感知装置
【課題】装着操作の度に一様な接続状態が得られるように、圧電センサーを自動的に装着する感知装置を提供する。
【解決手段】圧電センサー７の圧電振動子７２の吸着面に設けられた吸着層への感知対象物の吸着による発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置１であって、測定器本体４１は圧電振動子７２が接続される接続部４１２を備え、圧電センサー７を着脱自在に保持した保持部材６は、上下方向に移動可能な遊びを持って移動体２１２に取り付けられる。移動機構２は、保持部材６に圧電センサー７を保持させるための保持位置と、当該圧電センサー７を測定器本体４１に装着するための接続位置との間で移動体２１２を前後方向に移動させる。そして、移動体２１２が保持位置から接続位置へと移動する際に、保持部材６は案内部材４２に載置された状態で前方側へ案内される。
【解決手段】圧電センサー７の圧電振動子７２の吸着面に設けられた吸着層への感知対象物の吸着による発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置１であって、測定器本体４１は圧電振動子７２が接続される接続部４１２を備え、圧電センサー７を着脱自在に保持した保持部材６は、上下方向に移動可能な遊びを持って移動体２１２に取り付けられる。移動機構２は、保持部材６に圧電センサー７を保持させるための保持位置と、当該圧電センサー７を測定器本体４１に装着するための接続位置との間で移動体２１２を前後方向に移動させる。そして、移動体２１２が保持位置から接続位置へと移動する際に、保持部材６は案内部材４２に載置された状態で前方側へ案内される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を備えた圧電センサー用いて感知対象物を感知する感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子などの圧電振動子を発振回路に接続し、圧電振動子に設けた励振電極への感知対象物の付着に起因する発振周波数（共振周波数）の変化を検出して感知対象物を検知する圧電センサーが知られている。圧電センサーは感知対象物を含む試料流体の供給、排出系統や発振回路を備えた感知装置に装着されて使用されるが、感知装置への試料流体の供給法としてはフローセル方式が知られている。
【０００３】
フローセル方式は、感知装置に試料流体の供給、排出路を備えたフローセルを設け、このフローセル内に形成された空間内に圧電振動子を配置し、この空間を試料流体の通流空間として圧電振動子の表面に試料流体を連続的に供給する方式である（例えば特許文献１）。フローセル方式の感知装置は、試料流体を連続して供給できるので、周波数特性を安定化させることが容易であり、また液体の置換をスムーズに行うことができることから試料流体の使用量が少なくて済むという利点がある。
【０００４】
このようなフローセル方式の感知装置では、圧電センサーフローセルに配置し、当該圧電センサーに設けられた圧電振動子の電極の端子を発振回路に接続して圧電センサーを感知装置に装着する作業が必要となる。従来、こうした装着作業はユーザーが手作業で行っていたが、装着不良により良好な感知結果を得られないといった現象を回避し、また装着作業の時間を削減するため、圧電センサーを装着する工程の自動化が求められている。
【０００５】
特許文献２には、左右方向に開閉可能な開閉部（特許文献２の明細書では「第二部分」と記載。以下の特許文献２の引用においては括弧内に明細書中の名称を記す）の間に、圧電センサーを挿入するための筐体（センサー素子を受容するための手段）を備えた本体部（第一部分）を配した感知装置が記載されている。この筐体には、筐体内に挿入された圧電センサーの圧電振動子の位置に対応して開口部が形成されており、開閉部の一方側には、この開口部内に嵌合可能なフローセル（フローセル素子）が設けられている。そして前記筐体内に圧電センサーを挿入したあと、本体部を左右から挟むように開閉部材を閉位置に移動させることにより筐体の開口部内にフローセルを嵌合させて圧電振動子に試料流体を供給することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８３４７９号公報：段落０００２、段落００２４、図２
【特許文献２】特表２００６−５１０９０１号公報：請求項１、段落００２６、図２、図４、図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の感知装置では、圧電センサーを格納した筐体にフローセルを接続する操作は自動化されているが、この筐体内に圧電センサーを配置する手法については記載されていない。従って、この操作を手作業により行う場合には、依然として作業ロスや装着不良の問題が残されている。
【０００８】
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、装着操作の度に一様な接続状態が得られるように、圧電センサーを自動的に装着する感知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る感知装置は、圧電振動子を備えた圧電センサーを前進させて測定器本体に装着すると共に、この圧電センサーを後退させて当該測定器本体から取り外し、前記圧電振動子の吸着面に設けられた吸着層へ感知対象物が吸着されることによる当該圧電振動子の発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置であって、
前記測定器本体に設けられ、圧電振動子の被接続端子を発振回路に接続するための接続部と、
前記圧電センサーを着脱自在に保持するための保持部材と、
前記保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられる移動体と、
前記接続部の手前側に設定され、前記保持部材に圧電センサーを保持させるための保持位置と、前記圧電センサーを測定器本体に装着するために前記被接続端子が接続部に接続される接続位置との間で前記移動体を前後に水平方向に移動させる移動機構と、
前記移動体が保持位置から接続位置へと移動する際に、前記保持部材がその上に載置された状態で前方側に案内される案内部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記感知装置は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記保持位置は案内部材の手前側に設けられ、前記案内部材の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面が設けられ、前記保持部材には、前記案内面と対向する領域の下面に、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる被案内面が設けられ、前記移動体が保持位置から接続位置に移動する際に、当該保持部材は、その被案内面が案内部材の案内面に案内されるようにして案内部材上に乗り上げてから、この案内部材上に載置された状態で前方側に案内されること。
（ｂ）前記圧電センサーは、前記圧電振動子の吸着面側に試料流体を通流させる通流空間を形成するための空間形成部材と積層された状態で使用され、前記測定器本体に装着された圧電センサーに積層された空間形成部材を当該圧電センサーに向けて押し当てて固定する固定部材と、空間形成部材を固定する固定位置と、この固定位置から退避した退避位置との間で前記固定部材を昇降させるための昇降機構と、を備えたこと。
（ｃ）前記固定部材には、前記空間形成部材に設けられた供給孔を介して通流空間内に試料流体を供給するための供給路及び、当該空間形成部材に設けられた排出孔を介して試料流体を排出するための排出路が形成されていること。
（ｄ）前記昇降機構は、前記固定位置と退避位置との間で前記固定部材を昇降させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該固定部材の昇降を停止すること。
【００１１】
（ｅ）前記測定器本体には、発振回路に接続された圧電振動子の温度を予め設定された温度に維持するための温度調節機構が設けられていること。
（ｆ）前記圧電振動子には、第１の振動領域と、弾性的な境界領域を介して、当該第１の振動領域とは異なる領域に配置された第２の振動領域とが設けられ、これら第１の振動領域と第２の振動領域とを各々発振させるための第１の発振回路及び第２の発振回路を備えたこと。
（ｇ）前記移動機構は、前記保持位置と接続位置との間で前記移動体を移動させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該移動体の移動を停止すること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電センサーを保持する保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って移動体に取り付けられており、当該圧電センサーを感知装置の測定器本体に装着するために移動体を水平方向に移動させると、前記保持部材は案内部材上に載置された状態で測定器本体へ向けて案内される。このとき保持部材は自重によって案内部材に対して押し付けられた状態を保つので、圧電センサーが不要な方向に傾いたりすることなく装置本体に装着することができる。この結果、例えば手作業により圧電センサーを装着する場合などと比較して、不必要な方向へ力が加わり圧電センサーが浮き上がったり傾いたりするといった装着不良の発生を抑えて正確な感知結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る感知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】前記感知装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】前記感知装置に設けられているシャーシ部を示す外観斜視図である。
【図４】前記感知装置に設けられるフローセルベース及びその移動機構の構成を示す斜視図である。
【図５】前記感知装置に設けられているフローセルカバー及びその昇降機構を示す一部破断斜視図である。
【図６】前記フローセルベース、フローセルカバー及びこれらの間に取り付けられる圧電センサーの構成例を示す分解斜視図である。
【図７】前記フローセルベースの側面図である。
【図８】前記圧電センサーに設けられる圧電振動子の構成例を示す説明図である。
【図９】前記圧電振動子が発振回路に接続された状態を示す説明図である。
【図１０】前記圧電センサーとフローセルカバーとの間に試料流体の通流空間を形成するためのマイクロ流路チップの外観構成を示す斜視図である。
【図１１】前記フローセルベース、フローセルカバー及びこれらの間に装着される圧電センサーの他の構成例を示す分解斜視図である。
【図１２】前記感知装置に設けられた移動機構及び昇降機構に係る電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】前記移動機構及び昇降機構の駆動、停止に係るスイッチ回路の構成例を示す説明図である。
【図１４】前記感知装置の作用を示す第１の説明図である。
【図１５】前記感知装置の作用を示す第２の説明図である。
【図１６】前記感知装置の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る感知装置の例として、圧電振動子である水晶振動子７２を備えた圧電センサー７を自動的に装着する機構を備えた感知装置１の構成について図１〜図１３を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、感知装置１は圧電センサー７を発振させる後述の発振回路部８１ａ、８１ｂを格納した測定器本体であるシャーシ部４１と、圧電センサー７を着脱自在に保持した保持部材であるフローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けて、前記シャーシ部４１へ向けて前後に水平方向に移動させる移動機構２と、圧電センサー７との間に試料流体の通流空間を形成する空間形成部材であるマイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａを圧電センサー７の板面に押し当てて固定する固定部材であるフローセルカバー５１と、このフローセルカバー５１を昇降させる昇降機構３と、を備えており、これらは共通の基台１１に配置されている。以下、図１〜図４、図７、図１４〜１６の各図においては、図面に向かって左手を手前側、右手を奥手側として説明を行う。
【００１５】
図３は、基台１１からシャーシ部４１を取り外した状態を示しており、シャーシ部４１は金属製の筐体として構成されている。シャーシ部４１の手前側の側壁面には、圧電センサー７を挿入するための接続口４１１が設けられており、接続口４１１内には圧電センサー７を発振回路部８１ａ、８１ｂに接続するための接続部をなす端子部４１２が配置されている（図１２参照）。
【００１６】
図３に示すように、接続口４１１の手前側には、接続口４１１の下端部を基点として手前側へ向けて水平方向に伸びる板状の部材からなる案内部材４２が配置されている。案内部材４２は、その上面が平坦に加工されており、圧電センサー７を保持した後述のフローセルベース６は、この案内部材４２の上面に載置された状態で接続口４１１に向けて移動するようになっている。さらに案内部材４２の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面４２１が設けられている。
【００１７】
シャーシ部４１の下面には、水晶振動子７２や通流空間内を流れる試料流体の温度を一定に保つために、フローセルベース６などを介して圧電センサー７に接するシャーシ部４１や案内部材４２の温度を調節するための温度調節機構をなすペルチェ素子４３が設けられている。ペルチェ素子４３は不図示の電源部及び後述の制御部８に接続されており、不図示の熱電対などによってシャーシ部４１や案内部材４２の温度を検出した結果に基づいて電源部から印加される電力を増減することによりペルチェ素子４３の吸熱面からの吸熱量が調節され、シャーシ部４１や案内部材４２を介して水晶振動子７２や試料流体の温度を一定に保つことができる。
【００１８】
図３中、４４２はペルチェ素子４３の放熱面から受け取った熱を放熱するための放熱体であり、放熱体４４２には放熱効率を高めるための多数のフィン４４３が設けられている。また４４１はペルチェ素子４３の放熱面から放熱体４４２へ熱を伝える伝熱板である。
ここで水晶振動子７２の温度を一定に保つための温度調節機構はペルチェ素子４３を利用する場合に限られず、設定温度によってはテープヒーターなど加熱手段を用いてもよい。
【００１９】
本例の感知装置１は、図２に示すようにシャーシ部４１を基台１１の上面側に突出させ、伝熱板４４１や放熱体４４２を基台１１の下面側に位置させている。また図１に示すようにシャーシ部４１は、昇降機構３の回転モーター３１４などを支えるカバー部材１２内に配置されている。
【００２０】
次いで移動機構２について説明する。図２に示すように基台１１の上面側に突出して配置されたシャーシ部４１を手前側から見ると、その左右両脇には、シャーシ部４１の左右の両側壁に沿って前後方向に伸びる２本のアーム部材２１２が配置されている。図４に示すようにこれらのアーム部材２１２は、その手前側の先端位置に設けられた支持板２４及び奥手側の後端位置に設けられた連結部材２１４によって互いに連結されている。これらアーム部材２１２は、圧電センサー７を保持するフローセルベース６が取り付けられる移動体としての役割を果たし、先端位置にて２本のアーム部材２１２を連結する支持板２４は、当該フローセルベース６を下面側から支持する役割を果たすが、その詳細についてはフローセルベース６の構成と併せて後述する。
【００２１】
各アーム部材２１２には、シャーシ部４１を挟んで外側の側面にレール部材２１１が取り付けられており、これらのレール部材２１１は基台１１上に配置されたガイド部２２にガイドされて前後方向に移動することができるようになっている。ガイド部２２はレール部材２１１を上下から挟み、レール部材２１１の移動方向を回転しながらガイドするガイドホイール２２２とこのガイドホイール２２２を支持する支持部材２２１とを備えている。図２に示すようにガイド部２２は、シャーシ部４１を挟んで左右に２個ずつ、レール部材２１１の移動方向に沿って前後に配置されている。
【００２２】
図４に示すように２本のアーム部材２１２の一方側、例えば手前側から見て右手側のアーム部材２１２の下面にはラックギア２１３が形成されており、このラックギア２１３は基台１１の下面側に配置されたピニオン部材２３１と歯合してピニオンラック機構を形成している。ピニオン部材２３１はさらに回転モーター２３５によって回転する歯車部２３３と歯合しており、この歯車部２３３を回転させることにより、ピニオン部材２３１を介してアーム部材２１２を移動させることができる。
【００２３】
また回転モーター２３５は歯車部２３３の回転方向を切り替えることが可能であり、これによりアーム部材２１２の移動方向を切り替えられる。図中、２３２はピニオン部材２３１の回転軸、２３４は歯車部２３３の回転軸であり、２３６はこれら回転軸２３２、２３４や回転モーター２３５を支持する支持台である。
【００２４】
図４に示すように、後端位置にて２本のアーム部材２１２を連結する連結部材２１４には、下方側へ向けて伸びる突片部２１５が設けられている。一方、手前側から見て左手側のアーム部材２１２のほぼ中央部にはアーム部材２１２の下縁側を切り欠いて形成された切り欠き部２１６が設けられている。これに対して図２に示すように基台１１上には、アーム部材２１２の移動に伴って前後方向に移動する突片部２１５の軌道上に例えば赤外線式の遮蔽型センサー１３が配置されている。また左手側のアーム部材２１２の移動軌道上には例えば赤外線式の透過型センサー１４が配置されている。
【００２５】
そしてアーム部材２１２を奥手側から手前側へと前方へ移動させることにより突片部２１５が遮蔽型センサー１３に到達すると、当該突片部２１５によって赤外線の導通状態が遮蔽される。この導通状態の変化は後述の制御部８に出力され、この状態変化に基づいて制御部８から回転モーター２３５へ停止信号が出力されることによりアーム部材２１２の前方移動を停止することができる。このときアーム部材２１２の先端に設けられた支持板２４の停止している位置は、当該支持板２４上に支持されるフローセルベース６への圧電センサー７の保持位置となる。
【００２６】
一方、アーム部材２１２を手前側から奥手側へと後方へ移動させることにより切り欠き部２１６が透過型センサー１４に到達すると、アーム部材２１２によって遮蔽されていた赤外線が導通状態となる。この状態変化は後述の制御部８に出力され、この状態変化に基づいて制御部８から回転モーター２３５へ停止信号が出力されることによりアーム部材２１２の後方移動が停止されることとなる。このとき支持板２４に支持されたフローセルベース６はフローセルカバー５１の下方位置で停止し、この位置がフローセルベース６に保持された圧電センサー７を発振回路部８１ａ、８１ｂへと接続する接続位置となる。
【００２７】
次に図５を参照しながらフローセルカバー５１を昇降させるための昇降機構３の構成について説明する。後で詳しく説明するようにフローセルカバー５１は、ほぼ直方体形状の部材として構成され、接続位置まで移動してきたフローセルベース６の上面に載置される。手前側から見てフローセルカバー５１の左右両側には、フローセルカバー５１を昇降させるための支持部材３３１が上下方向に伸びるように設けられており、各支持部材３３１の下端部にはフローセルカバー５１の方向へ向けて内側に折れ曲がったチャック部３３４が形成されている。
【００２８】
このチャック部３３４上にフローセルカバー５１を載置することにより、フローセルカバー５１は支持部材３３１に支持され、この支持部材３３１の昇降動作に伴ってフローセルカバー５１を昇降させることができる。フローセルカバー５１の上面側に設けられた３５は、フローセルカバー５１を均等な力でチャック部３３４側へ押さえつけるためのボールプランジャーである。これらのボールプランジャー３５も支持部材３３１に固定されており、支持部材３３１の昇降に伴ってフローセルカバー５１と共に昇降する。
【００２９】
各支持部材３３１の上端部にはクランク軸３３２が設けられており、このクランク軸３３２はアーム部材３２１の軸受け孔３２２内に挿入されている。アーム部材３２１は、クランク軸３３２の設けられている位置から奥手側へ向けて伸びだしており、その後端部にて回転軸３１３に接続されている。回転軸３１３は２本のアーム部材３２１を貫くように左右方向に伸びており、アーム部材３２１はこの回転軸３１３の左右両端部に配置されている。
【００３０】
さらにこの回転軸３１３には、左右両端部に配されたアーム部材３２１に挟まれた中間位置にウォームホイール３１２が設けられている。ウォームホイール３１２にはウォーム３１１が歯合しており、これらのウォーム３１１及びウォームホイール３１２によりウォームギア機構が構成されている。ウォーム３１１は回転モーター３１４によって回転駆動され、当該ウォーム３１１の回転によってウォーム３１１に歯合するウォームホイール３１２が回転し、回転軸３１３を介して当該ウォームホイール３１２に連結されているアーム部材３２１を回転軸３１３周りに回転させる。そしてアーム部材３２１の回転動作がクランク軸３３２を介して支持部材３３１の昇降動作に変換され、当該支持部材３３１に支持されたフローセルカバー５１をフローセルベース６（圧電センサー７）上の固定位置と、この固定位置から上方側へ退避した退避位置との間で昇降させることができる。
【００３１】
ここで前記アーム部材３２１に設けられ、クランク軸３３２が貫通している軸受け孔３２２は回転軸３１３を中心として形成される円の半径方向に向けて細長く形成されている。これによりアーム部材３２１の回転動作を支持部材３３１の昇降動作に変換する際にクランク軸３３２が軸受け孔３２２と干渉することなく当該軸受け孔３２２内を自由に移動することができるようになっている。
【００３２】
また図中の３２３は左右のアーム部材３２１を連結する連結部材である。この昇降機構３についても図２に示した移動機構２の遮蔽型センサー１３と突片部２１５、透過型センサー１４と切り欠き部２１６と同様に、予め設定した高さ位置までフローセルカバー５１を昇降させたら回転モーター３１４の駆動を停止する不図示の停止機構が設けられている。
【００３３】
また図５中、３４２は各支持部材３３１の左右外側位置に上下方向に伸びるように配置され、支持部材３３１の昇降軌道をガイドするガイドレール、３４１は当該ガイドレール３４２を基台１１上に固定する支柱部材である。そして各支持部材３３１の支柱部材３４１と対向する面には、ガイドレール３４２を前後両側から挟み込むように走行ホイール３３３が設けられており、支持部材３３１の昇降動作の際にこれらの走行ホイール３３３がガイドレール３４２に沿って回転しながら走行することにより支持部材３３１の昇降方向がガイドされる。
【００３４】
次に、図６〜図１０を参照しながら圧電センサー７、この圧電センサー７を保持するフローセルベース６、圧電センサー７との間に試料流体の通流空間を形成するマイクロ流路チップ７３、このマイクロ流路チップ７３を圧電センサー７の板面に向けて押し当てて固定するフローセルカバー５１の構成について各々説明する。図６は、下方側から順に、フローセルベース６、圧電センサー７、水晶振動子７２、フローセルカバー５１を示している。
【００３５】
フローセルベース６は金属などからなる角板状の小片から構成され、２本のアーム部材２１２の先端部に設けられた支持板２４の上面に配置可能な大きさに形成されている。フローセルベース６はベース本体部６１及び突片部６２から構成され、ベース本体部６１には圧電センサー７を配置するための凹部６３が形成されている。突片部６２はこの凹部６３から横方向に突出するように形成されており、当該突片部６２には圧電センサー７の後方部分が載置される（図６、図７）。この突片部６２の下面には、当該突片部６２が突出する方向（フローセルベース６を昇降機構３に取り付けたときの手前側から奥手側へ伸びる方向に相当する）へ向けて徐々に高くなる傾斜面からなる被案内面６２１が形成されている。
【００３６】
図６、図７に示すようにベース本体部６１の側面には、フローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けるための取り付けネジ穴６４１が形成されている。そして図４に示すごとく突片部６２を奥手側に向けて、支持板２４上にフローセルベース６を配置し、アーム部材２１２側から取り付けネジ穴６４１内に取り付けネジ２５を挿入することによりフローセルベース６が移動機構２に取り付けられる。図７に示すように取り付けネジ穴６４１は上下方向に細長い長穴状に形成されており、この長穴内に取り付けネジ２５を挿入することによりフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持って移動機構２に取り付けられることになる。
【００３７】
ベース本体部６１の側壁面には、上述の取り付けネジ穴６４１を挟むようにして手前側と奥手側の位置に、当該側壁面を下面側へ向けて切り欠いた切り欠き部６４２が形成されている。一方、図４に示すようにアーム部材２１２に取り付けられた支持板２４の内側面には、これら切り欠き部６４２へ向けて突出する突起部２６が設けられており、これらの突起部２６が切り欠き部６４２に挿入される。
【００３８】
ここで、これら突起部２６は取り付けネジ２５よりもやや低い高さ位置に配置されており、また図４に示すようにフローセルベース６を支える支持板２４は奥手側の部分が四角く切り欠かれている。これらの構成により、取り付けネジ２５にてフローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けると、突片部６２側が重くなっているフローセルベース６は取り付けネジ２５周りに突片部６２の設けられている方向へと回転することになる。しかしながら取り付けネジ２５の奥手側には突起部２６が設けられているのでフローセルベース６の回転は当該突起部２６が切り欠き部６４２の上端と接触する位置にて規制され、結果として図１４（ａ）に示すように奥手側へ向けて傾いた状態で停止する。
【００３９】
またフローセルベース６の底面は、支持板２４の切り欠きに対応して下方側に突出した領域が設けられており、さらに既述のようにフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持たせてアーム部材２１２に取り付けられている。これらの構成により突片部６２側を持ち上げてフローセルベース６を水平な状態にすると支持板２４の切り欠きからフローセルベース６の下面が突出した状態となり、フローベース６を案内部材４２上に載置した状態とすることができる。
さらに図６に示においてフローセルベース６の凹部６３内に配置された６３１は圧電センサー７やマイクロ流路チップ７３の位置合わせを行うための位置合わせピンである。
【００４０】
圧電センサー７は、配線基板７１上に水晶振動子７２を配置することにより構成され、図８に示すように水晶振動子７２は、圧電片である円形板状の水晶片７２１の表裏両面の中央部に、水晶片７２１を励振させるための励振電極７２２、７２３、７２６、７２７を設けてなる。図８（ａ）は水晶振動子７２の表面を上面側から見た平面図であり、水晶片７２１には、Ｙ方向（手前側から感知装置１を見たときの左右横方向に相当する）に伸びる短冊状の２つの励振電極７２２、７２３が間隔を空けて互いに平行に配置されている。これら２つの励振電極７２２、７２３は接続線７２４によって互いに接続され、この接続線７２４からは励振電極７２２、７２３の長手方向と同じ方向へ向けて引き出し電極７２５が引き出されており、当該引き出し電極７２５は水晶片７２１の裏面側へ向けて延びだしている。
【００４１】
図８（ｂ）は水晶振動子７２の裏面を下面側から見た平面図であり、表面側の各励振電極７２２、７２３と各々対向する位置に短冊状の励振電極７２６、７２７が配置されている。各励振電極７２６、７２７からはこれら励振電極７２６、７２７と直交する方向に向けて引き出し電極７２８、７２９が互いに反対向きに引き出されている。
【００４２】
図９に示すように上下に対向する一方側の励振電極７２２、７２６及びこれらに挟まれた水晶片７２１は第１の振動領域７０ａを形成し、他方側の励振電極７２３、７２７及びこれらに挟まれた水晶片７２１は第２の振動領域７０ｂを形成している。そして、これらの振動領域７０ａ、７０ｂは互いに弾性的に絶縁されており、各々の振動領域７０ａ、７０ｂが独立した水晶振動子として作用する。そして例えば第１の振動領域７０ａの表面側の励振電極７２２には感知対象物を吸着するための吸着層７２０が形成される一方、第２の振動領域７０ｂには吸着層７２０を設けず、リファレンス電極として用いられる。そして感知対象物が吸着する第１の振動領域７０ａからの発振周波数と感知対象物が吸着しない第２の振動領域７０ｂからの発振周波数との差分を取ることにより、試料流体の粘度変化や感知対象物以外の物質の付着による周波数変化の影響が差し引かれ、吸着層７２０への感知対象物の吸着のみに起因する発振周波数の変化（発振周波数の低下）を検出することができる。本例の圧電センサー７では、第１の振動領域７０ａにおいて吸着層７２０が形成されている水晶片７２１の表面（吸着面という）が上面を向くように、水晶振動子７２は配線基板７１上に配置される。
【００４３】
図６に示すように配線基板７１はフローセルベース６の凹部６３内に配される前方部分が、同じくフローセルベース６の突片部６２上に配置される後方部分よりも幅広のプラカード形状に加工されたプリント基板であり、その前方部分には水晶振動子７２の自由な振動を確保するための貫通孔７１１が形成されている。水晶振動子７２はこの貫通孔７１１を覆うように配線基板７１上に固定され、各励振電極７２２、７２６、７２３、７２７は貫通孔７１１の輪郭の内側に配置される。
【００４４】
貫通孔７１１の周囲には、水晶振動子７２の裏面側に引き出された各引き出し電極７２５、７２８、７２９に接続される電極部７１２〜７１４が互いに間隔をおいて配置されている。本例では、配線基板７１の前方部分の手前側に配置された電極部７１２が水晶振動子７２の裏面側の励振電極７２６の引き出し電極７２８と接続され、奥手側に配置された電極部７１４が同じく水晶振動子７２の裏面側の励振電極７２７の引き出し電極７２９と接続されている。またこれら２つの電極部７１２、７１４の中間位置に配置された電極部７１３は、表面の励振電極７２２、７２３に接続され、裏面側まで引き出された引き出し電極７２５と接続されている。
【００４５】
各電極部７１２〜７１４は配線基板７１の奥手側へ向けて引き出されていて、配線基板７１の後端部にはこれらの電極部７１２〜７１４に接続された端子部７１５〜７１７が形成されている。そしてこれら端子部７１５〜７１７が設けられた配線基板７１の後端部分をシャーシ部４１の接続口４１１内に挿入することにより圧電センサー７が感知装置１に接続されることになる。端子部７１５〜７１７は本実施の形態の被接続端子に相当する。また配線基板７１に形成されている７１８はフローセルベース６側の位置合わせピン６３１を挿入することにより圧電センサー７の固定及び位置合わせを行う位置合わせ孔である。
【００４６】
ここで図９に示したブロック図を参照しながら圧電センサー７が接続された状態における感知装置１の電気的な構成について説明しておく。接続口４１１に挿入された配線基板７１の各端子部７１５〜７１７は、シャーシ部４１側の端子部４１２と接続され、これにより本例では第１の振動領域７０ａの裏面側の励振電極７２６は第１の発振回路部８１ａに接続され、また第２の振動領域７０ｂの裏面側の励振電極７２７は第２の発振回路部８１ｂに接続される。また両振動領域７０ａ、７０ｂの表面側の励振電極７２２、７２３は接地される。
【００４７】
第１の発振回路部８１ａは第１の振動領域７０ａと接続されてコルピッツ回路などの発振回路が形成される構成を備えており、独立した水晶振動子として作用する第１の振動領域７０ａから発振周波数を取り出すことができる。また第２の発振回路部８１ｂについても同様に、第２の振動領域７０ｂと接続されて発振回路が形成され、第２の振動領域７０ｂの発振周波数を取り出すことができる。これらの発振回路部８１ａ、８１ｂは切り替えスイッチ部８２１を介して周波数測定部８２に接続されており、周波数測定部８２は切り替えスイッチ部８２１にて時分割された周波数信号を取得することができる。
【００４８】
そして例えば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、厳密には完全に同時に測定しているわけではないが、１秒間に少なくとも１回以上周波数信号を取得しているため、各振動領域７０ａ、７０ｂの発振周波数を実質的に並行して取得することが可能となる。
【００４９】
周波数測定部８２で取得された各振動領域７０ａ、７０ｂの発振周波数は、パーソナルコンピュータ１００などの解析装置へと出力される。解析装置では第１の振動領域７０ａと第２の振動領域７０ｂとの発振周波数の差分を取ることにより、試料流体の粘度変化や感知対象物以外の物質の付着による周波数変化の影響が取り除かれる。そのうえで、試料流体の供給前後の発振周波数周波数を計測することにより、感知対象物の吸着のみに起因する発信周波数の変化量を取得することができる。この変化量に基づいて試料流体中の感知対象物の濃度と発振周波数の低下量との対応関係を表す検量線を作成することが可能となり、また予め作成されていた検量線に照らし合わせて試料流体中の感知対象物の濃度を求めたり、感知対象物の有無を検出したりすることが可能となる。
【００５０】
図６の説明に戻ると、フローセルベース６に保持された圧電センサー７の上面には、本実施の形態の空間形成部材を成すマイクロ流路チップ７３が載置される。マイクロ流路チップ７３はＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）といったシリコンゴムなどの弾性材料にて構成され、また前後方向及び左右方向の寸法は圧電センサー７の前方部分の寸法と揃えられているので、マイクロ流路チップ７３は圧電センサー７上に載置した状態のままフローセルベース６の凹部６３内に配置することができる。
【００５１】
マイクロ流路チップ７３は厚さが数ｍｍの薄片状に加工され、その下面には図１０に示すように凹部７３１が形成されており、この凹部７３１内に配線基板７１上に配置された水晶振動子７２を嵌合させ、水晶振動子７２の上面（表面）を密閉することができる。さらにこの凹部７３１の内側には深さサブミリメートル〜１ｍｍ程度に形成された、試料流体の通流用の凹部７３２（以下、通流用凹部という）が形成されている。この通流用凹部７３２を備えたマイクロ流路チップ７３を圧電センサー７上に配置することにより、マイクロ流路チップ７３と水晶振動子７２との間に、試料流体を通流させるための通流空間が形成される。
【００５２】
通流用凹部７３２の平面形状は左右方向に長い扁平なひし形に形成され、当該ひし形の長軸方向の左右両端部には、通流空間内に試料流体を供給するための供給孔７３３及び通流空間から試料流体を排出するための排出孔７３４が形成されている。マイクロ流路チップ７３と水晶振動子７２との間に形成される通流空間は例えば数マイクロリットル程度の微小な空間なので、感知対象物を含む試料の量が少なくても希釈せずに試料流体を通流空間に供給することが可能となり、低濃度領域での感度を向上させることができる。
【００５３】
また通流用凹部７３２の平面形状を扁平なひし形とすることにより、供給孔７３３から供給された試料流体はひし形の短軸方向に広がりながら長軸方向へと流れ、やがて短軸方向の流路幅が次第に狭まる流路に案内されるようにして排出孔７３４へ到達する。このように形成された通流空間においては、試料流体が到達しにくかったり、滞留しやすかったりする狭角部部分が流路上になく、また空間内を流れる試料流体の流線の向きの変化も小さい。このため、サブミリメートル程度の非常に狭い空間であっても空気溜まりなどが形成されにくく、通流空間内全体にスムーズに試料流体を広げることができる。
【００５４】
ただし、通流用凹部７３２の平面形状は図１０に示した扁平なひし形に限られるものではなく、空気溜まりなどが形成されにくい形状、例えば円形などであってもよい。
またマイクロ流路チップ７３に形成されている位置合わせ孔７３５はフローセルベース６側の位置合わせピン６３１を挿入することによりマイクロ流路チップ７３の固定及び位置合わせを行う位置合わせ孔である。
【００５５】
次いでフローセルカバー５１について説明する。図６に示すようにフローセルカバー５１はほぼ直方体に形成された部材であり、その内部には試料流体供給用の供給路５１１及び排出用の排出路５１２が形成されている。これら供給路５１１及び排出路５１２は、フローセルカバー５１の下面にて、マイクロ流路チップ７３側に設けられた供給孔７３３及び排出孔７３４と接続可能な位置に開口している。
【００５６】
圧電センサー７とマイクロ流路チップ７３とを上下に重ねてフローセルベース６の凹部６３に配置すると、マイクロ流路チップ７３の上面はフローセルベース６の上面と面一となるかこれよりやや上方に突出した状態となる。このマイクロ流路チップ７３の上面をフローセルカバー５１の底面にて押さえつけ、マイクロ流路チップ７３を圧電センサー７の板面へ向けて押し当てることによりマイクロ流路チップ７３が固定され、通流空間が密閉されると共に、フローセルカバー５１側の供給路５１１、排出路５１２が各々マイクロ流路チップ７３側の供給孔７３３、排出孔７３４に接続される。
【００５７】
但し、マイクロ流路チップ７３の通流用凹部７３２と水晶振動子７２との間に形成される通流空間の高さは既述のようにサブミリメートル程度と非常に狭く、且つマイクロ流路チップ７３はシリコンゴムなどの弾性材料にて構成されているため、過度に強い力で押さえつけると通流空間が潰れてしまうおそれもある。そこで本例のフローセルカバー５１は図５を用いて説明したように昇降機構３側に設けられたボールプランジャー３５を利用してフローセルカバー５１を下方側へ均一な力で押さえつけることにより、通流空間を押し潰さないようにしている。
【００５８】
フローセルカバー５１の供給路５１１及び排出路５１２は図１に示すように各々供給管１３１及び排出管１３２に接続されており、供給管１３１は感知対象物を含む試料流体である試料溶液などを貯留した不図示の試料供給部に接続され、また排出管１３２は試料流体の排出先となる不図示の排出部に接続されている。試料供給部から通流空間への試料流体の供給は、シリンジポンプなどにより試料供給部側から試料流体を押し出すようにして供給してもよいし、真空ポンプなどにより排出部側から試料流体を引くことによって供給してもよい。
図１に示した１３３は、フローセルカバー５１を昇降させても供給管１３１や排出管１３２が折れ曲がったり、互いに絡まったりしないように各配管１３１、１３２をガイドするガイド部材であり、１３４は、これらの配管を束ねて試料供給部や排出部側へ案内するクリップ部材である。
【００５９】
以上、図６〜図１０を参照しながらマイクロ流路チップ７３を空間形成部材としてこのマイクロ流路チップ７３をフローセルカバー５１により圧電センサー７の板面に押し当てて固定する各部材６、７、７３、５１の構成について説明した。ここで本例に係る感知装置１はフローセルベース６、圧電センサー７、フローセルカバー５１を取り替えることによって、マイクロ流路チップ７３以外の空間形成部材を用いて試料流体の通流空間を形成することも可能である。
【００６０】
例えば図１１は、ゴムパッキン７３ａを用いて圧電センサー７ａとの間に通流空間を形成する例を示している。図１１中、図６に示したものと同様の構成要素については、当該図と同じ符号を付してある。図１１に示した例ではゴムパッキン７３ａの中央部にはすり鉢状の傾斜面を有する貫通孔７３６が形成されており、フローセルベース６ａに圧電センサー７を保持し、ゴムパッキン７３ａをフローセルカバー５１ａにて固定したとき、圧電センサー７の上面（水晶振動子７２）と貫通孔７３６の側周面、及びフローセルカバー５１ａの下面との間に通流空間が形成される。ゴムパッキン７３ａを用いる例では、通流空間の容積は数十マイクロリットル程度とマイクロ流路チップ７３の場合よりも大きくなっており、入手可能量が比較的多い試料流体や粘度が高く、マイクロ流路チップ７３の狭い通流空間を通流させることが困難な試料流体などの分析を行う場合などに選択される。
【００６１】
ここで本例のフローセルカバー５１ａの下面には、貫通孔７３６の上面側の開口部に嵌合して通流空間を密閉するための密閉部５１３が下方側へと突出するように設けられており、フローセルカバー５１ａに形成された供給路５１１や排出路５１２はこの密閉部５１３の下面に開口している。またごく少量の試料流体に含まれる感知対象物をできるだけ多く吸着するために、やや大きめに形成されたマイクロ流路チップ７３用の圧電センサー７と比較して、圧電センサー７ａの水晶振動子７２の直径はやや小さく形成されている。これに伴って配線基板７１の前方部分やフローセルベース６の凹部６３もやや小さく形成されている点についても図６に記載のフローセルベース６、圧電センサー７とは異なっている。
【００６２】
以上に説明した構成を備えた本実施の形態の感知装置１は、図１２に示すように制御部８と接続されている。制御部８は図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはフローセルベース６の移動機構２やフローセルカバー５１の昇降機構３を作動させて感知装置１に圧電センサー７を装着し、マイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａによって水晶振動子７２との間に形成された通流空間内に試料流体を供給して感知対象物の感知を行う動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００６３】
ここで移動機構２は、フローセルベース６の移動経路上に異物が挟まるなどしたときにフローセルベース６の移動動作を停止する機能を備えている。また昇降機構３においてもフローセルカバー５１をマイクロ流路チップ７３、７３ａの固定位置とここから退避した退避位置との間で昇降させる際に異物が挟まった場合などにフローセルカバー５１の昇降動作を停止する機能を備えている。
【００６４】
前記移動機構２や昇降機構３を停止する機能を実現する手段として感知装置１は、移動機構２や昇降機構３の回転モーター２３５、３１４に各々電力を供給するモータードライバー８３（図１２のブロック図においては移動機構２及び昇降機構３の１個のモータードライバー８３で総括的に示してある）からの接地ラインに抵抗部８５を設け、この抵抗部８５に加わる電圧を監視することにより各回転モーター２３５、３１４に加わる負荷を監視している。
【００６５】
図１３はモータードライバー８３の内部に設けられたスイッチ回路及びこの回路に接続され、既述の移動機構２や昇降機構３を停止するための停止機構の構成例を示している。前記スイッチ回路は、スイッチ部８３２、８３４及び８３３、８３５を２個ずつ直列に接続し、電源部８３１に対してこれら２系統のスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を互いに並列に接続した構造となっており、後段のスイッチ部８３４、８３５は接地されている。また回転モーター２３５、３１４は、これら２系統のスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を中間位置で結ぶブリッジライン上に設けられている。
【００６６】
各スイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５は制御部８からの指示に基づいて開閉動作が実行されるようになっている。そして例えば図１３に示すようにスイッチ部８３３、８３４を「閉」、スイッチ部８３２、８３５を「開」とすることにより回転モーター２３５、３１４は正転し、これとは反対にスイッチ部８３２、８３５を「閉」、スイッチ部８３３、８３４を「開」とすることにより反転する。
【００６７】
モータードライバー８３の接地ライン上には抵抗部８５が設けられていて、この抵抗部８５にて計測された電圧値が所定の時間間隔で制御部８に出力されるようになっている。そして異物挟まるなどして回転モーター２３５、３１４への電力供給が継続されたまま移動機構２や昇降機構３の動作が強制的に停止されると回転モーター２３５、３１４に過大な負荷が加わり、この負荷に応じた駆動力を得るために回転モーター２３５、３１４に供給される電力が増え、この電力上昇が抵抗部８５に加わる電圧の上昇として検出される。
【００６８】
制御部８は電圧計８４から取得した電圧値と予め記憶してあるしきい値とを比較し、電圧値がしきい値よりも大きくなった場合にはすべてのスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を「開」の状態として回転モーター２３５、３１４への電力供給を停止し、移動機構２もしくは昇降機構３の動作を各々独立して停止することができる。
【００６９】
以下、感知装置１の動作について説明する。図１４〜図１５では空間形成部材としてマイクロ流路チップ７３を用いる場合について示している。感知装置１においては、シャーシ部４１及び案内部材４２の温度はペルチェ素子４３によって予め設定された温度に調整されており、この状態で図１４（ａ）に示すようにフローセルカバー５１を退避位置まで上昇させ、フローセルベース６を保持位置まで後退させる。しかる後、フローセルベース６に圧電センサー７を保持させ、さらにその上面にマイクロ流路チップ７３を載置すると、フローセルベース６は突片部６２側の重さにより取り付けネジ２５周りに奥手側へ向けて傾き、突片部６２の被案内面６２１を下方側へ向けた状態となる。このとき当該突片部６２の少なくとも下端部は案内部材４２の案内面４２１の上端部よりも低い位置まで移動する。
【００７０】
しかる後、移動機構２の回転モーター２３５を作動させてフローセルベース６を接続位置側へ向けて前進させると、突片部６２の被案内面６２１が案内部材４２の案内面４２１に当接する。このとき既述のようにフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられていることから、突片部６２はこの案内面４２１に案内されるようにして斜め上方側へ向けて移動していく（図１４（ｂ））。
【００７１】
そしてフローセルベース６の底面が案内面４２１の上端部に到達すると、フローセルベース６が案内部材４２の上面に乗り上げ、当該フローセルベース６は案内部材４２上に載置された状態となる。フローセルベース６は、この状態で案内部材４２上を水平方向に移動し、圧電センサー７が接続位置に到達すると、移動機構２はフローセルベース６の移動を停止する。この結果図１５（ａ）に示すように、配線基板７１の後端部に設けられた端子部７１５〜７１７がシャーシ部４１内の発振回路部８１ａ、８１ｂ側の端子部４１２に接触し、各振動領域７０ａ、７０ｂが発振回路部８１ａ、８１ｂに接続された状態となる。
【００７２】
ここでフローセルベース６が保持位置から接続位置まで移動するまでの間に異物が挟まるなどすると、回転モーター２３５に過大な負荷が加わり、その結果モータードライバー８３内のスイッチ回路が作動してフローセルベース６の移動が停止する。そして例えばユーザーが異物などの停止の原因を取り除き、不図示の動作スイッチなどから動作開始命令を受け付けるとフローセルベース６の移動が再開される。
【００７３】
またフローセルベース６は、案内部材４２上に載置され、上下方向に移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられていることから、ピニオンラック機構（ラックギア２１３、ピニオン部材２３１）のように上下方向へのがたつきが発生しやすい機構を備えた移動機構２を用いる場合であっても、フローセルベース６は案内部材４２の上面にて位置決めされた状態で毎回同じ高さ位置を接続口４１１に向けて案内される。このため手作業で圧電センサー７を接続口４１１に接続する場合と比較して、不用意に圧電センサー７を周囲の機器にぶつけたりすることなく、スムーズな装着が可能となる。
【００７４】
以上の動作においてフローセルベース６は、フローセルベース６、圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の自重によって案内部材４２側に押し付けられた状態で移動するので、不要な方向に傾いたりせず、水晶振動子７２を水平な状態に保ったまま圧電センサー７を第１の発振回路部８１ａ、８１ｂに接続することができる。この結果、例えば装着操作を手作業で行い、接続口４１１への挿入方向のずれなどにより傾いた状態でシャーシ部４１に圧電センサー７が装着され、そのままフローセルカバー５１により上面側から押さえつける場合に比べて水晶振動子７２に加わるストレスが小さく、感知対象物を感知する際の特性が崩れるおそれが少ない。
【００７５】
こうして圧電センサー７が第１、第２の発振回路部８１ａ、８１ｂに接続されたら、回転モーター３１４を作動させ、退避位置まで上昇しているフローセルカバー５１を降下させる（図１５（ａ））。そしてフローセルカバー５１が固定位置に到達すると、フローセルカバー５１の降下が停止し、マイクロ流路チップ７３はフローセルカバー５１によって圧電センサー７の板面に向けて押し当てられ、固定された状態となる。またこのとき、フローセルカバー５１側の供給路５１１、排出路５１２は各々マイクロ流路チップ７３側の供給孔７３３、排出孔７３４に接続される（図１５（ｂ））。
【００７６】
この際にもフローセルカバー５１が退避位置から固定位置に移動するまでの間に異物などが挟まると、回転モーター３１４に過大な負荷が加わり、モータードライバー８３のスイッチ回路が作動しフローセルカバー５１の降下動作が停止される。そして異物など停止の原因が取り除かれたら、動作の開始命令を受け付けてフローセルカバー５１の降下を再開する。
【００７７】
この動作においてもフローセルカバー５１は予め設定した固定位置で停止することから手作業でフローセルカバー５１を圧電センサー７上に配置する場合と比較して、マイクロ流路チップ７３に加わる力が一定となる。このため流路を押しつぶしたり歪めたりすることによって水晶振動子７２による感知対象物の感知特性に悪影響を与えるおそれが少ない。
【００７８】
フローセルカバー５１が固定位置まで降下してマイクロ流路チップ７３が固定され、フローセルカバー５１側の供給、排出路５１１、５１２とマイクロ流路チップ７３側の供給、排出孔７３３、７３４が接続されたら、例えば供給管１３１から通流空間内へバッファ液の供給を開始すると共に各発回路部８１ａ、８１ｂを作動させて各振動領域７０ａ、７０ｂからの発振周波数の取得を開始する。
【００７９】
しかる後、例えば水晶振動子７２の温度が安定して発振周波数が一定となったら、供給管１３１に試料流体である試料溶液を供給し、この試料溶液が通流空間に到達することにより、試料溶液に感知対象物が含まれている場合には、この感知対象物が吸着層７２０に吸着する。この結果、吸着層７２０が設けられている振動領域（図９に示す例では第１の振動領域７０ａ）の発振周波数が低下して、感知対象物の存在を感知することができ、また発振周波数の低下量に基づいて感知対象物の吸着量を定量することもできる。
【００８０】
感知対象物の感知を終えたら、供給管１３１からパージガスを供給するなどして通流空間から試料流体を追い出し、接続時とは反対にフローセルカバー５１を退避位置まで上昇させる。しかる後、フローセルベース６を保持位置まで後退させることにより感知動作終了後の圧電センサー７がシャーシ部４１から取り外される。この際にも、異物が挟まった場合などにはフローセルカバー５１の上昇動作やフローセルベース６の移動動作が停止することは勿論である。
【００８１】
本実施の形態に係る感知装置１によれば以下の効果がある。圧電センサー７を保持するフローセルベース６が上下方向へ移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられており、当該圧電センサー７をシャーシ部４１に装着するためにアーム部材２１２を水平方向に移動させると、フローセルベース６は案内部材４２上に載置された状態でシャーシ部４１へ向けて案内される。このときフローセルベース６は自重によって案内部材４２に対して押し付けられた状態を保つので、圧電センサー７が不要な方向に傾いたりすることなくシャーシ部４１に装着することができる。この結果、例えば手作業により圧電センサー７を装着する場合などと比較して、不必要な方向へ力が加わり圧電センサー７が浮き上がったり傾いたりするといった装着不良の発生を抑えて正確な感知結果を得ることができる。
【００８２】
ここで上述の実施の形態においては、フローセルベース６を移動させる移動機構２にピニオンラック機構（ピニオン部材２３１、ラックギア２１３）を用いたが、フローセルベース６を移動させる機構はこの例に限られるものではなく、シリンダー機構やボールネジ機構などを用いてフローセルベース６を移動させてもよい。またフローセルカバー５１を昇降させる昇降機構３についても同様に、クランク機構（アーム部材３２１、クランク軸３３２及び支持部材３３１）を用いる場合に限定されず、シリンダー機構その他の機構を用いてもよいことは勿論である。
【００８３】
また図１〜図１５を用いて説明した上述の感知装置１においては、フローセルベース６は水晶振動子７２を上面側に向けた状態にて圧電センサー７を保持し、接続位置へ向けて案内部材４２上を移動する場合について説明したが、水晶振動子７２を下面側へ向けて圧電センサー７を保持してもよい。その場合には例えば図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すように圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の全体を収容可能な下面側へ向けて開口する凹部６３をフローセルベース６に形成し、この凹部６３内に水晶振動子７２の吸着面を下面側に向けて圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３を保持する。本例においてもフローセルベース６は移動機構２に設けられたアーム部材２１２などの移動体に、上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられているが、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の各図ではアーム部材２１２の記載は省略してある。
【００８４】
このとき圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３はフローセルベース６から落下しないように不図示の係止部材によって係止されており、且つ圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の全体が凹部６３内に収容されることにより、案内部材４２上でフローセルベース６を走行させる際にマイクロ流路チップ７３の下面が案内部材４２の上面に接触しないようになっている。さらに案内部材４２の案内面４２１に案内されるフローセルベース６の被案内面６２１はフローセルベース６の前方側の側面に形成されている。この結果、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すようにフローセルベース６は案内面４２１に案内されて案内部材４２に乗り上げた後、当該案内部材４２の上面に載置された状態のまま接続位置へ向けて案内部材４２上を移動していく。
【００８５】
そしてフローセルベース６が接続位置に到達し、圧電センサー７がシャーシ部４１の接続口４１１に接続されると、案内部材４２の下方側の退避位置に退避していたフローセルカバー５１が案内部材４２に設けられたアクセス孔を介して案内部材４２の上面側にまで上昇する。こうしてフローセルカバー５１が固定位置に到達するとマイクロ流路チップ７３が圧電センサー７の板面に向けて押し当てられて固定される。この場合にも圧電センサー７とマイクロ流路チップ７３との間に形成された通流空間に試料流体を供給することにより感知対象物を感知することができる。
【００８６】
さらには、フローセルカバー５１及びその昇降機構３を備えていない感知装置１についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば供給管１３１、排出管１３２が接続された容器形状にフローセルベース６を構成し、このフローセルベース６内に圧電センサー７を格納した状態で保持位置から接続位置までフローセルベース６を移動させてもよい。この場合にはフローセルベース６と圧電センサー７との間に通流空間が形成されるようにフローセルベース６を構成することにより、マイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａを利用することなく通流空間を形成することが可能となる。
【００８７】
また、案内部材４２の先端部に案内面４２１を設け、フローセルベース６の後端部に被案内面６２１を設けて、案内部材４２の手前側に設定された保持位置から接続位置へ向けてフローセルベース６を移動させる際に、案内部材４２側の案内面４２１にて被案内面６２１を案内させるようにして、フローセルベース６を案内部材４２上に乗り上げさせる構成は必須ではない。例えば案内部材４２上に保持位置を設定し、フローセルベース６が案内部材４２上に載置された状態にて圧電センサー７をフローセルベース６に保持させ、そこから接続位置へ向けて移動を開始するようにしてもよい。
【００８８】
さらにまた本発明において案内部材４２は、例えば手前側から奥手側へ向けて徐々に低くなる傾斜を有していてもよく、反対に同方向へ向けて徐々に高くなる傾斜を有していてもよい。上下方向に移動可能な遊びをもって移動機構２に取り付けられた保持部材６が、自重によって案内部材４２側に押し付けられながら接続部（本例では端子部４１２）に向けて水平方向に案内される構成を備えていれば、本発明の効果を得ることができる。
【００８９】
そして本感知装置１を適用可能な圧電センサー７は上述の例に限定されるものではなく、例えば水晶振動子７２に設けられた振動領域７０ａ、７０ｂの数は２個の例に限らず１個でもよいし３個以上であってもよい。この場合には、感知装置１は振動領域の数に応じた発振回路部８１ａ、８１ｂを備えることが好ましいが、複数の振動領域にて１個の発振回路を共有してもよい。また水晶以外の圧電材料を用いて圧電振動子を構成してもよく、圧電センサー７やフローセルベース６、空間形成部材（マイクロ流路チップ７３、ゴムパッキン７３ａ）、フローセルカバー５１の形状も必要に応じて適宜変更できる。
このほか通流空間に供給される試料流体は液体に限られるものではなく、気体であってもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 感知装置
２ 移動機構
３ 昇降機構
４１ シャーシ部
４１１ 接続口
４１２ 端子部
４２ 案内部材
４２１ 案内面
５１、５１ａ
フローセルカバー
６ フローセルベース
６２ 突片部
６２１ 被案内面
７ 圧電センサー
７０ａ 第１の振動領域
７０ｂ 第２の振動領域
７２ 水晶振動子
７３ マイクロ流路チップ
７３ａ ゴムパッキン
８ 制御部
８１ａ 第１の発振回路部
８１ｂ 第２の発振回路部
８３ モータードライバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を備えた圧電センサー用いて感知対象物を感知する感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子などの圧電振動子を発振回路に接続し、圧電振動子に設けた励振電極への感知対象物の付着に起因する発振周波数（共振周波数）の変化を検出して感知対象物を検知する圧電センサーが知られている。圧電センサーは感知対象物を含む試料流体の供給、排出系統や発振回路を備えた感知装置に装着されて使用されるが、感知装置への試料流体の供給法としてはフローセル方式が知られている。
【０００３】
フローセル方式は、感知装置に試料流体の供給、排出路を備えたフローセルを設け、このフローセル内に形成された空間内に圧電振動子を配置し、この空間を試料流体の通流空間として圧電振動子の表面に試料流体を連続的に供給する方式である（例えば特許文献１）。フローセル方式の感知装置は、試料流体を連続して供給できるので、周波数特性を安定化させることが容易であり、また液体の置換をスムーズに行うことができることから試料流体の使用量が少なくて済むという利点がある。
【０００４】
このようなフローセル方式の感知装置では、圧電センサーフローセルに配置し、当該圧電センサーに設けられた圧電振動子の電極の端子を発振回路に接続して圧電センサーを感知装置に装着する作業が必要となる。従来、こうした装着作業はユーザーが手作業で行っていたが、装着不良により良好な感知結果を得られないといった現象を回避し、また装着作業の時間を削減するため、圧電センサーを装着する工程の自動化が求められている。
【０００５】
特許文献２には、左右方向に開閉可能な開閉部（特許文献２の明細書では「第二部分」と記載。以下の特許文献２の引用においては括弧内に明細書中の名称を記す）の間に、圧電センサーを挿入するための筐体（センサー素子を受容するための手段）を備えた本体部（第一部分）を配した感知装置が記載されている。この筐体には、筐体内に挿入された圧電センサーの圧電振動子の位置に対応して開口部が形成されており、開閉部の一方側には、この開口部内に嵌合可能なフローセル（フローセル素子）が設けられている。そして前記筐体内に圧電センサーを挿入したあと、本体部を左右から挟むように開閉部材を閉位置に移動させることにより筐体の開口部内にフローセルを嵌合させて圧電振動子に試料流体を供給することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８３４７９号公報：段落０００２、段落００２４、図２
【特許文献２】特表２００６−５１０９０１号公報：請求項１、段落００２６、図２、図４、図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の感知装置では、圧電センサーを格納した筐体にフローセルを接続する操作は自動化されているが、この筐体内に圧電センサーを配置する手法については記載されていない。従って、この操作を手作業により行う場合には、依然として作業ロスや装着不良の問題が残されている。
【０００８】
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、装着操作の度に一様な接続状態が得られるように、圧電センサーを自動的に装着する感知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る感知装置は、圧電振動子を備えた圧電センサーを前進させて測定器本体に装着すると共に、この圧電センサーを後退させて当該測定器本体から取り外し、前記圧電振動子の吸着面に設けられた吸着層へ感知対象物が吸着されることによる当該圧電振動子の発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置であって、
前記測定器本体に設けられ、圧電振動子の被接続端子を発振回路に接続するための接続部と、
前記圧電センサーを着脱自在に保持するための保持部材と、
前記保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられる移動体と、
前記接続部の手前側に設定され、前記保持部材に圧電センサーを保持させるための保持位置と、前記圧電センサーを測定器本体に装着するために前記被接続端子が接続部に接続される接続位置との間で前記移動体を前後に水平方向に移動させる移動機構と、
前記移動体が保持位置から接続位置へと移動する際に、前記保持部材がその上に載置された状態で前方側に案内される案内部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記感知装置は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記保持位置は案内部材の手前側に設けられ、前記案内部材の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面が設けられ、前記保持部材には、前記案内面と対向する領域の下面に、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる被案内面が設けられ、前記移動体が保持位置から接続位置に移動する際に、当該保持部材は、その被案内面が案内部材の案内面に案内されるようにして案内部材上に乗り上げてから、この案内部材上に載置された状態で前方側に案内されること。
（ｂ）前記圧電センサーは、前記圧電振動子の吸着面側に試料流体を通流させる通流空間を形成するための空間形成部材と積層された状態で使用され、前記測定器本体に装着された圧電センサーに積層された空間形成部材を当該圧電センサーに向けて押し当てて固定する固定部材と、空間形成部材を固定する固定位置と、この固定位置から退避した退避位置との間で前記固定部材を昇降させるための昇降機構と、を備えたこと。
（ｃ）前記固定部材には、前記空間形成部材に設けられた供給孔を介して通流空間内に試料流体を供給するための供給路及び、当該空間形成部材に設けられた排出孔を介して試料流体を排出するための排出路が形成されていること。
（ｄ）前記昇降機構は、前記固定位置と退避位置との間で前記固定部材を昇降させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該固定部材の昇降を停止すること。
【００１１】
（ｅ）前記測定器本体には、発振回路に接続された圧電振動子の温度を予め設定された温度に維持するための温度調節機構が設けられていること。
（ｆ）前記圧電振動子には、第１の振動領域と、弾性的な境界領域を介して、当該第１の振動領域とは異なる領域に配置された第２の振動領域とが設けられ、これら第１の振動領域と第２の振動領域とを各々発振させるための第１の発振回路及び第２の発振回路を備えたこと。
（ｇ）前記移動機構は、前記保持位置と接続位置との間で前記移動体を移動させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該移動体の移動を停止すること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電センサーを保持する保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って移動体に取り付けられており、当該圧電センサーを感知装置の測定器本体に装着するために移動体を水平方向に移動させると、前記保持部材は案内部材上に載置された状態で測定器本体へ向けて案内される。このとき保持部材は自重によって案内部材に対して押し付けられた状態を保つので、圧電センサーが不要な方向に傾いたりすることなく装置本体に装着することができる。この結果、例えば手作業により圧電センサーを装着する場合などと比較して、不必要な方向へ力が加わり圧電センサーが浮き上がったり傾いたりするといった装着不良の発生を抑えて正確な感知結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る感知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】前記感知装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】前記感知装置に設けられているシャーシ部を示す外観斜視図である。
【図４】前記感知装置に設けられるフローセルベース及びその移動機構の構成を示す斜視図である。
【図５】前記感知装置に設けられているフローセルカバー及びその昇降機構を示す一部破断斜視図である。
【図６】前記フローセルベース、フローセルカバー及びこれらの間に取り付けられる圧電センサーの構成例を示す分解斜視図である。
【図７】前記フローセルベースの側面図である。
【図８】前記圧電センサーに設けられる圧電振動子の構成例を示す説明図である。
【図９】前記圧電振動子が発振回路に接続された状態を示す説明図である。
【図１０】前記圧電センサーとフローセルカバーとの間に試料流体の通流空間を形成するためのマイクロ流路チップの外観構成を示す斜視図である。
【図１１】前記フローセルベース、フローセルカバー及びこれらの間に装着される圧電センサーの他の構成例を示す分解斜視図である。
【図１２】前記感知装置に設けられた移動機構及び昇降機構に係る電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】前記移動機構及び昇降機構の駆動、停止に係るスイッチ回路の構成例を示す説明図である。
【図１４】前記感知装置の作用を示す第１の説明図である。
【図１５】前記感知装置の作用を示す第２の説明図である。
【図１６】前記感知装置の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る感知装置の例として、圧電振動子である水晶振動子７２を備えた圧電センサー７を自動的に装着する機構を備えた感知装置１の構成について図１〜図１３を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、感知装置１は圧電センサー７を発振させる後述の発振回路部８１ａ、８１ｂを格納した測定器本体であるシャーシ部４１と、圧電センサー７を着脱自在に保持した保持部材であるフローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けて、前記シャーシ部４１へ向けて前後に水平方向に移動させる移動機構２と、圧電センサー７との間に試料流体の通流空間を形成する空間形成部材であるマイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａを圧電センサー７の板面に押し当てて固定する固定部材であるフローセルカバー５１と、このフローセルカバー５１を昇降させる昇降機構３と、を備えており、これらは共通の基台１１に配置されている。以下、図１〜図４、図７、図１４〜１６の各図においては、図面に向かって左手を手前側、右手を奥手側として説明を行う。
【００１５】
図３は、基台１１からシャーシ部４１を取り外した状態を示しており、シャーシ部４１は金属製の筐体として構成されている。シャーシ部４１の手前側の側壁面には、圧電センサー７を挿入するための接続口４１１が設けられており、接続口４１１内には圧電センサー７を発振回路部８１ａ、８１ｂに接続するための接続部をなす端子部４１２が配置されている（図１２参照）。
【００１６】
図３に示すように、接続口４１１の手前側には、接続口４１１の下端部を基点として手前側へ向けて水平方向に伸びる板状の部材からなる案内部材４２が配置されている。案内部材４２は、その上面が平坦に加工されており、圧電センサー７を保持した後述のフローセルベース６は、この案内部材４２の上面に載置された状態で接続口４１１に向けて移動するようになっている。さらに案内部材４２の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面４２１が設けられている。
【００１７】
シャーシ部４１の下面には、水晶振動子７２や通流空間内を流れる試料流体の温度を一定に保つために、フローセルベース６などを介して圧電センサー７に接するシャーシ部４１や案内部材４２の温度を調節するための温度調節機構をなすペルチェ素子４３が設けられている。ペルチェ素子４３は不図示の電源部及び後述の制御部８に接続されており、不図示の熱電対などによってシャーシ部４１や案内部材４２の温度を検出した結果に基づいて電源部から印加される電力を増減することによりペルチェ素子４３の吸熱面からの吸熱量が調節され、シャーシ部４１や案内部材４２を介して水晶振動子７２や試料流体の温度を一定に保つことができる。
【００１８】
図３中、４４２はペルチェ素子４３の放熱面から受け取った熱を放熱するための放熱体であり、放熱体４４２には放熱効率を高めるための多数のフィン４４３が設けられている。また４４１はペルチェ素子４３の放熱面から放熱体４４２へ熱を伝える伝熱板である。
ここで水晶振動子７２の温度を一定に保つための温度調節機構はペルチェ素子４３を利用する場合に限られず、設定温度によってはテープヒーターなど加熱手段を用いてもよい。
【００１９】
本例の感知装置１は、図２に示すようにシャーシ部４１を基台１１の上面側に突出させ、伝熱板４４１や放熱体４４２を基台１１の下面側に位置させている。また図１に示すようにシャーシ部４１は、昇降機構３の回転モーター３１４などを支えるカバー部材１２内に配置されている。
【００２０】
次いで移動機構２について説明する。図２に示すように基台１１の上面側に突出して配置されたシャーシ部４１を手前側から見ると、その左右両脇には、シャーシ部４１の左右の両側壁に沿って前後方向に伸びる２本のアーム部材２１２が配置されている。図４に示すようにこれらのアーム部材２１２は、その手前側の先端位置に設けられた支持板２４及び奥手側の後端位置に設けられた連結部材２１４によって互いに連結されている。これらアーム部材２１２は、圧電センサー７を保持するフローセルベース６が取り付けられる移動体としての役割を果たし、先端位置にて２本のアーム部材２１２を連結する支持板２４は、当該フローセルベース６を下面側から支持する役割を果たすが、その詳細についてはフローセルベース６の構成と併せて後述する。
【００２１】
各アーム部材２１２には、シャーシ部４１を挟んで外側の側面にレール部材２１１が取り付けられており、これらのレール部材２１１は基台１１上に配置されたガイド部２２にガイドされて前後方向に移動することができるようになっている。ガイド部２２はレール部材２１１を上下から挟み、レール部材２１１の移動方向を回転しながらガイドするガイドホイール２２２とこのガイドホイール２２２を支持する支持部材２２１とを備えている。図２に示すようにガイド部２２は、シャーシ部４１を挟んで左右に２個ずつ、レール部材２１１の移動方向に沿って前後に配置されている。
【００２２】
図４に示すように２本のアーム部材２１２の一方側、例えば手前側から見て右手側のアーム部材２１２の下面にはラックギア２１３が形成されており、このラックギア２１３は基台１１の下面側に配置されたピニオン部材２３１と歯合してピニオンラック機構を形成している。ピニオン部材２３１はさらに回転モーター２３５によって回転する歯車部２３３と歯合しており、この歯車部２３３を回転させることにより、ピニオン部材２３１を介してアーム部材２１２を移動させることができる。
【００２３】
また回転モーター２３５は歯車部２３３の回転方向を切り替えることが可能であり、これによりアーム部材２１２の移動方向を切り替えられる。図中、２３２はピニオン部材２３１の回転軸、２３４は歯車部２３３の回転軸であり、２３６はこれら回転軸２３２、２３４や回転モーター２３５を支持する支持台である。
【００２４】
図４に示すように、後端位置にて２本のアーム部材２１２を連結する連結部材２１４には、下方側へ向けて伸びる突片部２１５が設けられている。一方、手前側から見て左手側のアーム部材２１２のほぼ中央部にはアーム部材２１２の下縁側を切り欠いて形成された切り欠き部２１６が設けられている。これに対して図２に示すように基台１１上には、アーム部材２１２の移動に伴って前後方向に移動する突片部２１５の軌道上に例えば赤外線式の遮蔽型センサー１３が配置されている。また左手側のアーム部材２１２の移動軌道上には例えば赤外線式の透過型センサー１４が配置されている。
【００２５】
そしてアーム部材２１２を奥手側から手前側へと前方へ移動させることにより突片部２１５が遮蔽型センサー１３に到達すると、当該突片部２１５によって赤外線の導通状態が遮蔽される。この導通状態の変化は後述の制御部８に出力され、この状態変化に基づいて制御部８から回転モーター２３５へ停止信号が出力されることによりアーム部材２１２の前方移動を停止することができる。このときアーム部材２１２の先端に設けられた支持板２４の停止している位置は、当該支持板２４上に支持されるフローセルベース６への圧電センサー７の保持位置となる。
【００２６】
一方、アーム部材２１２を手前側から奥手側へと後方へ移動させることにより切り欠き部２１６が透過型センサー１４に到達すると、アーム部材２１２によって遮蔽されていた赤外線が導通状態となる。この状態変化は後述の制御部８に出力され、この状態変化に基づいて制御部８から回転モーター２３５へ停止信号が出力されることによりアーム部材２１２の後方移動が停止されることとなる。このとき支持板２４に支持されたフローセルベース６はフローセルカバー５１の下方位置で停止し、この位置がフローセルベース６に保持された圧電センサー７を発振回路部８１ａ、８１ｂへと接続する接続位置となる。
【００２７】
次に図５を参照しながらフローセルカバー５１を昇降させるための昇降機構３の構成について説明する。後で詳しく説明するようにフローセルカバー５１は、ほぼ直方体形状の部材として構成され、接続位置まで移動してきたフローセルベース６の上面に載置される。手前側から見てフローセルカバー５１の左右両側には、フローセルカバー５１を昇降させるための支持部材３３１が上下方向に伸びるように設けられており、各支持部材３３１の下端部にはフローセルカバー５１の方向へ向けて内側に折れ曲がったチャック部３３４が形成されている。
【００２８】
このチャック部３３４上にフローセルカバー５１を載置することにより、フローセルカバー５１は支持部材３３１に支持され、この支持部材３３１の昇降動作に伴ってフローセルカバー５１を昇降させることができる。フローセルカバー５１の上面側に設けられた３５は、フローセルカバー５１を均等な力でチャック部３３４側へ押さえつけるためのボールプランジャーである。これらのボールプランジャー３５も支持部材３３１に固定されており、支持部材３３１の昇降に伴ってフローセルカバー５１と共に昇降する。
【００２９】
各支持部材３３１の上端部にはクランク軸３３２が設けられており、このクランク軸３３２はアーム部材３２１の軸受け孔３２２内に挿入されている。アーム部材３２１は、クランク軸３３２の設けられている位置から奥手側へ向けて伸びだしており、その後端部にて回転軸３１３に接続されている。回転軸３１３は２本のアーム部材３２１を貫くように左右方向に伸びており、アーム部材３２１はこの回転軸３１３の左右両端部に配置されている。
【００３０】
さらにこの回転軸３１３には、左右両端部に配されたアーム部材３２１に挟まれた中間位置にウォームホイール３１２が設けられている。ウォームホイール３１２にはウォーム３１１が歯合しており、これらのウォーム３１１及びウォームホイール３１２によりウォームギア機構が構成されている。ウォーム３１１は回転モーター３１４によって回転駆動され、当該ウォーム３１１の回転によってウォーム３１１に歯合するウォームホイール３１２が回転し、回転軸３１３を介して当該ウォームホイール３１２に連結されているアーム部材３２１を回転軸３１３周りに回転させる。そしてアーム部材３２１の回転動作がクランク軸３３２を介して支持部材３３１の昇降動作に変換され、当該支持部材３３１に支持されたフローセルカバー５１をフローセルベース６（圧電センサー７）上の固定位置と、この固定位置から上方側へ退避した退避位置との間で昇降させることができる。
【００３１】
ここで前記アーム部材３２１に設けられ、クランク軸３３２が貫通している軸受け孔３２２は回転軸３１３を中心として形成される円の半径方向に向けて細長く形成されている。これによりアーム部材３２１の回転動作を支持部材３３１の昇降動作に変換する際にクランク軸３３２が軸受け孔３２２と干渉することなく当該軸受け孔３２２内を自由に移動することができるようになっている。
【００３２】
また図中の３２３は左右のアーム部材３２１を連結する連結部材である。この昇降機構３についても図２に示した移動機構２の遮蔽型センサー１３と突片部２１５、透過型センサー１４と切り欠き部２１６と同様に、予め設定した高さ位置までフローセルカバー５１を昇降させたら回転モーター３１４の駆動を停止する不図示の停止機構が設けられている。
【００３３】
また図５中、３４２は各支持部材３３１の左右外側位置に上下方向に伸びるように配置され、支持部材３３１の昇降軌道をガイドするガイドレール、３４１は当該ガイドレール３４２を基台１１上に固定する支柱部材である。そして各支持部材３３１の支柱部材３４１と対向する面には、ガイドレール３４２を前後両側から挟み込むように走行ホイール３３３が設けられており、支持部材３３１の昇降動作の際にこれらの走行ホイール３３３がガイドレール３４２に沿って回転しながら走行することにより支持部材３３１の昇降方向がガイドされる。
【００３４】
次に、図６〜図１０を参照しながら圧電センサー７、この圧電センサー７を保持するフローセルベース６、圧電センサー７との間に試料流体の通流空間を形成するマイクロ流路チップ７３、このマイクロ流路チップ７３を圧電センサー７の板面に向けて押し当てて固定するフローセルカバー５１の構成について各々説明する。図６は、下方側から順に、フローセルベース６、圧電センサー７、水晶振動子７２、フローセルカバー５１を示している。
【００３５】
フローセルベース６は金属などからなる角板状の小片から構成され、２本のアーム部材２１２の先端部に設けられた支持板２４の上面に配置可能な大きさに形成されている。フローセルベース６はベース本体部６１及び突片部６２から構成され、ベース本体部６１には圧電センサー７を配置するための凹部６３が形成されている。突片部６２はこの凹部６３から横方向に突出するように形成されており、当該突片部６２には圧電センサー７の後方部分が載置される（図６、図７）。この突片部６２の下面には、当該突片部６２が突出する方向（フローセルベース６を昇降機構３に取り付けたときの手前側から奥手側へ伸びる方向に相当する）へ向けて徐々に高くなる傾斜面からなる被案内面６２１が形成されている。
【００３６】
図６、図７に示すようにベース本体部６１の側面には、フローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けるための取り付けネジ穴６４１が形成されている。そして図４に示すごとく突片部６２を奥手側に向けて、支持板２４上にフローセルベース６を配置し、アーム部材２１２側から取り付けネジ穴６４１内に取り付けネジ２５を挿入することによりフローセルベース６が移動機構２に取り付けられる。図７に示すように取り付けネジ穴６４１は上下方向に細長い長穴状に形成されており、この長穴内に取り付けネジ２５を挿入することによりフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持って移動機構２に取り付けられることになる。
【００３７】
ベース本体部６１の側壁面には、上述の取り付けネジ穴６４１を挟むようにして手前側と奥手側の位置に、当該側壁面を下面側へ向けて切り欠いた切り欠き部６４２が形成されている。一方、図４に示すようにアーム部材２１２に取り付けられた支持板２４の内側面には、これら切り欠き部６４２へ向けて突出する突起部２６が設けられており、これらの突起部２６が切り欠き部６４２に挿入される。
【００３８】
ここで、これら突起部２６は取り付けネジ２５よりもやや低い高さ位置に配置されており、また図４に示すようにフローセルベース６を支える支持板２４は奥手側の部分が四角く切り欠かれている。これらの構成により、取り付けネジ２５にてフローセルベース６をアーム部材２１２に取り付けると、突片部６２側が重くなっているフローセルベース６は取り付けネジ２５周りに突片部６２の設けられている方向へと回転することになる。しかしながら取り付けネジ２５の奥手側には突起部２６が設けられているのでフローセルベース６の回転は当該突起部２６が切り欠き部６４２の上端と接触する位置にて規制され、結果として図１４（ａ）に示すように奥手側へ向けて傾いた状態で停止する。
【００３９】
またフローセルベース６の底面は、支持板２４の切り欠きに対応して下方側に突出した領域が設けられており、さらに既述のようにフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持たせてアーム部材２１２に取り付けられている。これらの構成により突片部６２側を持ち上げてフローセルベース６を水平な状態にすると支持板２４の切り欠きからフローセルベース６の下面が突出した状態となり、フローベース６を案内部材４２上に載置した状態とすることができる。
さらに図６に示においてフローセルベース６の凹部６３内に配置された６３１は圧電センサー７やマイクロ流路チップ７３の位置合わせを行うための位置合わせピンである。
【００４０】
圧電センサー７は、配線基板７１上に水晶振動子７２を配置することにより構成され、図８に示すように水晶振動子７２は、圧電片である円形板状の水晶片７２１の表裏両面の中央部に、水晶片７２１を励振させるための励振電極７２２、７２３、７２６、７２７を設けてなる。図８（ａ）は水晶振動子７２の表面を上面側から見た平面図であり、水晶片７２１には、Ｙ方向（手前側から感知装置１を見たときの左右横方向に相当する）に伸びる短冊状の２つの励振電極７２２、７２３が間隔を空けて互いに平行に配置されている。これら２つの励振電極７２２、７２３は接続線７２４によって互いに接続され、この接続線７２４からは励振電極７２２、７２３の長手方向と同じ方向へ向けて引き出し電極７２５が引き出されており、当該引き出し電極７２５は水晶片７２１の裏面側へ向けて延びだしている。
【００４１】
図８（ｂ）は水晶振動子７２の裏面を下面側から見た平面図であり、表面側の各励振電極７２２、７２３と各々対向する位置に短冊状の励振電極７２６、７２７が配置されている。各励振電極７２６、７２７からはこれら励振電極７２６、７２７と直交する方向に向けて引き出し電極７２８、７２９が互いに反対向きに引き出されている。
【００４２】
図９に示すように上下に対向する一方側の励振電極７２２、７２６及びこれらに挟まれた水晶片７２１は第１の振動領域７０ａを形成し、他方側の励振電極７２３、７２７及びこれらに挟まれた水晶片７２１は第２の振動領域７０ｂを形成している。そして、これらの振動領域７０ａ、７０ｂは互いに弾性的に絶縁されており、各々の振動領域７０ａ、７０ｂが独立した水晶振動子として作用する。そして例えば第１の振動領域７０ａの表面側の励振電極７２２には感知対象物を吸着するための吸着層７２０が形成される一方、第２の振動領域７０ｂには吸着層７２０を設けず、リファレンス電極として用いられる。そして感知対象物が吸着する第１の振動領域７０ａからの発振周波数と感知対象物が吸着しない第２の振動領域７０ｂからの発振周波数との差分を取ることにより、試料流体の粘度変化や感知対象物以外の物質の付着による周波数変化の影響が差し引かれ、吸着層７２０への感知対象物の吸着のみに起因する発振周波数の変化（発振周波数の低下）を検出することができる。本例の圧電センサー７では、第１の振動領域７０ａにおいて吸着層７２０が形成されている水晶片７２１の表面（吸着面という）が上面を向くように、水晶振動子７２は配線基板７１上に配置される。
【００４３】
図６に示すように配線基板７１はフローセルベース６の凹部６３内に配される前方部分が、同じくフローセルベース６の突片部６２上に配置される後方部分よりも幅広のプラカード形状に加工されたプリント基板であり、その前方部分には水晶振動子７２の自由な振動を確保するための貫通孔７１１が形成されている。水晶振動子７２はこの貫通孔７１１を覆うように配線基板７１上に固定され、各励振電極７２２、７２６、７２３、７２７は貫通孔７１１の輪郭の内側に配置される。
【００４４】
貫通孔７１１の周囲には、水晶振動子７２の裏面側に引き出された各引き出し電極７２５、７２８、７２９に接続される電極部７１２〜７１４が互いに間隔をおいて配置されている。本例では、配線基板７１の前方部分の手前側に配置された電極部７１２が水晶振動子７２の裏面側の励振電極７２６の引き出し電極７２８と接続され、奥手側に配置された電極部７１４が同じく水晶振動子７２の裏面側の励振電極７２７の引き出し電極７２９と接続されている。またこれら２つの電極部７１２、７１４の中間位置に配置された電極部７１３は、表面の励振電極７２２、７２３に接続され、裏面側まで引き出された引き出し電極７２５と接続されている。
【００４５】
各電極部７１２〜７１４は配線基板７１の奥手側へ向けて引き出されていて、配線基板７１の後端部にはこれらの電極部７１２〜７１４に接続された端子部７１５〜７１７が形成されている。そしてこれら端子部７１５〜７１７が設けられた配線基板７１の後端部分をシャーシ部４１の接続口４１１内に挿入することにより圧電センサー７が感知装置１に接続されることになる。端子部７１５〜７１７は本実施の形態の被接続端子に相当する。また配線基板７１に形成されている７１８はフローセルベース６側の位置合わせピン６３１を挿入することにより圧電センサー７の固定及び位置合わせを行う位置合わせ孔である。
【００４６】
ここで図９に示したブロック図を参照しながら圧電センサー７が接続された状態における感知装置１の電気的な構成について説明しておく。接続口４１１に挿入された配線基板７１の各端子部７１５〜７１７は、シャーシ部４１側の端子部４１２と接続され、これにより本例では第１の振動領域７０ａの裏面側の励振電極７２６は第１の発振回路部８１ａに接続され、また第２の振動領域７０ｂの裏面側の励振電極７２７は第２の発振回路部８１ｂに接続される。また両振動領域７０ａ、７０ｂの表面側の励振電極７２２、７２３は接地される。
【００４７】
第１の発振回路部８１ａは第１の振動領域７０ａと接続されてコルピッツ回路などの発振回路が形成される構成を備えており、独立した水晶振動子として作用する第１の振動領域７０ａから発振周波数を取り出すことができる。また第２の発振回路部８１ｂについても同様に、第２の振動領域７０ｂと接続されて発振回路が形成され、第２の振動領域７０ｂの発振周波数を取り出すことができる。これらの発振回路部８１ａ、８１ｂは切り替えスイッチ部８２１を介して周波数測定部８２に接続されており、周波数測定部８２は切り替えスイッチ部８２１にて時分割された周波数信号を取得することができる。
【００４８】
そして例えば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、厳密には完全に同時に測定しているわけではないが、１秒間に少なくとも１回以上周波数信号を取得しているため、各振動領域７０ａ、７０ｂの発振周波数を実質的に並行して取得することが可能となる。
【００４９】
周波数測定部８２で取得された各振動領域７０ａ、７０ｂの発振周波数は、パーソナルコンピュータ１００などの解析装置へと出力される。解析装置では第１の振動領域７０ａと第２の振動領域７０ｂとの発振周波数の差分を取ることにより、試料流体の粘度変化や感知対象物以外の物質の付着による周波数変化の影響が取り除かれる。そのうえで、試料流体の供給前後の発振周波数周波数を計測することにより、感知対象物の吸着のみに起因する発信周波数の変化量を取得することができる。この変化量に基づいて試料流体中の感知対象物の濃度と発振周波数の低下量との対応関係を表す検量線を作成することが可能となり、また予め作成されていた検量線に照らし合わせて試料流体中の感知対象物の濃度を求めたり、感知対象物の有無を検出したりすることが可能となる。
【００５０】
図６の説明に戻ると、フローセルベース６に保持された圧電センサー７の上面には、本実施の形態の空間形成部材を成すマイクロ流路チップ７３が載置される。マイクロ流路チップ７３はＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）といったシリコンゴムなどの弾性材料にて構成され、また前後方向及び左右方向の寸法は圧電センサー７の前方部分の寸法と揃えられているので、マイクロ流路チップ７３は圧電センサー７上に載置した状態のままフローセルベース６の凹部６３内に配置することができる。
【００５１】
マイクロ流路チップ７３は厚さが数ｍｍの薄片状に加工され、その下面には図１０に示すように凹部７３１が形成されており、この凹部７３１内に配線基板７１上に配置された水晶振動子７２を嵌合させ、水晶振動子７２の上面（表面）を密閉することができる。さらにこの凹部７３１の内側には深さサブミリメートル〜１ｍｍ程度に形成された、試料流体の通流用の凹部７３２（以下、通流用凹部という）が形成されている。この通流用凹部７３２を備えたマイクロ流路チップ７３を圧電センサー７上に配置することにより、マイクロ流路チップ７３と水晶振動子７２との間に、試料流体を通流させるための通流空間が形成される。
【００５２】
通流用凹部７３２の平面形状は左右方向に長い扁平なひし形に形成され、当該ひし形の長軸方向の左右両端部には、通流空間内に試料流体を供給するための供給孔７３３及び通流空間から試料流体を排出するための排出孔７３４が形成されている。マイクロ流路チップ７３と水晶振動子７２との間に形成される通流空間は例えば数マイクロリットル程度の微小な空間なので、感知対象物を含む試料の量が少なくても希釈せずに試料流体を通流空間に供給することが可能となり、低濃度領域での感度を向上させることができる。
【００５３】
また通流用凹部７３２の平面形状を扁平なひし形とすることにより、供給孔７３３から供給された試料流体はひし形の短軸方向に広がりながら長軸方向へと流れ、やがて短軸方向の流路幅が次第に狭まる流路に案内されるようにして排出孔７３４へ到達する。このように形成された通流空間においては、試料流体が到達しにくかったり、滞留しやすかったりする狭角部部分が流路上になく、また空間内を流れる試料流体の流線の向きの変化も小さい。このため、サブミリメートル程度の非常に狭い空間であっても空気溜まりなどが形成されにくく、通流空間内全体にスムーズに試料流体を広げることができる。
【００５４】
ただし、通流用凹部７３２の平面形状は図１０に示した扁平なひし形に限られるものではなく、空気溜まりなどが形成されにくい形状、例えば円形などであってもよい。
またマイクロ流路チップ７３に形成されている位置合わせ孔７３５はフローセルベース６側の位置合わせピン６３１を挿入することによりマイクロ流路チップ７３の固定及び位置合わせを行う位置合わせ孔である。
【００５５】
次いでフローセルカバー５１について説明する。図６に示すようにフローセルカバー５１はほぼ直方体に形成された部材であり、その内部には試料流体供給用の供給路５１１及び排出用の排出路５１２が形成されている。これら供給路５１１及び排出路５１２は、フローセルカバー５１の下面にて、マイクロ流路チップ７３側に設けられた供給孔７３３及び排出孔７３４と接続可能な位置に開口している。
【００５６】
圧電センサー７とマイクロ流路チップ７３とを上下に重ねてフローセルベース６の凹部６３に配置すると、マイクロ流路チップ７３の上面はフローセルベース６の上面と面一となるかこれよりやや上方に突出した状態となる。このマイクロ流路チップ７３の上面をフローセルカバー５１の底面にて押さえつけ、マイクロ流路チップ７３を圧電センサー７の板面へ向けて押し当てることによりマイクロ流路チップ７３が固定され、通流空間が密閉されると共に、フローセルカバー５１側の供給路５１１、排出路５１２が各々マイクロ流路チップ７３側の供給孔７３３、排出孔７３４に接続される。
【００５７】
但し、マイクロ流路チップ７３の通流用凹部７３２と水晶振動子７２との間に形成される通流空間の高さは既述のようにサブミリメートル程度と非常に狭く、且つマイクロ流路チップ７３はシリコンゴムなどの弾性材料にて構成されているため、過度に強い力で押さえつけると通流空間が潰れてしまうおそれもある。そこで本例のフローセルカバー５１は図５を用いて説明したように昇降機構３側に設けられたボールプランジャー３５を利用してフローセルカバー５１を下方側へ均一な力で押さえつけることにより、通流空間を押し潰さないようにしている。
【００５８】
フローセルカバー５１の供給路５１１及び排出路５１２は図１に示すように各々供給管１３１及び排出管１３２に接続されており、供給管１３１は感知対象物を含む試料流体である試料溶液などを貯留した不図示の試料供給部に接続され、また排出管１３２は試料流体の排出先となる不図示の排出部に接続されている。試料供給部から通流空間への試料流体の供給は、シリンジポンプなどにより試料供給部側から試料流体を押し出すようにして供給してもよいし、真空ポンプなどにより排出部側から試料流体を引くことによって供給してもよい。
図１に示した１３３は、フローセルカバー５１を昇降させても供給管１３１や排出管１３２が折れ曲がったり、互いに絡まったりしないように各配管１３１、１３２をガイドするガイド部材であり、１３４は、これらの配管を束ねて試料供給部や排出部側へ案内するクリップ部材である。
【００５９】
以上、図６〜図１０を参照しながらマイクロ流路チップ７３を空間形成部材としてこのマイクロ流路チップ７３をフローセルカバー５１により圧電センサー７の板面に押し当てて固定する各部材６、７、７３、５１の構成について説明した。ここで本例に係る感知装置１はフローセルベース６、圧電センサー７、フローセルカバー５１を取り替えることによって、マイクロ流路チップ７３以外の空間形成部材を用いて試料流体の通流空間を形成することも可能である。
【００６０】
例えば図１１は、ゴムパッキン７３ａを用いて圧電センサー７ａとの間に通流空間を形成する例を示している。図１１中、図６に示したものと同様の構成要素については、当該図と同じ符号を付してある。図１１に示した例ではゴムパッキン７３ａの中央部にはすり鉢状の傾斜面を有する貫通孔７３６が形成されており、フローセルベース６ａに圧電センサー７を保持し、ゴムパッキン７３ａをフローセルカバー５１ａにて固定したとき、圧電センサー７の上面（水晶振動子７２）と貫通孔７３６の側周面、及びフローセルカバー５１ａの下面との間に通流空間が形成される。ゴムパッキン７３ａを用いる例では、通流空間の容積は数十マイクロリットル程度とマイクロ流路チップ７３の場合よりも大きくなっており、入手可能量が比較的多い試料流体や粘度が高く、マイクロ流路チップ７３の狭い通流空間を通流させることが困難な試料流体などの分析を行う場合などに選択される。
【００６１】
ここで本例のフローセルカバー５１ａの下面には、貫通孔７３６の上面側の開口部に嵌合して通流空間を密閉するための密閉部５１３が下方側へと突出するように設けられており、フローセルカバー５１ａに形成された供給路５１１や排出路５１２はこの密閉部５１３の下面に開口している。またごく少量の試料流体に含まれる感知対象物をできるだけ多く吸着するために、やや大きめに形成されたマイクロ流路チップ７３用の圧電センサー７と比較して、圧電センサー７ａの水晶振動子７２の直径はやや小さく形成されている。これに伴って配線基板７１の前方部分やフローセルベース６の凹部６３もやや小さく形成されている点についても図６に記載のフローセルベース６、圧電センサー７とは異なっている。
【００６２】
以上に説明した構成を備えた本実施の形態の感知装置１は、図１２に示すように制御部８と接続されている。制御部８は図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはフローセルベース６の移動機構２やフローセルカバー５１の昇降機構３を作動させて感知装置１に圧電センサー７を装着し、マイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａによって水晶振動子７２との間に形成された通流空間内に試料流体を供給して感知対象物の感知を行う動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００６３】
ここで移動機構２は、フローセルベース６の移動経路上に異物が挟まるなどしたときにフローセルベース６の移動動作を停止する機能を備えている。また昇降機構３においてもフローセルカバー５１をマイクロ流路チップ７３、７３ａの固定位置とここから退避した退避位置との間で昇降させる際に異物が挟まった場合などにフローセルカバー５１の昇降動作を停止する機能を備えている。
【００６４】
前記移動機構２や昇降機構３を停止する機能を実現する手段として感知装置１は、移動機構２や昇降機構３の回転モーター２３５、３１４に各々電力を供給するモータードライバー８３（図１２のブロック図においては移動機構２及び昇降機構３の１個のモータードライバー８３で総括的に示してある）からの接地ラインに抵抗部８５を設け、この抵抗部８５に加わる電圧を監視することにより各回転モーター２３５、３１４に加わる負荷を監視している。
【００６５】
図１３はモータードライバー８３の内部に設けられたスイッチ回路及びこの回路に接続され、既述の移動機構２や昇降機構３を停止するための停止機構の構成例を示している。前記スイッチ回路は、スイッチ部８３２、８３４及び８３３、８３５を２個ずつ直列に接続し、電源部８３１に対してこれら２系統のスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を互いに並列に接続した構造となっており、後段のスイッチ部８３４、８３５は接地されている。また回転モーター２３５、３１４は、これら２系統のスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を中間位置で結ぶブリッジライン上に設けられている。
【００６６】
各スイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５は制御部８からの指示に基づいて開閉動作が実行されるようになっている。そして例えば図１３に示すようにスイッチ部８３３、８３４を「閉」、スイッチ部８３２、８３５を「開」とすることにより回転モーター２３５、３１４は正転し、これとは反対にスイッチ部８３２、８３５を「閉」、スイッチ部８３３、８３４を「開」とすることにより反転する。
【００６７】
モータードライバー８３の接地ライン上には抵抗部８５が設けられていて、この抵抗部８５にて計測された電圧値が所定の時間間隔で制御部８に出力されるようになっている。そして異物挟まるなどして回転モーター２３５、３１４への電力供給が継続されたまま移動機構２や昇降機構３の動作が強制的に停止されると回転モーター２３５、３１４に過大な負荷が加わり、この負荷に応じた駆動力を得るために回転モーター２３５、３１４に供給される電力が増え、この電力上昇が抵抗部８５に加わる電圧の上昇として検出される。
【００６８】
制御部８は電圧計８４から取得した電圧値と予め記憶してあるしきい値とを比較し、電圧値がしきい値よりも大きくなった場合にはすべてのスイッチ部８３２、８３４、８３３、８３５を「開」の状態として回転モーター２３５、３１４への電力供給を停止し、移動機構２もしくは昇降機構３の動作を各々独立して停止することができる。
【００６９】
以下、感知装置１の動作について説明する。図１４〜図１５では空間形成部材としてマイクロ流路チップ７３を用いる場合について示している。感知装置１においては、シャーシ部４１及び案内部材４２の温度はペルチェ素子４３によって予め設定された温度に調整されており、この状態で図１４（ａ）に示すようにフローセルカバー５１を退避位置まで上昇させ、フローセルベース６を保持位置まで後退させる。しかる後、フローセルベース６に圧電センサー７を保持させ、さらにその上面にマイクロ流路チップ７３を載置すると、フローセルベース６は突片部６２側の重さにより取り付けネジ２５周りに奥手側へ向けて傾き、突片部６２の被案内面６２１を下方側へ向けた状態となる。このとき当該突片部６２の少なくとも下端部は案内部材４２の案内面４２１の上端部よりも低い位置まで移動する。
【００７０】
しかる後、移動機構２の回転モーター２３５を作動させてフローセルベース６を接続位置側へ向けて前進させると、突片部６２の被案内面６２１が案内部材４２の案内面４２１に当接する。このとき既述のようにフローセルベース６は上下方向に移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられていることから、突片部６２はこの案内面４２１に案内されるようにして斜め上方側へ向けて移動していく（図１４（ｂ））。
【００７１】
そしてフローセルベース６の底面が案内面４２１の上端部に到達すると、フローセルベース６が案内部材４２の上面に乗り上げ、当該フローセルベース６は案内部材４２上に載置された状態となる。フローセルベース６は、この状態で案内部材４２上を水平方向に移動し、圧電センサー７が接続位置に到達すると、移動機構２はフローセルベース６の移動を停止する。この結果図１５（ａ）に示すように、配線基板７１の後端部に設けられた端子部７１５〜７１７がシャーシ部４１内の発振回路部８１ａ、８１ｂ側の端子部４１２に接触し、各振動領域７０ａ、７０ｂが発振回路部８１ａ、８１ｂに接続された状態となる。
【００７２】
ここでフローセルベース６が保持位置から接続位置まで移動するまでの間に異物が挟まるなどすると、回転モーター２３５に過大な負荷が加わり、その結果モータードライバー８３内のスイッチ回路が作動してフローセルベース６の移動が停止する。そして例えばユーザーが異物などの停止の原因を取り除き、不図示の動作スイッチなどから動作開始命令を受け付けるとフローセルベース６の移動が再開される。
【００７３】
またフローセルベース６は、案内部材４２上に載置され、上下方向に移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられていることから、ピニオンラック機構（ラックギア２１３、ピニオン部材２３１）のように上下方向へのがたつきが発生しやすい機構を備えた移動機構２を用いる場合であっても、フローセルベース６は案内部材４２の上面にて位置決めされた状態で毎回同じ高さ位置を接続口４１１に向けて案内される。このため手作業で圧電センサー７を接続口４１１に接続する場合と比較して、不用意に圧電センサー７を周囲の機器にぶつけたりすることなく、スムーズな装着が可能となる。
【００７４】
以上の動作においてフローセルベース６は、フローセルベース６、圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の自重によって案内部材４２側に押し付けられた状態で移動するので、不要な方向に傾いたりせず、水晶振動子７２を水平な状態に保ったまま圧電センサー７を第１の発振回路部８１ａ、８１ｂに接続することができる。この結果、例えば装着操作を手作業で行い、接続口４１１への挿入方向のずれなどにより傾いた状態でシャーシ部４１に圧電センサー７が装着され、そのままフローセルカバー５１により上面側から押さえつける場合に比べて水晶振動子７２に加わるストレスが小さく、感知対象物を感知する際の特性が崩れるおそれが少ない。
【００７５】
こうして圧電センサー７が第１、第２の発振回路部８１ａ、８１ｂに接続されたら、回転モーター３１４を作動させ、退避位置まで上昇しているフローセルカバー５１を降下させる（図１５（ａ））。そしてフローセルカバー５１が固定位置に到達すると、フローセルカバー５１の降下が停止し、マイクロ流路チップ７３はフローセルカバー５１によって圧電センサー７の板面に向けて押し当てられ、固定された状態となる。またこのとき、フローセルカバー５１側の供給路５１１、排出路５１２は各々マイクロ流路チップ７３側の供給孔７３３、排出孔７３４に接続される（図１５（ｂ））。
【００７６】
この際にもフローセルカバー５１が退避位置から固定位置に移動するまでの間に異物などが挟まると、回転モーター３１４に過大な負荷が加わり、モータードライバー８３のスイッチ回路が作動しフローセルカバー５１の降下動作が停止される。そして異物など停止の原因が取り除かれたら、動作の開始命令を受け付けてフローセルカバー５１の降下を再開する。
【００７７】
この動作においてもフローセルカバー５１は予め設定した固定位置で停止することから手作業でフローセルカバー５１を圧電センサー７上に配置する場合と比較して、マイクロ流路チップ７３に加わる力が一定となる。このため流路を押しつぶしたり歪めたりすることによって水晶振動子７２による感知対象物の感知特性に悪影響を与えるおそれが少ない。
【００７８】
フローセルカバー５１が固定位置まで降下してマイクロ流路チップ７３が固定され、フローセルカバー５１側の供給、排出路５１１、５１２とマイクロ流路チップ７３側の供給、排出孔７３３、７３４が接続されたら、例えば供給管１３１から通流空間内へバッファ液の供給を開始すると共に各発回路部８１ａ、８１ｂを作動させて各振動領域７０ａ、７０ｂからの発振周波数の取得を開始する。
【００７９】
しかる後、例えば水晶振動子７２の温度が安定して発振周波数が一定となったら、供給管１３１に試料流体である試料溶液を供給し、この試料溶液が通流空間に到達することにより、試料溶液に感知対象物が含まれている場合には、この感知対象物が吸着層７２０に吸着する。この結果、吸着層７２０が設けられている振動領域（図９に示す例では第１の振動領域７０ａ）の発振周波数が低下して、感知対象物の存在を感知することができ、また発振周波数の低下量に基づいて感知対象物の吸着量を定量することもできる。
【００８０】
感知対象物の感知を終えたら、供給管１３１からパージガスを供給するなどして通流空間から試料流体を追い出し、接続時とは反対にフローセルカバー５１を退避位置まで上昇させる。しかる後、フローセルベース６を保持位置まで後退させることにより感知動作終了後の圧電センサー７がシャーシ部４１から取り外される。この際にも、異物が挟まった場合などにはフローセルカバー５１の上昇動作やフローセルベース６の移動動作が停止することは勿論である。
【００８１】
本実施の形態に係る感知装置１によれば以下の効果がある。圧電センサー７を保持するフローセルベース６が上下方向へ移動可能な遊びを持ってアーム部材２１２に取り付けられており、当該圧電センサー７をシャーシ部４１に装着するためにアーム部材２１２を水平方向に移動させると、フローセルベース６は案内部材４２上に載置された状態でシャーシ部４１へ向けて案内される。このときフローセルベース６は自重によって案内部材４２に対して押し付けられた状態を保つので、圧電センサー７が不要な方向に傾いたりすることなくシャーシ部４１に装着することができる。この結果、例えば手作業により圧電センサー７を装着する場合などと比較して、不必要な方向へ力が加わり圧電センサー７が浮き上がったり傾いたりするといった装着不良の発生を抑えて正確な感知結果を得ることができる。
【００８２】
ここで上述の実施の形態においては、フローセルベース６を移動させる移動機構２にピニオンラック機構（ピニオン部材２３１、ラックギア２１３）を用いたが、フローセルベース６を移動させる機構はこの例に限られるものではなく、シリンダー機構やボールネジ機構などを用いてフローセルベース６を移動させてもよい。またフローセルカバー５１を昇降させる昇降機構３についても同様に、クランク機構（アーム部材３２１、クランク軸３３２及び支持部材３３１）を用いる場合に限定されず、シリンダー機構その他の機構を用いてもよいことは勿論である。
【００８３】
また図１〜図１５を用いて説明した上述の感知装置１においては、フローセルベース６は水晶振動子７２を上面側に向けた状態にて圧電センサー７を保持し、接続位置へ向けて案内部材４２上を移動する場合について説明したが、水晶振動子７２を下面側へ向けて圧電センサー７を保持してもよい。その場合には例えば図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すように圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の全体を収容可能な下面側へ向けて開口する凹部６３をフローセルベース６に形成し、この凹部６３内に水晶振動子７２の吸着面を下面側に向けて圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３を保持する。本例においてもフローセルベース６は移動機構２に設けられたアーム部材２１２などの移動体に、上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられているが、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の各図ではアーム部材２１２の記載は省略してある。
【００８４】
このとき圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３はフローセルベース６から落下しないように不図示の係止部材によって係止されており、且つ圧電センサー７及びマイクロ流路チップ７３の全体が凹部６３内に収容されることにより、案内部材４２上でフローセルベース６を走行させる際にマイクロ流路チップ７３の下面が案内部材４２の上面に接触しないようになっている。さらに案内部材４２の案内面４２１に案内されるフローセルベース６の被案内面６２１はフローセルベース６の前方側の側面に形成されている。この結果、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すようにフローセルベース６は案内面４２１に案内されて案内部材４２に乗り上げた後、当該案内部材４２の上面に載置された状態のまま接続位置へ向けて案内部材４２上を移動していく。
【００８５】
そしてフローセルベース６が接続位置に到達し、圧電センサー７がシャーシ部４１の接続口４１１に接続されると、案内部材４２の下方側の退避位置に退避していたフローセルカバー５１が案内部材４２に設けられたアクセス孔を介して案内部材４２の上面側にまで上昇する。こうしてフローセルカバー５１が固定位置に到達するとマイクロ流路チップ７３が圧電センサー７の板面に向けて押し当てられて固定される。この場合にも圧電センサー７とマイクロ流路チップ７３との間に形成された通流空間に試料流体を供給することにより感知対象物を感知することができる。
【００８６】
さらには、フローセルカバー５１及びその昇降機構３を備えていない感知装置１についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば供給管１３１、排出管１３２が接続された容器形状にフローセルベース６を構成し、このフローセルベース６内に圧電センサー７を格納した状態で保持位置から接続位置までフローセルベース６を移動させてもよい。この場合にはフローセルベース６と圧電センサー７との間に通流空間が形成されるようにフローセルベース６を構成することにより、マイクロ流路チップ７３やゴムパッキン７３ａを利用することなく通流空間を形成することが可能となる。
【００８７】
また、案内部材４２の先端部に案内面４２１を設け、フローセルベース６の後端部に被案内面６２１を設けて、案内部材４２の手前側に設定された保持位置から接続位置へ向けてフローセルベース６を移動させる際に、案内部材４２側の案内面４２１にて被案内面６２１を案内させるようにして、フローセルベース６を案内部材４２上に乗り上げさせる構成は必須ではない。例えば案内部材４２上に保持位置を設定し、フローセルベース６が案内部材４２上に載置された状態にて圧電センサー７をフローセルベース６に保持させ、そこから接続位置へ向けて移動を開始するようにしてもよい。
【００８８】
さらにまた本発明において案内部材４２は、例えば手前側から奥手側へ向けて徐々に低くなる傾斜を有していてもよく、反対に同方向へ向けて徐々に高くなる傾斜を有していてもよい。上下方向に移動可能な遊びをもって移動機構２に取り付けられた保持部材６が、自重によって案内部材４２側に押し付けられながら接続部（本例では端子部４１２）に向けて水平方向に案内される構成を備えていれば、本発明の効果を得ることができる。
【００８９】
そして本感知装置１を適用可能な圧電センサー７は上述の例に限定されるものではなく、例えば水晶振動子７２に設けられた振動領域７０ａ、７０ｂの数は２個の例に限らず１個でもよいし３個以上であってもよい。この場合には、感知装置１は振動領域の数に応じた発振回路部８１ａ、８１ｂを備えることが好ましいが、複数の振動領域にて１個の発振回路を共有してもよい。また水晶以外の圧電材料を用いて圧電振動子を構成してもよく、圧電センサー７やフローセルベース６、空間形成部材（マイクロ流路チップ７３、ゴムパッキン７３ａ）、フローセルカバー５１の形状も必要に応じて適宜変更できる。
このほか通流空間に供給される試料流体は液体に限られるものではなく、気体であってもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 感知装置
２ 移動機構
３ 昇降機構
４１ シャーシ部
４１１ 接続口
４１２ 端子部
４２ 案内部材
４２１ 案内面
５１、５１ａ
フローセルカバー
６ フローセルベース
６２ 突片部
６２１ 被案内面
７ 圧電センサー
７０ａ 第１の振動領域
７０ｂ 第２の振動領域
７２ 水晶振動子
７３ マイクロ流路チップ
７３ａ ゴムパッキン
８ 制御部
８１ａ 第１の発振回路部
８１ｂ 第２の発振回路部
８３ モータードライバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子を備えた圧電センサーを前進させて測定器本体に装着すると共に、この圧電センサーを後退させて当該測定器本体から取り外し、前記圧電振動子の吸着面に設けられた吸着層へ感知対象物が吸着されることによる当該圧電振動子の発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置であって、
前記測定器本体に設けられ、圧電振動子の被接続端子を発振回路に接続するための接続部と、
前記圧電センサーを着脱自在に保持するための保持部材と、
前記保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられる移動体と、
前記接続部の手前側に設定され、前記保持部材に圧電センサーを保持させるための保持位置と、前記圧電センサーを測定器本体に装着するために前記被接続端子が接続部に接続される接続位置との間で前記移動体を前後に水平方向に移動させる移動機構と、
前記移動体が保持位置から接続位置へと移動する際に、前記保持部材がその上に載置された状態で前方側に案内される案内部材と、を備えたことを特徴とする感知装置。
【請求項２】
前記保持位置は案内部材の手前側に設けられ、前記案内部材の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面が設けられ、前記保持部材には、前記案内面と対向する領域の下面に、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる被案内面が設けられ、
前記移動体が保持位置から接続位置に移動する際に、当該保持部材は、その被案内面が案内部材の案内面に案内されるようにして案内部材上に乗り上げてから、この案内部材上に載置された状態で前方側に案内されることを特徴とする請求項１に記載の感知装置。
【請求項３】
前記圧電センサーは、前記圧電振動子の吸着面側に試料流体を通流させる通流空間を形成するための空間形成部材と積層された状態で使用され、
前記測定器本体に装着された圧電センサーに積層された空間形成部材を当該圧電センサーに向けて押し当てて固定する固定部材と、
空間形成部材を固定する固定位置と、この固定位置から退避した退避位置との間で前記固定部材を昇降させるための昇降機構と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の感知装置。
【請求項４】
前記固定部材には、前記空間形成部材に設けられた供給孔を介して通流空間内に試料流体を供給するための供給路及び、当該空間形成部材に設けられた排出孔を介して試料流体を排出するための排出路が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の感知装置。
【請求項５】
前記昇降機構は、前記固定位置と退避位置との間で前記固定部材を昇降させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該固定部材の昇降を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の感知装置。
【請求項６】
前記測定器本体には、発振回路に接続された圧電振動子の温度を予め設定された温度に維持するための温度調節機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の感知装置。
【請求項７】
前記圧電振動子には、第１の振動領域と、弾性的な境界領域を介して、当該第１の振動領域とは異なる領域に配置された第２の振動領域とが設けられ、これら第１の振動領域と第２の振動領域とを各々発振させるための第１の発振回路及び第２の発振回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の感知装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記保持位置と接続位置との間で前記移動体を移動させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該移動体の移動を停止することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の感知装置。
【請求項１】
圧電振動子を備えた圧電センサーを前進させて測定器本体に装着すると共に、この圧電センサーを後退させて当該測定器本体から取り外し、前記圧電振動子の吸着面に設けられた吸着層へ感知対象物が吸着されることによる当該圧電振動子の発振周波数の変化に基づいて感知対象物を感知する感知装置であって、
前記測定器本体に設けられ、圧電振動子の被接続端子を発振回路に接続するための接続部と、
前記圧電センサーを着脱自在に保持するための保持部材と、
前記保持部材が上下方向へ移動可能な遊びを持って取り付けられる移動体と、
前記接続部の手前側に設定され、前記保持部材に圧電センサーを保持させるための保持位置と、前記圧電センサーを測定器本体に装着するために前記被接続端子が接続部に接続される接続位置との間で前記移動体を前後に水平方向に移動させる移動機構と、
前記移動体が保持位置から接続位置へと移動する際に、前記保持部材がその上に載置された状態で前方側に案内される案内部材と、を備えたことを特徴とする感知装置。
【請求項２】
前記保持位置は案内部材の手前側に設けられ、前記案内部材の手前側の先端部の上面には、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる案内面が設けられ、前記保持部材には、前記案内面と対向する領域の下面に、手前側から奥手側へ向けて徐々に高くなるように形成された傾斜面からなる被案内面が設けられ、
前記移動体が保持位置から接続位置に移動する際に、当該保持部材は、その被案内面が案内部材の案内面に案内されるようにして案内部材上に乗り上げてから、この案内部材上に載置された状態で前方側に案内されることを特徴とする請求項１に記載の感知装置。
【請求項３】
前記圧電センサーは、前記圧電振動子の吸着面側に試料流体を通流させる通流空間を形成するための空間形成部材と積層された状態で使用され、
前記測定器本体に装着された圧電センサーに積層された空間形成部材を当該圧電センサーに向けて押し当てて固定する固定部材と、
空間形成部材を固定する固定位置と、この固定位置から退避した退避位置との間で前記固定部材を昇降させるための昇降機構と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の感知装置。
【請求項４】
前記固定部材には、前記空間形成部材に設けられた供給孔を介して通流空間内に試料流体を供給するための供給路及び、当該空間形成部材に設けられた排出孔を介して試料流体を排出するための排出路が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の感知装置。
【請求項５】
前記昇降機構は、前記固定位置と退避位置との間で前記固定部材を昇降させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該固定部材の昇降を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の感知装置。
【請求項６】
前記測定器本体には、発振回路に接続された圧電振動子の温度を予め設定された温度に維持するための温度調節機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の感知装置。
【請求項７】
前記圧電振動子には、第１の振動領域と、弾性的な境界領域を介して、当該第１の振動領域とは異なる領域に配置された第２の振動領域とが設けられ、これら第１の振動領域と第２の振動領域とを各々発振させるための第１の発振回路及び第２の発振回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の感知装置。
【請求項８】
前記移動機構は、前記保持位置と接続位置との間で前記移動体を移動させる際に、予め設定した負荷よりも大きな負荷が加わった場合に当該移動体の移動を停止することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の感知装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１３５３５（Ｐ２０１２−１３５３５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０２２４（Ｐ２０１０−１５０２２４）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
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