(57)【要約】【課題】クロストークによる影響を抑制した発振回路等を提供すること。【解決手段】本発明の発振回路は、第１の発振回路と、第２の発振回路と、を含み、前記第１の発振回路は、第１の振動子が電気的に接続される第１の入力側電極（２１０）と、前記第１の振動子が電気的に接続される第１の出力側電極（２２０）と、を含み、前記第２の発振回路は、第２の振動子が電気的に接続される第２の入力側電極（２１０）と、前記第２の振動子が電気的に接続される第２の出力側電極（２２０）と、を含み、前記第１の出力側電極（２２０）と前記第２の入力側電極（２１０）との距離は、前記第１の入力側電極（２１０）と前記第１の出力側電極（２２０）との距離よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図３
2010261786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発振回路と、
第２の発振回路と、
を含み、
前記第１の発振回路は、
第１の振動子が電気的に接続される第１の入力側電極と、
前記第１の振動子が電気的に接続される第１の出力側電極と、
を含み、
前記第２の発振回路は、
第２の振動子が電気的に接続される第２の入力側電極と、
前記第２の振動子が電気的に接続される第２の出力側電極と、
を含み、
前記第１の出力側電極と前記第２の入力側電極との距離は、前記第１の入力側電極と前記第１の出力側電極との距離よりも大きいことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記第１の出力側電極と前記第２の入力側電極との距離は、さらに、前記第２の入力側電極と前記第２の出力側電極との距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
さらに、第３の発振回路を含み、
前記第３の発振回路は、
第３の振動子が電気的に接続される第３の入力側電極と、
前記第３の振動子が電気的に接続される第３の出力側電極と、
を含み、
前記第１の入力側電極から前記第１の出力側電極に向かう方向を第１の方向としたとき、前記第１の方向に前記第１の入力側電極、前記第１の出力側電極、前記第２の入力側電極、及び前記第２の出力側電極が並び、
前記第１の方向に交差する第２の方向に前記第１の入力側電極及び前記第３の入力側電極が並び、さらに前記第２の方向には前記第１の出力側電極及び前記第３の出力側電極が並ぶことを特徴とする請求項１または２に記載の発振回路。
【請求項４】
前記第１の入力側電極と前記第１の出力側電極とは、特定形状を有する第１の端子設置領域に設けられており、前記第１の入力側電極が前記第１の端子設置領域の第１の端の近傍に配置されており、前記第１の出力側電極が前記第１の端子設置領域の前記第１の端に対向する第２の端の近傍に配置されており、
前記第１の端子設置領域に隣接する端子配置領域における入力側電極が配置された前記第１の端が集合するように前記端子設置領域が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項５】
前記端子設置領域は方形状を有しており、
前記入力側電極及び前記出力側電極は、前記端子設置領域の対角線上に位置するように配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の発振回路。
【請求項６】
前記入力側電極及び前記出力側電極のいずれか一方が第１の円周上に配置されており、
前記入力側電極及び前記出力側電極のいずれか他方が、前記第１の円よりも大きな半径を有し、かつ第１の円と同心である第２の円周上に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項７】
発振回路を複数含む発振回路群であって、
各前記発振回路は入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して接続される振動子を含み、
一の前記発振回路における前記入力側電極から所定の範囲内には、他の前記発振回路における前記出力側電極の配置を禁止し、前記入力側電極の配置を許可するようにレイアウトされていること
を特徴とする発振回路群。
【請求項８】
前記所定の範囲が、一の前記発振回路における前記入力側電極と前記出力側電極との距離を半径とする、前記入力側電極を中心とする範囲であること
を特徴とする請求項７に記載の発振回路群。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発振回路、または請求項７若しくは８に記載の発振回路群を備えた電子機器。
【請求項１０】
発振回路を複数含む発振回路群のレイアウト方法であって、
各前記発振回路は入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して接続される振動子を含み、
一の前記発振回路における前記入力側電極からの所定の範囲内には、他の前記発振回路における前記出力側電極の配置を禁止し、前記入力側電極の配置を許可するようにレイアウトすること
を特徴とする発振回路群のレイアウト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振回路、発振回路群、発振回路を備えた電子機器、及び発振回路群のレイアウト方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
共振状態にある水晶振動子の表面に何らかの分子が付着すると、その吸着量（重さ）に応じて共振周波数が変化する現象がある。この現象を利用した技術はＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｓ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）と呼ばれ、分子の存在やその量を検出するセンサーとして用いられている。ＱＣＭの応用の一つとして、表面に特定の分子を選択的に吸着する吸着膜を形成した振動子を含む発振回路を複数備えたニオイセンサーが挙げられる。
【０００３】
例えば、特開昭６３−２２２２４８号公報（特許文献１）には、水晶振動子の電極上に吸着膜を形成した素子（特許文献１の図６）を用いて、空気中の飽和したニオイ物質の存在を振動数の変化として検出する技術について開示されている。
【０００４】
また、特公平８−１２１４１号公報（特許文献２）や特開平５−１８７９８６号公報（特許文献３）には、複数の水晶振動子を用いてニオイの種類を特定する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２２２２４８号公報
【特許文献２】特公平８−１２１４１号公報
【特許文献３】特開平５−１８７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
人や犬に匹敵するニオイ識別性能を持つ高精度のニオイセンサーを構成するには、振動子、発振回路、吸着膜などの組み合わせからなるニオイセンサーユニットが数百個必要となると考えられる。したがって、上記のような高精度のニオイセンサーでは、数百個のニオイセンサーユニットをアレイ状に配置することが好ましい。
【０００７】
しかし、ニオイセンサーユニットがアレイ状に多数配置されるとき、発振回路の入出力等の配線が密に配置されることとなり、配線間の距離が小さくなる結果、互いに近接した配線間でのクロストークが問題となる。特にクロストークは高周波で動作する機器で課題となるが、ＱＣＭセンサーでは、センサーの感度を高めるためにＭＨｚオーダーの高周波信号が用いられている。そこで、この高周波信号のクロストークを抑制することが求められている。配線間のクロストークを抑制するためには、配線間距離を大きくとる方法、又は同軸ケーブルのようなシールド線を用いて相互干渉を防止する方法がある。しかしながら、いずれの方法によっても回路面積が大きくなったり、ケーブルの配線束が大きくなったりするなど、製造原価の上昇、小型化の阻害などの課題が生じる。
【０００８】
本発明の一態様の発振回路は、クロストークによる影響を抑制したニオイセンサー等に含まれる発振回路等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様における発振回路は、第１の発振回路と、第２の発振回路と、を含み、前記第１の発振回路は、第１の振動子が電気的に接続される第１の入力側電極と、前記第１の振動子が電気的に接続される第１の出力側電極と、を含み、前記第２の発振回路は、第２の振動子が電気的に接続される第２の入力側電極と、前記第２の振動子が電気的に接続される第２の出力側電極と、を含み、前記第１の出力側電極と前記第２の入力側電極との距離は、前記第１の入力側電極と前記第１の出力側電極との距離よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して電気的に接続される振動子を含む発振回路は、入力側電極の信号を増幅して出力側電極から出力する特性を有する。このため、入力側電極の信号は電圧振幅が比較的小さいのに対して、出力側電極の信号は電圧振幅が大きくなる。また、入力側電極の信号は正弦波に近い信号であるのに対して、出力側電極の信号は矩形波に近い信号になるという特性を有する。
【００１１】
すなわち、入力側電極の信号は信号振幅が小さい正弦波であるため、ＥＭＩ（電磁妨害：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ノイズの発生源とはなりにくい。しかしながら、入力側電極の信号にノイズが混入すると、発振回路の信号を増幅する特性により、このノイズが増幅されて出力側端子から出力されてしまう。つまり、入力側電極はノイズの発生源にはなりづらいものの、ノイズの影響を受けやすいといえる。
【００１２】
一方で出力側電極では、信号の電圧振幅が大きいことに加え、高周波成分を多く含む矩形波に近い信号であるため、ノイズの発生源になりやすい。しかしながら出力側電極の信号は入力側電極の信号より電圧振幅が大きいため、ノイズを受けにくい。また、出力側電極の信号は、入力側電極の信号のようにノイズを増幅するような特性は有していない。つまり、出力側電極はノイズの発生源になりやすいものの、ノイズの影響は受けづらいといえる。
【００１３】
上記のような特徴を鑑みれば、本発明のように振動子を含む発振回路においては、クロストークの影響を小さくするため、入力側電極と出力側電極とが互いに近接しないように、それぞれの電極を配置することが望ましいことが分かる。
【００１４】
この点、上記本発明の構成によれば、一の発振回路における入力側電極と他の発振回路における出力側電極とが必要以上に近接することがなくなる。これによって、出力側電極が入力側電極に与える、クロストークによる影響を小さくすることができる。
【００１５】
また、上記構成によれば、出力側電極が入力側電極に与えるクロストークによる影響を小さくすることができるため、出力側電極や入力側電極に対する干渉防止構造を減らすこと、又はなくすことが可能となる。これによって、発振回路の小型化を容易にし、コストを削減することも可能となる。ひいては、発振回路を搭載するセンサーシステム、電子機器等の小型化及びコスト削減も可能になる。
【００１６】
また、前記第１の出力側電極と前記第２の入力側電極との距離は、さらに、前記第２の入力側電極と前記第２の出力側電極との距離よりも大きいことが好ましい。
【００１７】
さらに、第３の発振回路を含み、前記第３の発振回路は、第３の振動子が電気的に接続される第３の入力側電極と、前記第３の振動子が電気的に接続される第３の出力側電極と、を含み、前記第１の入力側電極から前記第１の出力側電極に向かう方向を第１の方向としたとき、前記第１の方向に前記第１の入力側電極、前記第１の出力側電極、前記第２の入力側電極、及び前記第２の出力側電極が並び、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記第１の入力側電極及び前記第３の入力側電極が並び、さらに前記第２の方向には前記第１の出力側電極及び前記第３の出力側電極が並ぶことが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、上記本発明の長所を生かしながら、発振回路を小さな面積で効率的に配置することができる。
【００１９】
また、前記第１の入力側電極と前記第１の出力側電極とは、特定形状を有する第１の端子設置領域に設けられており、前記第１の入力側電極が前記第１の端子設置領域の第１の端の近傍に配置されており、前記第１の出力側電極が前記第１の端子設置領域の前記第１の端に対向する第２の端の近傍に配置されており、前記第１の端子設置領域に隣接する端子配置領域における入力側電極が配置された前記第１の端が集合するように前記端子設置領域が配置されていることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、入力側電極が集合して配置されるので、入力側電極が出力側電極から受けるクロストークの影響をさらに小さくすることができる。
【００２１】
また、前記端子設置領域は方形状を有しており、前記入力側電極及び前記出力側電極は、前記端子設置領域の対角線上に位置するように配置されていることが好ましい。
【００２２】
かかる構成によれば、同一の発振回路における入力側電極と出力側電極との距離が、端子設置領域上において最も長い距離になるため、同一の発振回路上に配置された入力側電極と出力側電極との間でのノイズの影響を小さくすることができる。また、入力側電極や出力側電極に対する干渉防止構造を減らすこと、又はなくすことが可能となる。
【００２３】
また、前記入力側電極及び前記出力側電極のいずれか一方が第１の円周上に配置されており、前記入力側電極及び前記出力側電極のいずれか他方が、前記第１の円よりも大きな半径を有し、かつ第１の円と同心である第２の円周上に配置されていることが好ましい。
【００２４】
かかる構成によれば、ノイズの発生源となる出力側電極が外側（又は内側）になるように円状に発振回路を配置したことにより、円の内側（又は外型）に配置された入力側電極が受けるノイズによる影響が小さくなる。また、当該発振回路がセンサーに使用される場合、発振回路に接続される振動子に適度に隙間ができるように配置されたことによって、振動子が測定対象の媒体に触れやすくなり、センサーの感度を高めることができる。
【００２５】
また、本発明の発振回路群は、発振回路を複数含む発振回路群であって、各前記発振回路は入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して接続される振動子を含み、一の前記発振回路における前記入力側電極から所定の範囲内には、他の前記発振回路における前記出力側電極の配置を禁止し、前記入力側電極の配置を許可するようにレイアウトされていることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、発振回路の入力側電極が、出力側電極からノイズによる影響を受けることを抑制することができる。
【００２７】
また、前記所定の範囲が、一の前記発振回路における前記入力側電極と前記出力側電極との距離を半径とする、前記入力側電極を中心とする範囲であることが好ましい。
【００２８】
そもそも発振回路は、入力側電極と出力側電極とを備えており、この入力側電極は、同一の発振回路における出力側電極からクロストークによるノイズを受けない程度の距離に配置されている。よって、一の発振回路における入力側電極と、他の発振回路における出力側電極との距離が、一の発振回路における入力側電極と出力側電極との距離より長ければ、当該入力側電極が他の発振回路における出力側電極から受けるノイズの影響は比較的小さいといえる。そして、他の発振回路における出力側電極を配置する場所を過度に禁止することを避けることで、回路規模の増大を防止することができる。
【００２９】
また、本発明は、前記発振回路、または前記発振回路群を備えた電子機器を含む。
かかる構成の電子機器は、上記それぞれの本発明における発振回路または発振回路群の特徴を備えているので、例えば出力側電極が入力側電極に与える、クロストークによる影響を小さくすることなどが可能となる。
【００３０】
また、本発明の発振回路アレイは、発振回路を複数含む発振回路アレイであって、各前記発振回路は入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して接続される振動子を含み、互いに隣接する前記発振回路において、それぞれの入力側電極同士が近接して配置されていることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の発振回路群のレイアウト方法は、発振回路を複数含む発振回路群のレイアウト方法であって、各前記発振回路は入力側電極と出力側電極とからなる電極対を介して接続される振動子を含み、一の前記発振回路における前記入力側電極からの所定の範囲内には、他の前記発振回路における前記出力側電極の配置を禁止し、前記入力側電極の配置を許可するようにレイアウトすることを特徴とする。
【００３２】
かかる方法によれば、発振回路の入力側電極が、出力側電極からノイズによる影響を受けることを抑制するように発振回路をレイアウトすることができる。
【００３３】
なお、本明細書の発振回路群における発振回路の配置は平面に限るものではない。すなわち、本明細書の発振回路は曲面や球面などに配置されてもよい。ここで、発振回路を平面に配置する場合には、配置が容易であるなどの利点がある。一方で、曲面又は球面に配置する場合には、より小さな面積での配置が可能であったり、発振回路を所望の立体形状に構成可能であったりする利点がある。
【００３４】
また、本明細書における水晶振動子の実装平面は、端子配置領域の一つである。
また、本明細書において「電子機器」は、本明細書に記載の発振回路、発振回路群、または発振回路アレイを備えるあらゆる機器を含む。この機器には、ニオイセンサー、アルコールセンサー、麻薬探知機等のセンサーを含む。
【００３５】
また、本明細書における「○○回路（○○は任意の語。）」は、電気的な回路によるものを含むがこれに限定されず、当該回路の機能を果たす物理的手段、又はソフトウェアで実現される機能的手段などをも含む。また、１つの部分が有する機能が２つ以上の物理的又は機能的手段により実現されても、２つ以上の部分の機能が１つの物理的又は機能的手段により実現されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】発振回路アレイを含むセンサーシステムの一例を示す図。
【図２】発振回路の構成の一例を示す図。
【図３】発振回路アレイの端子の第１の配置例を示す図。
【図４】発振回路アレイの端子の第２の配置例を示す図。
【図５】発振回路アレイの端子の第３の配置例を示す図。
【図６】発振回路アレイの端子の第４の配置例を示す図。
【図７】発振回路アレイの端子の第５の配置例を示す図。
【図８】発振回路アレイにおける発振回路のレイアウト方法を示すフローチャート。
【図９】リード付き水晶振動子を用いた発振回路アレイの構成の一例を示す図。
【図１０】平面実装型の水晶振動子を用いた発振回路アレイの第１の構成例を示す図。
【図１１】平面実装型の水晶振動子を用いた発振回路アレイの第２の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下の実施形態はあくまで本発明の一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、各図面において、同一の部品には同一の符号を付している。
１．発振回路アレイを含むセンサーシステムの構成例
２．発振回路の構成例
３．発振回路アレイにおける発振回路の端子の配置例
（１）実施例１
（２）実施例２
（３）実施例３
（４）実施例４
（５）レイアウト方法
４．振動子を含む発振回路アレイの構成例
（１）リード付き水晶振動子を含む発振回路アレイ
（２）平面実装型水晶振動子を含む発振回路アレイ１
（３）平面実装型水晶振動子を含む発振回路アレイ２
５．まとめ
【００３８】
（１．発振回路アレイを含むセンサーシステムの構成例）
本発明は発振回路アレイに関するが、本発明の発振回路アレイは電子機器に含まれるセンサーシステムなどの一部として利用される。センサーシステムにはニオイセンサーやアルコールセンサーなど、様々な機器に利用可能である。以下、センサーシステムの構成について説明する。
【００３９】
図１は、本発明の実施形態における、発振回路アレイを含むセンサーシステムの一例を示す図である。
【００４０】
（センサーシステムの構成の概要）
図１に示すように、本発明の実施形態におけるセンサーシステムは、水晶振動子１１１を含む発振回路１１２を複数備えた発振回路アレイ１１０、カウンタ回路１２０、ゲートクロック発生回路１３０、データ処理回路１４０、及びデータベース１５０を含んで構成される。
【００４１】
（水晶振動子１１１）
水晶振動子１１１は、発振回路１１２の一部であって、表面と裏面とに電極対が形成され、この電極対を介して発振回路１１２に接続されるよう構成されている。水晶振動子１１１は、この電極対に電圧を印加することにより、表面と裏面とが互い違いにスライドして振動する、いわゆる厚みすべり振動モードで動作する。動作時の共振振動数ｆ0（ＭＨｚ）は、電極対の形成された部位の水晶板厚ｔ（μｍ）に反比例し、一般に下記式（１）で示される。
【数１】
2010261786.tif 000003
【００４２】
そして、水晶振動子１１１における吸着物質量ΔＭと周波数変化量Δｆとの関係は、以下のSauerbreyの式（２）で示される。
【数２】
2010261786.tif 000004
【００４３】
上記式（２）において、ｆ0は振動子の共振周波数、ρは水晶の密度、μは水晶のせん断弾性定数、Ａは電極面積にほぼ等しい有効振動面積である。式（２）より、振動子の共振周波数ｆ0を高めることによって、感度、すなわち吸着物質量ΔＭあたりの周波数変化量Δｆを高められることがわかる。
【００４４】
また、水晶振動子１１１の電極の表面には、特定の物質を選択的に吸着する特性を有する吸着膜を備えており、ニオイ検出対象となる周辺気体（又は液体）中に露出している。この吸着膜は、水晶振動子１１１毎に異なる膜が用いられ、図１においては、それぞれの水晶振動子１１１は異なる吸着膜を備えている。吸着膜は、水晶振動子１１１の片面、又は両面に形成されるが、両面に形成することが好ましい。このように吸着膜を両面に形成した場合、片面に形成するより効果的に吸着の対象となる物質を吸着することができる。
【００４５】
また、吸着膜としては、ポリマー膜、脂質膜、たんぱく質膜、又は単分子膜のいずれかが用いられる。
【００４６】
（発振回路１１２）
発振回路１１２は、入力側端子（入力側電極）と出力側端子（出力側電極）とからなる端子対（電極対）を介して接続される水晶振動子１１１を含んで構成される。この発振回路１１２は、上記数式１で示される周波数をもつ発振信号を出力する回路である。発振回路の具体的構成については後述する。
【００４７】
（カウンタ回路１２０）
カウンタ回路１２０は、発振回路１１２から入力された発振信号と、ゲートクロック発生回路１３０から入力されたゲートクロックとの関係を特定し、カウント値としてデータ処理回路１４０へ出力するよう構成される。具体的には、カウンタ回路１２０は、ゲートクロックの１周期（以下、ゲート時間という）に、発振信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジによって特定されるパルスがいくつ入るかをカウントする。
【００４８】
（ゲートクロック発生回路１３０）
ゲートクロック発生回路１３０は、カウンタ回路１２０にゲートクロックを供給するよう構成される。すなわち、ゲートクロック発生回路１３０は所定の周波数を有するゲートクロックを生成する機能を有しており、この信号をそれぞれのカウンタ回路１２０へ送信する。なお、ゲートクロックは発振信号よりも低い周波数を持つ信号である。言い換えれば、ゲートクロックの信号周期は、発振信号よりも長くなっている。具体的には、ゲートクロックの信号周期は０．０１μ秒以上１秒未満の時間にすることが好ましいことが経験則から分かっている。
【００４９】
（データ処理回路１４０）
データ処理回路１４０は、複数のカウンタ回路１２０から出力されるカウント値に基づいて、それぞれの水晶振動子１１１が吸着対象とする特定の物質を吸着したか否かと、吸着した量と、のいずれか一方又は双方を特定するよう構成される。具体的には、それぞれのカウンタ回路１２０から出力されたカウント値に基づいて、対応する水晶振動子１１１と発振回路１１２とで生成した発振信号の周波数を特定する。さらにデータ処理回路１４０は、発振信号の周波数の時間変化を観測する。そして、データ処理回路１４０は、発振信号の周波数の変化に基づいて、それぞれの水晶振動子１１１が物質を吸着したか否か、吸着した場合はどれくらいの量を吸着したのかを、データベース１５０を参照することによって特定することができる。
【００５０】
（データベース１５０）
データベース１５０は、ニオイの特定に必要な情報を格納しており、データ処理回路１４０からの要求に応じて当該情報を送信するよう構成される。ここで、ニオイの特定の必要な情報とは、例えばそれぞれの水晶振動子１１１における発振信号の周波数変動と、それぞれの水晶振動子１１１の吸着対象となる物質の吸着量との関係を示すテーブルなどである。
【００５１】
（ニオイセンサーとしての動作）
上記のようなセンサーシステムは、例えばニオイセンサーとして利用可能である。以下、ニオイセンサーとして利用する場合の方法について説明する。
【００５２】
まず、基準となる空気（好ましくは活性炭などで処理した無臭の空気）の下で複数の水晶振動子１１１を発振させ、それぞれの水晶振動子１１１に接続された発振回路１１２から出力される発振信号の周波数を計測する。
【００５３】
次に、複数の水晶振動子１１１を測定対象の気体に暴露させる。ここで、気体にニオイがあれば、その気体中にはそのニオイを構成するニオイ分子が含まれており、そのニオイ分子が水晶振動子１１１の表面に形成された吸着膜に吸着される。このニオイ分子には質量があるため、ニオイ分子を吸着した吸着膜を有する水晶振動子１１１は、吸着したニオイ分子の質量に相当する負荷が増大し、この負荷の増大は発振信号の周波数の減少として観測される。つまり、カウンタ回路１２０及びデータ処理回路１４０によって、この発振信号の周波数の減少を特定し、ニオイ分子の吸着量を求めることができる。
【００５４】
一方、データベース１５０には予めデータベース化された、発振信号の周波数の変化とニオイ分子の吸着量との関係、及びニオイ分子の吸着量とニオイとの関係が格納されている。データ処理回路１４０はこのデータベース１５０を参照することで、データベース１５０上に一致するデータが存在すれば、観測対象の気体が既知のニオイを有することを特定することが可能となる。
【００５５】
（２．発振回路の構成例）
図２は、発振回路１１２の構成の一例を示す図である。図２に示すように、発振回路１１２は、インバーター２３０、帰還抵抗２４０、付加容量２５０、２６０、及び発振信号出力端子２７０を含む。発振回路１１２はさらに、入力側端子２１０と出力側端子２２０とからなる端子対を介して接続される水晶振動子１１１を含む。この水晶振動子１１１を含む発振回路１１２は、いわゆるコルピッツ発振回路を構成している。入力側端子２１０は、水晶振動子１１１の第１の電極、インバーター２３０の入力、帰還抵抗２４０の第１の端子、及び付加容量２５０の第１の端子に接続されている。出力側端子２２０は、水晶振動子１１１の第２の電極、インバーター２３０の出力、帰還抵抗２４０の第２の端子、付加容量２６０の第１の端子、及び発振信号出力端子２７０に接続されている。また、付加容量２５０の第２の端子及び付加容量２６０の第２の端子は、いずれも接地されている。なお、水晶振動子１１１及び帰還抵抗２４０の端子はいずれも極性を有するものではないため、端子を逆に接続しても動作に影響はない。
【００５６】
このような、入力側端子２１０と出力側端子２２０とからなる端子対を介して接続される水晶振動子１１１を含む発振回路１１２は、入力側端子２１０の信号を増幅して出力側端子２２０から出力する特性を有する。このため、入力側端子２１０の信号は電圧振幅が比較的小さいのに対して、出力側端子２２０の信号は電圧振幅が大きくなる。また、入力側端子２１０の信号は正弦波に近い信号であるのに対して、出力側端子２２０の信号は矩形波に近い信号になるという特性を有する。
【００５７】
これらの特性により、入力側端子２１０の信号は信号振幅が小さい正弦波であるため、ＥＭＩノイズの発生源とはなりにくい。しかしながら、入力側端子２１０の信号にノイズが混入すると、発振回路１１２の信号を増幅する特性により、このノイズを増幅して出力側端子２２０から出力してしまう。つまり、入力側端子２１０はノイズの発生源にはなりづらいものの、ノイズの影響を受けやすいといえる。
【００５８】
一方で出力側端子２２０では、信号の電圧振幅が大きいことに加え、高周波成分を多く含む矩形波に近い信号であるため、ノイズの発生源になりやすい。しかしながら出力側端子２２０の信号は入力側端子２１０の信号より電圧振幅が大きいため、ノイズによって受ける影響が小さい。また、出力側端子２２０の信号は、入力側端子２１０の信号のようにノイズを増幅するような特性は有していない。つまり、出力側端子２２０はノイズの発生源になりやすいものの、ノイズの影響は受けづらいといえる。
【００５９】
上記のような特徴に鑑みれば、本発明における本実施形態のように複数の発振回路１１２を含む発振回路アレイにおいては、クロストークの影響を小さくするため、複数の発振回路１１２がそれぞれ含む入力側端子２１０と出力側端子２２０とが互いに近接しないように、それぞれの端子を配置することが望ましいことが分かる。発振回路アレイにおける入力側端子と出力側端子との配置については、以下で詳しく述べる。
【００６０】
なお、このコルピッツ発振回路はあくまで一例に過ぎず、これ以外の構成によって発振回路１１２を構成してもよい。
【００６１】
（３．発振回路アレイにおける発振回路の端子の配置例）
本発明は、これまでに説明したセンサーシステムなどに利用される発振回路アレイであるが、入力側端子（入力側電極）及び出力側端子（出力側電極）の配置に大きな特徴がある。以下、発振回路アレイの端子（電極）配置について、具体的な実施例を挙げながら説明する。
【００６２】
（１）実施例１
図３は、本発明の実施形態における発振回路アレイの端子の第１の配置例を示す図である。
【００６３】
図３において、発振回路アレイにおける長方形状の端子設置領域３１１、３１２、３１３、３１４、３２１、及び３３１は、それぞれ図２に示す入力側端子２１０及び出力側端子２２０を含んでおり、図３のようなアレイ状に配置される。入力側端子２１０と出力側端子２２０とは、端子設置領域上の、それぞれ反対の端の近傍に接続される。つまり、入力側端子２１０は端子設置領域の第１の端の近傍に配置され、出力側端子２２０は端子設置領域の、第１の端とは反対の第２の端の近傍に配置されている。図３に示すように、端子設置領域３１１、３１２、３１３、及び３１４は行方向の直線上に延在するよう配置され、この行方向の直線上に延在するよう配置された複数の端子設置領域が列方向に複数行並ぶように配置される。つまり、端子配置領域は、列方向に複数並ぶ端子設置領域３１１、３２１、及び３３１のそれぞれから、行方向の直線上に延在するよう複数配置されている。
【００６４】
また、入力側端子２１０と出力側端子２２０とをみると、同じ列に配置される端子設置領域における入力側端子２１０と出力側端子２２０とは同じ向きになるよう配置され、互いに隣り合う列に配置される端子設置領域における入力側端子２１０と出力側端子２２０とは反対の向きになるよう配置されている。ここで、端子に着目してみると、一の端子設置領域３１１における入力側端子２１０と出力側端子２２０との延長線に、他の端子設置領域３１２、３１３、及び３１４における入力側端子２１０と出力側端子２２０とが並ぶように配置されている。また、入力側端子２１０の延長線と垂直な方向には入力側端子２１０が並び、出力側端子２２０の延長線と垂直な方向には出力側端子２２０が並ぶようそれぞれ配置されている。換言すれば、本実施例における発振回路アレイにおいては、一の発振回路における入力側端子２１０と出力側端子２２０との延長線に他の発振回路における入力側端子２１０と出力側端子２２０とが並ぶよう配置されている。さらに、入力側端子２１０の延長線と垂直な方向には入力側端子２１０が並び、出力側端子２２０の延長線と垂直な方向には出力側端子２２０が並ぶようそれぞれ配置されている。
【００６５】
以上のように、本実施形態の発振回路は、第１の発振回路１１２と、第２の発振回路１１２と、を含み、第１の発振回路１１２は、第１の振動子１１１が電気的に接続される第１の入力側端子２１０と、第１の振動子１１１が電気的に接続される第１の出力側端子２２０と、を含み、第２の発振回路１１２は、第２の振動子１１１が電気的に接続される第２の入力側端子２１０と、第２の振動子１１１が電気的に接続される第２の出力側端子２２０と、を含み、第１の出力側端子２２０と第２の入力側端子２１０との距離は、第１の入力側端子２１０と第１の出力側端子２２０との距離よりも大きいことを特徴とする。
【００６６】
上記本実施形態の構成によれば、一の発振回路１１２における入力側端子２１０と他の発振回路１１２における出力側端子２２０とが必要以上に近接することがなくなる。これによって、出力側端子２２０が入力側端子２１０に与える、クロストークによる影響を小さくすることができる。
【００６７】
また、上記構成により、出力側端子２２０が入力側端子２１０に与えるクロストークによる影響を小さくすることができるため、出力側端子２２０や入力側端子２１０に対する干渉防止構造を減らすこと、又はなくすことが可能となる。これによって、発振回路アレイの小型化を容易にし、コストを削減することも可能となる。ひいては、発振回路アレイを搭載するセンサーシステム等の小型化及びコスト削減も可能になる。
【００６８】
なお、本実施形態の上記効果は、以下で説明する実施例２乃至４についても同様である。
【００６９】
また、本実施例のように、第３の発振回路１１２をさらに含み、第３の発振回路１１２は、第３の振動子１１１が電気的に接続される第３の入力側端子２１０と、第３の振動子１１１が電気的に接続される第３の出力側電極２２０と、を含み、第１の入力側電極２１０から第１の出力側電極２２０に向かう方向を第１の方向としたとき、第１の方向に第１の入力側電極２１０、第１の出力側電極２２０、第２の入力側電極２１０、及び第２の出力側電極２２０が並び、第１の方向に交差する第２の方向に第１の入力側電極２１０及び第３の入力側電極２１０が並び、さらに第２の方向には第１の出力側電極２２０及び第３の出力側電極２２０が並ぶことが好ましい。
【００７０】
かかる本実施例の構成によれば、上記の長所を生かしながら、発振回路を小さな面積で効率的に配置することができる。
【００７１】
（２）実施例２
図４は、本発明の実施形態における発振回路アレイの端子の第２の配置例を示す図である。
【００７２】
図４において、発振回路アレイにおける方形状の端子設置領域４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、及び４３１は、それぞれ入力側端子２１０及び出力側端子２２０を含んでおり、図４のようなアレイ状に構成される。入力側端子２１０と出力側端子２２０とは、端子設置領域における、それぞれ反対の端の近傍に接続される。つまり、入力側端子２１０は端子設置領域の第１の端の近傍に配置され、出力側端子２２０は端子設置領域の、第１の端とは反対の第２の端の近傍に配置されている。さらに、互いに隣接する端子設置領域における入力側端子２１０が配置された前記第１の端が集合するように、端子設置領域が配置されている。また、互いに隣接する端子設置領域における出力側端子が配置された前記第２の端も集合するように端子設置領域が配置されている。ここで、第１の端が集合するとは、ある端子設置領域の第１の端の近傍に、他の端子設置領域の第１の端が配置されることを指す。例えば本実施例２においては、図４に示すように４つの第１の端が近傍に、集合して配置されている。
【００７３】
上記本実施例２の構成によれば、入力側端子２１０が集合して配置され、入力側端子２１０の近傍に出力側端子２２０が配置されないため、入力側端子２１０が出力側端子２２０から受けるクロストークの影響をさらに小さくすることができる。
【００７４】
ここで、図４に示すように、入力側端子２１０及び出力側端子２２０は、端子設置領域の対角線上に位置するように接続されるのが好ましい。
【００７５】
かかる構成によれば、入力側端子２１０と出力側端子２２０との距離が、端子設置領域上において最も長い距離になるため、同一の発振回路１１２上に配置された入力側端子２１０と出力側端子２２０との間でのノイズの影響を小さくすることができる。また、入力側端子２１０や出力側端子２２０に対する干渉防止構造を減らすこと、又はなくすことが可能となる。
【００７６】
なお、出力側端子２２０が配置された第２の端は、必ずしも集合するように配置されなくてもよい。
【００７７】
（３）実施例３
図５は、本発明の実施形態における発振回路アレイの端子の第３の配置例を示す図である。
【００７８】
図５において、発振回路アレイにおける長方形状の端子設置領域５１１、５１２、５１３、及び５１４は、それぞれ入力側端子２１０及び出力側端子２２０を含んでおり、図のようなアレイ状に構成される。入力側端子２１０と出力側端子２２０とは、端子設置領域上に、それぞれ反対の端の近傍に接続される。つまり、入力側端子２１０は端子設置領域の第１の端の近傍に配置され、出力側端子２２０は端子設置領域の、第１の端とは反対の第２の端の近傍に配置されている。さらに、互いに隣接する端子設置領域における入力側端子２１０が配置された第１の端が集合するように、端子設置領域が配置されている。また、互いに隣接する端子設置領域における出力側端子２２０が配置された第２の端も集合するように端子設置領域が配置されている。
【００７９】
かかる構成によれば、入力側端子が集合して配置されるので、入力側端子が出力側端子から受けるクロストークの影響をさらに小さくすることができる。また、端子設置領域が適度に隙間を持って配置されるため、入力側端子２１０と出力側端子２２０とに接続される水晶振動子１１１も隙間を持って配置される。その結果、水晶振動子１１１に触れる測定対象の媒体（気体、液体を含む）の流動性を高めることができ、本実施例の発振回路アレイを含むセンサー等の感度を高めることができる。
【００８０】
なお、出力側端子２２０が配置された第２の端は、必ずしも集合するように配置されなくてもよい。
【００８１】
（４）実施例４
図６は、本発明の実施形態における発振回路アレイの端子の第４の配置例を示す図、図７は、本発明の実施形態における発振回路アレイの端子の第５の配置例を示す図である。
【００８２】
図６において、発振回路アレイにおける複数の長方形状の端子設置領域６００は、それぞれ入力側端子２１０及び出力側端子２２０を含んでおり、図６のように配置される。すなわち、図６に示すように、入力側端子２１０が第１の円周上に配置され、出力側端子２２０が第１の円よりも大きな半径を有し、かつ第１の円と同心である第２の円周上に配置されている。言い換えれば、第１の円と第２の円とは同心であって、第２の円の内側に第１の円があり、入力側端子２１０は第１の円上に配置され、出力側端子２２０は第２の円上に配置されている。
【００８３】
ここで、図７と図６を比較すると、入力側端子２１０と出力側端子２２０との配置が反対になっていることが分かる。図７に示す発振回路アレイにおける複数の長方形状の端子設置領域６００では、入力側端子２１０が第１の円周上に配置され、出力側端子２２０が第１の円よりも大きな半径を有し、かつ第１の円と同心である第２の円周上に配置されている。言い換えれば、第１の円と第２の円とは同心であって、第２の円の内側に第１の円があり、出力側端子２２０は第１の円上に配置され、入力側端子２１０は第２の円上に配置されている。
【００８４】
すなわち、図６と図７とは、発振回路１１２における入力側端子２１０及び出力側端子２２０のいずれか一方が第１の円周上に配置されており、発振回路１１２における入力側端子２１０及び出力側端子２２０のいずれか他方が、第１の円よりも大きな半径を有し、かつ第１の円と同心である第２の円周上に配置されているということができる。
【００８５】
本実施例４の構成によれば、ノイズの発生源となる出力側端子２２０が外側（又は内側）になるように円状に発振回路を配置したことにより、円の内側（又は外型）に配置された入力側端子２１０が受けるノイズによる影響が小さくなる。また、当該発振回路アレイがセンサーに使用される場合、発振回路１１２に接続される水晶振動子１１１に適度に隙間ができるように配置されたことによって、水晶振動子１１１が測定対象の媒体（気体、液体を含む）に触れやすくなり、センサーの感度を高めることができる。
【００８６】
（５）レイアウト方法
ここで、上記の実施例１乃至４で説明した発振回路アレイにおける発振回路のレイアウト方法について説明する。
【００８７】
図８は、発振回路アレイにおける発振回路のレイアウト方法を示すフローチャートである。図８に示されるように、発振回路１１２の配置を行う際（Ｓ７１０）、配置する発振回路１１２の出力側端子２２０が、他の発振回路１１２の入力側端子２１０から所定の範囲内か否かを判定する（Ｓ７２０）。配置する発振回路１１２の出力側端子２２０が、他の発振回路１１２の入力側端子２１０から所定の範囲内だった場合には（ＹＥＳ）、そこには出力側端子２２０の配置が禁止されるため、再度発振回路１１２の配置を行う（Ｓ７１０）。配置する発振回路１１２の出力側端子２２０が、他の発振回路１１２の入力側端子２１０から所定の範囲内ではなかった場合には（ＮＯ）、そこには出力側端子２２０の配置が許可され、発振回路１１２の配置が完了する（Ｓ７３０）。
【００８８】
すなわち、本レイアウト方法によりレイアウトされた発振回路１１２においては、一の発振回路１１２における入力側端子２１０から所定の範囲内には、他の発振回路１１２における出力側端子２２０の配置を禁止し、入力側端子２１０の配置を許可するようにレイアウトされている。
【００８９】
このようにレイアウトされた発振回路アレイにおいては、発振回路１１２の入力側端子２１０が、出力側端子２２０からノイズによる影響を受けることを抑制することができる
【００９０】
また、このレイアウト方法によれば、発振回路１１２の入力側端子２１０が、出力側端子２２０からノイズによる影響を受けることを抑制するように発振回路アレイをレイアウトすることができる。
【００９１】
なお、一の発振回路１１２における入力側端子２１０からの所定の範囲が、一の発振回路１１２における入力側端子２１０と出力側端子２２０との距離を半径とする、入力側端子２１０を中心とする範囲であることが好ましい。
【００９２】
そもそも発振回路１１２は、入力側端子２１０と出力側端子２２０とを備えており、この入力側端子２１０は、同一の発振回路１１２における出力側端子２２０からクロストークによるノイズによる影響を受けづらい程度の距離に配置されている。よって、一の発振回路１１２における入力側端子２１０と、他の発振回路１１２における出力側端子２２０との距離が、一の発振回路１１２における入力側端子２１０と出力側端子２２０との距離より長ければ、当該入力側端子２１０が他の発振回路１１２における出力側端子２２０から受けるノイズの影響は比較的小さいといえる。そして、他の発振回路１１２における出力側端子２２０を配置する場所を過度に禁止することを避けることで、回路規模の増大を防止することができる。
【００９３】
（４．振動子を含む発振回路アレイの構成例）
ここで、振動子を含む発振回路の具体例について説明する。以下で説明する発振回路アレイに含まれる発振回路１１２における入力側端子２１０及び出力側端子２２０は、３．の実施例１乃至４で説明した例のように配置される。
【００９４】
（１）リード付き水晶振動子を含む発振回路アレイ
図９は、リード付き水晶振動子を用いた発振回路アレイの構成の一例を示す図である。
【００９５】
図９に示すように、発振回路アレイ１１０における発振回路１１２は、入力側端子２１０と出力側端子２２０とからなる端子対を介して接続される、リード付き水晶振動子１１１ａを含む。水晶振動子１１１ａは円盤状になっており、表面と裏面とに電極対が形成され、この電極対にリードが接続される。そして、電極対は、リード及び入力側端子２１０と出力側端子２２０とを介して発振回路１１２に接続される。
【００９６】
（２）平面実装型水晶振動子を含む発振回路アレイ１
図１０は、平面実装型の水晶振動子を用いた発振回路アレイの第１の構成例を示す図である。
【００９７】
図１０に示すように、発振回路アレイ１１０における発振回路１１２は、入力側端子２１０と出力側端子２２０とからなる端子対を介して接続される、長方形状の平面に実装された水晶振動子１１１ｂを含む。水晶振動子１１１ｂは長方形の板状になっており、表面と裏面との双方、又はいずれか一方の面のみに電極対が形成され、この電極対が入力側端子２１０と出力側端子２２０とを介して発振回路１１２に接続される。入力側端子２１０は実装平面の第１の端の近傍に配置され、出力側端子２２０は実装平面の、第１の端とは反対の第２の端の近傍に配置されている。
【００９８】
（３）平面実装型水晶振動子を含む発振回路アレイ２
図１１は、平面実装型の水晶振動子を用いた発振回路アレイの第２の構成例を示す図である。
【００９９】
図１１と図１０とを比較すると、水晶振動子が実装される平面の形状、及び入力側端子２１０と出力側端子２２０との配置が異なるが、その他は同一である。以下、図１０との相違点のみ説明する。
【０１００】
図１１に示すように、水晶振動子１１１ｃが実装される平面は、正方形を含む方形である。入力側端子２１０は実装平面の第１の端の近傍に配置され、出力側端子２２０は実装平面の、第１の端とは反対の第２の端の近傍に配置されており、さらに入力側端子２１０及び出力側端子２２０は、実装平面の対角線上に位置するように接続されている。
【０１０１】
（５．まとめ）
以上、本発明の実施形態について説明した。
本発明は、上記説明した発振回路アレイを使用した様々な電子機器を含む。
かかる構成の電子機器は、上記それぞれの本発明における発振回路アレイの特徴を備えているので、例えば出力側端子が入力側端子に与える、クロストークによる影響を小さくすることなどが可能となる。
【０１０２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。例えば、水晶振動子１１１に換えて、圧電振動子のような他の振動子を用いることも可能である。
【０１０３】
また、実施形態においては主に入力側端子２１０と出力側端子２２０とが平面上に配置される例を挙げて説明したが、これまでに述べた発明の範囲において入力側端子２１０と出力側端子２２０とが立体的に配置されてもよい。
【０１０４】
また、端子設置領域は必ずしも方形である必要はなく、円形、楕円形、又は多角形などであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の発振回路アレイは、例えばセンサーシステムに使用可能であり、ニオイセンサー、アルコールセンサー、又は麻薬探知機など、広範な機器に使用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００…センサーモジュール、１１０…発振回路アレイ、１１１・１１１ａ〜ｃ…水晶振動子、１１２…発振回路、１２０…カウンタ回路、１３０…ゲートクロック発生回路、１４０…データ処理回路、１５０…データベース、２００…信号処理装置、２１０…入力側端子、２２０…出力側端子、２３０…インバーター、２４０…帰還抵抗、２５０・２６０…付加容量、２７０…発振信号出力端子、３１１〜３３１・４１１〜４１４・５１１〜５１４、６００…端子設置領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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