(57)【要約】【課題】試料雰囲気中において、試料の物理量を測定しようとする際にも、測定試料の物理量を精度良く検出できるＱＣＭセンサを提供する。【解決手段】本発明に係るＱＣＭセンサは、水晶振動子の表面に形成される励振電極に試料が接することにより試料の物理量を検出するＱＣＭセンサにおいて、検出対象となる測定試料が接触可能な第１電極と、第１電極が表面に形成される第１水晶基板とを有する測定用水晶振動子と、測定試料の物理量を検出する際の基準となる基準試料が接触可能な第２電極と、第２電極が表面に形成される第２水晶基板とを有する基準用水晶振動子と、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを収納するハウジングと、基準試料を第２電極に接する状態で閉じ込める閉止部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子の表面で励振される電極に試料が接することにより前記試料の物理量を検出するＱＣＭセンサにおいて、
検出対象となる測定試料が接触可能な第１電極と、前記第１電極が表面に形成される第１水晶基板とを有する測定用水晶振動子と、
前記測定試料の物理量を検出する際の基準となる基準試料が接触可能な第２電極と、前記第２電極が表面に形成される第２水晶基板とを有する基準用水晶振動子と、
前記測定用水晶振動子と前記基準用水晶振動子とを収納するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記基準試料を前記第２電極に接する状態で閉じ込める閉止部と、を備えることを特徴とするＱＣＭセンサ。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記基準試料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項１に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記測定用水晶振動子および前記基準用水晶振動子の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項４】
前記閉止部は、前記基準用水晶振動子の表面に垂直な方向から見て、前記基準用水晶振動子の外形より内側に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項５】
前記閉止部は、前記ハウジングの開口部に形成され、前記基準用水晶振動子の表面に平行な方向から見て前記ハウジングの厚み内に前記基準試料を閉じ込めるように形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項６】
前記第１水晶基板の前記第１電極が形成される表面とは反対側の表面に形成される第３電極と、前記第２水晶基板の前記第２電極が形成される表面とは反対側の表面に形成される第４電極とを備え、
前記ハウジングは、前記第３電極と前記第４電極とを共通の空間に収容するように形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項７】
前記測定用水晶振動子と前記基準用水晶振動子とは、前記第３電極と前記第４電極とが対向するように配置され、
前記ハウジングは、前記第３電極と前記第４電極とが所定の間隔を有するように前記測定用水晶振動子と前記基準用水晶振動子とを支持することを特徴とする請求項６に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項８】
前記基準試料は、初期状態の前記測定試料が前記閉止部により閉じ込められることで構成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項９】
前記ハウジングにはフロートが備えられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１０】
前記第１水晶基板と前記第２水晶基板とは、基板面に垂直な方向から見て互いに異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１から請求項６、請求項８、および請求項９のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１１】
前記ハウジングが、前記測定用水晶振動子を収容する第１ハウジング部と前記基準用水晶振動子を収容する第２ハウジング部とにより形成されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１２】
前記第１水晶基板および前記第２水晶基板の少なくとも一方と前記ハウジングとがシロキサン結合により結合されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１３】
前記測定用水晶振動子から得られる出力値と、前記基準用水晶振動子から得られる出力値との比を算出する比較部を更に備え、
前記比較部が、所定の時間毎に前記比を算出することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１４】
前記物理量は、前記測定試料の粘性に基づくことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１５】
前記基準試料がエンジン部品の潤滑に使用されるエンジンオイルであることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１６】
前記基準試料が基準発酵液であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【請求項１７】
前記基準試料がレジスト液であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＱＣＭセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子の振動を利用して物性を測定するためのＱＣＭ（Quartz  Crystal  Microbalance）センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＱＣＭセンサを使用して水晶振動子により対象となる測定試料の微小な物理量を測定しようとする場合、その絶対値が非常に小さいことから、その測定精度を確保することが困難となっていた。そこで、基準試料の測定値との比較により測定試料の物理量を把握する手段が知られている（特許文献１）。かかる従来技術においては、測定試料を測定する水晶振動子と、基準試料を測定する水晶振動子とを同一の支持台に配置されたＱＣＭセンサを使用し、両者の測定値を比較している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、かかる従来のＱＣＭセンサにおいては、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子が別個に配置される構造になっており、測定試料雰囲気中における比較測定の精度を確保するのが困難となるおそれが生じる。また、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とが別個に収容されるために、両振動子の測定環境が異なる場合があり、比較測定の精度を確保するのが難しくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような事情を考慮してなされたもので、その目的は、試料雰囲気中において、試料の物理量を測定しようとする際にも、測定試料の物理量を精度良く検出できるＱＣＭセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するために、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明に係るＱＣＭセンサは、水晶振動子の表面で励振される電極に試料が接することにより試料の物理量を検出するＱＣＭセンサにおいて、検出対象となる測定試料が接触可能な第１電極と、第１電極が表面に形成される第１水晶基板とを有する測定用水晶振動子と、測定試料の物理量を検出する際の基準となる基準試料が接触可能な第２電極と、第２電極が表面に形成される第２水晶基板とを有する基準用水晶振動子と、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを収納するハウジングと、ハウジングに設けられ、基準試料を第２電極に接する状態で閉じ込める閉止部と、を備えることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、試料雰囲気中において、試料の物理量を測定しようとする際にも、測定試料の微小な物理量を精度良く検出することができる。つまり、基準用水晶振動子と試料用水晶振動子とを近接配置することで測定環境の差を小さくすることができるとともに、基準用水晶振動子の基準試料を経時的に安定な状態とすることができるようになる。よって、安定した基準試料の出力を確保することができるようになり、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【０００７】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、ハウジングは、基準試料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、ハウジング外部の温度変化を素早く基準試料に伝達されるようになるため、試料雰囲気と基準試料との温度変化の差が低減される。よって、基準試料の温度をハウジング外部の環境下にある測定試料の温度により準じた温度とすることができるため、測定箇所に応じた温度変化の差という要因が低減でき、より正確に比較測定を行うことができる。
【０００８】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、ハウジングは、測定用水晶振動子および基準用水晶振動子の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、ハウジング外部の温度変化を素早く水晶振動子に伝達されるため、測定用水晶振動子および基準用水晶振動子が受ける温度に差が生じにくい。そのため、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【０００９】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、閉止部は、基準用水晶振動子の表面に垂直な方向から見て、基準用水晶振動子の外形より内側に形成されることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、基準用水晶振動子の外形より内側のより小さい面積に基準試料を封入することにより、基準試料の全体容量をより少なくすることができる。これにより、基準試料の熱容量を小さくすることができ、ゆえに基準試料の熱伝導率を高めることができる。よって、基準試料の温度をハウジング外部の環境下にある測定試料の温度により則した温度とすることができるため、測定箇所に応じた温度変化の差という要因が低減でき、より正確に比較測定を行うことができる。また、蓋部が基準用水晶振動子の外形より内側に形成されることにより、確実に基準試料を密閉することができるため、より安定した基準試料の出力を確保することができるようになり、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【００１０】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、閉止部は、ハウジングの開口部に形成され、基準試料は、基準用水晶振動子の表面に平行な方向から見て、ハウジングの厚み内に前記基準試料を閉じ込めるように形成されることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、基準試料をハウジング開口部にハウジングの厚み以内に封止することにより、確実に基準試料を密閉することができるため、基準試料の体積を小さくすることができ、その熱容量を小さく抑えることができる。よって、外部の測定試料と測定試料に接する測定用水晶振動子に温度変化が生じても、その外部の温度変化は熱容量の小さい基準試料を介して基準用水晶振動子に応答性良く伝達されることとなり、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【００１１】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、第１水晶基板の第１電極が形成される表面とは反対側の表面に形成される第３電極と、第２水晶基板の第３電極が形成される表面とは反対側の表面に形成される第２電極とを備え、ハウジングは、第３電極と第４電極とを共通の空間に収容するように形成されることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、第３電極と第４電極とを共通の空間に収容することにより、第１水晶板と第２水晶板それぞれの試料が接触しない側の電極を同条件にしておくことができるため、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【００１２】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とは、第３電極と第４電極とが対向するように配置され、ハウジングは、第３電極と第４電極とが所定の間隔を有するように測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを支持することを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、第３電極と第４電極とが所定の間隔を有するように測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを支持することにより、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子各々の振動の影響を、互いに受けずに動作させることができる。ゆえに、両水晶振動子が受ける外乱を低減することができ、より精度よく比較測定を行うことができる。また、第３電極と第４電極とを対向させて測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを支持することにより、ＱＣＭセンサ全体を小型化することができるため、基準試料測定点と測定試料測定点をより近接させることができ、基準出力と試料出力との比較測定をより正確に行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、基準試料は、初期状態の測定試料が閉止部により閉じ込められることで構成されることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、測定試料初期状態の試料と同一の試料を基準試料としておくことにより、比較測定を行った際の初めの値をＱＣＭセンサの校正に利用することができるため、水晶振動子の特性の個体差による影響を極力排除することができるようになる。
【００１４】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、測定用水晶振動子から得られる出力値と、基準用水晶振動子から得られる出力値との比を算出する比較部を更に備え、比較部が、所定の時間毎に前記比を算出することを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、比較部を備えることにより測定用水晶振動子と基準用水晶振動子から得られる各出力値を容易に比較することができ、また所定の時間ごとに算出することにより、測定試料の経時変化を追跡することができる。
【００１５】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、ハウジングにフロートが備えられていることを特徴とする。このように、フロートを備えたＱＣＭセンサとすることで、測定試料を測定する第１水晶基板を常に液面から安定した深さに保つことができ、液量が変化するような場合においても、第１水晶基板にかかる圧力を安定して保つことができる。よって、測定試料の残量にかかわらず測定精度を安定させることができるようになり、より精度よく測定を行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、第１水晶基板と第２水晶基板とが、基板面に垂直な方向から見て互いに異なる位置に配置されることを特徴とする。これにより、ハウジングの一方側から配線を引き出すことができるため、配線の複雑な取り回しによるノイズ等を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、ハウジングが、測定用水晶振動子を収容する第１ハウジング部と基準用水晶振動子を収容する第２ハウジング部とにより形成されることを特徴とする。これにより、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子との相互の配置を容易に調整することができる。測定用水晶振動子と基準用水晶振動子との間の距離をスペーサ等の部品により調節することを不要とすることもでき、ハウジングの製造時に当該距離を決定できるようになるので量産性に優れるＱＣＭセンサを提供できるようになる。
【００１８】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、第１水晶基板および第２水晶基板の少なくとも一方とハウジングとがシロキサン結合により結合されていることを特徴とする。これにより、水晶振動子の振動を確保しつつ、水晶振動子をハウジングに固定しやすくなる。水晶振動子をハウジングとの間の余計な接続部材を不要とすることで、これら接続部材を介することによる水晶振動子の振動ばらつきを抑制することができ、測定試料の測定にかかわるノイズを低減することができる。また、測定用水晶振動子および基準用水晶振動子とハウジングとの接続を単純化できることで設計上の意図しない振動モードを抑制できるとともに、振動する測定用水晶振動子および基準用水晶振動子と固定側のハウジングとが直接接続されていても、物理量の有効な検出に十分な水晶振動子の振動を確保することができる。
【００１９】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、物理量は、測定試料の粘性に基づくことを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、粘度変化を伴う状態変化をする測定試料の雰囲気中において、測定試料の微小な状態変化を精度良く検出することができる。
【００２０】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、基準試料はエンジン部品の潤滑に使用されるエンジンオイルであることを特徴とする。かかるＱＣＭセンサは、エンジン内部のエンジンオイル中に設置することにより、エンジンオイルの状態変化を精度良く検出することができる。
【００２１】
また、本発明に係るＱＣＭセンサは、ハウジングは、エンジンオイルの量を測定するオイルゲージの先端側に形成されることを特徴とする。
かかるＱＣＭセンサは、オイルゲージの先端側に設置されることにより、確実にエンジンオイル中にＱＣＭセンサを浸漬させることができるため、エンジンオイルの状態変化を精度良く検出することができる。
【００２２】
また、本発明のＱＣＭセンサは、基準試料を基準発酵液とできることを特徴とする。また、本発明のＱＣＭセンサは、ハウジングが、基準発酵液を内包する発酵槽の内部に異なる深さに複数形成されることを特徴とする。かかるＱＣＭセンサは、発酵液の状態変化を検出できるようになり、発酵液の適切な管理・調整を行うことができる。
【００２３】
また、本発明のＱＣＭセンサは、半導体製造時のレジスト液とできることを特徴とする。これにより、レジスト入荷時の粘性に基づくレジスト膜厚ではなく、レジスト使用時における粘性による膜厚管理が可能になるので、より所望の設計値に適合した膜厚を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
試料雰囲気中において、試料の物理量を測定する際にも、測定試料の微小な物理量を精度良く検出することができる。
【００２５】
つまり、基準用水晶振動子と試料用水晶振動子とを近接配置することで測定環境の差を小さくすることができるとともに、基準用水晶振動子の基準試料を経時的に安定な状態とすることができるようになる。よって、安定した基準試料の出力を確保することができるようになり、基準出力と試料出力との比に外乱が混じることを極力抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサの全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサを分解して示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるＱＣＭセンサの断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサを取り付けたエンジン周辺部の構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサを取り付けた発酵槽の構成図である。
【図７】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサをエンジンや発酵槽に取り付けた場合の制御部の構成図である。
【図８】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサを取り付けたポンプユニットの構成図である。
【図９】本発明の第１実施形態におけるＱＣＭセンサを取り付けたレジストコート装置の構成図である。
【図１０】第３施形態におけるＱＣＭセンサ本体２が測定試料６８の中にある状態を示した図である。
【図１１】上図は、第４実施形態における断面図である。下図は、上図中に示した線分Ａ-Ａ'で切断し矢印Bの方向から見た断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態におけるＱＣＭセンサ本体を分解して示した斜視図である。
【図１３】本発明の第５実施形態におけるＱＣＭセンサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
「第１実施形態」
以下、本発明に係るＱＣＭセンサの第１実施形態を、図１から図３、図５から図７を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態のＱＣＭセンサ１の第１実施形態を示す全体構成図である。ＱＣＭセンサ１は、ＱＣＭセンサ本体２と、第１発振器３と、第１カウンタ４と、第２発振器５と、第２カウンタ６と、比較部７と、を備えている。ＱＣＭセンサ１は、第１水晶基板８を有する測定用水晶振動子と第２水晶基板９を有する基準用水晶振動子を備えており、測定用水晶振動子は、第１発振器３と接続されている。また、基準用水晶振動子は、第２発振器５と接続されている。第１発振器３は第１カウンタ４と、第２発振器５は、第２カウンタ６とそれぞれ接続されている。第１カウンタ４と第２カウンタ６は、共に比較部７に接続されており、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子からの出力値を比較することで振動特性を比較できるようになっている。
【００２９】
次いで、本実施形態のＱＣＭセンサ本体２の詳細な構成について図２、図３を用いて説明する。図２は、ＱＣＭセンサ本体２を分解して示した斜視図である。図３は、ＱＣＭセンサ本体２の断面図である。ＱＣＭセンサ本体２は、測定試料を測定するための測定用水晶振動子を構成する第１水晶基板８、測定試料の物理量を検出する際の基準となる基準試料を測定するための基準用水晶振動子を構成する第２水晶基板９、筐体１０、蓋部２４、スペーサ１１、Ｏリング１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、フランジ１３、フランジリング２３、そしてネジ１８を有する。筐体１０、蓋部２４、スペーサ１１を含むことでハウジングが構成されている。
【００３０】
第１水晶基板８、第２水晶基板９は、厚み辷り振動を励起するようにカットされたＡＴカット水晶振動子により構成される。第１水晶基板８は、片面に第１電極１９と、その反対側の面に第３電極２０を備えており、両電極間に電圧を印加することで、第１水晶基板８を振動させることができるようになっている。第１電極１９と第３電極２０は共に同じ形状をしており、円形状に長方形状を付加した形状をしており、第１水晶基板８を挟んで同じ位置に形成されている。本実施形態においては、長方形状の部分はそれぞれ反対方向に引き伸ばされている。第１電極１９と第３電極２０とは、チタン薄膜を下地とした金属膜で形成されている。これら電極の構成材料はこれに限らずＡＴカット水晶振動子を安定して振動させることができる金属膜であればよい。同様に、第２水晶基板９は、片面に第２電極２２と、その反対側の面に第４電極２１を備えており、両電極間に電圧を印加することで、第２水晶基板９を振動させることができるようになっている。各電極はリード電極により各発振器と接続しており、各リード電極は、第１リード電極１４、第２リード電極１５、第３リード電極１６、第４リード電極１７により構成されている。第１リード電極１４は測定用水晶振動子を厚さ方向の両面から挟みこむコの字状に形成されており、同様に、第３リード電極は基準用水晶振動子を厚さ方向の両面から挟みこむコの字状に形成されている。第１リード電極１４と第２リード電極１５とが測定用水晶振動子の電極と結線されており、第３リード電極１６と第４リード電極１７とが基準用水晶振動子の電極と結線されている。第１リード電極１４が測定試料に接触する第１電極１９と導通し、第２リード電極１５が第３電極２０と導通する。第１リード電極１４と第２リード電極１５とにより、測定用水晶振動子がその左右の両側面から挟みこむように支持されている。第１リード電極１４と第２リード電極１５とは更に筐体１０の内周面により支持されている。よって、測定用水晶振動子は、第１リード電極１４と第２リード電極１５を介して筐体１０により支持されている。ここで、第１リード電極１４と第２リード電極１５とは、測定用水晶振動子の全周の一部にしか形成されていないので、測定用水晶振動子の周方向はハウジングである筐体１０に対して第１リード電極１４と第２リード電極１５とによる最小限の面積を拘束されるだけで済んでいる。そして、測定用水晶振動子が筐体１０に対して測定用水晶振動子に結線されるこれらリード電極により支持されているので、特別な支持部材を配置することなく、測定用水晶振動子を筐体１０に対して支持することができる。よって、測定用水晶振動子の振動を可能な限り阻害しないようにできるとともに、測定用水晶振動子の電気的導通を安定して確保できる。
【００３１】
同様に、基準用水晶振動子は、第３リード電極１６と第４リード電極１７とを介して筐体１０により支持されている。第３リード電極１６が基準試料に接触する第２電極２２に導通しており、第４リード電極１７が第４電極２１と導通する。ここで、第３リード電極１６と第４リード電極１７とは、基準用水晶振動子の全周の一部にしか形成されていないので、基準用水晶振動子の周方向は筐体１０である筐体１０に対して第３リード電極１６と第４リード電極１７とによる最小限の面積を拘束されるだけで済んでいる。そして、基準用水晶振動子が筐体１０に対して基準用水晶振動子に結線されるこれらリード電極により支持されているので、特別な支持部材を配置することなく、基準用水晶振動子を支持することができる。よって、基準用水晶振動子の振動を可能な限り阻害しないようにできるとともに、基準用水晶振動子の電気的導通を安定して確保できる。なお、上述の筐体１０に加え、蓋部２４とスペーサ１１とにより、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とを内部に収容するハウジングが構成されている。
【００３２】
筐体１０の内部には上述の測定用水晶振動子と基準用水晶振動子の他にスペーサ１１が収容されている。スペーサ１１は、第１水晶基板８と第２水晶基板９の間隔、または、第１リード電極１４と第４リード電極１７の間隔および第２リード電極１５と第３リード電極１６の間隔を保つために使用されており、絶縁性や耐薬品性に優れた材料でできている。例えば、ニトリルゴムなどがよい。このスペーサ１１により、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子で挟まれた空間である隔離層２６が形成され、この隔離層２６の体積が規定される。スペーサ１１の厚みは、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子の各々の振動の影響を受けない距離と同等以上であり、少なくとも１μｍ（マイクロメートル）より厚く形成されている。隔離層２６は、測定用水晶振動子の第３電極２０と基準用水晶振動子の第４電極２１とを共通の空間に配置するものである。また、スペーサ１１が、第１リード電極１４と第４リード電極１７の間隔および第２リード電極１５と第３リード電極１６の間隔を保つよう形成されている場合には、スペーサ１１が直接に水晶基板を支持する事態を回避できる。ここで、コの字に形成される第１リード電極１４と第３リード電極１６とは、コの字を構成する辺として略平行に形成されるニ辺のうちの一方の一辺が、水晶基板のかかる隔離層２６とは反対側の表面に形成される第１電極１９と第２電極２２とに接続され、他方の一辺は第１水晶基板８、第２水晶基板９と隙間を空けて保持されるように形成されることもできる。この場合には、スペーサ１１がこれらコの字のリード電極の他方の電極に接触し、水晶基板に接触しない構成とできるので、水晶基板の振動の阻害を低減できるようになる。
【００３３】
また、第１リード電極１４と第４リード電極１７とは同じ厚みで形成されており、第２リード電極１５と第３リード電極１６とも同じ厚みで形成されている。また、第３電極２０と第４電極２１とも同じ厚みで形成されている。よって、スペーサ１１の厚みを均一とすることにより、対向する第２電極２０と第４電極２１とがリードに引き出される位置が反対側となっても、これら第２電極２０と第４電極２１との距離を均一にでき、よって、隔離層２６を安定して確保できるようになる。なお、隔離層２６は、スペーサ１１、第１水晶基板８、および第２水晶基板９により囲まれるように形成されている。また、隔離層２６は、スペーサ１１の厚みを変更することで適宜その体積を調節することができる。この厚みを小さくし、体積を小さくすることで、測定用水晶振動子の第３電極２０と基準用水晶振動子の第４電極とを近づけることができ、両者の環境を更に同一環境に近づけることができる。よって、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子における、測定に使用される電極以外の電極が置かれる環境の差を低減できるので、より精度のよい比較測定が可能となる。
【００３４】
また、筐体１０は、Ｏリング１２ａ，１２ｂおよび第１水晶基板８、スペーサ１１、第２水晶基板９、を収容できる深さをもつ底部１０ａを底面とする凹型の箱である。底部１０ａの上にＯリング１２ｂ、第２水晶基板９を有する基準用水晶振動子、スペーサ１１、第１水晶基板８を有する測定用水晶振動子、Ｏリング１２ａという順番で積層されており、Ｏリング１２ａに蓋部２４が載置されている。筐体１０に対して蓋部２４が取り付けられ、蓋部２４と筐体１０の底部１０ａとでＯリング１２ａとＯリング１２ｂが圧縮されることで、基準用水晶振動子と測定用水晶振動子とがハウジングに対して支持されている。
【００３５】
また、底部１０ａには第２電極２２の電極部分が覗くように穴１０ｂが開けられている。穴１０ｂは、底部１０ａを貫通した貫通穴であり、この深さ、すなわち底部１０ａの厚みｄは、なるべく薄いことが望ましく、5mm（ミリメートル）以下がよい。こうすることにより、第２電極２２に接触する基準用試料を少ない量で収納することができ、基準試料の熱容量を小さくすることができる。よって、ＱＣＭセンサ本体２が測定試料雰囲気中に存在する場合にも、測定試料の温度変化を基準試料全体により早く伝えることができるため、測定試料と基準試料の温度差や基準試料の温度むらを極力抑えることができる。よって、温度差という、測定試料と基準試料との特性変化以外の要因を極力排除できるため、比較測定をより正確に行うことができる。また、穴１０ｂの両側には、第２電極２２および第４電極２１それぞれに接続する第３リード電極１６、第４リード電極１７が備えられており、第２水晶基板９と外部との電気的接続が行えるようになっている。穴１０ｂの底部１０ｂとは反対側の外側の面には、穴１０ｂを囲うように凸部１０ｃが形成されている。凸部１０ｃにはネジが切られており、フランジリング２３がネジ絞めで嵌るようになっている。
【００３６】
ここで、筐体１０は、熱伝導性が高く、絶縁性であり、また耐薬品性に優れた材料でできていることが望ましい。特に、筐体１０の材料が測定試料、基準試料２５、測定用水晶振動子、基準用水晶振動子の熱伝導率よりも高い材料で構成されていることにより、測定時に、試料や水晶基板の温度変化をより早く伝えることができるため、ＱＣＭセンサ本体２の全体の温度を均一に保つことができる。よって、熱環境の違いという、測定試料と基準試料２５との特性変化以外の要因を極力排除できるため、比較測定をより正確に行うことができる。水晶の熱伝導率は、8W/m・K（ワット／メートル・ケルビン）であり、基準試料が油種である場合、油種の熱伝導率は一般的に1W/m・K未満であるので、筐体10の熱伝導率は10W/m・K以上であればよい。また、筐体１０は、基準試料２５が酸化劣化を引き起こしにくい材料であることが望ましい。基準試料２５が酸化劣化しにくい筐体材料としておくことで、基準試料２５の初期状態を維持することができる。よって、測定試料の経時的に引き起こされる変化を測定する場合などには、その変化の測定をより正確に行うことができる。具体的な材料としては、例えば、熱伝導率が32W/m・Kであるアルミナセラミックスや熱伝導率が100~350W/m・Kの炭化ケイ素、そして熱伝導率が168W/m・Kのシリコン材に熱酸化薄膜を施した材料などがよい。
【００３７】
Ｏリング１２ａと１２ｂは、第１電極１９と第２電極２２にそれぞれ備えるものであり、電極の円形状よりもやや大きめに形成されている。Ｏリング１２ｃは、筐体１０の凸部１０ｃに備えるものであり、凸部１０ｃの円形状と同様の円形状に形成されている。Ｏリング１２ａ〜１２ｃは、試料のハウジング１０内部への侵入および漏えいを防ぐ封止機能を担っているため、絶縁性や耐薬品性に優れたゴム材料で構成されていることが望ましく、例えばニトリルゴムなどがよい。これらのように、Ｏリング１２ａ、Ｏリング１２ｂにより、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子がハウジングに対して、その厚み方向を保持されるように構成されている。よって、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子とは、Ｏリングとリード電極とのみによりハウジングに固定されており、両水晶振動子の振動を極力阻害しない構成となっている。よって、所望の精度の測定を可能とする。ここで、Ｏリング１２ａ〜１２ｃが配置される部分に利用する部品は、必ずしもＯリングである必要はない。Ｏリングと同等の試料の流出入を防ぐ封止機能を備えた部材であり、絶縁性と耐薬品性に優れ、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子の振動を極力阻害しない機能材料であればよい。例えば、クリーム状態で塗布できるシリコン樹脂シーリング剤などであってもよい。シリコン樹脂シーリング剤を使用する場合、Ｏリングが配置される部分に塗布する。
【００３８】
蓋部２４は、筐体１０の開口部を塞ぐものであり、筐体１０の外形と同様の板状である。蓋部２４の中央には第１電極１９が覗くように円形状の開口部２４ａがあり、さらに開口部２４ａを挟むようにして、第１リード電極１４と第２リード電極１５が備えられている。第１リード電極１４と第２リード電極１５は、それぞれ第１電極１９と第３電極２０と接続し、第１水晶基板８と外部との電気的接続が行えるようになっている。また四隅は、蓋部２４と筐体１０がネジ１８により固定されている。蓋部２４は、筐体１０と同様に熱伝導性が高く、絶縁性であり、また耐薬品性に優れた材料でできていることが望ましい。特に、蓋部２４の材料が測定試料、基準試料２５、測定用水晶振動子、基準用水晶振動子の熱伝導率よりも高い材料で構成されていることにより、測定時に、試料や水晶基板の温度変化をより早く伝えることができるため、ＱＣＭセンサ本体２の全体の温度を均一に保つことができる。よって、熱環境の違いという、測定試料と基準試料２５との特性変化以外の要因を極力排除できるため、比較測定をより正確に行うことができる。水晶の熱伝導率は、8W/m・Kであり、基準試料が油種である場合、油種の熱伝導率は一般的に1W/m・K未満であるので、筐体10の熱伝導率は10W/m・K以上であればよい。また、蓋部２４は、試料が酸化劣化を引き起こしにくい材料であることが望ましい。基準試料２５が酸化劣化しにくい蓋部材料としておくことで、基準試料２５の初期状態を維持することができる。よって、測定試料の経時的に引き起こされる変化を測定する場合などには、その変化の測定をより正確に行うことができる。具体的な材料としては、例えば、熱伝導率が32W/m・Kであるアルミナセラミックスや、熱伝導率が100~350W/m・Kの炭化ケイ素、そして熱伝導率が168W/m・Kのシリコン材に熱酸化薄膜を施した材料などがよい。
【００３９】
フランジ１３は、フランジリング２３により筐体１０の穴１０ｂを塞ぐように固定されるものであり、穴１０ｂに嵌る凸部をもった円盤状に形成されている。フランジ１３とフランジリング２３は、筐体１０と同様の材料で形成されており、例えばアルミナセラミックスなどがよい。これらフランジ１３、フランジリング２３により基準試料を閉じ込める閉止部を構成している。閉止部であるフランジ１３、ハウジングの一部である穴１０ｂ、Ｏリング１２ｂ、および第２電極２２により基準試料２５が閉じ込められる空間を構成している。フランジ１３の一部は穴１０ｂに嵌め込まれており、このフランジ１３の穴１０ｂの内部に入り込んだ部分により、基準試料が封入される体積の厚みが、筐体１０の底部１０ａの厚みｄより薄く構成されている。これにより、基準試料２５を少量で格納することができ、測定における比較対象となる基準試料２５の温度むらを低減することができる。また、Ｏリング１２ｂは、筐体１０の底部１０ａと基準用水晶振動子とを弾性的に支持するだけでなく、基準試料２５の漏れを防止するシールの役割を担っている。つまり、Ｏリング１２ｂは基準用水晶振動子の振動を許容しつつ支持するとともに、基準試料の漏えいを防止する役割を兼用している。また、基準試料２５を収容する体積の側面である穴１０ｂの直径は、基準用水晶振動子を構成する第２水晶基板９の平面の内部に位置している。これにより、かかる穴１０ｂの内方に収容される基準試料２５が少量で済むようになっている。
【００４０】
（ＱＣＭセンサの組み立て方）
次に、本実施形態のＱＣＭセンサ本体２の組み立て方について図２、図３を用いて説明する。図３は、ＱＣＭセンサ本体２を組み上げた状態の断面図である。まず、筐体１０の底面１０ａにＯリング１２ｂを挟んで第２水晶基板９を備える。Ｏリング１２ｂの代わりにシリコン樹脂シーリング剤を利用する場合は、Ｏリング１２ｂが配置される部分にシリコン樹脂シーリング剤を塗布する。第２水晶基板９は、筐体１０に備えられた第３リード電極１６と第４リード電極１７にそれぞれ第２電極２２と第４電極２１が電気的に接触するように備える。次に、スペーサ１１を第４電極２１および第３電極２０の円形部分に掛からないようにして備え、続いて第１水晶基板８を備える。第１水晶基板８は、第１電極１９と第３電極２０がそれぞれ第１リード電極１４と第２リード電極１５に電気的に接触するように備える。このようにスペーサ１１を第１水晶基板８と第２水晶基板９の間に挟むことにより、第１水晶基板８と第２水晶基板９との間には、隔離層２６が設けられることになる。これにより、第１水晶基板８の第３電極２０と第２水晶基板９の第４電極２１は、同一環境下に封入されることになるため、それぞれのもう片方の第１電極１９と第２電極２２面上で試料を測定した測定値を比較する際に、第３電極２０と第４電極２１面上で得られた測定値、すなわち測定ノイズをキャンセルすることができるため、第１水晶基板８と第２水晶基板９との比較測定を精度よく行うことができる。次に、第１電極１９を囲うようにしてＯリング１２ａを備え、続いて開口部２４ａから第１電極１９が覗くように蓋部２４を置き、ネジ１８により蓋部２４の四隅を筐体１０と固定する。Ｏリング１２ａの代わりにシリコン樹脂シーリング剤を利用する場合は、Ｏリング１２ａが配置される部分にシリコン樹脂シーリング剤を塗布する。次に、筐体１０の底面１０ａが上になるように筐体１０を置き、穴１０ｂに基準試料２５を注入する。Ｏリング１２ａ、１２ｂの代わりにシリコン樹脂シーリング剤を利用した場合は、これらのシリコン樹脂シーリング剤が十分乾燥してから、基準試料２５を注入する。基準試料２５が穴１０ｂを満たしたらＯリング１２ｃを挟んでフランジ１３を置き、フランジリング２３を締め、基準試料２５を密閉封入する。Ｏリング１２ｃの代わりにシリコン樹脂シーリング剤を利用する場合は、Ｏリング１２ｃが配置される部分にシリコン樹脂シーリング剤を塗布する。この際、基準試料２５は、ＱＣＭセンサ本体２のフランジ１３側を下にして置いた状態でも基準試料２５が第２電極２２の表面に接した状態になるように満タンまで注入しておく。ここで、前述した底部１０ａの厚さｄを薄くしておくと、基準試料２５の容量が少なくなるため、ＱＣＭセンサ本体２全体が置かれる環境下の温度が変化した場合であっても、熱伝導率の高い筐体１０およびフランジ１３などから伝播した熱により基準試料２５の温度はＱＣＭセンサ本体２の環境下の温度に追随することができる。
【００４１】
（ＱＣＭセンサによる測定方法）
次いで、第１実施形態におけるＱＣＭセンサ１の動作について説明する。
初めに、ＱＣＭセンサ本体２を測定試料に浸漬させ、測定の準備を行う。測定試料は液体や気体の試料雰囲気として存在しており、本実施形態のＱＣＭセンサ本体２はこのような試料雰囲気中で使用される。このとき、基準試料２５はすでに第２水晶基板の第２電極２２に接した状態で密閉されており、測定試料と基準試料とは完全に隔離されている。よって、試料雰囲気中であっても、測定試料と基準試料とが混合することがないので、両者の比較測定を精度よく行うことができる。測定試料は、蓋部２４の開口部２４ａから第１水晶基板８の第１電極１９のある面へ侵入し、測定試料と第１電極１９は接した状態になっている。ただし、Ｏリング１２ａにより、測定試料は筐体１０のさらに内側へ侵入することはない。次に、第１発振器３と第２発振器５により、第１水晶基板８と第２水晶基板９にそれぞれ交流電圧を印加する。電圧を印加して得られた第１水晶基板８と第２水晶基板９のそれぞれの第１出力値と第２出力値を比較部７により比較し、比較値を得る。
【００４２】
次に、図５に基づいて、本実施形態のＱＣＭセンサ本体２を搭載したＱＣＭセンサシステムについて説明する。
図５は、本実施形態のＱＣＭセンサ１を取り付けたエンジンとその周辺部の構成図である。エンジン３０の下部にエンジンオイル３１を収容するオイルパン３２が取り付けてある。エンジン３０には、オイルレベルゲージ３３が備えられており、エンジン３０の側方に固設され、かつその先端部がエンジン３０内に連通している案内筒３４と、案内筒３４に挿入されており先端部３５ａがエンジンオイル３１の油面に到達する検油棒３５が備えられている。
【００４３】
検油棒３５の先端部３５ａには、ＱＣＭセンサ本体２が取り付けられており、ＱＣＭセンサ本体２全体が試料雰囲気としてのエンジンオイル３１に浸かるようになっている。ＱＣＭセンサ本体２からは上述のリード電極に接続される配線３７が接続されており、配線３７は検油棒３５を伝って検油棒３５の基端のハンドル部３６まで引き伸ばされている。ハンドル部３６には、図１に示す第１発振器３、第１カウンタ４、第２発振器５、第２カウンタ６、比較部７および電源からなる制御部３８が取り付けられており、制御部３８は配線３７によりＱＣＭセンサ本体２に電気的に接続されている。
【００４４】
（粘度測定方法）
次に、本実施形態のＱＣＭセンサ１による粘度測定方法を説明する。粘度の測定対象として上述のエンジンオイル３０を例として説明する。
まず、エンジンオイルの初期状態（新品のエンジンオイル）を基準試料２５としてＱＣＭセンサ本体２に密閉し、基準試料２５と同じ初期状態であるエンジンオイル３１中に検油棒３５を差し込む。このとき、ＱＣＭセンサ本体２はエンジンオイル３１に浸漬された状態になっている。この初期状態で比較測定値Ｃ[０]を得る。このとき、比較測定値Ｃ[０]は第１カウンタ４と第２カウンタ６でそれぞれ測定した共振周波数の比である。また、基準試料２５と測定試料である初期状態のエンジンオイル３１は同じ試料であるため、比較測定値Ｃ[０]は理想的には１となるはずである。よって、Ｃ[０]＝１としてキャリブレーションを行う。次に、エンジン３０を通常通りに使用する。エンジン３０を使用することにより、エンジンオイル３１はエンジン３０内を循環し、徐々に劣化すると共に状態変化する。一定期間おきに両水晶振動子の比較測定値Ｃ[ｎ]（ｎ＝１，２，３…）を取得することで、エンジンオイル３１の使用劣化による状態変化をモニタリングすることができる。ここで、測定時のエンジンオイル３１の温度は、Ｃ[0]およびＣ[ｎ]いずれの時点でも等温であることが望ましい。取得した測定データは、制御部３８の近傍で表示できるように処理してもよいし、無線でデータを送信し、エンジン３０から近距離はなれたところで表示できるように処理してもよい。
【００４５】
次に、図６と図７に基づいて、本実施形態のＱＣＭセンサ１を搭載した発酵槽について説明する。また、以下の各ＱＣＭセンサの測定方法は、上述の測定方法とほぼ同様である。
図６は、本実施形態のＱＣＭセンサ１を搭載した発酵槽４０の構成図である。ＱＣＭセンサ本体２には、基準試料２５として、基準発酵液を密閉する。基準発酵液は、発酵液の初期状態である酵母の添加されていない有機化合物である。発酵槽４０には酒、酢、味噌、醤油等の発酵食材や生物実験などで用いるアルコールや乳酸等から成る発酵液４１、回転軸４２および回転軸４２に３段に設けられたディスクタービン翼４３ａ，４３ｂ，４３ｃが収容されている。ディスクタービン翼４３はモーター４４によって回転することにより、発酵液４１を撹拌する。回転軸４２には、ディスクタービン４３ａ，４３ｂ，４３ｃのそれぞれの近辺にＱＣＭセンサ本体２が複数取り付けられており、発酵槽４０の上部に備えられた制御部４６と配線３７を介して電気的に接続されている。
【００４６】
図７は、本制御部４６を示した図である。制御部４６は、複数のＱＣＭセンサ本体２から得られる振動特性を測定するそれぞれの測定部４８，４９，５０と測定値比較部５１とから成る。各測定部４８，４９，５０には、第１発振器３、第１カウンタ４、第２発振器５、第２カウンタ６、比較部７（図１参照）が備わっており、各ＱＣＭセンサ本体２の比較測定値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を算出することができるようになっている。測定値比較部５１は、この３つの比較測定値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を比較する。
【００４７】
このように、発酵槽４０の深さ別に複数にＱＣＭセンサを取り付け、複数のＱＣＭセンサにより得られた比較測定値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を、さらに測定値比較部５１で比較することにより、各測定点での発酵による発酵液４１の状態変化をモニタリングすることができると共に、深さごとの発酵液４１の状態のバラつきを知ることができる。これにより、発酵槽４０内部での深さごとの発酵液４１の状態が均一になるように撹拌するためにディスクタービン翼４３ａ，４３ｂ，４３ｃを利用することができる。ここで、測定時に各測定点での温度も同時に測定しておくとよい。
【００４８】
（油圧オイルセンサ）
次に、図８に基づいて実施形態１のＱＣＭセンサ１を油圧ポンプ用のポンプユニットに装着して使用する場合の構成について説明する。図８は、ポンプユニット５６の構成図である。ポンプユニット５６は、電動機５２、ポンプ５３、ストレーナ５４、オイルタンク５６から構成されている。オイルタンク５６の内部は油圧オイル５７で満たされている。油圧オイル５７は、オイルタンク５６からポンプ５３に吸い込まれ、吐き出しポート５８から吐き出され、再度もどり管５９よりオイルタンク５６に戻る。オイルタンク５６に戻った油圧オイル５７は、ストレーナ５４によりゴミを除去され、再度ポンプ５３へと送られる。
【００４９】
ＱＣＭセンサ本体２は、ストレーナ５４によりゴミを除去された直後の油圧オイル５７に完全に浸漬するように、ストレーナ５４の下流に備えられている。なお、なるべく油圧オイル５７の流れの影響を受けないように、流速が0mm/s（ミリメートル/セカンド）になる位置に設けられていることが望ましい。ＱＣＭセンサ本体２からは上述のリード電極に接続される配線３７が接続されており、配線３７は配管を伝ってオイルタンク５６の外部まで引き伸ばされている。配線３７の先には、図１に示す第１発振器３、第１カウンタ４、第２発振器５、第２カウンタ６、比較部７および電源からなる制御部（図示しない）が取り付けられており、ＱＣＭセンサ本体２と電気的に接続されている。
【００５０】
粘度測定方法については、上述のエンジンオイル３０を例とした測定方法とほぼ同様である。ただし、使用する基準試料のみ異なっている。予め封入する基準試料は、測定対象である油圧オイル５７の新品の状態のものを利用する。
このように、オイルタンク５６の内部に小型のＱＣＭセンサ２を装着し、油圧オイル５７の経時的な変化をモニタリングすることで、ストレーナ５４の目詰まりなどによるポンプユニット５６の故障を未然に防ぐことができる。
【００５１】
（レジスト粘度センサ）
次に、図９に基づいて実施形態１のＱＣＭセンサ１を半導体製造時等に用いれらるレジストコート装置に装着して使用する場合の構成について説明する。図９は、レジストコート装置６５を簡易的に示した構成図である。レジストコート装置６５は、レジストボトル６０、ディスペンスポンプ６４、フィルタ６１、空気制御バルブ６２、と配管６７から構成されている。レジストボトル６０の内部にはレジスト液６６が収納されており、レジスト液６６はレジストボトル６０からディスペンスポンプ６４によってフィルタ６１へ送られ、さらに空気制御バルブ６２を通って、ウエハ６３の表面に塗布される。
【００５２】
ＱＣＭセンサ本体２は、レジストボトル６２の底部に設けられ、レジスト液６６に浸漬されている。ＱＣＭセンサ本体２からレジストボトル６２から外部へ配線３７を伝って図１に示す第１発振器３、第１カウンタ４、第２発振器５、第２カウンタ６、比較部７および電源からなる制御部（図示しない）が電気的に接続されている。
【００５３】
粘度測定方法については、上述のエンジンオイル３０を例とした測定方法とほぼ同様である。ただし、使用する基準試料のみ異なっている。予め封入する基準試料は、測定対象であるレジスト液６６の新品の状態のもの、もしくはレジストボトル６０内部のレジスト液６６と同じ温度下において同粘度である粘度計校正用標準液を使用する。なお、測定する比較測定値Ｃ[ｎ]は、粘度に基づく値であることが望ましい。
【００５４】
レジスト液をウエハに塗布する際に、粘度によってレジストの膜厚を制御することが多くある。この場合には、レジスト液の粘度変化がフォトリソグラフィにより作製される製品の品質を大きく左右する。通常、レジスト液の粘度は、購入時の粘度を信用して利用する。しかしながら、このように、レジストボトル６０内部に小型のＱＣＭセンサ２を装着しておけば、使用時にも常にレジスト液６６の粘度を管理することができる。これにより、レジスト液６６の粘度が変化した場合に即座にその事実を知ることができ、品質のばらつきや不良を低減することができる。
【００５５】
「第２実施形態」
次に、図４に基づいて本発明のＱＣＭセンサ１の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。
【００５６】
図４は、本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２を組み上げた状態の断面図である。本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２は、第１実施形態に備わっていたスペーサ１１（図３参照）がなく、その代わりにＯリング２７が第１水晶基板８と第２水晶基板９の間に備えられている。Ｏリング２７は、第３電極２０と第４電極２１の円形部よりも大きい径であり、第１水晶基板８と第２水晶基板９の間隔、第１リード電極１４と第４リード電極１７の間隔および第２リード電極１５と第３リード電極１６の間隔を保つために使用するものである。ゆえに、Ｏリング２７の厚みは、少なくともリード電極二枚分の厚みよりも分厚く形成されている。またＯリング２７は、絶縁性や耐薬品性に優れた材料でできており、例えば、ニトリルゴムなどがよい。
【００５７】
このように、Ｏリングを使用することで２パーツ一組であったスペーサよりも部品点数を減らすことができるため、ＱＣＭセンサを容易に組み立てることができると共に、各部品間隔を適切に保つことができるため、正確に測定を行うことができる。
【００５８】
「第３実施形態」
次に、図１０に基づいて本発明のＱＣＭセンサ１の第３実施形態について説明する。以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。
【００５９】
図１０は、本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２が測定試料６８の中にある状態を示した図である。本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２は、上述の実施形態と異なり、筐体１０の穴１０bを密閉する部品はネジ蓋７０となっており、ネジ蓋７０にはフロート６９が付属している。フロート内部は空洞となっており、ＱＣＭセンサ本体２を液体の測定試料６８の中に投入した際に、フロート６９の浮力により、ＱＣＭセンサ本体２は測定試料６８の液面から一定の深さにとどまることができる。
【００６０】
このように、フロートを備えたＱＣＭセンサとすることで、測定試料を測定する第１水晶基板を常に液面から一定の深さに保つことができ、液量が変化するような場合においても、第１水晶基板にかかる圧力をほぼ同じに保つことができる。よって、測定試料６８の残量にかかわらず測定精度を安定させることができるようになり、より精度よく測定を行うことができる。なお、本実施形態では、ハウジングと別体のフロート６９としたが、当該フロートをハウジングに組み込むこともできる。その場合は、ハウジングの一部を浮力の大きい部材に変更したり、ハウジングの一部に気密空間を形成することが可能である。このような浮力の大きい部材や気密空間は、ハウジングの基準試料が配置される側に偏らせて形成する。そうすることで、基準試料側が測定試料の液面側になり、測定電極（第１電極１９）側が液中に積極的に保持されるようになる。よって、測定試料６８の残量にかかわらず測定精度を安定させることができるようになり、より精度よく測定を行うことができる。
【００６１】
「第４実施形態」
次に、図１１に基づいて本発明のＱＣＭセンサ１の第４実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。
【００６２】
図１１の上図は、本実施形態における断面図である。また、図１１の下図は、上図中に示した線分Ａ-Ａ'で切断し矢印Bの方向から見た断面図である。本実施形態における第１水晶基板８と第２水晶基板９は、上述の実施形態と異なり、基板面に垂直な方向から見て互いに水平方向に異なる位置に並列に並んで配置されている。ＱＣＭセンサ本体２は、第１水晶基板８、第２水晶基板９、筐体７１、受け７３、蓋部７２、Ｏリング１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，７５ａ，７５ｂ、フランジ１３、フランジリング２３、ネジ１８により構成される。筐体７１は、一面が開口となった直方体である。受け７３は筐体７１の底部より所定の距離（少なくとも１μm以上）を空けて設置されており、第１水晶基板８と第２水晶基板９と第１リード電極１４、第２リード電極１５、第３リード電極１６、第４リード電極１７が嵌る部分は凹部（窪み）となっている。また、第３電極２０と第４電極２１が位置する部分は開口部となっており、第３電極２０と第４電極２１は共通空間７４に晒された状態になっている。受け７３は、筐体７１の内部に設けられた梁に設置するようになっている。もしくは、予め筐体７１と受け７３を一体形成しておいてもよい。蓋部７２は、第１水晶基板８と第２水晶基板９およびＯリング１２ａ，１２ｂを挟んで、受け７３と反対側に設置される。蓋部７２には、それぞれ第１電極１９と第２電極２０が覗く開口が二箇所設けられている。蓋部７２の第２水晶板９が備えられる側とは反対側の面の第２電極２０が覗く開口の外周は凸部となっており、凸部の外側面にはネジが切ってある。この凸部上にＯリング１２ｃ、フランジ１３、フランジリング２３が順に取り付けることができるようになっており、第２水晶基板９からフランジ１３の間の空間に基準試料２５を密閉することができる。また、蓋部７２の第１リード電極１４、第２リード電極１５、第３リード電極１６、第４リード電極１７に対向する面は、リード電極を挟み込むように迫り出した凸部となっており、リード電極を固定する。
【００６３】
次に、本実施形態のＱＣＭセンサ本体２の組み立て方を説明する。まず、筐体７１に備えられた受け７３の窪み部分に設けられた開口部の外周にＯリング７５ａとＯリング７５ｂを配置する。その上に、リード電極の取り付けられた第１水晶基板８と第２水晶基板９を、それぞれの第１電極１９と第２電極２２が開口部から覗くように配置する。次に、第１水晶基板８の第１電極１９の外周にＯリング１２ａを配置する。同様に、第２水晶基板９の第２電極２２の外周にＯリング１２ｂを配置する。続いて、配置したＯリングの上から蓋部７２を置き、ネジ１８を用いて筐体７１と蓋部７２を４箇所ネジ止めする。次に、第２電極２２の覗く開口から基準試料２５を注入する。基準試料２５で開口内部を満たしたら、Ｏリング１２ｃを開口外周の凸部に載せ、フランジ１３で開口部を塞ぎ、フランジリング２３でしっかりとネジ締めする。
【００６４】
このように、２枚の水晶基板を並列に配置することにより、ハウジングの厚みを薄くすることができるため、液量が少ない測定試料にＱＣＭセンサ本体の全体を浸して測定する場合にも、測定試料の比較測定を継続して行うことができる。また、リード電極を、上述の実施形態のようにハウジングの上下の両方側から引き出すのではなく、ハウジングの一方側から引き出すことができる、または、筐体７１と蓋部７２の隙間から引き出すことができるため、配線を簡便にすることができる。また、配線の複雑な取り回しによるノイズ等を抑制することができる。またさらに、筐体内部に受けが補強部として備えられることにより、ハウジングの強度を高めることができる。
【００６５】
「第５実施形態」
次に、図１２と図１３に基づいて本発明のＱＣＭセンサ１の第５実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。
【００６６】
図１２は、本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２を分解して示した斜視図である。図１３は、ＱＣＭセンサ本体２の断面図である。本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２は、第１筐体８０（第１ハウジング部）、第２筐体８１（第２ハウジング部）、第１リード電極１４、第２リード電極１５、第３リード電極１６、第４リード電極１７、第１水晶基板８、第２水晶基板２、Ｏリング１２ｃ、フランジ１３、フランジリング２３から構成されている。
【００６７】
本実施形態におけるＱＣＭセンサ本体２には、第１実施形態に備わっていたＯリング１２ａおよび１２ｂ、スペーサ１１、ネジ１８（図３参照）がない。本実施形態のＱＣＭセンサ本体２は、第１筐体８０と第１水晶基板８の接触部分は、第１筐体８０と第１水晶基板８が直接接合されている。そして同様に、第２筐体８１と第２水晶基板９の接触部分は、第２筐体８１と第２水晶基板９が直接接合されている。さらに、第１筐体７０と第２筐体８１も直接接合されている。第１筐体８０と第２筐体８１の材料はPDMS（ジメチルポリシロキサン）などの短波長の光により水晶基板との結合手を活性化できる材料で形成されている。PDMSは、UV（紫外線）などの短波長光により表面が活性化され、Si元素との結合がなされやすい状態となる。第１筐体８０と第１水晶基板８を組み立てる段階において、第１筐体８０の第１水晶基板８と接触する部分に短波長の光を照射し、表面を活性化した後に、第１筐体８０と第１水晶基板８と接合（例えば、シロキサン結合と称する）することで、Ｏリングなどの封止材を利用しなくても、測定試料がハウジング内に侵入することを防ぐことができる。第２筐体８１と第２水晶基板９においても、同様に接合する。さらに、第１水晶基板８を接合した第１筐体８０と、第２水晶基板９を接合した第２筐体８１の互いが接触する部分に、短波長の光を照射し、表面を活性化した後、第１筐体８０と第２筐体８１を接合する。第１水晶基板８と第２水晶基板９が、第１筐体８０と第２筐体８１のそれぞれに接合保持されていることにより、第１筐体８０と第２筐体８１を接合し第１水晶基板８と第２水晶基板９とを対向させた状態にしても、第１水晶基板８と第２水晶基板９との空間（隔離層２６）は形成することができ、スペーサ１１を必要としない。また、このように、第１筐体８０と測定用水晶振動子、第２筐体８１と基準用水晶振動子、を別工程で組み立てた後、ＱＣＭセンサ本体２を製作することが容易となる。よって、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子との相互の位置精度を第１筐体８０と第２筐体８１との相対位置で調整することができるようになり、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子との相互の配置、または／および、測定用水晶振動子と基準用水晶振動子との間の空間の形状、容量等の調整が容易となる。
【００６８】
また、このように、第１筐体８０および第２筐体８１をPDMS（ジメチルポリシロキサン）などの短波長の光により水晶基板との結合手を活性化できる材料で形成することにより、水晶振動子の振動を確保しつつも部品点数を減らすことができる。また、水晶振動子をハウジングに対して支持するためのＯリングやスペーサ等が不要となり、これらのの配置のばらつきにより引き起こされる水晶振動子の振動ばらつきを低減することができるため、より正確に測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１：ＱＣＭセンサ
２：ＱＣＭセンサ本体
３：第１発振器
４：第１カウンタ
５：第２発振器
６：第２カウンタ
７：比較部
８：第１水晶基板（測定用水晶振動子）
９：第２水晶基板（基準用水晶振動子）
１０： 筐体（ハウジング）
１０ａ：底部（筐体）（ハウジング）
ｄ：底部１０ａの厚さ
１０ｂ：穴（筐体）
１０ｃ：凸部（筐体）
１１：スペーサ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，７５ａ，７５ｂ：Ｏリング
１３：フランジ（閉止部）
１４：第１リード電極
１５：第２リード電極
１６：第３リード電極
１７：第４リード電極
１８：ネジ
１９：第１電極
２０：第３電極
２１：第４電極
２２：第２電極
２３：フランジリング
２４：蓋部（ハウジング）
２４ａ：開口部
２５：基準試料
２６：隔離層
２７：Ｏリング
３０：エンジン
３１：エンジンオイル（試料雰囲気）
３２：オイルパン
３３：オイルレベルゲージ
３４：案内筒
３５：検油棒
３５ａ：（検油棒）先端部
３６：ハンドル部
３７：配線
３８：制御部
４０：発酵槽
４１：発酵液（試料雰囲気）
４２：回転軸
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ：ディスクタービン翼
４４：モーター
４６：制御部
４８，４９，５０：測定部
５１：測定値比較部
５２：電動機
５３：ポンプ
５４：ストレーナ
５５：オイルタンク
５６：ポンプユニット
５７：油圧オイル
５８：吐き出しポート
５９：もどり管
６０：レジストボトル
６１：フィルタ
６２：空気制御バルブ
６３：ウエハ
６４：ディスペンスポンプ
６５：レジストコート装置
６６：レジスト液
６７：配管
６８：測定試料
６９：フロート
７０：ネジ蓋
７１：筐体
７２：蓋部
７３：受け
７４：共通空間
８０：第１筐体（第１ハウジング部）
８１：第２筐体（第２ハウジング部）
【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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【図１２】
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【図１３】
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