えばプラスチックなどの樹脂により構成された板状部材であり、下部側流路形成部材１３１を覆うように形成されている。上部側流路形成部材１４１の下面側について説明すると、当該上部側流路形成部材１４１を厚さ方向に貫通する貫通孔１４２が開口しており、この貫通孔１４２は前記下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３３に重なる位置に形成されている。また、この下面には後述の廃液領域１４３をなすための凹部が形成されており、この凹部は、前記下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３４に重なる位置から配線基板１１１の他端側へ向かって広がるように形成されている。
【００５４】
図中の突起１４４は、下部側流路形成部材１３１の側方を通過し、配線基板１１１に進入し、突起１４５は、配線基板１１１の貫通孔１１５及び下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３８に進入する。これら突起１４４、１２５によって、下部側流路形成部材１３１の横方向への位置ずれが防がれる。また、図中の爪部１４６、１４７は、配線基板１１１と上部側流路形成部材１４１との間に水晶振動子１２１及び下部側流路形成部材１３１が挟まれた状態で、前記配線基板１１１の切り欠き１１２、１２３の裏面側の縁部に係合する。このように係合することにより、下部側流路形成部材１３１の枠部１３５が水晶振動子１２１の縁部を配線基板１１１の貫通孔２３の外縁に押圧した状態となり、水晶振動子１２１が前記貫通孔２３を塞ぐように配線基板１１１に固定される。
【００５５】
上部側流路形成部材１４１の上面側には、液受け部１４８として構成される凹部が形成されており、この凹部内に前記貫通孔１４２が開口している。また、この上面側には前記廃液領域１４３を形成する凹部に開口した通気口１４９が設けられており、この感知センサー１００内を供給液が流通するときに各流路の気体はこの通気口１４９から感知センサー１００の外部へ押し出される。
【００５６】
入口側毛細管部材１５１、出口側毛細管部材１５２は例えば多孔質体であるセルロースにより構成されている。入口側毛細管部材１５１は感知センサー２０のフィルタ４６に相当し、下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３３を塞ぎ、その上端側が液受け部１４８に露出し、その下端側が下部側流路形成部材１３１の流路１３６内に進入するように設けられている。
【００５７】
出口側毛細管部材１５２は、下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３４を塞ぎ、その上端側が上部側流路形成部材１４１の凹部１４３内に進入し、その下端側が下部側流路形成部材１３１の流路１３６内に進入するように設けられている。毛細管部材１５１、１５２においては、前記セルロースの繊維間の空隙を毛細管現象により供給液が流通する。図２０（ｂ）に示すように前記入口側毛細管部材１５１から出口側毛細管部材１５２に向かって見て、第１の水晶振動子３Ａの励振電極１２５Ａと、第２の水晶振動子３Ａの励振電極１２５Ｂとが左右対称なレイアウトとなるように水晶振動子１２１が配置される。
【００５８】
上部側流路形成部材１４１の凹部１４３と下部側流路形成部材１３１の上面とは図１７に示すように廃液領域１４３を構成し、水晶振動子１２１表面を通過した供給液が貯留される。この廃液領域１４３を構成する壁面は、当該廃液領域１４３へ容易に供給液を流入させるために親水性を有する材質によりコーティングされている。
【００５９】
続いて、感知センサー１００を用い、上記の感知センサー２０の例と同様に試料液中のインフルエンザウイルスの有無を判定する工程について説明する。この感知センサー１００は、感知センサー２０と同様に発振回路ユニット１２に接続された後、図２１（ａ）に示すようにインジェクタを用いて液受け部１４８に、例えば生理食塩水からなりインフルエンザウイルスを含まない参照液を滴下する。この参照液は毛細管現象により入口側毛細管部材１５１に吸収され、当該毛細管部材１５１内を流通し（図２１（ｂ））、流路１３６に流れこんで水晶振動子１２１の一端部側の表面に供給される。
【００６０】
水晶振動子１２１を構成する水晶片１３２の表面は親水性であるため、参照液はその表面張力による凝集力に比べて水晶片１３２からの界面張力を強く受ける結果、下部側流路形成部材１３１の撥水性が比較的高い場合においても流路１３６内を濡れ広がろうとする作用が強く働く。その結果、毛細管現象によって参照液は流路１３６を水晶振動子１２１の他端部側へと流れ、流路１３６に広がった参照液に続いて入口側毛細管部材１５１の参照液は、表面張力により水晶片１３２の表面へと引き出される。このようにして液受け部１４８から流路１３６へ連続して参照液が流れていく（図２１（ｃ））。なお、ここで毛細管現象とは上記のように液体が、当該液体が接する物体がなす空間内を、前記物体との界面張力により当該液体が有する表面張力に抗して自動で濡れ広がって移動することを指し、液体が移動する方向が上下方向である場合だけでなく、横方向であっても毛細管現象という用語を使用する。
【００６１】
流路１３６を流れる参照液が、励振電極１２５Ａ、１２５Ｂ表面に供給されると、既述のようにこれら励振電極１２５Ａ、１２５Ｂは流路１２６の入口側から出口側へ向かって見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。これによって第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂの発振周波数Ｆ１、Ｆ２が共に等しく低下する。つまりＦ１−Ｆ２がこの水圧の影響を受けて変化することが抑えられるので、Ｆ１−Ｆ２の測定データにノイズが発生することが抑えられる。励振電極１２５Ａ、１２５Ｂ及び電極表面に形成される各膜３７、３８も比較的親水性が高いため、各電極１２５Ａ、１２５Ｂ表面においても参照液はスムーズに流れる。
【００６２】
そして、水晶振動子１２１表面の参照液が出口側毛細管部材１５２に供給されると、毛細管現象により出口側毛細管部材１５２に吸収され（図２２（ａ））、当該毛細管部材１５２内を流れ、廃液領域１４３へ滲み出る。このように入口側毛細管部材１５１から出口側毛細管部材１５２までの流路が参照液で満たされることにより、毛細管現象に加えてサイホンの原理が働き、引き続き自動的に液受け部１４８の参照液が水晶振動子１２１表面を通過して廃液領域１４３へ流れ込む。
【００６３】
液受け部１４８の参照液がすべて入口側毛細管部材１５１に流れ込むと、入口側毛細管部材１５１内の参照液が受ける圧力と、出口側毛細管部材１５２内の参照液が受ける圧力とが等しくなり、参照液の流れが一旦停止する（図２２（ｂ））。その後、参照液と同様に試料液を液受け部１４８へ供給すると、入口側毛細管部材１５１に吸収されている参照液に加わる圧力が高くなり、サイホンの原理と毛細管現象とによって当該参照液は再び廃液領域１４３へ向かって流れ、試料液が入口側毛細管部材１５１に吸収される。なお、図中試料液は参照液よりも濃いグレーで表示している。吸収された試料液は、参照液に続いて入口側毛細管部材１５１から流路１３６に流れ込み、参照液と同様に流路１３６を流れ、流路１３６が参照液から試料液に置換される（図２２（ｃ））。
【００６４】
このときにも、励振電極１２５Ａ、１２５Ｂが流路１３６の入口側から出口側に見て対称に形成されているため、これらの電極１２５Ａ、１２５Ｂは流路１３６内の液の切り替わりによる圧力変化を均等に受け、当該圧力変化による第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂの発振周波数が互いに揃って変化する。従って、このときにもＦ１−Ｆ２の測定データにノイズが発生することが抑えられる。
【００６５】
流路１３６を広がった試料液は出口側毛細管部材１５２に流れ、廃液領域１４３に流れ込み、入口側毛細管部材１５１から廃液領域１４３に至るまで試料液が流れ続ける。このときに感知センサー２０と同様に試料液中に測定対象物（この例ではインフルエンザウイルス）が含まれる場合には吸着膜に当該インフルエンザウイルスが吸着され、この吸着量に応じて周波数Ｆ１が下降し、Ｆ１−Ｆ２が変化する。液受け部１４８の試料液がすべて入口側毛細管部材１５１に流れ込むと、入口側毛細管部材１５１内の試料液が受ける圧力と、出口側毛細管部材１５２内の試料液が受ける圧力とが等しくなり、試料液の流れが停止する（図２２（ｄ））。このようにＦ１−Ｆ２の変化に基づいて試料液中のインフルエンザウイルスの有無の判定を行うことができる。また、感知センサー２０と同様に発振振周波数差Ｆ１−Ｆ２の変化量と試料液中の感知対象物の濃度との関係式を取得しておき、この関係式と測定により得られた変化量とから、試料液中の感知対象物の濃度を求めてもよい。
【００６６】
この感知センサー１００においては、感知センサー２０と同様に供給液を流すためのポンプなどを設ける必要が無いので、装置の大型化や複雑化を防ぐことができるし、上記のように自動で供給液が流れるように流路１３６の高さが抑えられているため、試料液中の感知対象物は水晶振動子１２１の吸着膜３７の近傍を流れるので、当該吸着膜３７に吸着されやすい。従って、測定の感度を高くすることができ、測定に要する時間が短くなる。また、先に供給した供給液は、後から供給液を供給すると廃液領域１４３に流されて、流路１３６から除去されるため、上記の測定手法において先に供給された参照液により後から供給された試料液が希釈されることが防がれるので、このことによっても測定の感度が高くなる。
【００６７】
また、この感知センサー１００を用いる場合にも試料液を感知センサー１００に供給した後に、吸着膜３７に吸着された感知対象物と結合する増感材を含んだ供給液（増感液）を供給することができ、さらにそのように感知対象物に結合された増感材にさらに結合する増感材を含んだ増感液を供給して、増感を行うことができる。このような増感液を用いる場合にも当該増感液を流路１３６に供給したときに先に供給された液が流路１３６から排液されるので、増感液の希釈が防がれる。従って増感材の結合が速やかに起こるので、測定の感度を高くできると共に測定時間が長くなることを抑えることができる。
【００６８】
また、上記の感知センサー２０、１００においては水晶振動子上の流路に満たされた供給液が流れるため、水晶振動子３の表面の収容空間に供給液が貯留され、静止状態で吸着膜と反応させる特許文献１の感知センサーに比べて、供給液の液面の揺れにより第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂの周波数が変動することを抑えることができる。さらに、滴下した液が毛細管を介して水晶振動子表面に供給されることにより、水晶振動子に直接供給液を滴下する場合に比べて、供給液の滴下の衝撃による周波数の変動を抑えられるため、精度高い測定を行うことができる。
【００６９】
また、感知センサー１００では、毛細管形成部材１５１の微細な孔が供給液の注入口を形成しており、さらに、廃液領域１４３の上側の一部の領域のみが気体の通気口として感知センサー１００の外部に開放されている。これによって、感知センサー１００内に進入した供給液が外部の空気に曝されて乾燥することが抑えられる結果、前記供給液の密度の変化が抑えられるので、精度高くＦ１−Ｆ２を検出することができる。なお、感知センサー２０においては廃液口４２が廃液領域及び気体の通気口を構成する。また、感知センサー１００においても感知センサー２０と同様に水晶振動子１２１の側方側から液の供給及び排出を行ってもよい。また、この感知センサー１００においても、水晶振動子３Ａ、３Ｂを分割した水晶片により構成し、各水晶片を互いにごく近くに配置してもよい。
【００７０】
（評価試験）
感知センサー１００を用いて上記の実施形態に従ってＦ１、Ｆ２及びＦ１−Ｆ２が変化する様子を調べた。この評価試験では試料液としてＣＲＰを夫々異なる濃度に調製した溶液を注入した。各試料液のＣＲＰの濃度は１００ｎｇ／ｍＬ、１μｇ／ｍＬ、１０μｇ／ｍＬであり、この順番で注入を行った。各試料液を注入した時刻をｔ１、ｔ２、ｔ３とする。また、これら試料液の注入前に、上記の実施形態と同様に試料液の調整前にＣＲＰを含まない参照液を注入した。この参照液を注入した時刻をｔ０とする。なお、第１の水晶振動子３Ａの吸着膜３７としてはこのＣＲＰを吸着することができる抗体が設けられている。
【００７１】
図２３は、発振周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１−Ｆ２の変化を示したグラフである。グラフの縦軸は発振周波数（単位：Ｈｚ）であり、５０Ｈｚ刻みで目盛りを付している。グラフの横軸は発振周波数（単位：秒）であり１２０秒刻みで目盛りを付している。点線のグラフ線でＦ１を示し、鎖線のグラフ線でＦ２を示し、実線のグラフ線でＦ１−Ｆ２を示している。各時刻ｔ０〜ｔ３付近において、流路１３６内の雰囲気が気相から液相に変わったこと、液受け部１４８への供給液の滴下により水晶振動子１２１に衝撃が加わったことによるＦ１、Ｆ２のピークが出現している。そして、Ｆ１−Ｆ２を見るとこれらのピークが打ち消され、供給した試料液中のＣＲＰの濃度が高くなるに従ってＦ１−Ｆ２の値が低くなっている。従って、この実験から流路１３６内の液は液受け部１４８に液を供給する度に入れ替わることが示された。従って、この感知センサー１００を用いることで感知測定物質の検出及び定量を行うことができることが分かる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 感知装置
２ 配線基板
３、１２１ 水晶振動子
４ 流路形成部材
１１ 測定器
２０ 感知センサー
３Ａ 第１の水晶振動子
３Ｂ 第２の水晶振動子
３１ 水晶片
３２ａ，３２ｂ 振動領域
３３ａ，３３ｂ 励振電極
３８ 吸着膜
４１ 注入口
４２ 廃液口
４３ 供給流路
４４ 第１の線状流路
４５ 第２の線状流路
４６ フィルタ
１１１ 配線基板
１３６ 流路
１５１ 入口側毛細管部材
１５２ 出口側毛細管部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感知対象物がその表面に設けられた吸着膜に吸着することで固有振動数が変わる圧電振動子を用いて感知対象物を感知するための感知センサー及びこの感知センサーを含む感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床分野においては患者のすぐそばで簡易な機器及び試薬を用いて迅速に結果を得るＰＯＣＴ（Point of core TEST）と呼ばれる簡便な検査方法が普及しており、病院の緊急処置室やベッドサイドで行われたり、在宅の患者に利用されている。このＰＯＣＴとしては、例えば糖尿病患者が自ら行う血糖値自己モニタリングや、患者がインフルエンザウイルスに感染しているか否かを診断するために行うインフルエンザウイルス検査がある。また、食品検査の分野においても同様に簡易な機器及び試薬を用いた検査が行われており、例えば食品中に含まれるアレルゲンなどの所定の成分の有無を検出する試験が行われる。
【０００３】
このような各分野で行われる簡便な検査（簡便法）としては、免疫検査法の一つであるイムノクロマト法を利用した検査が広く普及している。これは、サンドイッチ法を利用して、試料中における感知対象物の有無を検出する手法である。以下にこのイムノクロマト法の測定手順を簡単に説明すると、長細い試験紙を用意し、当該試験紙の長さ方向の一端側には抗原である感知対象物と選択的に結合する抗体を予め吸着させておき、長さ方向の他端側には、感知対象物と結合する例えば金コロイドなどの発色性物質を予め染みこませておく。
【０００４】
この試験紙の長さ方向の他端側に試料液を滴下すると、試料液に感知対象物が含まれる場合、当該感知対象物は酵素反応により前記発色性物質と結合し、検査試料液の濡れ広がりに従って試験紙の一端側へと流されていく。そして、試験紙の一端側で感知対象物と抗体とが抗原抗体反応により結合し、感知対象物は抗体及び発色性物質に挟まれた状態で試験紙の一端側に固定されて、試験紙の一端側が発色する。試料液に感知対象物が含まれない場合は、各反応が起こらないので試験紙の一端側が発色しない。従って、試験紙を目視して発色の有無を確認することにより、試料液中の感知対象物の有無を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、発色の有無や発色の強度の認識には個人差があるため、この手法を用いて例えば感知対象物を定量できる程度の精度高い検査を行うことは難しい。さらに試験紙の周囲の温度及び湿度により、前記感知対象物と前記抗体との反応の度合及び感知対象物の発色性物質との反応の度合がばらつくことがある。つまり、温度及び湿度により発色の強度がばらつくことがあるので、この点からも発色に基づいて前記定量検査を行うことが難しい。また、イムノクロマト法では、感知対象物を前記抗体と発色性物質とで挟み込む必要があるため、感知対象物とすることができる物質は、比較的大きな分子量を持つ物質に限られてしまい、低分子を感知対象物とすることができないという問題があった。
【０００６】
ところで、特許文献１には、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を利用した感知センサーが示されている。この感知センサーに含まれる水晶振動子の表面には感知対象物を抗原抗体反応により吸着する吸着膜が設けられ、当該水晶振動子に試料液を供給し、水晶振動子の周波数の変化に基づいて感知対象物の定量検査を行う。具体的には、感知対象物を含まない参照液を供給したときの前記周波数と、感知対象物の有無や濃度が未知である試料液を供給したときの前記周波数とを検出し、これらの周波数の差分が前記吸着膜に吸着された感知対象物の質量に対応するものとして感知対象物の検出や濃度の測定を行う。
【０００７】
しかし、この感知センサーでは水晶振動子の表面に液体を供給すると、液体が水晶振動子の表面に貯留されたままの状態になる。従って、同じ感知センサーに前記参照液を入れて周波数測定を行った後に試料液を入れると、試料液が参照液により希釈され、感知対象物の質量に加えて試料液の質量が水晶振動子の周波数に影響を与えてしまう結果、正常に測定が行えなくなるおそれがある。そこで、参照液を供給する感知センサーと、試料液を供給する感知センサーと、を夫々用意して測定を行うが、このように複数の感知センサーを用いることで測定のコストがかさんでしまうという問題がある。また、ＱＣＭには水晶振動子の表面に試料液を連続的に流すと共にその表面から試料液を排出するフロースルーセル方式が知られているが、この方式は通常、ポンプを必要とするので装置が大掛かりになってしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９-２０６７９２号公報（図２、図３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、簡便に感知対象物の検出または定量を行うことができる感知センサー及び感知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の感知センサーは、発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定されると共に、励振電極が前記接続端子に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、
前記流路形成部材に開口した試料液の注入口と、
前記流路形成部材に設けられ、前記注入口から注入された試料液が貯留される廃液領域と、
前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、
前記流路に試料液を流通させるために、前記廃液領域に接続するように流路形成部材に開口した通気口と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の感知センサーの具体的な態様の例としては、下記の通りである。
（ａ）前記第１の圧電振動子の励振電極及び第２の圧電振動子の励振電極は、共通の圧電片上に形成されている。
（ｂ）注入口は、多孔質のフィルタの孔により構成される。
（ｃ）前記フィルタは化学繊維束により構成される。
（ｄ）前記第１の圧電振動子の励振電極、第２の圧電振動子の励振電極は、圧電片上において前記流路を注入口側から廃液領域側へ向かって見て左右対称に形成される。
また、本発明の感知装置は、上記の感知センサーと前記測定器とを含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の感知センサーによれば、試料液が毛細管現象により注入口から第１及び第２の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ向かい、試料液中に含まれる感知対象物が第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子の一方に設けられた吸着膜に吸着される。従って、試料液を注入口から廃液口へ向けて流すためにポンプなどの機器を設ける必要が無いため、装置の大型化や複雑化を防ぎ、簡便に測定を行うことができる。また、背景技術の項目で説明した、圧電振動子の表面に液が貯まる感知センサーのように参照液に続いて供給された試料液が、当該参照液により希釈されることが抑えられるので、測定精度の低下が抑えられる。また、背景技術の項目で説明したイムノクロマト法のように、感知対象物を試験紙に固定する物質と発色させる物質とで挟み込む必要が無いので、分子量が低い物質についても感知対象物として検出または定量を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る感知装置の斜視図である。
【図２】前記感知装置を構成する感知センサーの斜視図である
【図３】前記感知センサーの縦断側面図である。
【図４】感知センサーの各部の上面側を示した分解斜視図である。
【図５】感知センサーの各部の下面側を示した分解斜視図である。
【図６】前記感知センサーを構成する水晶振動子の平面図である。
【図７】前記水晶振動子の側面の模式図である。
【図８】前記感知センサーを構成する流路形成部材の横断平面図である。
【図９】前記感知装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１１】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１２】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１３】各チャンネルの周波数差の経時変化を示すグラフ図である
【図１４】前記感知センサーのカバー体の平面図である。
【図１５】前記カバー体を備えた感知センサーの縦断側面図である。
【図１６】他の実施形態の感知センサーの斜視図である。
【図１７】前記感知センサーの縦断側面図である。
【図１８】前記感知センサーの表面側分解斜視図である。
【図１９】前記感知センサーの裏面側分解斜視図である。
【図２０】前記感知センサーに設けられる水晶振動子の平面図である。
【図２１】前記感知センサーにて液が流通する様子を示す当該感知センサーの側面図である。
【図２２】前記感知センサーにて液が流通する様子を示す当該感知センサーの側面図である。
【図２３】前記感知センサーを用いた実験のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施の形態に係る感知装置１について説明する。この感知装置１は、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のインフルエンザウイルスの有無を検出し、人間のインフルエンザ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１は測定器１１をなす発振回路ユニット１２と演算装置１３とを備えており、発振回路ユニット１２は例えば同軸ケーブル１４を介して演算装置１３に接続されている。演算装置１３の筐体１５前面に設けられた表示部１６は、例えば周波数あるいは周波数の変化分等の測定結果を表示する役割を果たし、例えば液晶表示画面により構成されている。発振回路ユニット１２には感知センサー２０が着脱自在に接続される。
【００１５】
図２は感知センサー２０の斜視図であり、図３は感知センサー２０の縦断側面図である。感知センサー２０は、配線基板２と、水晶振動子３と、流路形成部材４とにより構成されている。図４は、感知センサー２０の各部の上面側を示した分解斜視図であり、図５は感知センサー２０の各部の下面側を示した分解斜視図である。これら図２〜図５を用いて感知センサー２０について説明する。前記配線基板２は長さ方向の一端側が他端側よりも拡幅されて拡幅部２１を形成しており、前記長さ方向の他端側は、上記の発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込まれる差し込み部２２を形成している。前記拡幅部２１には貫通孔２３が形成されておいる。貫通孔２３を配線基板２の裏面側から塞ぐように、不図示の接着剤によりフィルム２４が配線基板２に固着されている。この貫通孔２３及びフィルム２４によって配線基板２の表面側に開口した凹部が形成されている。
【００１６】
配線基板２の表面には配線２５、２６、２７が設けられている。これら配線２５〜２７は配線基板２の他端側（差し込み部２２側）から貫通孔２３の外縁部へ、配線基板２の長さ方向に沿って、夫々並行に伸びるように形成されている。配線２５、２６、２７の一端側は拡幅されて夫々端子部２５ａ、２６ａ、２７ａを形成しており、配線２５、２６、２７の他端側は拡幅されて夫々接続端子２５ｂ、２６ｂ、２７ｂを形成している。
【００１７】
続いて水晶振動子３についてその表面、裏面を夫々示した図６（ａ）、図６（ｂ）も参照しながら説明する。水晶振動子３は、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂにより構成されており、これら第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂは、共通の水晶片３１を備えている。この水晶片３１は、例えばＡＴカットされた矩形状に形成され、その長さ方向の一端側、他端側が夫々第１の振動領域３２ａ、第２の振動領域３２ｂとして構成される。これらの振動領域３２ａ，３２ｂは互いに独立して振動し、夫々前記第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂを構成する。図６中には第１の振動領域３２ａ、第２の振動領域３２ｂを各々点線で囲って示している。第１の振動領域３２ａの表面側には励振電極３３ａが形成されており、第２の振動領域３２ｂの表面側には励振電極３３ｂが形成されている。これら励振電極３３ａ、３３ｂは互いの厚さをわずかに変えて形成され、第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂからの主モードの発振周波数を異ならせている。
【００１８】
励振電極３３ａ、３３ｂからは、水晶片３１の長さ方向の外側に向かって引き出し電極３４ａ、３４ｂが引き出されており、これら引き出し電極３４ａ、３４ｂは、水晶片３１の側面を介して水晶片３１の裏面の周縁部へと引き回されている。水晶片３１の裏面には、その中央部に第１の振動領域３２ａ及び第２の振動領域３２ｂに跨って励振電極３５が形成されている。この励振電極３５において、振動領域３２ａ、３２ｂの境目から水晶片３１の外方へ向かって引き出されるように引き出し電極３６が形成されている。
【００１９】
図７（ａ）、（ｂ）は夫々第１の水晶振動子３Ａの側面、第２の水晶振動子３Ｂの側面を模式的に示している。第１の振動領域３２ａの励振電極３３ａの表面には感知対象物であるインフルエンザウイルス１０と選択的に結合する抗体により構成された吸着膜３７が設けられている。第２の振動領域３２ｂの励振電極３３ｂの表面にはインフルエンザウイルス１０と励振電極３３ａとの結合を阻害する阻害膜３８が設けられている。
【００２０】
この水晶振動子３は、励振電極３５が貫通孔２３に臨み、水晶片３１が貫通孔２３を塞ぎ、且つ引き出し電極３４ａ、３４ｂ、３６が夫々端子部２５ａ、２６ａ、２７ａに重なり、これら端子部と夫々電気的に接続されるように配線基板２の表面側に設置され、シール材３９により当該配線基板２に固定される。このシール材３９は、配線基板２に水晶振動子３の外形に沿って形成されたリング状のシートであり、裏面側に接着剤が塗布されている。そして、リングの内側が水晶片３１の縁部に密着し、リングの外側が配線基板２の貫通孔２３の外縁に密着し、水晶振動子３の裏面に供給液が回り込むことを防ぐ。ただし、シール材３９を用いずに、接着剤を水晶片３１の裏面の周縁部に塗布し、当該周縁部を貫通孔２３の外縁に密着させることで水晶振動子３の裏面への供給液の回りこみを防いでもよい。
【００２１】
続いて流路形成部材４について、その横断平面図である図８も参照しながら説明する。この流路形成部材４は角板状に形成され、前記配線基板２の拡幅部２１の表面に積層される。配線基板２の前記差し込み部２２が設けられる方向を後方側、前記拡幅部２１が設けられる方向を前方側とすると、流路形成部材４の前方側には、試溶液の注入口４１が円形に開口している。この注入口４１は、水晶振動子３の流路形成部材４への投影領域の外側において、当該流路形成部材４を厚さ方向に貫通している。また、流路形成部材４の後方側には、感知センサー２０に供給する供給液を貯留する廃液口４２が設けられている。この廃液口４２は、水晶振動子３の流路形成部材４への投影領域の外側にて開口しており、前記供給液を多く貯留することができるように注入口４１よりも大きな面積を持つように、流路形成部材４を厚さ方向に貫通して形成されている。
【００２２】
流路形成部材４の裏面の構成について説明する。この裏面には廃液口４２よりもさらに後方側に凹部が設けられている。この凹部は水晶振動子３を覆い、当該水晶振動子３の表面側（一面側）に供給液を供給する供給流路４３を形成する。また、前記裏面には注入口４１と供給流路４３とを接続する微細な溝が形成されており、この溝と配線基板２とに囲まれる空間は第１の線状流路４４を形成する。さらに前記裏面には廃液口４２と供給流路４３とを接続する微細な溝が形成されており、この溝と配線基板２とに囲まれる空間は第２の線状流路４５を形成する。
【００２３】
注入口４１に供給された供給液は、後述するように毛細管現象により廃液口４２へ自動で流通するようになっている。このように供給液が流通するように図３中Ｈ１で示す第１の線状流路４４の径及び第２の線状流路４５の径は、例えば３μｍ〜３００μｍに形成される。また、水晶振動子３の供給流路４３の高さも、例えば３μｍ〜３００μｍに形成される。
【００２４】
流路形成部材４は、例えば自己吸着性が高いＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により構成されている。流路形成部材４はプラズマ洗浄されて、その表面が活性化されると共に表面の有機物が除去された状態で、図示のように配線基板２に接着される。また、このようにプラズマ洗浄を行うのは、感知センサー２０に供給する供給液の第１の線状流路４４及び第２の線状流路４５に対する親和性を高めて、当該供給液の第１の線状流路４４及び第２の線状流路４５の流通を容易にすること及び流路形成部材４と配線基板２との密着性を高めて、これらの隙間から供給液の漏れ出しを防ぐことを目的とする。なお、流路形成部材４としてはＰＤＭＳの他に例えばアクリル樹脂や水晶などにより構成することができる。
【００２５】
注入口４１には円柱状のフィルタ４６が着脱自在に設けられる。このフィルタ４６は多孔質体であり、例えばポリエステルからなるストロー状の化学繊維を束ねて構成されており、ストローの側壁にも多数の小孔が形成されている。フィルタ４６の上部に滴下された供給液は、フィルタ４６の微細な孔を通過してフィルタ４６の下方へと流れ、さらに第１の線状流路４４へ導入される。このフィルタ４６は、供給液中に含まれる異物を孔内に捕捉することで第１の線状流路４４、第２の線状流路４５及び供給流路４３が詰まることを防ぐ役割を有する。また、ミクロ的に見ると、フィルタ４６を通過した供給液は微細に分割された状態となっているので、フィルタ４６を通過させずに注入口４１に供給した供給液と比べて、表面張力により配線基板２上で凝集する傾向が抑えられる。従って、フィルタ４６を通過した供給液は第１の線状流路４４へ速やかに導入される。なお、フィルタ４６の材質としてはポリエステルに限られないが、速やかに供給液を通過させるために、当該供給液と親和性の高い材質を選択することが好ましい。
【００２６】
上記の感知センサー２０の差し込み部２２が、発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込まれると、差し込み部２２の接続端子２５ｂ、２６ｂ、２７ｂが、発振回路ユニット１２においてこれら接続端子２５ｂ〜２７ｂに対応して形成された接続端子部５１〜５３に電気的に接続されて、図１に示した感知装置１を構成する。図９は感知装置１のブロック図であり、この図９を参照しながら感知装置１について説明する。感知装置１を構成する発振回路ユニット１２には第１の発振回路５４ａ及び第２の発振回路５４ｂが設けられており、第１の発振回路５４ａは第１の水晶振動子３Ａを、第２の発振回路５４ｂが第２の水晶振動子３Ｂを夫々発振させる。
【００２７】
続いて感知装置１を構成する演算装置１３に設けられる各部について説明する。前記発振回路５４ａ、５４ｂの後段にはスイッチ部５６が設けられており、このスイッチ部５６によって２つの発振回路５４ａ、５４ｂからの周波数信号を時分割して後段に取り込み、各振動領域の発振周波数を並行して求めることができる。第１の発振回路５４ａからの出力をチャンネル１、第２の発振回路５４ｂからの出力をチャンネル２とすると、例えば１秒間をｎ分割（ｎは偶数）し、各チャンネルの発振周波数を１／ｎ秒の処理で順次求めることにより、１秒間に少なくとも１回以上周波数を取得しているため、実質同時に各チャンネルの周波数を取得することができる。
【００２８】
スイッチ部５６の後段には測定回路部５７が設けられている。測定回路部５７は入力信号である周波数信号をディジタル処理して、各チャンネルの発振周波数を測定する。以下、チャンネル１、２の出力を夫々Ｆ１、Ｆ２で表す。また、演算装置１３はデータバス６１を備えており、データバス６１にはＣＰＵ６２、データ処理プログラム６３を格納した記憶手段、メモリ６４及び既述の測定回路部５７が接続されている。更にデータバス６１には既述の表示部１６やキーボード等の入力手段６６が接続されている。
【００２９】
データ処理プログラム６３は、測定回路部５７から出力される信号に基づいて発振周波数「Ｆ１」の時系列データ及び発振周波数「Ｆ２」の時系列データを取得し、第１のメモリ６４に格納する。またこのデータ取得動作と同時に、同一の時間帯におけるチャンネル１から取得した発振周波数Ｆ１、チャンネル２から取得した発振周波数Ｆ２の各時系列データの差分「Ｆ１−Ｆ２」を夫々演算し、当該差分データの時系列データを取得してメモリ６４に格納すると共に、この「Ｆ１−Ｆ２」のグラフを表示部１６に表示する。
【００３０】
次に感知装置１を用いて、試料液中のインフルエンザウイルスの有無を判定する工程について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。この図１０〜図１２は、感知センサー２０に供給された各供給液が流れる様子を示すために、流路形成部材４の横断平面を示したものであるが、図示の便宜上、断面であることを示すハッチングを省略している。また、図１３（ａ）は測定中に表示部１６に表示されるグラフを一例として概略的に示したものであり、このグラフも適宜参照しながら説明する。グラフの縦軸はチャンネル間の周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を、横軸は時間を夫々表している。
【００３１】
なお、感知センサー２０に供給する液を総称して供給液と記載する。そして、その供給液において、感知対象物を含まずに水晶振動子３の周囲を液体雰囲気にするための液を参照液と記載し、感知対象物を含むか否か判定を行うために感知センサー２０に供給する液を試料液と記載する。この例では参照液は生理食塩水とし、試料液は人間の鼻腔拭い液を生理食塩水で希釈したものを用いる。図１０〜図１２で、参照液には多数の点を付して、試料液には斜線を付して夫々示している。
【００３２】
まず測定器１１を起動し、感知センサー２０を発振回路ユニット１２の差込み口に差し込むと、各水晶振動子３Ａ、３Ｂが発振し、夫々の周波数に対応する周波数信号Ｆ１、Ｆ２が取り出される。そして、これら周波数信号は時分割されて、測定回路部５７に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換された後、各ディジタル値が信号処理される。そして２つのチャンネルの周波数信号から、前記周波数「Ｆ１、Ｆ２」が取り出されメモリ６４に記憶され、さらに記憶された「Ｆ１、Ｆ２」に基づいて「Ｆ１−Ｆ２」が演算されてメモリ６４に記憶される動作が継続される。また、表示部１６に既述のグラフが表示され、周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化がリアルタイムで表示される。グラフ中の時刻ｔ０は、このように感知装置１を起動した後の所定の時刻である。具体的な発振周波数としては、例えばＦ１が３０．８３４ＭＨｚ、Ｆ２が３０．９３４ＭＨｚである。
【００３３】
次いで、図１０（ａ）に示すようにユーザが感知センサー２０の注入口４１に設けられたフィルタ４６上にスポイトにより例えば参照液（生理食塩水）を滴下する（グラフ中時刻ｔ１）。参照液はフィルタ４６に吸収され、フィルタ４６内を重力により下方へと向かい、第１の線状流路４４の入り口へ押し流され、毛細管現象により当該第１の線状流路４４を供給流路４３に向けて流れる（図１０（ｂ））。供給流路４３に供給された参照液は、毛細管現象により第２の線状流路４５へと向かい、それによって水晶振動子３の振動領域３２ａ、３２ｂの環境雰囲気が気相から液相に変わり、水圧に基づく質量負荷効果により各チャンネルの出力周波数Ｆ１、Ｆ２が低下する。
【００３４】
供給流路４３に流入した参照液は、続いて第２の線状流路４５に進入し、廃液口４２へと流れ込み、当該廃液口４２に貯留される（図１１（ｃ））。フィルタ４６に含まれる参照液が少なくなる一方で、廃液口４２に貯留される参照液が増加してゆき、廃液口４２の水圧が高くなると、注入口４１から廃液口４２への参照液の移動が停止する。
【００３５】
続いて、試料液をフィルタ４６上に滴下する（時刻ｔ２）。試料液は、参照液と同様に重力によってフィルタ４６を下方に向かい、それによってフィルタ４６に残留していた参照液が下方へと押し流され、当該参照液がすべて第１の線状流路４４に流れ、廃液口４２へと向かう。そして、試料液は参照液と同様に第１の線状流路４４を毛細管現象により供給流路４３へと進入し、第２の線状流路４５の入り口に向かって流れ、供給流路４３の参照液が試料液に置換される（図１１（ｄ））。
【００３６】
試料液にインフルエンザウイルスが含まれる場合、第１の水晶振動子３Ａでは、試料液の温度や粘性により周波数が変化することに加えて、当該インフルエンザウイルスが抗原抗体反応により吸着膜３７に吸着され、質量負荷効果により周波数「Ｆ１」の値がさらに低下する。その一方で、第２の水晶振動子３Ｂ側のチャンネル２からは、試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ２」が出力される。このような周波数変化の結果、図１３（ａ）に示すように周波数差「Ｆ１−Ｆ２」が低下する。試料液は、供給流路４３から廃液口４２へと流れて廃液口４２に貯留される。図１３（ａ）では上記の抗原抗体反応により「Ｆ１−Ｆ２」が５００Ｈｚ低下した例を示している。そして、廃液口４２内の液量が上昇し、水圧が高くなると、注入口４１から廃液口４２への試料液の移動が停止する（図１２（ｅ））。
【００３７】
試料液がインフルエンザウイルスを含まない場合も、インフルエンザウイルスを含む場合と同様に流通するが、第１の水晶振動子３Ａでは上記の抗原抗体反応が起こらず、チャンネル１及びチャンネル２からは試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ１」、「Ｆ２」が取り出されるので、図１３（ｂ）に示すように周波数差「Ｆ１−Ｆ２」が殆ど変化しない。そして、ユーザは、時刻ｔ１からｔ２までの「Ｆ１−Ｆ２」の値ａと、時刻ｔ２以降の「Ｆ１−Ｆ２」の値ｂとの差分値ａ−ｂを計算し、この差分値ａ−ｂが所定の許容値に収まっていれば、試料液中にインフルエンザウイルスは無いものと判定し、差分値ａ−ｂが許容値を超えていれば試料液中にインフルエンザウイルスが存在するものと判定する。
【００３８】
このように感知センサー２０では、供給液が毛細管現象により注入口４１から水晶振動子３の供給流路４３を経由して廃液口４２へ向かう。従って、供給液を注入口４１から廃液口４２へ向けて流すためにポンプなどの機器を設ける必要が無いので、感知装置１の大型化や複雑化を防ぎ、簡便に測定を行うことができる。
【００３９】
また、供給液が水晶振動子３の表面に溜まった状態のままになる特許文献１の感知センサーに比べて、供給流路４３に感知対象物を含まない参照液が供給されたときの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取得した後で、供給流路４３に試料液が供給されたときの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取得することができるので、参照液による試料液の低下を抑えることができる。また、参照液と試料液とを別々の感知センサーに供給して、夫々周波数を測定する必要が無いので、測定に使用する感知センサー２０の数を少なくすることができるので、測定の低コスト化を図ることができる。また、特許文献１の感知センサーでは、溜まった試料液は静止状態に置かれ、試料液中に含まれる感知対象物の分子のブラウン運動を利用して当該分子を吸着膜３７に吸着させるので、試料液の量が多いと十分に吸着させるまでに比較的多くの時間を要する。しかし、感知センサー２０では、試料液が第１の線状流路４４から第２の線状流路４５へ向けて水晶振動子３上を流通するために、感知対象物はこの試料液の流れに従って吸着膜３７に接し、速やかに反応する。その結果として測定時間の短縮を図ることができる。
【００４０】
また、感知センサー２０では、水晶振動子３の周囲の温度や液体の粘性などの環境が変化しても、水晶振動子３を各チャンネルで共通化しているため、各チャンネルに同様の周波数変化が現れる。従って、各チャンネルの周波数差「Ｆ１−Ｆ２」を取ることで、前記環境の変化に起因する変化（計測雑音）が相殺され、この周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化量にはインフルエンザウイルスの吸着膜３７への吸着量が精度高く反映される。従って、試料液中のインフルエンザウイルスの有無を精度高く判定することができる。
【００４１】
さらに、上記の感知センサー２０によれば、背景技術の項目で説明したサンドイッチ法のように、吸着膜３７を構成する抗体に吸着された感知対象物をさらに所定の化合物と結合させ、感知対象物を前記抗体及び前記化合物で挟み込む必要が無い。従って、例えば抗生物質や抗菌剤などの低い分子量を持った化合物の感知や定量を行うことができる。ただし、測定の精度をさらに高めるために、上記のように試料液を感知センサー２０に供給した後に、吸着膜３７に吸着された感知対象物と結合する増感材を含んだ処理液を感知センサー２０に供給してもよい。前記感知対象物と増感材とが結合することで、チャンネル１の周波数がさらに低下し、「Ｆ１−Ｆ２」がさらに低下する。即ち、試料液中の感知対象物の濃度に応じて、「Ｆ１−Ｆ２」がより大きく変化することで、感知センサーの感度が高められる。増感材を含む処理液は前記試料液と同様に注入口４１に供給されて、毛細管現象により各流路を流れると共に残留する試料液を廃液口４２へと押し流す。それによって供給流路４３が試料液から処理液に置換される。
【００４２】
上記のようにフィルタ４６を装着することで、より確実に測定を行うことができるが、フィルタ４６を取り外した状態で注入口４１に供給液を滴下しても測定を行うことができる。また、上記の例では、試料液中の感知対象物の有無を検出しているが、上記の発振周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化量（ａ−ｂ）と試料液中の感知対象物の濃度との関係式（検量線）を予め取得しておき、この関係式と測定により得られた変化量（ａ−ｂ）とから、試料液中の感知対象物の濃度を求めてもよい。
【００４３】
上記の感知センサー２０において、フィルム２４により貫通孔２３を塞がなくても、測定を行う際に配線基板２が床に置かれ、それによって貫通孔２３が塞がれてもよい。つまり、配線基板２の凹部は貫通孔として構成されていてもよい。
また、水晶振動子３Ａ、３Ｂは共通の水晶片に形成することに限られず、分割した水晶片により構成され、各水晶片を互いにごく近くに配置してもよい。
【００４４】
上記の感知センサー２０は、図１４に示す外装ケース８１により覆われた構成としてもよい。この外装ケース８１は、感知センサー２０の各部の強度を維持し、且つ長期に品質を維持するために設けられる。図１４（ａ）、（ｂ）は外装ケース８１の裏面、表面を夫々示している。また図１５には外装ケース８１を取り付けた感知センサー２０の縦断側面図を示している。外装ケース８１は表面カバー８２及び裏面カバー８３を備え、これらカバー８２，８３は蝶番８４に接続され、感知センサー２０を挟んだ状態で閉じて、感知センサー２０を覆う。表面カバー８２には切り欠き８５が設けられており、この切り欠き８５を介して配線基板２の接続端子２５ｂ〜２７ｂが露出する。これによって、配線基板２を発振回路ユニット１２の差し込み口１７に差し込んだときに上記の実施形態と同様に、水晶振動子３の各電極が発振回路５４ａ、５４ｂに電気的に接続できるようになっている。図中８６は配線基板２の側方の位置を規制する規制部であり、８７は配線基板２の裏面を支持する支持ピンである。図中８８は供給液をガイドするための凹部であり、図中８９は注入口４１に重なるように形成された孔部である。この孔部８９を介して供給液を注入口４１に供給することができる。
【００４５】
図１６、図１７はさらに他の実施形態の感知センサー１００の斜視図、縦断側面図を夫々示している。この感知センサー１００において、感知センサー２０と同様に構成されている箇所については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。感知センサー１００は、配線基板１１１と、水晶振動子１２１と、下部側流路形成部材１３１と、上部側流路形成部材１４１と、入口側毛細管部材１５１と、出口側毛細管部材１５２とにより構成される。
【００４６】
感知センサー１００の各部材の表側、裏側を夫々示した分解斜視図である図１８、図１９も参照しながら説明する。配線基板１１１は直線方向に延伸された形状を有し、その外形が異なることを除いて配線基板２と同様に構成されている。図中１１２〜１１４は切り欠きであり、１１５は貫通孔である。
【００４７】
水晶振動子１２１は、水晶片の形状及び電極の形状の違いを除いて水晶振動子３と同様に構成されており、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂを含む。水晶振動子１２１の裏面側、表面側を夫々示した図２０（ａ）、図２０（ｂ）も参照しながら説明する。水晶振動子１２１の水晶片１２２は円形である。水晶片１２２の裏面側には励振電極１２３、１２４が形成されている。この励振電極１２３、１２４は水晶片１２２の中心から各々同じ距離を離れるように配設され、水晶片１２２の直径方向に沿って互いに並行に延伸されるように形成されている。そして、励振電極１２３、１２４は、その配列方向に見て、前記水晶片１２２の中心に対して対称に形成されている。引出電極３４ａ、３４ｂは、励振電極１２３、１２４の長さ方向の中心部から、前記長さ方向と直交するように水晶片１２２の周縁部へ向けて引き出されるように形成されている。
【００４８】
水晶片１２２の表面側には励振電極１２５が設けられている。励振電極１２５は、励振電極１２３、１２４に重なるように水晶片１２２の直径方向に沿って互いに並行に形成された二本の直線部を備える。各直線部の一端部側に挟まれると共に当該各直線部の一端部に接続されるように引出電極３６の一端が形成されており、この引出電極３６はその他端が前記直線部の伸長方向に沿って水晶片１２２の周縁部へと伸び、水晶片１２２の裏面側の周縁部へ引き回されるように形成されている。
【００４９】
励振電極１２５は一体に形成されているが、便宜上励振電極１２３、１２４に対向している各領域、即ち上記の各直線部を励振電極１２５Ａ、１２５Ｂとし、第１の振動領域３Ａに設けられる励振電極を１２５Ａ、第２の振動領域３Ｂに設けられる励振電極を１２５Ｂとする。励振電極１２５Ａ、１２５Ｂは、水晶片１２２の中心に対して当該励振電極１２５Ａ、１２５Ｂの配列方向に対称に形成されている。励振電極１２５Ａの表面、励振電極１２５Ｂの表面には夫々吸着膜３７、阻害膜３８が形成されている。
【００５０】
下部側流路形成部材１３１は板状に構成されており、配線基板１１１の長さ方向において、感知装置１への差し込み部２２を構成する他端部側を露出させ、水晶振動子１２１が設けられる一端部側を覆うように形成されている。この下部側流路形成部材１３１はＰＤＭＳにより構成されているため自己吸着性が高い。つまり配線基板１１１への吸着性が高いので、配線基板１１１と下部側流路形成部材１３１との間からの供給液の漏れが防がれるようになっている。下部側流路形成部材１３１の下側には、水晶振動子１２１及び配線２５〜２７が収まるようにこれらの外形に沿って凹部１３２が設けられている。
【００５１】
この凹部１３２には、水晶振動子１２１に夫々重なるように、下部側流路形成部材１３１の厚さ方向に向かって貫通孔１３３、１３４が穿孔されており、これらの貫通孔１３３、１３４を囲む枠部１３５が下側に突出して形成されている。貫通孔１３３、１３４は配線基板１１１の長さ方向に沿って配列されている。前記枠部１３５に囲まれる領域は、流路１３６を形成する。この流路１３６は水平な天井面を備える。また、流路１３６の下面は水晶振動子１２１により構成される。この流路１３６において水晶振動子１２１から天井面までの高さは例えば１μｍ〜３００μｍである。図１８中１３７は切り欠きであり、１３８は貫通孔である。これら切り欠き１３７及び貫通孔１３８は、配線基板１１１の切り欠き１１２、貫通孔１１５に夫々重なるように形成される。
【００５２】
ところで、水晶振動子１２１の引出電極３６が配線基板１１１の配線２７に重なるように設けられるため、図１７では水晶片１２２の周縁部が配線基板１１１から浮いたように示されているが、実際には水晶振動子の各電極及び配線基板の各配線の厚さは極めて小さいため、水晶振動子１２１の周縁部は配線基板１１１に接し、水晶振動子１２１は配線基板１１１に略水平な状態で設けられ、前記流路１３６は、配線基板１１１の貫通孔２３から区画される。
【００５３】
上部側流路形成部材１４１は、例えばプラスチックなどの樹脂により構成された板状部材であり、下部側流路形成部材１３１を覆うように形成されている。上部側流路形成部材１４１の下面側について説明すると、当該上部側流路形成部材１４１を厚さ方向に貫通する貫通孔１４２が開口しており、この貫通孔１４２は前記下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３３に重なる位置に形成されている。また、この下面には後述の廃液領域１４３をなすための凹部が形成されており、この凹部は、前記下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３４に重なる位置から配線基板１１１の他端側へ向かって広がるように形成されている。
【００５４】
図中の突起１４４は、下部側流路形成部材１３１の側方を通過し、配線基板１１１に進入し、突起１４５は、配線基板１１１の貫通孔１１５及び下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３８に進入する。これら突起１４４、１２５によって、下部側流路形成部材１３１の横方向への位置ずれが防がれる。また、図中の爪部１４６、１４７は、配線基板１１１と上部側流路形成部材１４１との間に水晶振動子１２１及び下部側流路形成部材１３１が挟まれた状態で、前記配線基板１１１の切り欠き１１２、１２３の裏面側の縁部に係合する。このように係合することにより、下部側流路形成部材１３１の枠部１３５が水晶振動子１２１の縁部を配線基板１１１の貫通孔２３の外縁に押圧した状態となり、水晶振動子１２１が前記貫通孔２３を塞ぐように配線基板１１１に固定される。
【００５５】
上部側流路形成部材１４１の上面側には、液受け部１４８として構成される凹部が形成されており、この凹部内に前記貫通孔１４２が開口している。また、この上面側には前記廃液領域１４３を形成する凹部に開口した通気口１４９が設けられており、この感知センサー１００内を供給液が流通するときに各流路の気体はこの通気口１４９から感知センサー１００の外部へ押し出される。
【００５６】
入口側毛細管部材１５１、出口側毛細管部材１５２は例えば多孔質体であるセルロースにより構成されている。入口側毛細管部材１５１は感知センサー２０のフィルタ４６に相当し、下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３３を塞ぎ、その上端側が液受け部１４８に露出し、その下端側が下部側流路形成部材１３１の流路１３６内に進入するように設けられている。
【００５７】
出口側毛細管部材１５２は、下部側流路形成部材１３１の貫通孔１３４を塞ぎ、その上端側が上部側流路形成部材１４１の凹部１４３内に進入し、その下端側が下部側流路形成部材１３１の流路１３６内に進入するように設けられている。毛細管部材１５１、１５２においては、前記セルロースの繊維間の空隙を毛細管現象により供給液が流通する。図２０（ｂ）に示すように前記入口側毛細管部材１５１から出口側毛細管部材１５２に向かって見て、第１の水晶振動子３Ａの励振電極１２５Ａと、第２の水晶振動子３Ａの励振電極１２５Ｂとが左右対称なレイアウトとなるように水晶振動子１２１が配置される。
【００５８】
上部側流路形成部材１４１の凹部１４３と下部側流路形成部材１３１の上面とは図１７に示すように廃液領域１４３を構成し、水晶振動子１２１表面を通過した供給液が貯留される。この廃液領域１４３を構成する壁面は、当該廃液領域１４３へ容易に供給液を流入させるために親水性を有する材質によりコーティングされている。
【００５９】
続いて、感知センサー１００を用い、上記の感知センサー２０の例と同様に試料液中のインフルエンザウイルスの有無を判定する工程について説明する。この感知センサー１００は、感知センサー２０と同様に発振回路ユニット１２に接続された後、図２１（ａ）に示すようにインジェクタを用いて液受け部１４８に、例えば生理食塩水からなりインフルエンザウイルスを含まない参照液を滴下する。この参照液は毛細管現象により入口側毛細管部材１５１に吸収され、当該毛細管部材１５１内を流通し（図２１（ｂ））、流路１３６に流れこんで水晶振動子１２１の一端部側の表面に供給される。
【００６０】
水晶振動子１２１を構成する水晶片１３２の表面は親水性であるため、参照液はその表面張力による凝集力に比べて水晶片１３２からの界面張力を強く受ける結果、下部側流路形成部材１３１の撥水性が比較的高い場合においても流路１３６内を濡れ広がろうとする作用が強く働く。その結果、毛細管現象によって参照液は流路１３６を水晶振動子１２１の他端部側へと流れ、流路１３６に広がった参照液に続いて入口側毛細管部材１５１の参照液は、表面張力により水晶片１３２の表面へと引き出される。このようにして液受け部１４８から流路１３６へ連続して参照液が流れていく（図２１（ｃ））。なお、ここで毛細管現象とは上記のように液体が、当該液体が接する物体がなす空間内を、前記物体との界面張力により当該液体が有する表面張力に抗して自動で濡れ広がって移動することを指し、液体が移動する方向が上下方向である場合だけでなく、横方向であっても毛細管現象という用語を使用する。
【００６１】
流路１３６を流れる参照液が、励振電極１２５Ａ、１２５Ｂ表面に供給されると、既述のようにこれら励振電極１２５Ａ、１２５Ｂは流路１２６の入口側から出口側へ向かって見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。これによって第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂの発振周波数Ｆ１、Ｆ２が共に等しく低下する。つまりＦ１−Ｆ２がこの水圧の影響を受けて変化することが抑えられるので、Ｆ１−Ｆ２の測定データにノイズが発生することが抑えられる。励振電極１２５Ａ、１２５Ｂ及び電極表面に形成される各膜３７、３８も比較的親水性が高いため、各電極１２５Ａ、１２５Ｂ表面においても参照液はスムーズに流れる。
【００６２】
そして、水晶振動子１２１表面の参照液が出口側毛細管部材１５２に供給されると、毛細管現象により出口側毛細管部材１５２に吸収され（図２２（ａ））、当該毛細管部材１５２内を流れ、廃液領域１４３へ滲み出る。このように入口側毛細管部材１５１から出口側毛細管部材１５２までの流路が参照液で満たされることにより、毛細管現象に加えてサイホンの原理が働き、引き続き自動的に液受け部１４８の参照液が水晶振動子１２１表面を通過して廃液領域１４３へ流れ込む。
【００６３】
液受け部１４８の参照液がすべて入口側毛細管部材１５１に流れ込むと、入口側毛細管部材１５１内の参照液が受ける圧力と、出口側毛細管部材１５２内の参照液が受ける圧力とが等しくなり、参照液の流れが一旦停止する（図２２（ｂ））。その後、参照液と同様に試料液を液受け部１４８へ供給すると、入口側毛細管部材１５１に吸収されている参照液に加わる圧力が高くなり、サイホンの原理と毛細管現象とによって当該参照液は再び廃液領域１４３へ向かって流れ、試料液が入口側毛細管部材１５１に吸収される。なお、図中試料液は参照液よりも濃いグレーで表示している。吸収された試料液は、参照液に続いて入口側毛細管部材１５１から流路１３６に流れ込み、参照液と同様に流路１３６を流れ、流路１３６が参照液から試料液に置換される（図２２（ｃ））。
【００６４】
このときにも、励振電極１２５Ａ、１２５Ｂが流路１３６の入口側から出口側に見て対称に形成されているため、これらの電極１２５Ａ、１２５Ｂは流路１３６内の液の切り替わりによる圧力変化を均等に受け、当該圧力変化による第１の水晶振動子３Ａ、第２の水晶振動子３Ｂの発振周波数が互いに揃って変化する。従って、このときにもＦ１−Ｆ２の測定データにノイズが発生することが抑えられる。
【００６５】
流路１３６を広がった試料液は出口側毛細管部材１５２に流れ、廃液領域１４３に流れ込み、入口側毛細管部材１５１から廃液領域１４３に至るまで試料液が流れ続ける。このときに感知センサー２０と同様に試料液中に測定対象物（この例ではインフルエンザウイルス）が含まれる場合には吸着膜に当該インフルエンザウイルスが吸着され、この吸着量に応じて周波数Ｆ１が下降し、Ｆ１−Ｆ２が変化する。液受け部１４８の試料液がすべて入口側毛細管部材１５１に流れ込むと、入口側毛細管部材１５１内の試料液が受ける圧力と、出口側毛細管部材１５２内の試料液が受ける圧力とが等しくなり、試料液の流れが停止する（図２２（ｄ））。このようにＦ１−Ｆ２の変化に基づいて試料液中のインフルエンザウイルスの有無の判定を行うことができる。また、感知センサー２０と同様に発振振周波数差Ｆ１−Ｆ２の変化量と試料液中の感知対象物の濃度との関係式を取得しておき、この関係式と測定により得られた変化量とから、試料液中の感知対象物の濃度を求めてもよい。
【００６６】
この感知センサー１００においては、感知センサー２０と同様に供給液を流すためのポンプなどを設ける必要が無いので、装置の大型化や複雑化を防ぐことができるし、上記のように自動で供給液が流れるように流路１３６の高さが抑えられているため、試料液中の感知対象物は水晶振動子１２１の吸着膜３７の近傍を流れるので、当該吸着膜３７に吸着されやすい。従って、測定の感度を高くすることができ、測定に要する時間が短くなる。また、先に供給した供給液は、後から供給液を供給すると廃液領域１４３に流されて、流路１３６から除去されるため、上記の測定手法において先に供給された参照液により後から供給された試料液が希釈されることが防がれるので、このことによっても測定の感度が高くなる。
【００６７】
また、この感知センサー１００を用いる場合にも試料液を感知センサー１００に供給した後に、吸着膜３７に吸着された感知対象物と結合する増感材を含んだ供給液（増感液）を供給することができ、さらにそのように感知対象物に結合された増感材にさらに結合する増感材を含んだ増感液を供給して、増感を行うことができる。このような増感液を用いる場合にも当該増感液を流路１３６に供給したときに先に供給された液が流路１３６から排液されるので、増感液の希釈が防がれる。従って増感材の結合が速やかに起こるので、測定の感度を高くできると共に測定時間が長くなることを抑えることができる。
【００６８】
また、上記の感知センサー２０、１００においては水晶振動子上の流路に満たされた供給液が流れるため、水晶振動子３の表面の収容空間に供給液が貯留され、静止状態で吸着膜と反応させる特許文献１の感知センサーに比べて、供給液の液面の揺れにより第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂの周波数が変動することを抑えることができる。さらに、滴下した液が毛細管を介して水晶振動子表面に供給されることにより、水晶振動子に直接供給液を滴下する場合に比べて、供給液の滴下の衝撃による周波数の変動を抑えられるため、精度高い測定を行うことができる。
【００６９】
また、感知センサー１００では、毛細管形成部材１５１の微細な孔が供給液の注入口を形成しており、さらに、廃液領域１４３の上側の一部の領域のみが気体の通気口として感知センサー１００の外部に開放されている。これによって、感知センサー１００内に進入した供給液が外部の空気に曝されて乾燥することが抑えられる結果、前記供給液の密度の変化が抑えられるので、精度高くＦ１−Ｆ２を検出することができる。なお、感知センサー２０においては廃液口４２が廃液領域及び気体の通気口を構成する。また、感知センサー１００においても感知センサー２０と同様に水晶振動子１２１の側方側から液の供給及び排出を行ってもよい。また、この感知センサー１００においても、水晶振動子３Ａ、３Ｂを分割した水晶片により構成し、各水晶片を互いにごく近くに配置してもよい。
【００７０】
（評価試験）
感知センサー１００を用いて上記の実施形態に従ってＦ１、Ｆ２及びＦ１−Ｆ２が変化する様子を調べた。この評価試験では試料液としてＣＲＰを夫々異なる濃度に調製した溶液を注入した。各試料液のＣＲＰの濃度は１００ｎｇ／ｍＬ、１μｇ／ｍＬ、１０μｇ／ｍＬであり、この順番で注入を行った。各試料液を注入した時刻をｔ１、ｔ２、ｔ３とする。また、これら試料液の注入前に、上記の実施形態と同様に試料液の調整前にＣＲＰを含まない参照液を注入した。この参照液を注入した時刻をｔ０とする。なお、第１の水晶振動子３Ａの吸着膜３７としてはこのＣＲＰを吸着することができる抗体が設けられている。
【００７１】
図２３は、発振周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１−Ｆ２の変化を示したグラフである。グラフの縦軸は発振周波数（単位：Ｈｚ）であり、５０Ｈｚ刻みで目盛りを付している。グラフの横軸は発振周波数（単位：秒）であり１２０秒刻みで目盛りを付している。点線のグラフ線でＦ１を示し、鎖線のグラフ線でＦ２を示し、実線のグラフ線でＦ１−Ｆ２を示している。各時刻ｔ０〜ｔ３付近において、流路１３６内の雰囲気が気相から液相に変わったこと、液受け部１４８への供給液の滴下により水晶振動子１２１に衝撃が加わったことによるＦ１、Ｆ２のピークが出現している。そして、Ｆ１−Ｆ２を見るとこれらのピークが打ち消され、供給した試料液中のＣＲＰの濃度が高くなるに従ってＦ１−Ｆ２の値が低くなっている。従って、この実験から流路１３６内の液は液受け部１４８に液を供給する度に入れ替わることが示された。従って、この感知センサー１００を用いることで感知測定物質の検出及び定量を行うことができることが分かる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 感知装置
２ 配線基板
３、１２１ 水晶振動子
４ 流路形成部材
１１ 測定器
２０ 感知センサー
３Ａ 第１の水晶振動子
３Ｂ 第２の水晶振動子
３１ 水晶片
３２ａ，３２ｂ 振動領域
３３ａ，３３ｂ 励振電極
３８ 吸着膜
４１ 注入口
４２ 廃液口
４３ 供給流路
４４ 第１の線状流路
４５ 第２の線状流路
４６ フィルタ
１１１ 配線基板
１３６ 流路
１５１ 入口側毛細管部材
１５２ 出口側毛細管部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定されると共に、励振電極が前記接続端子に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、
前記流路形成部材に開口した試料液の注入口と、
前記流路形成部材に設けられ、前記注入口から注入された試料液が貯留される廃液領域と、
前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、
前記流路に試料液を流通させるために、前記廃液領域に接続するように流路形成部材に開口した通気口と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
を備えることを特徴とする感知センサー。
【請求項２】
前記第１の圧電振動子の励振電極及び第２の圧電振動子の励振電極は、共通の圧電片上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の感知センサー
【請求項３】
前記注入口は、多孔質のフィルタの孔により構成される特徴とする請求項１または２記載の感知センサー。
【請求項４】
前記フィルタは化学繊維束により構成されることを特徴とする請求項３記載の感知センサー。
【請求項５】
前記第１の圧電振動子の励振電極、第２の圧電振動子の励振電極は、圧電片上において前記流路を注入口側から廃液領域側へ向かって見て左右対称に形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の感知センサー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の感知センサーと前記測定器とを含んだことを特徴とする感知装置。
【請求項１】
発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
圧電片に励振電極を設けて構成され、各々前記凹部を塞ぎ且つ振動領域が凹部と対向するように前記配線基板に固定されると共に、励振電極が前記接続端子に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
第１の圧電振動子及び第２の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た流路形成部材と、
前記流路形成部材に開口した試料液の注入口と、
前記流路形成部材に設けられ、前記注入口から注入された試料液が貯留される廃液領域と、
前記配線基板と流路形成部材との間に形成され、前記注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液領域へ毛細管現象により試料液を流通させるための流路と、
前記流路に試料液を流通させるために、前記廃液領域に接続するように流路形成部材に開口した通気口と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子のうち一方のみに前記流路に面して設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着膜と、
を備えることを特徴とする感知センサー。
【請求項２】
前記第１の圧電振動子の励振電極及び第２の圧電振動子の励振電極は、共通の圧電片上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の感知センサー
【請求項３】
前記注入口は、多孔質のフィルタの孔により構成される特徴とする請求項１または２記載の感知センサー。
【請求項４】
前記フィルタは化学繊維束により構成されることを特徴とする請求項３記載の感知センサー。
【請求項５】
前記第１の圧電振動子の励振電極、第２の圧電振動子の励振電極は、圧電片上において前記流路を注入口側から廃液領域側へ向かって見て左右対称に形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の感知センサー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の感知センサーと前記測定器とを含んだことを特徴とする感知装置。
【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】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２２】
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【公開番号】特開２０１２−１４５５６６（Ｐ２０１２−１４５５６６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４３２６（Ｐ２０１１−２５４３２６）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
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